WO2023105990A1 - フィルムコンデンサおよび樹脂フィルム - Google Patents
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/32—Wound capacitors
Definitions
- the present invention relates to film capacitors and resin films.
- a film capacitor that uses a flexible resin film as a dielectric and has a first counter electrode and a second counter electrode that face each other with the resin film sandwiched therebetween.
- a film capacitor is produced, for example, by winding or laminating a resin film having a first counter electrode formed thereon and a resin film having a second counter electrode formed thereon.
- Patent Document 1 discloses a film capacitor comprising a dielectric resin film and a metal layer provided on one surface of the dielectric resin film, wherein the dielectric resin film has a glass transition temperature of 160°C. and a density of 1.22 g/cm 3 or more and 1.26 g/cm 3 or less at 25°C.
- dielectric breakdown strength at high temperatures is increased by controlling the density of the film to improve the glass transition temperature of the film.
- Patent Document 1 describes that the density of the film is increased by adjusting the solid content concentration in the resin solution that is the coating liquid. However, if the solid content concentration is increased, the viscosity of the coating liquid is increased, so that the thinner the film is, the more difficult it becomes to increase the density. As a result, it becomes difficult to increase dielectric breakdown strength at high temperatures.
- a film capacitor of the present invention comprises a dielectric film and a metal layer provided on at least one surface of the dielectric film.
- the dielectric film is a resin film made of a cured product of a first organic material having multiple hydroxyl groups in its molecule and a second organic material having multiple isocyanate groups in its molecule.
- FT-IR Fourier transform infrared spectroscopy
- the resin film of the present invention comprises a cured product of a first organic material having multiple hydroxyl groups in its molecule and a second organic material having multiple isocyanate groups in its molecule.
- FT-IR Fourier transform infrared spectroscopy
- the present invention it is possible to provide a film capacitor having a resin film with high dielectric breakdown strength under high temperature as a dielectric film. Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a resin film having high dielectric breakdown strength at high temperatures.
- FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing one example of the film capacitor of the present invention.
- FIG. 2 is an example of an FT-IR spectrum for calculating the intensity ratio of a peak derived from an isocyanate group to a peak derived from an aromatic ring.
- FIG. 3 is an example of an FT-IR spectrum for calculating the intensity ratio of a peak derived from a carbonyl group to a peak derived from an aromatic ring.
- FIG. 4 is an example of the measurement result of the storage modulus of the film.
- the film capacitor and resin film of the present invention are described below. However, the present invention is not limited to the following configurations, and can be appropriately modified and applied without changing the gist of the present invention. Combinations of two or more of the individual preferred features of the invention described below also constitute the invention.
- a film capacitor of the present invention comprises a dielectric film and a metal layer provided on at least one surface of the dielectric film.
- the film capacitor of the present invention has, for example, a columnar shape with an oval cross section, and external terminal electrodes formed by, for example, metal spraying (metallicon) are provided at both ends in the central axis direction.
- the film capacitor of the present invention is a laminated film capacitor in which a first dielectric film provided with a first metal layer and a second dielectric film provided with a second metal layer are laminated. and so on.
- the first dielectric film provided with the first metal layer and the second metal layer and the second dielectric film provided with no metal layer are wound or wound.
- a laminated film capacitor or the like may also be used.
- FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the film capacitor of the present invention.
- the film capacitor 1 shown in FIG. 1 is a wound type film capacitor, and includes a first dielectric film 11 and a second dielectric film 12 in a wound state, and a A first metal layer (first counter electrode) 21 and a second metal layer (second counter electrode) 22 facing each other with the dielectric film 12 interposed therebetween are provided. It has a first external terminal electrode 31 electrically connected and a second external terminal electrode 32 electrically connected to the second metal layer 22 .
- the first metal layer 21 is provided on one side of the first dielectric film 11 and the second metal layer 22 is provided on one side of the second dielectric film 12 .
- a film capacitor 1 is constructed.
- the second dielectric film 12 may have a configuration different from that of the first dielectric film 11 , but preferably has the same configuration as that of the first dielectric film 11 .
- the first metal layer 21 is formed so as to reach one side edge on one surface of the first dielectric film 11 but not reach the other side edge.
- the second metal layer 22 is formed so as not to reach one side edge of one surface of the second dielectric film 12 but to reach the other side edge.
- the first metal layer 21 and the second metal layer 22 are made of, for example, an aluminum layer.
- the end of the first metal layer 21 on the side reaching the side edge of the first dielectric film 11 and the second metal layer 22 on the side of the second dielectric film 12 The first dielectric film 11 and the second dielectric film 12 are laminated with being shifted in the width direction so that the ends on the side reaching the side edge of the film are both exposed from the laminated film. be.
- the first dielectric film 11 and the second dielectric film 12 are wound in a laminated state so that the first metal layer 21 and the second metal layer 22 are exposed at the ends. Hold and stack.
- the second dielectric film 12 is outside the first dielectric film 11, and each of the first dielectric film 11 and the second dielectric film 12 is , each of the first metal layer 21 and the second metal layer 22 is wound inward.
- the first external terminal electrode 31 and the second external terminal electrode 32 are formed by spraying, for example, zinc onto each end face of the capacitor body obtained as described above.
- the first external terminal electrode 31 contacts the exposed end of the first metal layer 21 and is thereby electrically connected to the first metal layer 21 .
- the second external terminal electrode 32 contacts the exposed end of the second metal layer 22 and is thereby electrically connected to the second metal layer 22 .
- the wound body of the dielectric film is pressed into a flattened shape such as an ellipse or an oval in cross section, and has a more compact shape when the cross section is a perfect circle.
- the film capacitor of the present invention may have a cylindrical winding shaft.
- the winding shaft is arranged on the central axis of the wound dielectric film, and serves as the winding shaft when winding the dielectric film.
- examples of the metal contained in the metal layer include aluminum (Al), titanium (Ti), zinc (Zn), magnesium (Mg), tin (Sn), nickel (Ni), and the like. be done.
- the thickness of the metal layer is not particularly limited, but is, for example, 5 nm or more and 40 nm or less.
- the thickness of the metal layer is specified by observing a cross section obtained by cutting the dielectric film provided with the metal layer in the thickness direction using an electron microscope such as a field emission scanning electron microscope (FE-SEM). be able to.
- FE-SEM field emission scanning electron microscope
- the metal layer is provided with a fuse portion.
- a fuse part means a part that connects an electrode part in which a metal layer serving as a counter electrode is divided into a plurality of parts and an electrode part.
- the pattern of the metal layer having the fuse part is not particularly limited, and for example, the electrode patterns disclosed in JP-A-2004-363431, JP-A-5-251266, etc. can be used.
- the resin film of the present invention is used as the dielectric film.
- both the first dielectric film 11 and the second dielectric film 12 may be the resin film of the present invention, and only one of them may be the resin film of the present invention. It may be a film.
- the resin film of the present invention comprises a cured product of a first organic material having multiple hydroxyl groups in its molecule and a second organic material having multiple isocyanate groups in its molecule.
- the resin film of the present invention is a cured product obtained by reacting the hydroxyl groups (OH groups) of the first organic material and the isocyanate groups (NCO groups) of the second organic material.
- the resin film of the present invention when a cured product is obtained by the above reaction, an uncured portion of the starting material may remain in the film.
- the resin film of the present invention may contain at least one of hydroxyl groups and isocyanate groups.
- the resin film of the present invention may contain either hydroxyl groups or isocyanate groups, or may contain both hydroxyl groups and isocyanate groups.
- FT-IR Fourier transform infrared spectrophotometer
- the resin film of the present invention in the Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) spectrum, 1680 cm -1 or more derived from the carbonyl group of the urethane bond for the peak of 1560 cm -1 or more and 1620 cm -1 or less derived from the aromatic ring It is characterized in that the intensity ratio of the peak at 1770 cm ⁇ 1 or less is 0.50 or more and 0.94 or less.
- FT-IR Fourier transform infrared spectroscopy
- the dielectric breakdown strength can be increased by increasing the intensity ratio of the peak derived from the carbonyl group to the peak derived from the aromatic ring.
- the peak derived from the carbonyl group is due to the urethane bond formed by the reaction between the hydroxyl group of the first organic material and the isocyanate group of the second organic material. Therefore, it can be said that the higher the intensity of the peak derived from the carbonyl group, the higher the crosslink density.
- a higher crosslink density results in the formation of a denser network and increased intermolecular interactions. Molecules are bound by interactions, and a large amount of energy (heat) is required to unbind them. That is, it is considered that the greater the intermolecular interaction, the higher the glass transition temperature.
- the increase in the glass transition temperature of the resin film enhances the stability of the resin film in a high temperature range, resulting in an increase in dielectric breakdown strength at high temperatures.
- the increase in the crosslink density reduces the intermolecular distance and suppresses the movement of carrier ions, thereby improving the dielectric breakdown strength.
- Isocyanate which is the second organic material, changes into an amine compound via carbamic acid by reacting with moisture in the air or in the coating substrate. Since the modified isocyanate cannot react with the hydroxyl groups of the first organic material, the crosslink density is lowered, and the glass transition temperature and dielectric breakdown strength of the resin film are lowered.
- the glass transition temperature of the resin film can be increased by increasing the intensity ratio of the peak derived from the carbonyl group to the peak derived from the aromatic ring.
- the resin film of the present invention preferably has a glass transition temperature of 174.3°C or higher and 192.1°C or lower. Thereby, a resin film having high heat resistance can be obtained.
- the glass transition temperature of the resin film can be calculated by measuring the storage modulus using a dynamic viscoelasticity measuring device (DMA).
- DMA dynamic viscoelasticity measuring device
- the first organic material is a polyol having multiple hydroxyl groups in its molecule.
- the first organic material two or more organic materials may be used together.
- the first organic material preferably has an epoxy group.
- the first organic material is preferably a phenoxy resin, preferably a high-molecular-weight bisphenol A-type epoxy resin having epoxy groups at its terminals.
- the second organic material is polyisocyanate having multiple isocyanate groups in its molecule.
- the second organic material functions as a curing agent that cures the film by reacting with the hydroxyl groups of the first organic material to form a crosslinked structure.
- the second organic material examples include aromatic polyisocyanates such as diphenylmethane diisocyanate (MDI) and tolylene diisocyanate (also called toluene diisocyanate, TDI). Modified products of these polyisocyanates, such as modified products containing carbodiimide or urethane, may also be used.
- a typical polymeric MDI can be used as the MDI.
- the MDI may also be a monomer type MDI or a mixture type.
- a typical polymeric TDI can be used as the TDI.
- the TDI may also be a monomer type TDI or a mixture type.
- As the second organic material two or more organic materials may be used together.
- the resin film of the present invention can also contain additives for adding other functions.
- smoothness can be imparted by adding a leveling agent.
- the additive is more preferably a material that has functional groups that react with hydroxyl groups and/or isocyanate groups and that form part of the crosslinked structure of the cured product. Examples of such materials include resins having at least one functional group selected from the group consisting of epoxy groups, silanol groups and carboxyl groups.
- the thickness of the resin film of the present invention is not particularly limited, but if the film is too thin, it tends to be brittle. Therefore, the thickness of the resin film of the present invention is preferably 1 ⁇ m or more, more preferably 3 ⁇ m or more. On the other hand, if the film is too thick, defects such as cracks are likely to occur during film formation. Therefore, the thickness of the resin film of the present invention is preferably 10 ⁇ m or less, more preferably 5 ⁇ m or less.
- the thickness of the film means the thickness of the film alone, not including the thickness of the metal layer.
- the thickness of the film can be measured using an optical thickness gauge.
- the resin film of the present invention is preferably obtained by forming a resin solution containing the first organic material and the second organic material into a film shape, and then heat-treating and curing the resin solution.
- the resin solution is prepared, for example, by dissolving and mixing the first organic material and the second organic material described above in a solvent, and adding additives as necessary.
- the solvent contained in the resin solution may exist as a residue in the cured film.
- the intensity ratio of the peak derived from the carbonyl group to the peak derived from the aromatic ring is increased. can be done.
- the reaction between the first organic material and the second organic material in the resin solution is preferably carried out while heating and stirring in order to increase the reaction rate.
- a catalyst or the like may be used to increase the reaction rate.
- the method of reacting the first organic material and the second organic material in the resin solution is not particularly limited, and examples include methods such as high-pressure homogenization, mechanical homogenization, and ultrasonic homogenization.
- the weight ratio of the first organic material and the second organic material is not particularly limited, but is, for example, 10/90 or more and 90/10 or less.
- the solvent it is preferable to use a mixed solvent containing a first solvent selected from ketones and a second solvent selected from cyclic ether compounds.
- ketones include methyl ethyl ketone and diethyl ketone.
- Cyclic ether compounds include, for example, tetrahydrofuran and tetrahydropyran.
- the weight ratio of the first solvent and the second solvent is not particularly limited, but is, for example, 15/85 or more and 85/15 or less.
- a metallized film is obtained by using the resin film of the present invention as a dielectric film and forming a metal layer on one surface of the dielectric film.
- a method for forming the metal layer a method such as vapor deposition may be used.
- a laminate is obtained by stacking two metallized films each having a metal layer formed on one side of a dielectric film, while shifting them by a predetermined distance in the width direction, and then winding them. If necessary, the laminate may be sandwiched in a direction perpendicular to the width direction and pressed into an elliptical cylindrical shape.
- a film capacitor as shown in FIG. 1 is obtained.
- Thermal spraying for example, can be used as a method for forming the external terminal electrodes on the end surfaces of the laminate.
- Example 1 A phenoxy resin was prepared as the first organic material, and 4,4-diphenylmethane diisocyanate (MDI) was prepared as the second organic material.
- MDI 4,4-diphenylmethane diisocyanate
- a phenoxy resin which is a high-molecular-weight bisphenol A-type epoxy resin having an epoxy group at the end, was used.
- MDI typical polymeric MDI or monomer type MDI was used. Also, as an example of development, a mixed type MDI may be used.
- a primary solution was obtained by diluting and mixing the first organic material and the second organic material with a mixed solvent containing methyl ethyl ketone (MEK) and tetrahydrofuran (THF).
- a secondary solution was obtained by reacting the first organic material and the second organic material while stirring the obtained primary solution. The reaction rate of the first organic material and the second organic material was defined as the reaction rate of the secondary solution.
- the reaction between the first organic material and the second organic material is preferably carried out while heating and stirring in order to increase the reaction rate.
- a catalyst or the like may be used to increase the reaction rate.
- the reaction method of the secondary solution is not particularly limited, and methods such as high-pressure homogenization, mechanical homogenization, and ultrasonic homogenization may be used.
- the type of solvent is not particularly limited.
- the solvent to be used is preferably dehydrated in advance by distillation or a dehydrating agent.
- reaction rate of the secondary solution was controlled to be about 0 to 35% by adjusting the stirring time of the primary solution to the time shown in Table 1.
- the obtained secondary solution was molded on a PET film with a doctor blade coater, and the solvent was dried to obtain an uncured film with a thickness of 3 ⁇ m. Then, this film was heat-cured in a hot air oven set at 150° C. for 4 hours to obtain a film. Samples 1 to 8 were obtained as described above.
- a phenoxy resin which is a high-molecular-weight bisphenol A-type epoxy resin having an epoxy group at the end, was used.
- TDI typical polymeric TDI or monomer type TDI was used. Further, as a development example, a mixture type TDI may be used.
- a primary solution was obtained by diluting and mixing the first organic material and the second organic material with a mixed solvent containing MEK and THF.
- a secondary solution was obtained by reacting the first organic material and the second organic material while stirring the obtained primary solution. The reaction rate of the first organic material and the second organic material was defined as the reaction rate of the secondary solution.
- the reaction between the first organic material and the second organic material is preferably carried out while heating and stirring in order to increase the reaction rate.
- a catalyst or the like may be used to increase the reaction rate.
- the reaction method of the secondary solution is not particularly limited, and methods such as high-pressure homogenization, mechanical homogenization, and ultrasonic homogenization may be used.
- the type of solvent is not particularly limited.
- the solvent to be used is preferably dehydrated in advance by distillation or a dehydrating agent.
- reaction rate of the secondary solution was controlled to be about 0 to 30% by adjusting the stirring time of the primary solution to the time shown in Table 2.
- the obtained secondary solution was molded on a PET film with a doctor blade coater, and the solvent was dried to obtain an uncured film with a thickness of 3 ⁇ m. Then, this film was heat-cured in a hot air oven set at 150° C. for 4 hours to obtain a film. Samples 9 to 15 were thus obtained.
- reaction rate of secondary solution The reaction rate of the secondary solution prepared under each condition was calculated by the following method.
- a film was coated using the prepared secondary solution and dried at 70° C. for 1 minute.
- the FT-IR spectrum was measured on the dry surface of the obtained film, and the peaks of 2200 cm -1 or more and 2350 cm -1 or less derived from the isocyanate groups for the peaks of 1590 cm -1 or more and 1620 cm -1 or less derived from the aromatic rings. An intensity ratio was calculated. Based on the strength ratio of the film produced using the unreacted secondary solution, the reaction rate of each secondary solution was obtained from the reduction rate.
- FIG. 2 is an example of an FT-IR spectrum for calculating the intensity ratio of a peak derived from an isocyanate group to a peak derived from an aromatic ring.
- the peak intensity from 2200 cm ⁇ 1 to 2350 cm ⁇ 1 derived from the isocyanate group is indicated by a n
- the peak intensity from 1590 cm ⁇ 1 to 1620 cm ⁇ 1 derived from the aromatic ring is indicated by b n .
- a 0 is the peak intensity of 2200 cm -1 or more and 2350 cm -1 or less derived from the isocyanate group, and the peak of 1590 cm -1 or more and 1620 cm -1 or less derived from the aromatic ring.
- Tables 1 and 2 show the reaction rate of the secondary solution obtained by the following formula, where b0 is the intensity.
- Secondary solution reaction rate (%) ⁇ (A 0 ⁇ A n )/A 0 ⁇ 100
- a n a n /b n
- A0 a0 / b0
- FIG. 3 is an example of an FT-IR spectrum for calculating the intensity ratio of a peak derived from a carbonyl group to a peak derived from an aromatic ring.
- the peak intensity from 1680 cm ⁇ 1 to 1770 cm ⁇ 1 derived from the carbonyl group of the urethane bond is indicated by c n
- the peak intensity from 1560 cm ⁇ 1 to 1620 cm ⁇ 1 derived from the aromatic ring is indicated by d n
- Tables 1 and 2 show the peak intensity ratio (carbonyl group/aromatic ring) determined by the ratio of cn / dn .
- the infrared absorption spectrum of the resin film was measured by an attenuated total reflection (ATR) method using a Fourier transform infrared spectrophotometer.
- the wavenumber range is from 500 cm ⁇ 1 to 4000 cm ⁇ 1 .
- "FT/IR-4100ST" manufactured by JASCO Corporation was used for the measurement.
- the ATR crystal was ZnSe, and the incident angle was 45°.
- the number of accumulations was 16, and the resolution was 4 cm ⁇ 1 .
- Fig. 4 is an example of the measurement results of the storage modulus of the film.
- the temperature at which the glass region changed to the glass transition region was calculated as the glass transition temperature.
- a tangent line was drawn to the graph in each of the glass region and the glass transition region, and the intersection point of the two was calculated as the glass transition temperature.
- Tables 1 and 2 show the glass transition temperature of each film.
- a sample for evaluation was prepared by forming aluminum-deposited electrodes (electrode area of overlapping portion: 30 cm 2 ) on both sides. A voltage of 100 V/ ⁇ m was applied to the prepared sample for 10 minutes, and then the voltage was increased at intervals of 25 V/ ⁇ m. Each voltage was held for 10 minutes, and the electric field intensity was recorded when a break mark was formed on the film. The measurement was continued until destruction was observed at a total of 16 locations. A Weibull plot was created based on the recorded results, and the value at which the failure rate was 50% was defined as the dielectric breakdown strength. The ambient temperature of the film during the measurement was 125°C. Tables 1 and 2 show the dielectric breakdown strength of each film.
- the glass transition temperature of the film is as low as 165.2° C. or higher and 170.4° C. or lower, and the dielectric breakdown strength is as low as 375 V/ ⁇ m or higher and 400 V/ ⁇ m or lower.
Landscapes
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Abstract
フィルムコンデンサ1は、誘電体フィルム(例えば、第1の誘電体フィルム11)と、上記誘電体フィルムの少なくとも一方の面に設けられた金属層(例えば、第1の金属層21)と、を備える。上記誘電体フィルムは、分子内に複数の水酸基を有する第1有機材料と、分子内に複数のイソシアネート基を有する第2有機材料との硬化物からなる樹脂フィルムである。上記樹脂フィルムのフーリエ変換赤外分光(FT-IR)スペクトルにおける、芳香族環に由来する1560cm-1以上1620cm-1以下のピークに対する、ウレタン結合のカルボニル基に由来する1680cm-1以上1770cm-1以下のピークの強度比が0.50以上0.94以下である。
Description
本発明は、フィルムコンデンサおよび樹脂フィルムに関する。
コンデンサの一種として、可撓性のある樹脂フィルムを誘電体として用いながら、樹脂フィルムを挟んで互いに対向する第1の対向電極および第2の対向電極を配置した構造のフィルムコンデンサがある。このようなフィルムコンデンサは、例えば、第1の対向電極が形成された樹脂フィルムと第2の対向電極が形成された樹脂フィルムとを巻回または積層することによって作製される。
特許文献1には、誘電体樹脂フィルムと、上記誘電体樹脂フィルムの一方の面に設けられた金属層と、を備えるフィルムコンデンサであって、上記誘電体樹脂フィルムは、ガラス転移温度が160℃以上であり、かつ、25℃での密度が1.22g/cm3以上1.26g/cm3以下である、フィルムコンデンサが開示されている。
特許文献1に記載のフィルムコンデンサでは、フィルムの密度を制御してフィルムのガラス転移温度を向上させることにより、高温下での絶縁破壊強度を高くしている。特許文献1には、塗液である樹脂溶液中の固形分濃度を調整することでフィルムの密度を高くすることが記載されている。しかし、固形分濃度を高くすると塗液の粘度が高くなるため、フィルムの厚みが小さくなるほど高密度化が困難となる。その結果、高温下での絶縁破壊強度を高くすることが困難となる。
本発明は、高温下での絶縁破壊強度の高い樹脂フィルムを誘電体フィルムとして備えるフィルムコンデンサを提供することを目的とする。さらに、本発明は、高温下での絶縁破壊強度の高い樹脂フィルムを提供することを目的とする。
本発明のフィルムコンデンサは、誘電体フィルムと、上記誘電体フィルムの少なくとも一方の面に設けられた金属層と、を備える。上記誘電体フィルムは、分子内に複数の水酸基を有する第1有機材料と、分子内に複数のイソシアネート基を有する第2有機材料との硬化物からなる樹脂フィルムである。上記樹脂フィルムのフーリエ変換赤外分光(FT-IR)スペクトルにおける、芳香族環に由来する1560cm-1以上1620cm-1以下のピークに対する、ウレタン結合のカルボニル基に由来する1680cm-1以上1770cm-1以下のピークの強度比が0.50以上0.94以下である。
本発明の樹脂フィルムは、分子内に複数の水酸基を有する第1有機材料と、分子内に複数のイソシアネート基を有する第2有機材料との硬化物からなる。上記樹脂フィルムのフーリエ変換赤外分光(FT-IR)スペクトルにおける、芳香族環に由来する1560cm-1以上1620cm-1以下のピークに対する、ウレタン結合のカルボニル基に由来する1680cm-1以上1770cm-1以下のピークの強度比が0.50以上0.94以下である。
本発明によれば、高温下での絶縁破壊強度の高い樹脂フィルムを誘電体フィルムとして備えるフィルムコンデンサを提供することができる。さらに、本発明によれば、高温下での絶縁破壊強度の高い樹脂フィルムを提供することができる。
以下、本発明のフィルムコンデンサおよび樹脂フィルムについて説明する。
しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。以下において記載する本発明の個々の望ましい構成を2つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。以下において記載する本発明の個々の望ましい構成を2つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
[フィルムコンデンサ]
本発明のフィルムコンデンサは、誘電体フィルムと、上記誘電体フィルムの少なくとも一方の面に設けられた金属層と、を備える。
本発明のフィルムコンデンサは、誘電体フィルムと、上記誘電体フィルムの少なくとも一方の面に設けられた金属層と、を備える。
本発明のフィルムコンデンサは、例えば断面長円状の柱状であり、その中心軸方向の両端に、例えば金属溶射(メタリコン)で形成した外部端子電極が設けられる。
以下、本発明のフィルムコンデンサの一実施形態として、第1の金属層が設けられた第1の誘電体フィルムと、第2の金属層が設けられた第2の誘電体フィルムとが積層された状態で巻回されてなる巻回型のフィルムコンデンサを例にとって説明する。本発明のフィルムコンデンサは、第1の金属層が設けられた第1の誘電体フィルムと、第2の金属層が設けられた第2の誘電体フィルムとが積層されてなる積層型のフィルムコンデンサなどであってもよい。また、本発明のフィルムコンデンサは、第1の金属層および第2の金属層が設けられた第1の誘電体フィルムと、金属層が設けられていない第2の誘電体フィルムとが巻回または積層されたフィルムコンデンサなどであってもよい。
図1は、本発明のフィルムコンデンサの一例を模式的に示す断面図である。
図1に示すフィルムコンデンサ1は、巻回型のフィルムコンデンサであり、巻回状態の第1の誘電体フィルム11および第2の誘電体フィルム12と、第1の誘電体フィルム11または第2の誘電体フィルム12を挟んで互いに対向する第1の金属層(第1の対向電極)21および第2の金属層(第2の対向電極)22とを備えるとともに、第1の金属層21に電気的に接続される第1の外部端子電極31と、第2の金属層22に電気的に接続される第2の外部端子電極32とを備えている。
第1の金属層21は第1の誘電体フィルム11の一方の面に設けられており、第2の金属層22は第2の誘電体フィルム12の一方の面に設けられている。第1の金属層21が設けられた第1の誘電体フィルム11と、第2の金属層22が設けられた第2の誘電体フィルム12とが積層された状態で巻回されることによって、フィルムコンデンサ1が構成されている。第2の誘電体フィルム12は、第1の誘電体フィルム11と異なる構成を有していてもよいが、第1の誘電体フィルム11と同一の構成を有していることが好ましい。
第1の金属層21は、第1の誘電体フィルム11の一方の面において一方側縁にまで届くが、他方側縁にまで届かないように形成される。他方、第2の金属層22は、第2の誘電体フィルム12の一方の面において一方側縁にまで届かないが、他方側縁にまで届くように形成される。第1の金属層21および第2の金属層22は、例えばアルミニウム層などから構成される。
図1に示すように、第1の金属層21における第1の誘電体フィルム11の側縁にまで届いている側の端部、および、第2の金属層22における第2の誘電体フィルム12の側縁にまで届いている側の端部がともに積層されたフィルムから露出するように、第1の誘電体フィルム11と第2の誘電体フィルム12とが互いに幅方向にずらされて積層される。第1の誘電体フィルム11および第2の誘電体フィルム12は、積層された状態で巻回されることによって、第1の金属層21および第2の金属層22が端部で露出した状態を保持して、積み重なった状態とされる。
図1に示すフィルムコンデンサ1では、第2の誘電体フィルム12が第1の誘電体フィルム11の外側になるように、かつ、第1の誘電体フィルム11および第2の誘電体フィルム12の各々について、第1の金属層21および第2の金属層22の各々が内方に向くように巻回されている。
第1の外部端子電極31および第2の外部端子電極32は、上述のようにして得られたコンデンサ本体の各端面上に、例えば亜鉛などを溶射することによって形成される。第1の外部端子電極31は、第1の金属層21の露出端部と接触し、それによって第1の金属層21と電気的に接続される。他方、第2の外部端子電極32は、第2の金属層22の露出端部と接触し、それによって第2の金属層22と電気的に接続される。
本発明のフィルムコンデンサにおいて、誘電体フィルムの巻回体は、断面形状が楕円または長円のような扁平形状にプレスされ、断面形状が真円であるときよりコンパクトな形状とされることが好ましい。なお、本発明のフィルムコンデンサは、円柱状の巻回軸を備えていてもよい。巻回軸は、巻回状態の誘電体フィルムの中心軸線上に配置されるものであり、誘電体フィルムを巻回する際の巻軸となるものである。
本発明のフィルムコンデンサにおいて、金属層に含まれる金属としては、例えば、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、亜鉛(Zn)、マグネシウム(Mg)、スズ(Sn)、ニッケル(Ni)等が挙げられる。
本発明のフィルムコンデンサにおいて、金属層の厚みは特に限定されないが、例えば、5nm以上、40nm以下である。
なお、金属層の厚みは、金属層が設けられた誘電体フィルムを厚み方向に切断した断面を、電界放出型走査電子顕微鏡(FE-SEM)等の電子顕微鏡を用いて観察することにより特定することができる。
なお、金属層の厚みは、金属層が設けられた誘電体フィルムを厚み方向に切断した断面を、電界放出型走査電子顕微鏡(FE-SEM)等の電子顕微鏡を用いて観察することにより特定することができる。
本発明のフィルムコンデンサにおいては、金属層にヒューズ部が設けられていることが好ましい。
ヒューズ部とは、対向電極となる金属層が複数に分割された電極部と電極部を接続する部分を意味する。ヒューズ部を有する金属層のパターンは特に限定されず、例えば、特開2004-363431号公報、特開平5-251266号公報等に開示された電極パターンを用いることができる。
本発明のフィルムコンデンサにおいては、誘電体フィルムとして、本発明の樹脂フィルムが用いられる。例えば、図1に示すフィルムコンデンサ1においては、第1の誘電体フィルム11および第2の誘電体フィルム12の両方が本発明の樹脂フィルムであってもよく、いずれか一方のみが本発明の樹脂フィルムであってもよい。
[樹脂フィルム]
本発明の樹脂フィルムは、分子内に複数の水酸基を有する第1有機材料と、分子内に複数のイソシアネート基を有する第2有機材料との硬化物からなる。具体的には、本発明の樹脂フィルムは、第1有機材料が有する水酸基(OH基)と第2有機材料が有するイソシアネート基(NCO基)とが反応して得られる硬化物からなる。
本発明の樹脂フィルムは、分子内に複数の水酸基を有する第1有機材料と、分子内に複数のイソシアネート基を有する第2有機材料との硬化物からなる。具体的には、本発明の樹脂フィルムは、第1有機材料が有する水酸基(OH基)と第2有機材料が有するイソシアネート基(NCO基)とが反応して得られる硬化物からなる。
本発明の樹脂フィルムにおいて、上記の反応によって硬化物を得る場合、出発材料の未硬化部分がフィルム中に残留してもよい。例えば、本発明の樹脂フィルムは、水酸基およびイソシアネート基の少なくとも一方を含んでもよい。この場合、本発明の樹脂フィルムは、水酸基およびイソシアネート基のいずれか一方を含んでもよいし、水酸基およびイソシアネート基の両方を含んでもよい。
なお、水酸基および/またはイソシアネート基の存在は、フーリエ変換赤外分光光度計(FT-IR)を用いて確認することができる。
なお、水酸基および/またはイソシアネート基の存在は、フーリエ変換赤外分光光度計(FT-IR)を用いて確認することができる。
本発明の樹脂フィルムでは、フーリエ変換赤外分光(FT-IR)スペクトルにおける、芳香族環に由来する1560cm-1以上1620cm-1以下のピークに対する、ウレタン結合のカルボニル基に由来する1680cm-1以上1770cm-1以下のピークの強度比が0.50以上0.94以下であることを特徴としている。
本発明の樹脂フィルムでは、芳香族環に由来するピークに対するカルボニル基に由来するピークの強度比を高くすることにより、絶縁破壊強度を高くすることができる。
カルボニル基に由来するピークは、第1有機材料の水酸基と第2有機材料のイソシアネート基との反応により形成されたウレタン結合によるものである。そのため、カルボニル基に由来するピークの強度が高いほど、架橋密度がより高くなっていると言える。架橋密度が高くなることで、より密な網目構造が形成され、分子間の相互作用は増大する。相互作用により分子は束縛された状態になるので、相互作用による束縛を解くためには大きなエネルギー(熱)が必要となる。つまり、分子間の相互作用が大きいものほど、ガラス転移温度は高くなると考えられる。
以上より、芳香族環に由来するピークに対するウレタン結合のカルボニル基に由来するピークの強度比が高くなるほど、樹脂フィルムのガラス転移温度が向上すると考えられる。また、樹脂フィルムのガラス転移温度が向上することにより、高温領域における樹脂フィルムの安定性が高まる結果、高温下における絶縁破壊強度が向上すると考えられる。もしくは、架橋密度が高くなることにより、分子間距離が縮まりキャリアイオンの移動が抑制される結果、絶縁破壊強度が向上すると考えられる。
本発明では、樹脂フィルムを作製するための第1有機材料と第2有機材料とを含む溶液中で第1有機材料と第2有機材料との反応を進めておくことで、芳香族環に由来するピークに対するカルボニル基に由来するピークの強度比を高めることができる。第2有機材料であるイソシアネートは、空気中、あるいは塗工基材中の水分との反応により、カルバミン酸を経て、アミン化合物へと変質する。変質したイソシアネートは第1有機材料の水酸基と反応することができないため、架橋密度が低下し、樹脂フィルムのガラス転移温度および絶縁破壊強度は低下する。
第1有機材料と第2有機材料との反応を溶液中で部分的に進めておくことで、分子の運動は制限されるので、反応活性化エネルギーは増大し、水による失活が抑制される。その結果、ウレタン結合の形成が阻害されず、樹脂フィルムのガラス転移温度および絶縁破壊強度が高くなると考えられる。
上述のとおり、芳香族環に由来するピークに対するカルボニル基に由来するピークの強度比を高くすることにより、樹脂フィルムのガラス転移温度を高くすることができる。本発明の樹脂フィルムでは、ガラス転移温度が174.3℃以上192.1℃以下であることが好ましい。これにより、耐熱性の高い樹脂フィルムとすることができる。
樹脂フィルムのガラス転移温度は、動的粘弾性測定装置(DMA)を用いて貯蔵弾性率を測定することにより算出することができる。
第1有機材料は、分子内に複数の水酸基を有するポリオールである。第1有機材料として、2種以上の有機材料を併用してもよい。
第1有機材料は、エポキシ基を有することが好ましい。特に、第1有機材料は、フェノキシ樹脂であることが好ましく、末端にエポキシ基を有する高分子量のビスフェノールA型エポキシ樹脂であることが好ましい。
第2有機材料は、分子内に複数のイソシアネート基を有するポリイソシアネートである。第2有機材料は、第1有機材料が有する水酸基と反応して架橋構造を形成することで、フィルムを硬化させる硬化剤として機能する。
第2有機材料としては、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)およびトリレンジイソシアネート(トルエンジイソシアネートともいう、TDI)等の芳香族ポリイソシアネート等が挙げられる。これらのポリイソシアネートの変性体、例えば、カルボジイミドまたはウレタン等を有する変性体であってもよい。MDIとしては、代表的なポリメリックMDIを用いることができる。また、MDIは、モノマータイプのMDIもしくは混合物タイプでもよい。TDIとしては、代表的なポリメリックTDIを用いることができる。また、TDIは、モノマータイプのTDIもしくは混合物タイプでもよい。第2有機材料として、2種以上の有機材料を併用してもよい。
本発明の樹脂フィルムは、他の機能を付加するための添加剤を含むこともできる。例えば、レベリング剤を添加することで平滑性を付与することができる。添加剤は、水酸基および/またはイソシアネート基と反応する官能基を有し、硬化物の架橋構造の一部を形成する材料であることがより好ましい。このような材料としては、例えば、エポキシ基、シラノール基およびカルボキシル基からなる群より選択される少なくとも1種の官能基を有する樹脂等が挙げられる。
本発明の樹脂フィルムの厚みは特に限定されないが、フィルムが薄すぎると脆くなりやすい。そのため、本発明の樹脂フィルムの厚みは、1μm以上であることが好ましく、3μm以上であることがより好ましい。一方、フィルムが厚すぎると、成膜時にクラック等の欠陥が発生しやすくなる。そのため、本発明の樹脂フィルムの厚みは、10μm以下であることが好ましく、5μm以下であることがより好ましい。
なお、フィルムの厚みとは、金属層の厚みを含まないフィルム単独の厚みを意味する。フィルムの厚みは、光学式膜厚計を用いて測定することができる。
[樹脂フィルムの製造方法]
本発明の樹脂フィルムは、好ましくは、第1有機材料と第2有機材料とを含む樹脂溶液をフィルム状に成形し、次いで、熱処理して硬化させることによって得られる。
本発明の樹脂フィルムは、好ましくは、第1有機材料と第2有機材料とを含む樹脂溶液をフィルム状に成形し、次いで、熱処理して硬化させることによって得られる。
樹脂溶液は、例えば、上述した第1有機材料および第2有機材料を溶剤に溶解させて混合し、必要に応じて添加剤を添加することにより作製される。なお、硬化後のフィルムには、樹脂溶液に含まれる溶剤が残留物として存在してもよい。
上述のとおり、第1有機材料と第2有機材料との反応を樹脂溶液中で部分的に進めておくことで、芳香族環に由来するピークに対するカルボニル基に由来するピークの強度比を高めることができる。
樹脂溶液中での第1有機材料と第2有機材料との反応は、反応速度を上げるため加熱攪拌しながら行うことが好ましい。また、触媒等を用いて反応速度を上げてもよい。
樹脂溶液中での第1有機材料と第2有機材料との反応方法については特に限定されず、例えば、高圧ホモジナイズ処理、メカニカルホモジナイズ処理、超音波ホモジナイズ処理等の方法が挙げられる。
第1有機材料と第2有機材料との重量比率(第1有機材料/第2有機材料)は特に限定されないが、例えば10/90以上、90/10以下である。
溶剤としては、ケトン類から選ばれる第1溶剤と、環状エーテル化合物から選ばれる第2溶剤とを含む混合溶剤を用いることが好ましい。ケトン類としては、例えば、メチルエチルケトン、ジエチルケトン等が挙げられる。環状エーテル化合物としては、例えば、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等が挙げられる。第1溶剤と第2溶剤との重量比率(第1溶剤/第2溶剤)は特に限定されないが、例えば15/85以上、85/15以下である。
[フィルムコンデンサの製造方法]
続いて、本発明のフィルムコンデンサの製造方法の一例について説明する。
まず、本発明の樹脂フィルムを誘電体フィルムとして、誘電体フィルムの一方の面に金属層を形成することにより、金属化フィルムを得る。金属層を形成する方法としては、蒸着等の方法が挙げられる。
続いて、本発明のフィルムコンデンサの製造方法の一例について説明する。
まず、本発明の樹脂フィルムを誘電体フィルムとして、誘電体フィルムの一方の面に金属層を形成することにより、金属化フィルムを得る。金属層を形成する方法としては、蒸着等の方法が挙げられる。
誘電体フィルムの一方の面に金属層が形成された金属化フィルムを2枚、幅方向に所定距離だけずらした状態で重ねた後、巻回することにより積層体が得られる。必要に応じて、積層体を幅方向とは垂直な方向から挟んで楕円筒形状にプレスしてもよい。
続いて、積層体の端面に外部端子電極を形成することにより、図1に示すようなフィルムコンデンサが得られる。積層体の端面に外部端子電極を形成する方法としては、例えば、溶射が挙げられる。
以下、本発明の樹脂フィルムをより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
(サンプル1~8)
第1有機材料として、フェノキシ樹脂を用意し、第2有機材料として、4,4-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)を用意した。
第1有機材料として、フェノキシ樹脂を用意し、第2有機材料として、4,4-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)を用意した。
上記フェノキシ樹脂としては、末端にエポキシ基を有する高分子量のビスフェノールA型エポキシ樹脂であるフェノキシ樹脂を用いた。
上記MDIとしては、代表的なポリメリックMDIまたはモノマータイプのMDIを用いた。また、展開例として、混合物タイプのMDIを用いてもよい。
第1有機材料と第2有機材料とを、メチルエチルケトン(MEK)とテトラヒドロフラン(THF)とを含む混合溶剤で希釈混合して1次溶液を得た。得られた1次溶液を攪拌しながら第1有機材料と第2有機材料とを反応させることで2次溶液を得た。第1有機材料と第2有機材料との反応率を2次溶液の反応率とした。
第1有機材料と第2有機材料との反応は、反応速度を上げるため加熱攪拌しながら行うことが好ましい。また、触媒等を用いて反応速度を上げてもよい。
2次溶液の反応方法については特に限定されず、高圧ホモジナイズ処理、メカニカルホモジナイズ処理、超音波ホモジナイズ処理等の方法でもよい。
本実施例ではMEKとTHFとを含む混合溶剤を用いたが、溶剤の種類については特に限定されない。
使用する溶剤は、あらかじめ蒸留、脱水剤等により脱水されたものが好ましい。
本実施例では、1次溶液の攪拌時間を表1に示す時間に調整することで、2次溶液の反応率が0~35%程度となるように制御した。
得られた2次溶液をドクターブレードコーターによりPETフィルム上で成形し、溶剤を乾燥させることで、厚みが3μmの未硬化フィルムを得た。次いで、このフィルムを、150℃に設定された熱風式オーブンにて、4時間処理して熱硬化させることによりフィルムを得た。以上により、サンプル1~8を得た。
(サンプル9~15)
第1有機材料として、フェノキシ樹脂を用意し、第2有機材料として、トリレンジイソシアネート(TDI)を用意した。
第1有機材料として、フェノキシ樹脂を用意し、第2有機材料として、トリレンジイソシアネート(TDI)を用意した。
上記フェノキシ樹脂としては、末端にエポキシ基を有する高分子量のビスフェノールA型エポキシ樹脂であるフェノキシ樹脂を用いた。
上記TDIとしては、代表的なポリメリックTDIまたはモノマータイプのTDIを用いた。また、展開例として、混合物タイプのTDIを用いてもよい。
第1有機材料と第2有機材料とを、MEKとTHFとを含む混合溶剤で希釈混合して1次溶液を得た。得られた1次溶液を攪拌しながら第1有機材料と第2有機材料とを反応させることで2次溶液を得た。第1有機材料と第2有機材料との反応率を2次溶液の反応率とした。
第1有機材料と第2有機材料との反応は、反応速度を上げるため加熱攪拌しながら行うことが好ましい。また、触媒等を用いても反応速度を上げてもよい。
2次溶液の反応方法については特に限定されず、高圧ホモジナイズ処理、メカニカルホモジナイズ処理、超音波ホモジナイズ処理等の方法でもよい。
本実施例ではMEKとTHFとを含む混合溶剤を用いたが、溶剤の種類については特に限定されない。
使用する溶剤は、あらかじめ蒸留、脱水剤等により脱水されたものが好ましい。
本実施例では、1次溶液の攪拌時間を表2に示す時間に調整することで、2次溶液の反応率が0~30%程度となるように制御した。
得られた2次溶液をドクターブレードコーターによりPETフィルム上で成形し、溶剤を乾燥させることで、厚みが3μmの未硬化フィルムを得た。次いで、このフィルムを、150℃に設定された熱風式オーブンにて、4時間処理して熱硬化させることによりフィルムを得た。以上により、サンプル9~15を得た。
(2次溶液の反応率)
各条件で作製した2次溶液の反応率を以下の方法により算出した。
各条件で作製した2次溶液の反応率を以下の方法により算出した。
作製した2次溶液を用いてフィルムを塗工し、70℃で1分間乾燥を行った。得られたフィルムの乾燥面でFT-IRスペクトルを測定し、芳香族環に由来する1590cm-1以上1620cm-1以下のピークに対する、イソシアネート基に由来する2200cm-1以上2350cm-1以下のピークの強度比を算出した。未反応の2次溶液を用いて作製したフィルムの強度比を基準とし、その減少率から各2次溶液の反応率を求めた。
図2は、芳香族環に由来するピークに対するイソシアネート基に由来するピークの強度比を算出するためのFT-IRスペクトルの一例である。図2中、イソシアネート基に由来する2200cm-1以上2350cm-1以下のピーク強度をan、芳香族環に由来する1590cm-1以上1620cm-1以下のピーク強度をbnで示す。
未反応の2次溶液を用いて作製したフィルムについて、イソシアネート基に由来する2200cm-1以上2350cm-1以下のピーク強度をa0、芳香族環に由来する1590cm-1以上1620cm-1以下のピーク強度をb0としたとき、以下の式で求められる2次溶液の反応率を表1および表2に示す。
2次溶液の反応率(%)={(A0-An)/A0}×100
An=an/bn
A0=a0/b0
2次溶液の反応率(%)={(A0-An)/A0}×100
An=an/bn
A0=a0/b0
(芳香族環に由来するピークに対するカルボニル基に由来するピークの強度比)
硬化後のフィルムの乾燥面でFT-IRスペクトルを測定し、芳香族環に由来する1560cm-1以上1620cm-1以下のピークに対する、ウレタン結合のカルボニル基に由来する1680cm-1以上1770cm-1以下のピークの強度比をそれぞれ算出した。
硬化後のフィルムの乾燥面でFT-IRスペクトルを測定し、芳香族環に由来する1560cm-1以上1620cm-1以下のピークに対する、ウレタン結合のカルボニル基に由来する1680cm-1以上1770cm-1以下のピークの強度比をそれぞれ算出した。
図3は、芳香族環に由来するピークに対するカルボニル基に由来するピークの強度比を算出するためのFT-IRスペクトルの一例である。図3中、ウレタン結合のカルボニル基に由来する1680cm-1以上1770cm-1以下のピーク強度をcn、芳香族環に由来する1560cm-1以上1620cm-1以下のピーク強度をdnで示す。cn/dnの比で求められるピーク強度比(カルボニル基/芳香族環)を表1および表2に示す。
なお、FT-IRスペクトルは、フーリエ変換赤外分光光度計を用いて、樹脂フィルムの赤外線吸収スペクトルを減衰全反射法(ATR:attenuated total reflection)にて測定した。波数域は、500cm-1以上4000cm-1以下とした。測定には、日本分光(JASCO)社製の「FT/IR-4100ST」を使用した。ATR結晶はZnSe、入射角を45°とした。積算回数は16回、分解能は4cm-1とした。
(ガラス転移温度)
各フィルムを幅5mm×長さ6mmとなるように固定し、動的粘弾性測定装置RSA3(TAインスツルメント・ジャパン社製)を用いてフィルムの貯蔵弾性率を測定した。測定は、40℃から250℃まで20℃/minで昇温して行った。
各フィルムを幅5mm×長さ6mmとなるように固定し、動的粘弾性測定装置RSA3(TAインスツルメント・ジャパン社製)を用いてフィルムの貯蔵弾性率を測定した。測定は、40℃から250℃まで20℃/minで昇温して行った。
図4は、フィルムの貯蔵弾性率の測定結果の一例である。ガラス領域からガラス転移領域に変化した際の温度をガラス転移温度として算出した。具体的には、ガラス領域とガラス転移領域のそれぞれにおけるグラフに対し接線を引き、両者の交点をガラス転移温度として算出した。各フィルムのガラス転移温度を表1および表2に示す。
(絶縁破壊強度)
各フィルムをPETフィルムから剥離した後、両面にアルミ蒸着電極(重なり部分の電極面積は30cm2)を形成して評価用試料を用意した。作製した試料に100V/μmで10分間電圧印加し、その後、25V/μm間隔で昇圧していった。各電圧を10分間保持し、フィルムに破壊痕ができた際の電界強度を記録した。測定は計16か所で破壊がみられるまで続けた。記録した結果をもとにワイブルプロットを作成し、故障率が50%となる値を絶縁破壊強度とした。測定中のフィルム周辺温度は125℃とした。各フィルムの絶縁破壊強度を表1および表2に示す。
各フィルムをPETフィルムから剥離した後、両面にアルミ蒸着電極(重なり部分の電極面積は30cm2)を形成して評価用試料を用意した。作製した試料に100V/μmで10分間電圧印加し、その後、25V/μm間隔で昇圧していった。各電圧を10分間保持し、フィルムに破壊痕ができた際の電界強度を記録した。測定は計16か所で破壊がみられるまで続けた。記録した結果をもとにワイブルプロットを作成し、故障率が50%となる値を絶縁破壊強度とした。測定中のフィルム周辺温度は125℃とした。各フィルムの絶縁破壊強度を表1および表2に示す。
表1および表2において、*を付したサンプルは、本発明の範囲外の比較例である。
サンプル8および15については、溶液中での第1有機材料と第2有機材料との反応が進みすぎたため、溶液がゲル化してしまい、フィルムを作製できなかった。
表1および表2より、FT-IRスペクトルにおける、芳香族環に由来する1560cm-1以上1620cm-1以下のピークに対する、ウレタン結合のカルボニル基に由来する1680cm-1以上1770cm-1以下のピークの強度比が高くなるほど、ガラス転移温度が向上し、高い絶縁破壊強度を示すことが分かる。
サンプル1、2、9および10のように、芳香族環に由来するピークに対するウレタン結合のカルボニル基に由来するピークの強度比が0.41以上0.47以下であると、フィルムのガラス転移温度が165.2℃以上170.4℃以下と低く、また、絶縁破壊強度が375V/μm以上400V/μm以下と低い。
一方、サンプル3~7および11~14のように、芳香族環に由来するピークに対するウレタン結合のカルボニル基に由来するピークの強度比が0.50以上0.94以下であると、フィルムのガラス転移温度は174.3℃以上192.1℃以下と非常に高く、また、絶縁破壊強度が425V/μm以上475V/μm以下と高い。したがって、優れた耐熱性および耐圧性を示す。
1 フィルムコンデンサ
11 第1の誘電体フィルム
12 第2の誘電体フィルム
21 第1の金属層
22 第2の金属層
31 第1の外部端子電極
32 第2の外部端子電極
11 第1の誘電体フィルム
12 第2の誘電体フィルム
21 第1の金属層
22 第2の金属層
31 第1の外部端子電極
32 第2の外部端子電極
Claims (4)
- 誘電体フィルムと、
前記誘電体フィルムの少なくとも一方の面に設けられた金属層と、を備えるフィルムコンデンサであって、
前記誘電体フィルムは、分子内に複数の水酸基を有する第1有機材料と、分子内に複数のイソシアネート基を有する第2有機材料との硬化物からなる樹脂フィルムであり、
前記樹脂フィルムのフーリエ変換赤外分光(FT-IR)スペクトルにおける、芳香族環に由来する1560cm-1以上1620cm-1以下のピークに対する、ウレタン結合のカルボニル基に由来する1680cm-1以上1770cm-1以下のピークの強度比が0.50以上0.94以下である、フィルムコンデンサ。 - 前記樹脂フィルムのガラス転移温度が174.3℃以上192.1℃以下である、請求項1に記載のフィルムコンデンサ。
- 分子内に複数の水酸基を有する第1有機材料と、分子内に複数のイソシアネート基を有する第2有機材料との硬化物からなる樹脂フィルムであって、
前記樹脂フィルムのフーリエ変換赤外分光(FT-IR)スペクトルにおける、芳香族環に由来する1560cm-1以上1620cm-1以下のピークに対する、ウレタン結合のカルボニル基に由来する1680cm-1以上1770cm-1以下のピークの強度比が0.50以上0.94以下である、樹脂フィルム。 - 前記樹脂フィルムのガラス転移温度が174.3℃以上192.1℃以下である、請求項3に記載の樹脂フィルム。
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WO2021005823A1 (ja) * | 2019-07-10 | 2021-01-14 | 株式会社村田製作所 | フィルムコンデンサ、及び、フィルムコンデンサ用フィルム |
-
2022
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