JPH1140451A - 積層フィルムコンデンサならびにその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で、高性能、高信頼性の積層フィルムコ
ンデンサを得る。 【解決手段】 誘電体として、（化１）の構造を有する
ビニルオキシ基から単独あるいは併用して選ばれた少な
くとも２つの官能基を有する化合物を、単独あるいは2
種類以上を併用して、少なくとも含有ビニル基の６０〜
９５％を反応させて用い、アルミニウムもしくは酸化ア
ルミニウムを蒸着して電極として、交互に積層し、酸素
プラズマ中で誘電体を選択的に除去して電極取り出しを
行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高耐湿性が要求さ
れる電子機器および電気機器に使用される小形の積層フ
ィルムコンデンサの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、屋外で使用される電子機器及び電
気機器が急速な伸びを示し、屋外で使用できる電子部品
に関する需要は極めて高い。そのため、使用される電子
部品にも従来以上に大幅な小形・計量化や特性上とりわ
け耐湿性に関して特に厳しい要求が増えている。

【０００３】以下に、従来の積層フィルムコンデンサの
製造方法について説明する。図２は従来の積層フィルム
コンデンサの断面図である。図２において、１５はポリ
エチレンテレフタレートフィルム、１６ａ、１６ｂは蒸
着電極、１７ａ、１７ｂはオイル薄膜、１８ａ、１８ｂ
はコーティング薄膜である。従来、積層フィルムコンデ
ンサは以下のようにして製造されてきた。即ち、厚さ
１．５μｍ以上のポリエチレンテレフタレートフィルム
１５の片面に、まず厚さ７０ｎｍで幅が０．３〜１ｍｍ
で所定のピッチで連続した多数の帯状のオイル薄膜１７
ａを形成した直後にアルミニウムを真空蒸着することに
より帯状に分離された蒸着電極１６ａが形成される。こ
の後ポリエチレンテレフタレートフィルム１５を反転し
て所定の寸法だけずらして所定のピッチで連続した多数
のオイル薄膜１７ｂを形成し、同様にして蒸着電極１６
ｂが形成され一度に数千〜数万メートルの両面金属化フ
ィルムが製造される。続いて、この両面金属化フィルム
の片面に、ポリカーボネートと接着剤と染料を溶剤で塗
料化したものをリバースコート方式で多数の帯状に厚さ
約１μｍに全面に所定の位置に帯状に塗布し乾燥してコ
ーティング薄膜１８ａが形成され巻き取られる。その後
反対側の面に同様にしてコーティング薄膜１８ｂが形成
され両面コーティング両面金属化フィルムが製造され
る。この後、両面コーティング両面金属化フィルムを所
定の枚数積層し、分散された接着剤が軟化する温度で、
低い圧力でホットプレスされ、積層フィルムコンデンサ
用積層体が製造されてきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の積層フィルムコ
ンデンサを小形化するためには、素子を構成する両面金
属化フィルムを薄くする必要があった。そのため、ポリ
エチレンテレフタレートを１．５μｍ以下にすると、伸
びやすく、切れやすく、滑りにくくなり、両面コーティ
ング両面金属化フィルムを製造するための真空蒸着装置
やリバースコーターを通すだけで皺だらけのフィルムと
なった。

【０００５】また、コーティング薄膜の厚さは定格電圧
が５０Ｖの場合、１μｍ前後が従来の実用の限界であっ
た。薄くした場合、ポリエチレンテレフタレートの滑り
性を得るために添加している０．２〜０．５μｍの微粒
子が凝集し、１．５μｍから２μｍの微小な無数の突起
と同程度になるため、突起が両面コーティング両面金属
化フィルム同士の接着を妨害したり、相手のコーティン
グ薄膜を押し潰すために耐圧低下を招く等の問題があっ
た。以上の問題点から、積層フィルムコンデンサの小形
化には限界があり、素子体積で１割りの小形化も困難な
状況であった。

【０００６】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、小形で、高耐湿性の積層フィルムコンデンサを提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の積層フィルムコンデンサの製造方法は、一般
式（化３）（ただし式中のＲは、メチレン基数が４以上
１３以下の鎖式炭化水素、あるいは少なくとも主鎖の一
方にメチレン基数が６以下の鎖式炭化水素基を有する炭
素数４以上１２以下の環式炭化水素基であるか、あるい
は水素原子の一部もしくは全てがハロゲン原子またはア
ルキル基に置換されたもの、また式中ｎは２以上4 以下
の整数）で示されるアリルオキシ基またはビニルオキシ
基から単独あるいは併用して選ばれた少なくとも二個の
官能基を有する化合物を、少なくとも一種類以上を含む
混合物を真空中で蒸着し、少なくとも、含有ビニル基の
６０〜９５％を反応させてなる成分を有する誘電体かま
たは含有ビニル基の６０〜９５％を反応させてなる成分
を有する誘電体と、アルミニウムもしくは酸化アルミニ
ウムを真空中で蒸着してなる複数条の電極と、を交互に
積層して積層体を形成する工程と、前記積層体を真空中
より取り出し、前記複数条の電極を含む積層体の静電容
量を構成する部分毎に分割する工程と、前記分割により
形成される積層体の分割面近傍の誘電体部材を酸素プラ
ズマ中で選択的に除去して電極表面の一部を露出させる
工程と、前記電極表面の一部を露出させた面に金属溶射
により外部電極引き出しをする工程と、前記外部引き出
し電極上に導電性樹脂を塗布して第二の電極を形成する
工程と、前記第二の電極上にはんだめっきを施す工程か
らなる積層フィルムコンデンサの製造方法となってい
る。

【０００８】

【化３】

【０００９】一般に、積層フィルムコンデンサを小形化
するためには、ポリエチレンテレフタレートフィルムを
省略することが最も良い方法である。そのため、従来か
ら、コーティング薄膜として、グロー放電法や電子線衝
撃法（特公昭４４−２５０１４号公報）が検討されてき
た。しかし、それらの方法では、１μＦの静電容量のコ
ンデンサを作るのにコーティング薄膜の形成に時間がか
かりすぎたり、反対に短時間で形成させようとすると重
合が不完全で耐電圧の非常に低いものとなり、形成速度
の早いアクリレート系の材料を用いるとスチレン等と比
べて非常に誘電体損失角の大きな物になる等の問題があ
り、また蒸着膜との接着性に欠け、層間に湿気が侵入す
るだけで剥離しすぐにアルミニウムの蒸着電極が腐蝕す
るため、市場の要望が高い屋外での使用に必要な６０℃
の温度で９５％の相対湿度の中での連続通電に耐えない
等の問題が解決できていなかった。

【００１０】また、定格電圧１６Ｖで１μＦの静電容量
の積層フィルムコンデンサを製造するためには、０．４
μｍのコート厚で１８００層を積層する必要があり、さ
らに１０μＦの静電容量の積層フィルムコンデンサを製
造するためには、約１８０００層を積層する必要があ
る。

【００１１】以上の点に鑑み、本発明では、小形・高耐
湿性のフィルムコンデンサとしての魅力に富む新ジアリ
ルオキシ基を有する化合物を開発し、新加工技術により
小形高耐湿性の積層フィルムコンデンサ用積層体が提供
できるようになったものである。

【００１２】まず、欠点であるコーティング薄膜の形成
に時間がかかりすぎる点に関しては、モノマーの蒸気を
化学反応させながら高分子化して堆積するのではなく、
一般的に公知技術である液状モノマーを普通に加熱し、
一旦液状の超薄膜を形成した後に電子線を照射すること
で高分子化し、極めて早いコーティング薄膜の形成が可
能になったものである。この時、例えば同じく電子線衝
撃法で高分子化速度の早い多官能アクリレートを用いて
液状の薄膜を形成させようとすると、蒸発させるための
熱によっても容易に高分子化反応が進行し、蒸発する前
に固体となってしまう欠点があった。しかし、アリルオ
キシ基またはビニルオキシ基を有する化合物は、熱によ
る高分子化速度が極めて低く、ほとんどの化合物で、例
えば０．４μｍの厚みの液状薄膜を基板を形成するため
に毎分３００ｍ／ｍｉｎで移動させる条件でも、そのと
きの熱で高分子化の反応が起こらず、非常に厚みの均一
な液状薄膜になることが分かったものである。

【００１３】また、電子線による液状薄膜の高分子化性
能は良好である反面、多少固く脆い性質があり、モノマ
ー中のビニル基の６０〜９５％だけを残すことで、作業
性上の支障がない程度の柔軟性を有することも確認でき
た。さらに、表面に多少ビニル基を残存させることを意
識的に行い、そのビニル基を酸化させることで、アルミ
ニウム蒸着電極との接着力の改善を図ることが可能とな
り従来の耐湿性に欠ける欠点も解決できることが確認さ
れた。

【００１４】さらに、環式炭化水素基を含んだ場合は特
に耐熱性が高く、一般には１２５℃の高温保証が困難で
あるのに対し、構造によっては１３５℃以上の保証が可
能なものを見出した。

【００１５】以上の発明により、小形で、高耐湿性の積
層フィルムコンデンサに用いられる積層フィルムコンデ
ンサ用積層体の提供が可能となったものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
図面を参照しながら説明する。

【００１７】（実施例１）図３は本実施の形態のコンデ
ンサの製造装置であり、真空槽６内において一定の速度
で回転する金属ロール７上に，樹脂蒸着源８より１，９
−ジビニルオキシノナンを液状で厚さ0.3 μｍの薄膜に
真空蒸着し，直ちに電子線発生器１３により電子線９を
照射し，ビニル基の７０％を化学結合させ誘電体層を形
成させた。その後，開口幅が０．６ｍｍの複数の開口部
をもつ金属マスク１０を用い、アルミニウム蒸発源１２
よりアルミニウムを蒸発させて前記誘電体層上の第一の
位置に複数条のアルミニウムの電極を厚さ0.03μｍで蒸
着した。引き続いて同様にして前記電極上に前記材料を
真空蒸着し、直ちに電子線９を照射して化学結合させて
誘電体層を形成した。さらに誘電体層上に前記金属マス
ク１０を幅方向に２．６ｍｍ移動させた第二の位置に同
様にアルミニウムの電極を同じ厚さで、先に蒸着した電
極との間で前記誘電体層が静電容量を形成するように蒸
着した。前記の誘電体蒸着および電子線照射による化学
結合と、電極の蒸着を交互に繰り返すサイクルを３００
０回繰り返して積層体１１を形成した。なおアルミニウ
ム電極の位置は前記第一の位置と前記第二の位置に1 サ
イクル毎に移動させて形成した。このようにして形成し
た積層体１１を金属ロール７から取り出し、前記積層体
１１を金属板に挟み、積層体１１が平坦になるように３
ｋｇ／ｃｍ²で加圧固定し高温槽の中で熱処理した。な
お前記熱処理条件は１５０℃で２時間とした。熱処理に
より平坦化された積層体１１の、前記金属マスク１０に
よってアルミニウムが蒸着されない部分の各々の中央で
エンドレスの金属基板の移動方向に沿って分割してコン
デンサ条素体１４を得た。前記コンデンサ条素体１４の
分割両端面を図４に示す酸素プラズマ中でのアッシング
により分割両端面近傍の誘電体を約２０μｍ削除してア
ルミニウムの電極の表面を露出させた。なおアッシング
後に残る分割両端面近傍の誘電体はコンデンサ条の切断
面から見ると図５に示すように稲穂状になっていた。前
記アッシングされた両端面に黄銅３ａ、３ｂを金属溶射
して露出しているアルミニウムの電極を接続した。前記
黄銅層３ａ、３ｂ上に、熱硬化性樹脂中に銅粉を分散さ
せてなる導電性ペースト状樹脂４ａ、４ｂを塗布、熱硬
化し、さらにその上に溶融はんだめっき５ａ、５ｂを施
して前記コンデンサ条素体をコンデンサ条とした。前記
コンデンサ条を２．５ｍｍ幅で切断してコンデンサ素子
とし、前記コンデンサ素子の切断面に熱硬化性樹脂から
なる液状樹脂を塗布、硬化してコンデンサ素子に簡易な
外装を施してチップ型積層コンデンサを得た。

【００１８】以上のようにして製造した本発明のコンデ
ンサは静電容量が１．０μＦで、両外部電極方向の長さ
が３．２ｍｍ、積層方向の厚さが１．０ｍｍ、素子切断
方向の長さが２．５ｍｍと非常に小型であるが、通常の
有機フィルムを積層あるいは巻回してなるフィルムコン
デンサと比較して大容量のチップ型積層コンデンサであ
った。また本発明のコンデンサは１ｋＨｚ、１Ｖｒｍｓ
において誘電正接が０．５％、また１０ｋＨｚ、１Ｖｒ
ｍｓにおいて０．９％と小さく、通常の有機フィルムを
積層あるいは巻回してなるフィルムコンデンサと比較し
てもなんら変わりない優秀な誘電損失であった。さらに
本発明のコンデンサは共振周波数が約３ＭＨｚであり、
共振周波数におけるインピーダンスが５０ｍΩと極めて
小さく、雑音吸収性能の非常に良好なコンデンサであっ
た。さらに本発明のコンデンサを６０℃、９５％Ｒｈで
ＤＣ１６Ｖ負荷の耐湿負荷試験に供したところ、静電容
量低下や絶縁抵抗低下、誘電正接増加などのほとんど無
い優秀な耐湿信頼性を示した。また本発明のコンデンサ
を１２５℃でＤＣ２０Ｖ負荷の耐熱負荷試験に供したと
ころ、静電容量低下や絶縁抵抗低下、誘電正接増加など
のほとんど無い優秀な耐熱信頼性を示した。

【００１９】本発明のコンデンサのこれらの特徴は、本
発明の製造方法により誘電体として用いたジビニルエー
テル化合物である１，９−ジビニルオキシノナンの重合
体の誘電体特性が優秀なことと、極めて薄い膜厚の誘電
体として製造できること、および本発明の外部電極接続
方法を組み合わせることによってはじめてコンデンサが
極めて小型になるため得られたものであり、また本発明
の製造方法により積層体中に誘電体と蒸着電極以外に空
間がほとんど無いので、水分の侵入が抑えられ、およ
び、誘電体表面に多少ビニル基を残存させることを意識
的に行い、そのビニル基を酸化させることで、アルミニ
ウム蒸着電極との接着力の改善を図るために良好な耐湿
性を示すものである。

【００２０】なお本発明の実施例では誘電体材料の原料
として１，９−ジビニルオキシノナンを用いたが、本発
明の誘電体材料はこれに限るものではなく、一般式（化
３）（ただし式中のＲは、メチレン基数が４以上１３以
下の鎖式炭化水素、あるいは少なくとも主鎖の一方にメ
チレン基数が６以下の鎖式炭化水素基を有する炭素数４
以上１２以下の環式炭化水素基であるか、あるいは水素
原子の一部もしくは全てがハロゲン原子またはアルキル
基に置換されたもの、また式中ｎは２以上4 以下の整
数）で示されるアリルオキシ基またはビニルオキシ基か
ら単独あるいは併用して選ばれた少なくとも二個の官能
基を有する化合物を、少なくとも一種類以上を含む混合
物を用いることによって良好なコンデンサ特性を得るこ
とができるものである。また誘電体材料の原料を化学結
合させて高分子の誘電体材料とする方法も本発明に限る
ものではなく、例えば紫外線照射など二重結合を開裂さ
せてラジカルを発生させる方法が適用できる。また本実
施例中に金属ロールから取り出した積層体を加熱固定し
て平坦化する工程の加熱固定の条件はこれに限るもので
はなく、また必要のない場合は加熱固定を省略すること
も可能である。また本発明の金属溶射により外部電極引
き出しをする工程で用いる溶射金属材料も黄銅に限るも
のではなく、また外部引き出し電極上に塗布する導電性
樹脂も銅粉を分散したものに限るものではなく、通常フ
ィルムコンデンサの製造に用いられる溶射金属材料、導
電性樹脂を用いることができる。さらに当然のことなが
ら本実施例の静電容量、形状に限るものではないことは
言うまでもない。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本発明の製造方法により、
小型で、コンデンサ特性および耐湿信頼性の優れたコン
デンサを得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例におけるコンデンサの構成を示
す断面図

【図２】従来の積層フィルムコンデンサの断面図

【図３】本発明の実施例におけるコンデンサの製造装置
を示す図

【図４】本発明の実施例におけるコンデンサ条素体の分
割両端面を酸素プラズマ中でのアッシングする装置を示
す図

【図５】本発明の実施例におけるコンデンサ条素体の分
割両端面を酸素プラズマ中でのアッシングした部分を示
す断面図

【符号の説明】

１４ コンデンサ条素体 １９ａ、１９ｂ 溶射金属の電極 ２０ 酸素プラズマアッシング用の真空槽 ２１ 酸素プラズマアッシング用の上部電極 ２２ 酸素プラズマアッシング用の下部電極 ２３ 酸素 ２４ 酸素プラズマアッシング用の高周波電源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記の一般式ただし式中のＲは、メチレ
   ン基数が４以上１３以下の鎖式炭化水素、あるいは少な
   くとも主鎖の一方にメチレン基数が６以下の鎖式炭化水
   素基を有する炭素数４以上１２以下の環式炭化水素基で
   あるか、あるいは水素原子の一部もしくは全てがハロゲ
   ン原子またはアルキル基に置換されたもの、また式中ｎ
   は２以上4 以下の整数）で示されるアリルオキシ基また
   はビニルオキシ基から単独あるいは併用して選ばれた少
   なくとも二個の官能基を有する化合物を、少なくとも一
   種類以上を含む混合物の少なくとも、含有ビニル基の６
   ０〜９５％を反応させてなる成分を有する誘電体かまた
   は含有ビニル基の６０〜９５％を反応させてなる成分を
   有する誘電体と、アルミニウムもしくは酸化アルミニウ
   ムを真空中で蒸着してなる複数条の電極とを交互に積層
   してなる積層体を、静電容量を構成する部分毎に分割す
   る際に形成される分割面近傍の誘電体部材が酸素プラズ
   マ中の選択的除去により電極表面の一部が露出されてい
   る端面に、金属溶射により外部電極引き出しが施され、
   前記外部引き出し電極上に導電性樹脂を塗布されて第二
   の電極を形成されており、さらに前記第二の電極上には
   んだめっきが施されてなる積層フィルムコンデンサ。 【化１】
2. 【請求項２】 下記の一般式（ただし式中のＲは、メチ
   レン基数が４以上１３以下の鎖式炭化水素、あるいは少
   なくとも主鎖の一方にメチレン基数が６以下の鎖式炭化
   水素基を有する炭素数４以上１２以下の環式炭化水素基
   であるか、あるいは水素原子の一部もしくは全てがハロ
   ゲン原子またはアルキル基に置換されたもの、また式中
   ｎは２以上4 以下の整数）で示されるアリルオキシ基ま
   たはビニルオキシ基から単独あるいは併用して選ばれた
   少なくとも二個の官能基を有する化合物を、少なくとも
   一種類以上を含む混合物を真空中で蒸着し、少なくと
   も、含有ビニル基の６０〜９５％を反応させてなる成分
   を有する誘電体かまたは含有ビニル基の６０〜９５％を
   反応させてなる成分を有する誘電体と、アルミニウムも
   しくは酸化アルミニウムを真空中で蒸着してなる複数条
   の電極と、を交互に積層して積層体を形成する工程と、
   前記積層体を真空中より取り出し、前記複数条の電極を
   含む積層体の静電容量を構成する部分毎に分割する工程
   と、前記分割により形成される積層体の分割面近傍の誘
   電体部材を酸素プラズマ中で選択的に除去して電極表面
   の一部を露出させる工程と、前記電極表面の一部を露出
   させた面に金属溶射により外部電極引き出しをする工程
   と、前記外部引き出し電極上に導電性樹脂を塗布して第
   二の電極を形成する工程と、前記第二の電極上にはんだ
   めっきを施す工程からなる積層フィルムコンデンサの製
   造方法。 【化２】