JPH02290008A - 金属化プラスチックフィルムコンデンサ - 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、電気機器、情報機器などの電子回路に使用す
る金属化プラスチックフィルムコンデンザに関する。

［従来の技術］ 金属化プラスチックフィルムコンデンサは、金属化プラ
スチックフィルムの両面または片面に、電極引出し部を
幅方向の両側に残して誘電体層を形成し、これを積層ま
たは巻回してその両側にメタリコン電極を形成してなる
ものである。

従来、金属化プラスチックフィルムに形成する誘電体層
の祠料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレー１
・、ポリプロピレン、ポリカーボネトのような汎用のポ
リマーが用いられている。

一方、近年の超小型電子機器の発展に伴い、益々小型で
、容量範囲の広い高信頼性の金属化プラスチックフィル
ムコンデンザが要望されている。このような小型で容量
範囲の広いコンデンザを得るためには、誘電体層の厚み
を薄くすることが必要となるか、前記の汎用のポリマー
から従来の成膜技術により得られるフィルムの厚みは、
数μｍ　前後までしか薄くできないため、これが、小型
化の大きな障害となっている。また、前記の汎用のポリ
マーから得られる金属化プラスチックフィルムコンデン
サは、耐熱性の点でもセラミックコンデンサより劣るた
め、このことが、コンデンザの基板」二への自動マウン
ト実施上の障害となっている。

また、第６図に示すように、両面金属化プラスチックフ
ィルム２１の蒸着電極２２の表面にラッカーコーティン
グなどにより誘電体としてのラッカー膜２３を形成して
なるラッカーコーティング両面金属化プラスチックフィ
ルムを使用した金属化プラスチックフィルムコンデンザ
も存在しているが、この場合ラッカー膜２３の厚みも、
数μｍ前後までしか薄くできないため、小型化か困姫゛
である。

以上のような欠点を解決し、誘電体層の超薄膜化可能な
技術として、特開昭６　２　−　１　４　１　４　３．
　０号公報に示す技術が存在している。

この技術は、電解重合法による導電性高分子フィルムと
金属蒸着層とを交互に形成し、その後、脱ドーピングし
て誘電体層とし、陽極板ごと、或いは前記金属化フィル
ムを剥離してコンデンザとするものである。

しかしながら、この技術においては、溶液中での電解重
合と、真空中での金属蒸着というように大きな格差のあ
る雰囲気中での加工を交互に繰り返すことから、工程間
の予備処理が繁雑となる欠点があった。加えて、バッチ
処理となり、陽極板を用いるため、長尺のフィルムを得
ることができず、コンデンザを製造する上で、生産性は
非常に低く、実用的ではなかった。さらに、導電性高分
子フィルム表金属蒸着層とを交互に積層した後、脱ドー
ピングを行うことから、ドーパン１・の拡散路が限定さ
れ、且つ脱ドーピング液との接触が不十分で脱ドーピン
グかスムーズに行なわれないため、絶縁抵抗の低い誘電
体層しか寄られず、この点で実用性が劣り、また脱ドー
ピング工程に長時間を要するため、生産性に劣る問題が
あった。

［発明が解決しようとする課題］ −１二述したように、従来技術においては、誘電体層と
して用いられるフィルム厚、或いはコーティングフィル
ム厚が数μｎ］前後にしか薄くできないため、コンデン
ザを小型化できない欠点があり、また、誘電体として、
汎用のポリマーを使用した場合には、耐熱性に劣り、基
板上への自動マウント実施が困難となる欠点があった。

一方、超薄膜化の従来技術も、電解重合と金属蒸着とを
交互に行い、後に脱ドーピングするために、その生産性
に問題かあった。

本発明は、上記のような従来技術の課題を解決するため
に提案されたものであり、その目的は、誘電体層の超薄
膜化を可能とすることにより、小型・大容量で、耐熱性
、実用性及び生産性に優れた金属化プラスチックフィル
ムコンデンサを提供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、両面金属化プラスチックフィルムの両面また
は片面に、電極引出し部を幅方向の両側を残して電解重
合薄膜誘電体層を形成し、これを積層または巻回してそ
の両側にメタリコン電極を形成し、且つ前記電解重合薄
膜誘電体層の月料として、ポリチオフェン、ポリピロー
ル、ポリアニリン、これらのポリマーを構成するモノマ
ーの誘導体のポリマーなどに代表されるπ電子共役系ポ
リマーを用いたことを特徴としている。

また、両面金属化プラスチックフィルムの材料としては
、ポリエステル、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィ
ド、ポリアミド、ポリイミドアミド、ポリエーテルサル
ホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケト
ンなどに代表される耐熱プラスチックを使用することが
可能である。

さらに、電解重合薄膜誘電体層として、電解重合法によ
り薄膜化した導電性高分子を電気化学的に脱ドーピング
し、電気伝導度を１０−５ｓ／ｃｍ以下にした高分子フ
ィルムを使用することが考えられる。

［作用］ まず、本発明においては、電解重合法を使用して誘電体
層を形成しているため、誘電体層の厚みを超薄膜化でき
る。即ち、電解重合法は、導電性高分子フィルムを与え
るモノマ−を、金属化フィルムの蒸着電極を陽極として
通常の電解反応における陽極酸化によって連続的に重合
させ、陽極電極上にモノマーからなる導電性高分子フィ
ルムを析出させる方法であり、この際、モノマ−の種順
によって用いる溶媒、電解質、電極などを適宜選択する
ことができる。この電解重合法を用いることにより、導
電性高分子フィルムの膜厚は、通電量により自由に制御
可能となり、容易に０．１μｍ以下の超薄膜の導電性高
分子フィルムを形成することができ、従って、コンデン
サの単位体積当たりの容量を大きくできる。また、この
ように、膜厚を自由に制御できることから、同一の金属
化プラスチックフィルムにて幅広い容量範囲のコンデン
サを製作できるため、生産性に優れている。

次に、このような超薄膜の導電性高分子フィルムを形成
した両面金属化プラスチックフィルムに、適当な条件下
で連続的な電気化学的脱ドーピングを施せば、脱ドーピ
ング液との接触面積が大きいため、ドーパントの拡散が
早く、超薄膜の導電性高分子フィルムは短時間のうちに
容易に誘電体層に変化する。従って、短時間で誘電率の
大きい超薄膜の誘電体層を形成でき、この点でも小型・
大容量化に貢献でき、且つ生産性の向上にも利点がある
。また、電解重合と脱ドーピングとは、共に液中にて通
電する加工であるため、工程間の予備処理が不要であり
、その意味で、連続的な処理を繰り返し行うことが可能
で、処理時間を短縮化でき、また、設備も簡略化できる
ため、この点でも生産性に優れている。

さらに、以上のように電解重合薄膜フィルムを形成した
両面金属化プラスチックフィルムを、巻回または積層し
てなる金属化プラスチックフィルムコンデンザの等価回
路は、電解重合法で形成された膜厚０．１μｍ以下の電
解重合薄膜フィルムコンデンサと、膜厚数μｍの金属化
ブラスヂックフィルムコンデンサとの並列回路となるが
、この場合、電解重合法で形成された電解重合薄膜フィ
ルムが膜厚０．　　１μｍ以下の超薄膜であるため、コ
ンデンサの容量の大部分をこの電解重合薄膜フィルムコ
ンデンサ部分で負担することになり、全体としてのコン
デンサの小型・大容量化に大きく貢献できる。

なお、本発明において、電解重合薄膜誘電体層の祠料と
して使用しているπ電子共役系ポリマーは、電界重合法
によってフィルム状に析出することが可能であることに
加えて、中性状態で安定で且つ誘電率が高いため、小型
・大容量化に貢献でき、実用性に優れている。また、π
電子共役系ポリマーは耐熱性にも優れているため、コン
デンサの耐熱性の向上にも貢献できる。

一方、両面金属化プラスチックフィルムの材料として、
ポリエステル、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド
、ポリアミド、ポリイミドアミド、ポリエーテルサルホ
ン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン
を含む種類の耐熱プラスチックを使用すれば、π電子共
役系ポリマーを祠料とする電解重合薄膜誘電体層と併せ
て、コンデンサの耐熱性を向上できる。

また、電解重合薄膜誘電体層の形成に当たっては、電解
重合法により薄膜化した導電性高分子を電気化学的に脱
ドーピングし、電気伝導度を低下させることが考えられ
るが、この場合の電気伝導度は、少なくとも１０−５ｓ
／ｃｍ以下、好ましくはＩＯ’ｓ／ｃｍ以下とする。こ
れは、脱ドーピング後の電気伝導度がＩＯ’ｓ／ｃｍを
越える場合は、絶縁抵抗が低くなり、実用的な金属化プ
ラスチックフィルムコンデンサが得られないからである
。

［実施例］ 以下に、本発明を適用して金属化プラスチックフィルム
コンデンサを製造したー実施例を、第１図乃至第５図を
参照して具体的に説明する。

まず、第１図に示すように、本実施例においては、プラ
スチックフィルムとして、厚さ３　Ｉｌｍ、幅４．５ｍ
ｍのポリフェニレンスルフイドの長尺なフィルム１を使
用し、このプラスチックフィルム１−の両面にアルミニ
ウムを蒸着して厚さ３００〜５００入の蒸着電極２を形
成し、さらに、幅方向における一方の端部の表面と他方
の端部の裏面に、それぞれ０．５ｍｍのマージン３を形
成した。

次に、このように形成した第１図の両面金属化プラスチ
ックフィルム４を、第２図の右側に示すように、第１槽
５のモノマー溶液６中に浸し、このフィルムの蒸着電極
２を陽極とし、炭素板７を陰極として電流を流し、電解
重合を行った。この場合、モノマー溶液６としては、０
　５モル／愛の３−メチルチオフェンと、０，０５モル
／丈のテＩ・ラエチルアンモニウムパークロレ−１・と
を含むベンゾニｌ・リル溶液を使用し、また、両面金属
化プラスチックフィルム４のメタリコンされる両端部の
電極部はワックスでマスクし、この状態で、２〜４ｖ、
２　ｍ　Ａ　／　ｃ　ｍ　２の電流を流した。この結果
、通電量０．３クーロン／Ｃｍ２て、蒸着電極２の表面
に、膜厚０．２５μｍの青色のポリ３メチルチオフエン
フィルム（電解重合薄膜８）を析出させた。ここで用い
る電解液の種類によって、蒸着電極金属種は、Ａｇ，Ａ
ｕなどの電解液に侵されない金属を適宜選ぶことができ
る。

続いて、このように第１槽５内にて電解重合薄膜８を形
成された両面金属化プラスチックフィルム４を、第２図
の左側に示すように、第２槽９の脱ドーピング液１０内
に送り込み、この脱ドーピング液１０中で洗浄しながら
２〜４Ｖの逆電位を与えて電気化学的に脱ドーピングし
、電解重合薄膜７を誘電体層に変化させ、この後乾燥し
て、第３図に示すような、電解重合薄膜（誘電体層）８
を有する長尺な両面金属化プラスチックフィルム１，１
を得た。この場合、脱ドーピング液１−０としてはアセ
１・二１・リルを使用した。なお、第２図中、１２は、
長尺な両面金属化プラスチックフィルム４を第１，槽５
、第２槽９内に順次搬送し、送り出すための搬送ローラ
である。

以−１二の各工程を経て得られた長尺な両面金属化プラ
スチックフイルム１１を一枚使用して、第４図に示すよ
うに、大口径の巻ドラム１３に２０００回巻回し、両側
の端面にメタリコンを施してメタリコン層１４を形成し
、１５０℃にて４時間の熱処理を行った後、メタルソ−
１−５によって、半径方向を切ｌｆｒ面とし且つ周方向
に向かって３ｍｍ毎に切断し、多数個の積層フィルムコ
ンデンサー６を作製した。なお、第５図は、作製された
積層フィルムコンデンサ１６の断面拡大図である。

このようにして作製した本実施例の積層フィルムコンデ
ンサ１６の特性を調べたところ、以下の表のような結果
が得られた。

表 この表から、本実施例の積層フイルムコンデンサは、単
位体積当たりの容量が大きく、しかも優れた特性を有す
ることがわかる。

以下に、本実施例の作用効果をおいては、前述したよう
な従来のコンデンサと比較して説明する。

まず、誘電体層として汎用のポリマーを使用した従来技
術においては、誘電体層の膜厚を数μｍ前後までしか薄
くできなかったのに対し、本実施例においては、０．２
５μｍと超薄膜化可能であるため、前述のように、単位
体積当たりの容量を極めて大きくすることかできる。ま
た、通電量を適宜変更すれば、膜厚を自由に変更でき、
同一の両面金属化プラスチックフィルム４にて、幅広い
容量範囲のコンデンザを製作できるため、生産性に優れ
ている。

次に、電解重合と金属蒸着とを交互に行って超薄膜の誘
電体層を得ていた従来技術においては、脱ドーピング液
との接触面積が小さいため、脱ドピングの効率か悪く、
絶縁抵抗の低い誘電体層しか得られない欠点があったが
、本実施例においては、電解重合薄膜８と脱ドーピング
液１０との接触面積が大きいため、脱ドーピングの効率
が高く、電解重合薄膜８は短時間のうちに容易に誘電体
層に変化する。従って、短時間で誘電率の大きい超薄膜
の誘電体層を形成でき、この点でも小型・大容量化に貢
献でき、且つ生産性の向上にも利点がある。また、電解
重合と金属蒸着とを交互に繰返す技術においては、溶液
中と真空中というように、大きな格差のある雰囲気中で
の加工を交互に繰返すために、加工の予備処理が繁雑と
なり、生産性が低い欠点があったが、本実施例において
は、第１槽５、第２槽９の各液中を順次搬送し、各液中
にて通電する加工であるため、工程間の予備処理を行う
必要もなく、簡略な設備で連続的な加工を繰返し行うこ
とができるため、この点でも生産性に優れてい，る。

さらに、汎用のポリマーを使用していた従来技術におい
ては、耐熱性に劣る欠点があったが、本実施例において
は、電解重合薄膜の材料として、耐熱性に優れたポリチ
オフェンを使用すると共に、プラスチックフィルムとし
て、耐熱性に優れたポリフエニレンスルフィドを使用し
ているため、コンデンザ全体の耐熱性を向」ニすること
ができ、基板上べの自動マウント実施が可能となる利点
もある。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
π電子共役系ポリマーを材料として、電解重合法によっ
て誘電体層を形成する限りにおいて、具体的な寸法形状
や材料は自由に変更可能であり、同様の作用効果を得ら
れる。また、電解重合薄膜は、両面金属化プラスチック
フィルムの片面だけでなく、両面に形成することも可能
である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明においては、π電子共役系
ポリマーを材料として、電解重合法によって誘電体層を
形成するという簡単な構成の改良により、超薄膜で且つ
誘電率に優れた誘電体層を得られるため、従来に比べて
、格段の小型・大容量化を実現でき、しかも、耐熱性、
実用性、及び生産性に優れた金属化プラスチックフィル
ムコンデンザを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明の一実施例を示す図であり、
第１図は両面金属化プラスチックフィルムを示す斜視図
、第２図は電解重合工程及び脱ドピング工程を示す断面
図、第３図は誘電体層として電解重合薄膜を形成した両
面金属化プラスチックフィルムを示す斜視図、第４図は
第３図の両面金属化プラスチックフィルムを用いて積層
フィルムコンデンサを製造する工程を示す図、第５図は
第４図のＡ矢視断面図である。第６図は誘電体層として
ラッカー膜を形成した従来の両面金属化プラスチックフ
ィルムを示す斜視図である。 １・・・プラスチックフィルム、２・・・蒸着電極、３
・・・マージン、４・・・両面金属化プラスチックフィ
ルム、５・・・第１槽、６・・・モノマー溶液、７・・
・炭素板、８・・・電解重合薄膜、９・・・第２槽、１
０・・・脱ドーピング液、１１・・・電解重合薄膜を形
成した両面金属化プラスチックフィルム、１２・・・搬
送ローラ、１３・・・巻ドラム、１４・・・メタリコン
層、１５−・・メタルソ−　１６・・・積層フィルムコ
ンデンサ。 ２１・・・両面金属化プラスチックフィルム、２２・・
・蒸着電極、２３・・・ラッカー膜。 寸

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）両面金属化プラスチックフィルムの両面または片
   面に、電極引出し部を幅方向の両側に残して電解重合薄
   膜誘電体層を形成し、これを積層または巻回してその両
   側にメタリコン電極を形成し、且つ前記電解重合薄膜誘
   電体層の材料として、π電子共役系ポリマーを用いたこ
   とを特徴とする金属化プラスチックフィルムコンデンサ
   。
2. （２）両面金属化プラスチックフィルムの材料として、
   ポリエステル、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド
   、ポリアミド、ポリイミドアミド、ポリエーテルサルホ
   ン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン
   などに代表される耐熱プラスチックを使用することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の金属化プラスチッ
   クフィルムコンデンサ。
3. （３）電解重合薄膜誘電体層として、電解重合法により
   薄膜化した導電性高分子を電気化学的に脱ドーピングし
   、電気伝導度を１０＾−＾５ｓ／ｃｍ以下にした高分子
   フィルムを使用することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の金属化プラスチックフィルムコンデンサ。