JPH03241806A - チップ型金属化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、電子機器、電気機器に用いられるチップ形金
属化フィルムコンデンサに関するものである。

従来の技術 近年、エレクトロニクス技術の進歩は著しく、エレクト
ロニクス技術を使用した電気機器２通信機器、ＩＩＪｉ
［機器等は多機能化、小型化が進んでいる。従ってこれ
らの機器の小型化の推進に当たっては回路を構成するた
め、受動部品への小型化が強く要望されている。

その代表が抵抗器、コンデンサ、コイル等の受動部品の
チップ化である。又、受動部品のチップ化と共に回路を
構成するプリント基板への部品実装方法も、従来より高
密度に実装できる面実装工法へと移ってきている。この
工法は基板の片面あるいは両面に部品を接着剤もしくは
クリームはんだで固定し、はんだ浴槽内、高熱炉内を通
過させる（以降面実装リフローと略す〉ことにより、は
んだ付けを行っている。したがって、部品本体が直接高
温に晒され部品本体に加わる温度は従来のリード付き部
品のリード線のみはんだ浴槽に浸漬させるものに比べ非
常に高くなる。例えばフィルムコンデンサの場合、従来
のリード付きでリード線のみはんだ付けを行った時のコ
ンデンサ内部温度は１００〜１３０℃であるのに対し、
チップフィルムコンデンサの内部温度は２１０〜２４０
℃であり、約１００℃高くなっている。また機器を小型
化するために機器内の空間部を削減し基板構成密度を高
くする方法を用いていることから、使用に際しては能動
電子部品（ＩＣ，トランジスタ、ダイオード等）による
発熱は機器内にこもり、温度は上昇する。

以上のようにチップ部品の使用状況は従来のリード付き
部品に比べ温度的に非常に厳しくなっている。

従来、フィルムコンデンサは誘電体としてポリエチレン
テレフタレート（以下ＰＥＴと略す〉。

ポリプロピレン（以下ＰＰと略す）等のフィルムを用い
ていたが、耐熱性の面で難があり新たな耐熱性に対応し
た誘電体フィルムとしてポリフェニレンサルファイドフ
ィルム（以下ＰＰＳと略す）が開発され、あるいはポリ
エチレンナフタレート（以下ＰＥＮ）が注目され用いら
れるようになってきた。

以下図面を参照しながら、従来のチップコンデンサにつ
いて説明する。

第４図は、モールドレスタイプのチップフィルムコンデ
ンサの構成図である。誘電体フィルム１の表面にアルミ
ニウムなどの薄膜金属２を形成して金属化プラスチック
フィルムとし、前記金属化プラスチックフィルムを積層
し、内部電極から電極を引き出すための外部電極３を金
属溶射することにより形威し、その後、高温による熱処
理を施す工程を経て前記外部電極の最上部に半田メツキ
４を設け、切断面に紫外線硬化形樹脂５をコートした簡
易的な外装を施してモールドレスタイプのチップフィル
ムコンデンサを得ている。

第４図においては、誘電体フィルム１の両表面における
平均表面粗度を大きくしたもので構成されている。

一般に、高分子誘電体フィルムは、高温雰囲気中では、
収縮を起こし熱的経時変化をきたす。特に、面実装リフ
ロー時に高温となるチップフィルムコンデンサは高熱に
よる高分子誘電体フィルムの収縮を押さえるために、上
記製造工程において高温による熱処理工程を設け、高温
実装時における熱的素子変形を抑制し、耐熱特性を得る
事を特徴としている。概して、−度ある温度で熱処理を
施された高分子誘電体フィルムは、その処理温度を超え
ない限り、その範囲内の温度であれば、収縮の度合いは
非常に小さくなるということは公知の事実である。よっ
て上記熱処理工程の温度は、実装リフロー温度もしくは
それ以上の温度に設定される。

発明が解決しようとする課題 ところが、チップフィルムコンデンサの場合、高分子誘
電体フィルムゆえの課題も多々生じてきている。

それらの課題の中で、大きな課題のひとつに、面実装リ
フロー時の高分子誘電体フィルムの熱収縮を失くすため
に、チップフィルムコンデンサの製造工程中において熱
処理を施しているか、高温の熱処理により高分子誘電体
フィルムが熱劣化を起こし、耐電圧特性のレベルを著し
く低下させる。よって、耐熱性確保のために、逆に電位
傾度（ミクロン単位当りの耐電圧〉が低くなり、素子の
大型化を招く結果となっている。

最近の機器の小型化に合せ、チップフィルムコンデンサ
にも益々の小型化が課せら゛れつつあり、耐熱特性を要
求されるチップフィルムコンデンサにおいては大きな足
カセとなっている。

これらの課題に対し、特にチップフィルムコンデンサに
おいては、耐熱性の確保および耐電圧特性向上のために
、種々の提案がなされているが、その大半は、コンデン
サ素子への外装工法、耐熱電極構造、耐熱板挿入に関す
る考察である。

しかしながら、完全には素子内部に温度を通さないとい
う事は不可能で、また任意の熱処理を行い、それ以上の
高温である場合、高分子誘電体フィルム自体の高温によ
る熱収縮を抑制する事は非常に困難であり、耐熱性の確
保と耐電圧特性の向上は、チップフィルムコンデンサに
とっては非常に厳しい要求となっている。

課題を解決するための手段 上記の課題を解決するために本発明のチップ形金属化フ
ィルムコンデンサは、両表面の平均表面粗度が０．０４
μｍ以下である高分子誘電体フィルムを用いたことを特
徴とするものである。

作用 高分子誘電体フィルムの表面粗度の違いについては、表
面粗度が大きなもの程密着性が弱く、フラットなもの程
密着性は良く強固となる。

従来、これらの違いによるコンデンサ特性は主として、
表面粗度のフラットな高分子誘電体フィルムの密着性を
活かし、水分の浸入を防ぎ対湿性を向上させる他、コロ
ナ発生（蒸着金属電極が空気層の介在により放電を生じ
、それにより蒸着金属が酸化し電極部の機能を失くし容
量変化をきたす）を抑制する効果に注目されてきた。し
かし、高分子誘電体フィルムの表面粗さの違いによる耐
熱特性の検討については殆ど威されていない。

発明者らは、鋭意研究の結果、高分子誘電体フィルムの
両表面の表面粗度のより小さいものを使用する事により
、チップフィルムコンデンサの製造工程中に必要とされ
る熱処理工程の温度を低く押さえる事により、高分子誘
電体フィルムの熱的劣化を緩和し、電位傾度の向上を図
り、かつ目的の耐熱特性を満足させる事を見出した。

この理由として、発明者らは、表面粗度がより小さい高
分子誘電体フィルムは、表面粗度が大きいものと比較し
て、同一条件の高温熱処理を行っても、高分子誘電体フ
ィルム相互の層間接着が強固となり、それにより熱によ
る誘電体フィルム自体の収縮を互いに抑制し合う効果が
発生し、耐熱特性を飛躍的に向上させるという事を見出
した。

高分子誘電体フィルムとして、両表面の表面粗度が０．
０４μｍ以下のフラットなものを用いることによって、
電位傾度を大幅に向上させ、より小型のチップフィルム
コンデンサを実現することができる。特に、耐熱性に対
応した高分子誘電体フィルムのＰＰＳフィルム及びＰＥ
Ｎフィルムを用いる事で、更なる高温の面実装リフロー
の耐熱特性を可能とし、しかも小型化を推進できる。

実施例 以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説明
を行う。

第１図は本発明の一実施例におけるモールドレスタイプ
のチップフィルムコンデンサの構成図である。

高分子誘電体フィルム６としては、厚み３．５μｍのＰ
ＥＮフィルムを使用した。このＰＥＮフィルム４の表面
に、アルミニウムの薄膜金属５を形成して金属化プラス
チックフィルムとし、前記金属化プラスチックフィルム
を積層し、内部電極から電極を引き出すための外部電極
８を金属溶射することにより形成し、その後高温による
熱処理を施す工程を経て、前記外部電極の最上部に半田
メツキ９を設け、積層切断面に紫外線硬化形樹脂１０を
コートした簡易的な外装を施してモールドレスタイプの
チップフィルムコンデンサを得る。

特に、チップフィルムコンデンサの面実装リフロー時に
おける耐熱確保のために、上記製造工程中において高温
による熱処理工程を設けている。

この時、用いられるＰＥＮフィルム４の両表面の平均表
面粗度は０．０４μｍ以下であり、目的の耐熱特性を満
足させ、耐電圧特性を向上させる。

本発明の構成によるコンデンサの作用について図面を参
照しながら説明を行う。

第２図はＰＥＮ３．５μｍフィルムの平均表面粗度を０
．０８ｔｔｍ、０．０４μｍ、０．０１μｍの３種類に
ついて、高温負荷寿命試験によって求めた電位傾度（ミ
クロン単位当りの耐電圧）結果を示す。縦軸に電位傾度
、横軸は製造工程中に実施した熱処理温度を表わしてい
る。試験条件は温度１０５℃の大気雰囲気中で、直流電
圧を連続的に印加し、１０００時間経過後、初期静電容
量に対し±５％、絶縁抵抗ｌＸｌ０ＩＯΩを満足する場
合を合格とする。第２図かられかるように、フィルムの
平均表面粗度の大小にかかわらず、熱処理温度が高温に
なるにつれ、誘電体フィルムの熱的劣化により、電位傾
度は低下する。第３図は製造工程中の熱処理工程におい
て、２２０℃、２４０℃。

２６０℃各々５時間の熱処理を行った場合の面実装リフ
ロー試験結果を示している。縦軸に、面実装リフロー耐
熱保証温度を表し、横軸はＰＥＮフィルムの平均表面粗
度を表している。試験条件は、試料を温度８５℃、湿度
９５％雰囲気中で、初期容量に対し４％吸湿（ＰＥＮフ
ィルムを用いコンデンサとした場合の年間を通じての容
量変化率に相当）させた後、最高温度２００℃〜２８０
℃の雰囲気中で、１分間保持した後、外観不良（寸法変
化２割れ〉なし吸湿後静電容量に対し±５％以内を満足
する場合を合格とし、耐熱保証温度とした。第３図より
わかるように、フィルムの平均表面粗度が０．０４μｍ
より大きくなると、面実装リフロー耐熱保証温度は低く
なり、平均表面粗度が０．０４μｍ以下になると耐熱保
証温度は向上する。平均表面粗度が０．０４μｍ以下に
なると、誘電体フィルム相互の層間接着が強固となり、
熱による誘電体フィルム自身の収縮を互いに抑制するこ
とになる。

以上のことから面実装リフロー時の耐熱特性を考慮しか
つ電位傾度を向上するには、高分子誘電体フィルム両表
面の平均表面粗度は０．０４μｍ以下に設定する必要が
あることが理解される。

発明の効果 以上の結果から明らかなように本発明のチップフィルム
コンデンサは、両表面の平均表面粗度が０．０４μｍ以
下のフラットな高分子誘電体フィルムを用いる事により
、面実装リフロー時における耐熱特性を満足させ、電位
傾度を飛躍的に向上させ、大幅な小型化を可能とする。

よって、電子機器、電気機器の小型化に多大に貢献する
事ができ、産業上に与える効果は非常に大きいものがあ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるモールドレスタイプの
チップフィルムコンデンサの一部切欠斜視図、第２図、
第３図は本発明のチップコンデンサの特性図、第４図は
従来のモールドレスタイプのチップフィルムコンデンサ
の一部切欠斜視図である。 ６・・・・・・高分子誘電体フィルム、７・・・・・・
蒸着金属、８・・・・・・外部電極、９・・・・・・半
田メツキ電極、１０・・・・・・簡易外装。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高分子誘電体フィルムの片面又は両面に蒸着金属
   を形成してなる金属化フィルムを巻回または積層してな
   るチップ形金属化フィルムコンデンサにおいて、両表面
   の平均表面粗度が０．０４μｍ以下である高分子誘電体
   フィルムを用いたことを特徴とするチップ形金属化フィ
   ルムコンデンサ。
2. （２）高分子誘電体フィルムとして、ポリエチレンナフ
   タレートフィルムを用いることを特徴とする請求項１記
   載のチップ形金属化フィルムコンデンサ。