JPS63184313A - 高温安定性を有するポリマーフィルム型コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、高温で安定性のあるポリマーフィルム型コン
デンサに関するものである。

従来の技術 従来のコンデンサには、金属化され且つ積層された誘電
性薄膜を基本としたコンデンサがある。

この薄膜は、ポリエステル、ポリカーボネート、もしく
はポリプロピレン等のポリマーから作られている。これ
らのポリマーの誘電率は、約３である。部品を小さくす
るための研究、従って比容量を高くするための研究が絶
えず行われてきた。このための１つの方法は、フランス
国特許第２．５４８．４４０号に記載のように誘電性フ
ィルムの厚さを薄くすることである。この特許によると
、ポリマーの薄膜はこのポリマー溶液を使用してコーテ
ィング（ラッカー吹付塗法）によって堆積される。

発明が解決しようとする問題点 もう１つの大きな問題点は、高温下でのコンデンサの種
々の特性パラメータの安定性である。これらのパラメー
タとは、容量（すなわち、誘電体の誘電率）、損失率及
び絶縁抵抗値である。損失率は低くなければならず、絶
縁抵抗値は、高くなければならない。しかし、このよう
な性質を持っポリマーを見つけるのは難しい。まして、
より高温で使用するためのポリマーを見つけるのは難し
い。

問題点を解決するための手段 これらの欠点を解決するために、本発明は誘電性フィル
ムとしてポリフェニルキノキサリンもしくはポリヒダン
トイン等のポリマーを使用することを提案する。この型
のフィルムは、有機溶液をキャストするかもしくはコー
ティング（ラッカー吹付塗）によって得られる。

従って、本発明の目的は、ポリマーフィルム型コンデン
サであって、該ポリマーはポリフェニルキノキサリンも
しくはポリヒダントインであることを特徴とするコンデ
ンサを提供することである。

本発明の別の目的は、いくつかのコンデンサ要素で作ら
れたコンデンサである。各コンデンサ要素は、第１接極
子と第２接極子との間に上記のポリマーフィルムからな
る部品を備えており、各々の第１接極子と第２接極子を
接続する電極を備える。本発明のその他の特徴は、添付
図面を参照した以下の説明によってより明らかになろう
。

実施例 最初に検討するポリマーは、ポリフェニルキノキサリン
（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｑｕｉｎｏｘａｌｉｎｅ：　Ｐ
　Ｐ　Ｑ）である。以下に示すように、ポリフェニルキ
ノキサリンは優れた誘電特性を有している。すなわち、
誘電率が良く、損失率が低く、絶縁抵抗も高い、さらに
、これらの特性は、高温下（約３５０　ｔ：まで）でも
極めて安定している。さらに、このポリマーは可溶性で
あり、従って、キャストもしくはコーティングの方法に
よって薄膜に堆積できる。

第１図は、ポリフェニルキノキサリンの合成法を示して
いる。このポリマーの化学式は、参照番号１で示した。

このポリマーは、テトラアミン２とテトラアセトン３の
環化によって作られる。環化率は、はぼ１００％である
。ＰＰＱは、プロセス溶媒のメタクレゾールに可溶であ
る。このＰＰＱは沈降分離でき且つｋｌ−２−２−テト
ラクロロエタン等の他の溶媒に再溶解することができる
。

この可溶性によって広範囲の粘度のポリマー溶液を作る
ことができる。従って、厚さの調節された薄膜を堆積さ
せることができる。乾燥後に、使用した方法に応じて、
均質な自己支持性のフィルムもしくは支持体を被覆した
フィルムを得ることができる。このフィルムは、優れた
機械的特性、熱特性及び誘電特性を有している。

ＰＰＱは、非溶融性の熱的に安定なポリマーであり、溶
融する前に分解する。

第２図は、熱重量分析によるクラスである。曲線４は、
華氏温度で表した温度Ｔの関数としての残留重量Ｐを示
している。その空気中での分解温度（曲線４の両側の接
線の交点に対応する温度と定義されている）は、約５５
０℃である。この分解は、実質的に熱分解現象である。

一定温度では、３００℃で１５００時間以内に、また３
５０℃では１００時間以内にその質量の１０％が失われ
る。３５０℃にかけてガラス質への遷移が見られる（示
差熱分析及び熱物理分析によって示される）。その弾性
率は、８Ｘ１０９Ｎ／ｍ’である。また、そめ膨張係数
は６．５ＸＩＯ−５／’ｌ：で、このポリマーは金属基
板との適性がよい。

ガラス転移温度（３５０℃）以下のＰＰＱの誘電特性は
、極めて安定しいている。

第３図は、華氏温度で表示した温度Ｔの関数としてＰＰ
Ｑの相対誘電率εの変化を示すグラフである。曲線５は
、メタクレゾールを用いて作ったフィルムを周波数１　
ｋＨｚで試験した結果である。

曲線６も同様にメタクレゾールを用いて作ったフィルム
の場合であるが１０ｋＨｚでテストした結果である。曲
線７は、テトラクロロエタンを用いて作ったフィルムを
１ｋＨｚで試験した結果である。

これらの曲線から分かるように、誘電率は、０から３５
０℃の範囲ではほとんど変化しない。例えば、曲線５の
場合、温度が−５０から＋３５０℃の間で変化した時、
誘電率は２．６から２．８の範囲にある。

第４図は、華氏温度で表示した温度の関数としてＰＰＱ
の誘電損失係数の変化を示すグラフである。曲線８は、
メタクレゾールを用いて作ったフィルムを１　ｋＨｚで
試験した結果であり、曲線９は１０ｋＨｚで試験した結
果である。これらの曲線から、０から３００℃の間で損
失係数は１０−３以下であることが分かる。

ＰＰＱの体積抵抗率は極めて高く、０から１００■の直
流電圧範囲で、約３Ｘ１０７ΩＸＣｍである。

次に検討するポリマーは、ポリヒダントイン（ｐｏｌｙ
ｈｙｃｌａｎｔｏｉｎ：　Ｐ　Ｈ）である。ポリヒダン
トインは、第５図に示した合成式によって製造される。

これは２２０℃でメタクレゾール中でジイソシアネート
ｌＯとビスグリシネート１１の重縮合によって合成され
る。ポリヒダントイン１３は、中間生成物１２の後に得
られる。

ＰＨは、プロセス溶媒のメタクレゾールに可溶である。

これは沈澱によって分解でき、ジクロロメタン等のその
他の溶媒に再溶解させることができる。この可溶性によ
って、広い範囲の粘度を有するポリマー溶液を作ること
ができる。従って、厚さが調節された薄膜を堆積するこ
とができる。

乾燥後、従来の方法によって均質な自己支持性のフィル
ム、もしくは支持体を被覆するフィルムを得ることがで
きる。このフィルムは、機械的特性、熱特性及び誘電特
性に優でいる。

ＰＨは、非溶融性の熱的に安定なポリマーであり、これ
は、溶融する前に分解する。

第６図は、熱重量分析によるグラフである。曲線１４及
び１５は、華氏温度で表示した温度Ｔの関数として残留
重量Ｐを示したものである。曲線１４はメタクレゾール
を用いて作ったサンプルに対応し、曲線１５はジクロロ
メタンを用いて作ったサンプルに対応する。空気中での
分解温度は、曲線１４に対応するサンプルの場合は約４
７０℃、曲線１５に対応するサンプルの場合は約４３０
℃である。この分解は、実質的に熱分解現象である。一
定温度、例えば３００℃では３０時間以内にその質量の
１０％が失われる。ガラス転移温度はジクロロメタンを
用いて作った時には２１０℃位、メタクレゾールを用い
て作った時には２５０℃位である。（示差熱分析及び熱
物理分析が示す通りである）。その熱膨張係数は、ｌｌ
Ｘｌ０−５／ｌ：　（メタクレゾールで作ったもの）と
１２ｘｌＯ−’／’ｔ：　（ジクロロメタンで作ったも
の）との間で変化する。従って、金属基板との適合性が
良い。

第７図は、華氏温度で表示した温度Ｔの関数としてのＰ
Ｈの相対誘電率を示すグラフである。曲線１６は、メタ
クレゾールを用いて作ったフィルムを空気中で１０ｋＨ
２で試験した結果である。曲線１７は、ジクロロメタン
を用いて作ったフィルムを１ｋＨｚでテストした結果で
ある。曲線１６は一８０℃から＋２８０℃までの温度変
化に対して誘電率が３．２から３．３の間で極めて安定
していることを示している。曲線１７は、０℃から２５
０℃の間の温度変化に対して誘電率が極めて安定してお
り、はぼ３．４であることを示している。２７０℃以上
では、誘電率は急速に増大する。

第８図は、華氏温度で表示した温度の関数としてのＰＨ
の誘電損失係数の変化を示すグラフである。曲線２０は
、メタクレゾールを用いて作ったフィルムを空気中で１
０ｋＨｚで試験した結果である。

この曲線は、損失係数が０から２６０℃で極めて安定し
ており、２×１０３より低いことを示している。

しかし、この温度を越えると急速に増大する。この曲線
は、温度が０から２７０℃で変化した時の損失係数が１
０−３から２Ｘ１０−３の間にあることを示している。

曲線２２は、ジクロロメタンを用いて作ったフィルムを
空気中で１ｋＨｚで試験した結果である。この曲線は、
０から１８０℃では損失率は２ＸＩＯ−３以下であり、
１８０℃以上では急速に増大することを示している。

ＰＨフィルムの体積抵抗率は、極めて高い。すなわち、
メタクレゾールを用いて作った場合の直流電圧値０から
１００　Ｖに対する値は約０．４５ＸｌＯＩ７Ωｘｃｍ
である。ＰＨがジクロロメタンを用いて作られた場合の
この抵抗率の数値は２倍になる。

コンデンサを作るのにこれらの２つのポリマー（ＰＰＱ
及びＰＨ）を使用すると利点がある。使用される誘電性
フィルムは、有機溶液をキャストすることによって得ら
れるフィルムにすることができる。これらのフィルムは
、全くひずみがなく、縦方向及び／または漢方向に伸ば
すことができる。

この厚さは、１．５から１００μｍの範囲で変えること
ができる。このフィルムは、従来技術で用いられている
巻き取り法あるいは積層法等の任意の方法によってコン
デンサを製作するのに用いることができる。フィルムは
、そのまま使用しても良いし、金属化して使用しても良
い。第９図は、本発明の１実施態様を示す。ＰＰＱもし
くはＰＨ製のフィルム３０はそのままで、奇数番号の金
属接極子３１と偶数番号の金属接極子３２との間にはさ
まれている。このようにして形成された積層体の横を金
属化３３及び３４する。この金属化によって、各々奇数
番号の接極子どうしが相互に連結され、偶数番号の接極
子も互いに接続される。

第１０図は、本発明の別の実施態様を示す。ＰＰＱもし
くはＰＨ製のフィルム４０は、その片側がアルミニウム
、亜鉛もしくは銅で金属化されている。

これらの金属化４１．４２は部分的に行われており、従
って、交互に余白部分が残っている。層の片側で終わる
金属化部分４１は、横部を金属化４３することによって
、相互に接続されてい〜る。積層体のもう反対側で終わ
る金属化部分４２も、横部を金属化４４することによっ
て相互に接続されている。コンデンサは、支持フィルム
もしくはＰＰＱまたはＰＨでコーティングされた接極子
を用いて作ることができる。この誘電体層は、有機溶液
を使用して、フレキソ印刷、リバースロール等のコーテ
ィングもしくはラッカー吹付塗りの従来方法を用い、厚
さ０９．５から１００μｍの範囲で塗布することができ
る。

次に、これらの支持フィルムもしくは接極子を、従来技
術によってコイル巻きするか積層する。

第１１図は、本発明の別の実施態様を示す。接極子５１
及び５２（アルミニウム、すずもしくは亜鉛製）は、Ｐ
ＰＱもしくはＰＨの層５０によってコーティングされて
いる。これらを積み重ねるかもしくはコイル巻きをして
、偶数番号接極子５２と奇数番号接極子５１とを互いに
横にずらす。このようにして形成された積層体の横部を
金属化５３及び５４シて受け、各々奇数番号接極子５１
どうし、および偶数番号接極子５２どうしを互いに接続
する。

第１２図は、本発明のさらに別の実施態様を示す。

支持フィルム６０には、各金属化部分６１及び６２がコ
ーティングされている。余白部分は、支持フィルム６０
０両側に交互に残っている。金属化部分６１は、ＰＰＱ
もしくはＰＨの層６３でコーチインクされている。同様
に、金属化部分６２は、同じ熱安定性ポリマーの層でコ
ーティングされている。このようにして形成されたコン
デンサ要素の積層体の側面を金属化６５及び６６とする
と奇数番号金属化部分６１および偶数番号金属化部分が
各々相互に接続される。使用される支持フィルムは、Ｐ
Ｈ，ＰＰＱでもよく、ポリイミドもしくはポリテトラフ
ルオロエチレン等の熱安定性材料であっても良いし、ポ
リカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等の非熱
安定性材料でも良い。

コンデンサの熱安定化のための作業は、半完成段階もく
しは完成段階で、使用する材料に応じた温度で、１から
２４時間の間焼付けすることを必要とする。ＰＰＱの場
合、この温度は約３３０℃であり、ＰＨの場合は約２５
０℃である。

１　区

【図面の簡単な説明】

第１図は、ポリフェニルキノキサリンの合成式第２図は
、温度の関数としてのポリフェニルキノキサリンの残留
重量を示すグラフであり、第３図は、温度の関数として
のポリフェニルキノキサリンの相対誘電率を示すグラフ
であり、第４図は、温度の関数としてのポリフェニルキ
ノキサリンの損失係数を示すグラフであり、第５図は、
ポリヒダントインの合成式を示し、第６図は、温度の関
数としてのポリヒダントインの残留重量を示すグラフで
あり、 第７図は、温度の関数としてのポリヒダントインの相対
誘電率を示すグラフであり、 第８図は、温度の関数としてのポリヒダントインの損失
係数を示すグラフであり、 第９図乃至第１２図は、本発明によるコンデンサの実施
例を示す。 　ｇ （主な参照番号） １・・・ポリフェニルキノキサリン ２・・・テトラアミン ３・・・テトラアセトン １０・・・ジイソシアネート １１・・・ビスグリシネート １２・・・中間生成物 １３・・・ポリヒダントイン ３１３２．４１．４２．５１．５２．６Ｌ　６２・・・
接極子３０．４０．５０．６０・・・フィルム３３．３
４．４３．４４．５３．５４．６５．６６・・・金属化
部分特許量１ｆｆ人　　コンパニー　ユウロピエンヌ　
ドコンポーザン　エレクトロニック エルセーセー

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリマーがポリフェニルキノキサリンもしくはポ
   リヒダントインであることを特徴とするポリマーフィル
   ム型コンデンサ。
2. （２）複数コンデンサ要素を備え、このコンデンサ要素
   の各々は第１の接極子と第２の接極子との間に包含され
   た上記のポリマーのフィルム要素によって形成され、上
   記第１の電極子を相互に接続する電極と、上記第２の電
   極子を相互に接続する電極とを有していることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載のコンデンサ。
3. （３）上記の使用されるポリマーフィルムが被覆されて
   おらず、上記ポリマーフィルム要素が第１の接極子と第
   ２の接極子との間にはさまれていることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項に記載のコンデンサ。
4. （４）上記ポリマーのフィルムはその各個が金属化され
   ており、該金属化部分が上記の第１及び第２接極子の役
   目をしていることを特徴とする特許請求の範囲第２項に
   記載のコンデンサ。
5. （５）上記のポリマーのフィルムが上記の第１及び第２
   の接極子上に形成された堆積層を構成することを特徴と
   する特許請求の範囲第２項に記載のコンデンサ。
6. （６）上記の接極子の各々一方の側が、ポリマーの堆積
   層を支持していることを特徴とする特許請求の範囲第５
   項に記載のコンデンサ。
7. （７）上記の接極が、支持フィルム上に堆積された金属
   化部分で構成され、該金属化部分は上記ポリマーの層で
   コーティングされていることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項に記載のコンデンサ。
8. （８）上記支持フィルム自体がポリフェニルキノキサリ
   ン、ポリヒダントイン、ポリイミドもしくはポリテトラ
   フルオロエチレンであることを特徴とする特許請求の範
   囲第７項に記載のコンデンサ。
9. （９）上記支持フィルムが、ポリカーボネートもしくは
   ポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする特
   許請求の範囲第７項に記載のコンデンサ。