JPS5931018A - 金属化プラスチツクフイルムコンデンサの製造方法 - 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】 本発明は金属化ポリエチレンテレフタレートフィルムコ
ンデンサの製造方法に関するもので、プラスチックフィ
ルムコンデンサのチップ化及びプラスチックフィルムコ
ンデンサの耐熱性の向上を目的とするものである。

現在電子機器の小形化、薄形化および高密度化に伴い、
これに使用される電子部品のチップ化が進展しつつあり
、コンデンサの分野においては、すでにチップ形のセラ
ミックコンデンサや固体電解コンデンサなどが市場に出
され著しく普及している。しかしプラスチックフィルム
コンデンサは現時点においてまだ実用化されていない。

この主な理由は現在プラスチックフィルムコンデンサに
使用されている誘電体材料がポリエチレンテレフタレー
ト、ポリカーボネートおよびポリプロピレンなどの有機
高分子化合物であり、セラミックコンデンサやタンタル
コンデンサの誘電体を構成している無機または金属化合
物に比べて耐熱性が低いためチップ形コンデンサに要求
されるはんだ何時の耐熱性を充分に満足することができ
ないからである。又耐熱性の高いフィルムはあっても、
現状では甚だしく高価であり又３μｍ以下の厚さの薄膜
化が困難なために、この種のフィルムを使用して実用に
適した小形でしかも安価なチップ形コンデンサは一般化
されていない。すなわちこれまでにコンデンサ用として
各種のフィルムが市場に提供されてから長期間を経過し
ているにも拘らず未だにチップ形プラスチックフィルム
コンデンサが商品化されていないのが現状である。

本発明は従来のプラスチックフィルムコンデンサに最も
多く使用されているポリエチレンテレフタレートフィル
ムを用い、製造工程中において、このフィルムに対し従
来と異なる高温度長時間を特徴とする熱処理を施して耐
熱性を大巾に改善することによりチップ形プラスチック
フィルムコンデンサの製品化を可能なら１〜めるもので
あり、又従来のリード線形金属化ポリエチレンテレフタ
レートフイルムコンデンザのはんだ耐熱性を一段と向上
させるものである。

従来のプラスチックフィルムコンデンサがチップ形状で
、はんだ耐熱性を満足できなかった主な理由は、フィル
ムの融点がはんだ耐熱性の試験温度に近いため、はんだ
耐熱性試験時にフィルムが軟化すると同時に著しい収縮
が起ｐ、これによりフィルムに蒸着されている蒸着金属
と金属溶射によって加工されたリード線引出端面金属部
（メタリコン部）との接触が損なわれて電気的な接触不
良、すなわち誘電損失不良や断線不良が発生する外同じ
この収縮によシ、静電容量の著しい減少や絶縁不良が発
生するためである。

本発明者は上記不良の原因がフィルムの２５０°Ｃ前後
の高温における著しい熱収縮現象にあることに着目し、
このフィルムの高温時の熱収縮現象を除去または緩和さ
せる方法を種々研究した結果、適当な条件で熱処理を行
なうことが最も有効であるとの結論を得た。すなわち、
コンデンサの素子を１６０〜２００℃の温度で、加熱時
間を種々変えて熱処理を行なった後、耐熱試験を行ない
素子の寸法変化、静電容量、誘電損失および絶縁抵抗等
の電気特性を調査した結果、それぞれの温度でその温度
に対応する所定の時間の熱処理を行なえば、耐熱性が著
しく改善され、従来不可能とされていた回路基板の上に
のせて２５０℃前後の炉の中を通すことによるリフロー
はんだ付の条件にも充分に耐えることを確認することが
できた。

更に前述の各種条件で熱処理を行なった素子のフィルム
の密度を測定した結果、熱処理条件、密度および耐熱性
との間に一定の関係があることが判明した。すなわち、
時間を一定にして温度を変えて熱処理を行なえば、温度
を高くする程密度は大きくなり、又温度を一定にして時
間を変えると時間を長くする程密度は大きくなる。そし
て密度は大きくなる程コンデンサとしての耐熱性は曳好
な結果を示す。すなわち、熱処理前のポリエチレンテレ
フタレートフィルムの密度は通常的１．４０．！ｉ’Ａ
Ｉであるが、これを熱処理により密度を増加させていく
と１．４０５ＶｃＩＩ附近から耐熱性の効果が現われ始
め、１４０９ｇＡ１！附近から更にその効果が顕著とな
る。

この理由は、フィルムの熱収縮率が密度と大きな関係を
もっているためと見做される。

然しなから、この密度を上げるために温度を上（５） げていくとフィルムの酸化による熱劣化が起シ、物理的
な強度が低下するので温度に対してはある限界が存在す
る。空気中の場合時間にも関係するが２００℃附近がそ
の限界となる。但し真空中の場合には酸化による熱劣化
が抑制されるため、更に温度を上げることができるが、
酸化以外の熱劣化が起る外、熱変形も起シ始めるので２
３０℃附近がその限界となる。そして、それらの条件を
組合せ実用可能な範囲での最高の熱処理を行なった場合
フィルムの密度は１．＋２ｏ１／ｃｒ＆であった。従っ
てポリエチレンテレンタレートフイルムコンデンサの耐
熱性を改善するためには、そのフィルムの密度が１．４
０５〜１４２０．！ｉ’／ｆｆｌの範囲で、その目的に
応じた熱処理を行なえばよい。すなわち、従来のリード
線形のもののはんだ耐熱性に対しては密度１．４０５Ｖ
ｃｒ１程度でも効果があり、チップ形のもののはんだ耐
熱性に対しては密度１．４０（１／ｉ以上が効果がある
。

尚上記密度の値は、コンデンサ素子より微小片を切り取
りこれを試料として測定して得た密度の値よシ、そのフ
ィルムの蒸着金属の重量を除去しく　　６　） たフィルムのみの密度である。蒸着金属の重量は先づそ
のフィルムの蒸着膜抵抗値より蒸着膜厚を算出し、この
蒸着膜厚にその蒸着金属の比重を乗じて求めた値とする
。

従来コンデンサを製造するに当り、熱処理と称してコン
デンサ素子または半製品をある温度で数時間加熱するこ
とは一般的に広く行なわれている方法である。但しこの
場合の目的は素子の乾燥と素子内部に残存する局部的応
力の緩和およびフィルム内の分子結合の安定化のためで
一般には１００〜１５０℃の温度範囲で行なわれている
ものである。

一方、本発明における熱処理はその目的が熱処理により
てフィルムの密度を高め耐熱性を向上するというもので
あシ上記の如き従来の目的と全く異なるものであり、ま
た熱処理の条件も１６０℃以上で長時間を必要とするも
ので、従来用いられなかった全く新らしい製造方法であ
る。

因みに、具体例を挙げると１６０℃で密度を１．４０５
１１／ｃｄ以上にするには５０時間以上また密度１．４
０９ｇ／Ｃ１１以上にするには１００時間以上の長時間
を要し、２００（７） °Ｃの温度では密度１．４０５，９／ｃｒ１以上に対し
ては２時間以上、密度１．４０９．！ｉｌ／ｄ以上に対
しては５時間以上を要する。

また上記熱処理の場合ある単一の温度だけで行なう必要
はなく、低温度、長時間と高温度、短時間を組合せて行
なっても同一の目的を達することができる。従って、実
際に熱処理条件を設定する場合、要求される耐熱性に応
じた密度が得られるように、製造設備能力の範囲内で最
適な温度、時間、大気圧力または真空度を組合せればよ
いことになる。更に好ましいことは、密度が１．４０９
１１／ｃＩＩ１以上になると電気的特性において従来の
特性以上に好ましい結果が得られることで、コンデンサ
の特性上置も重要視される。静電容量一温度特性と誘電
損失一温度特性が従来の値に比較して格段に改善されて
いることが確認された。第１図と第２図はこれを示して
いる。

以下本発明の具体的実施例を図により説明する第３図は
厚さ３μｍ１幅４．５朋の１対の片面アルミ蒸着ポリエ
チレンテレフタレートフイルムヲ巻回（８） した素子を展開した斜視図で、この場合金属溶射て良好
な接触を得るため金属化ポリエチレンテレフタレートフ
ィルムを０．５ｉｇずらす、いわゆるすらｌ−巻をして
いる。１は巻回した素子本体、２けずらし巻幅を図示し
たものである。これらの素子を巻回後約１３０〜１５０
℃で数分間の加熱圧縮を行って偏平形状に整形し両端面
にはんだ等の金属を溶射して素子端面メタリコン部を設
けたのが第４図である。３が扁平に整形された素子、４
が金属溶射したメタリコン部を示す。この試料を恒温槽
中で２００°Ｇ　１０時間の熱処理を行なう。第５図の
５は金属板の外部電極で折り曲げた部分をメタリコン部
４にスポット溶接して（図示せず）取付けたのが第６図
である。第７図はこの試料の外周にエポキシ樹脂による
成型加工で被覆外装をしたもので６で示している。ここ
で外部電極５を適当の長さに切断し、外装に沿って折り
曲げたのが第８図でチップ形コンデンサ７として完成す
る。８は完成後の外部電極である。

尚熱処理工程は上側では金属溶射をしてから行（ｇ） ったが金属溶射の前でもまた被覆外装加工後に行っても
よい。また耐湿性を向上させるために被覆外装する前の
素子または被覆外装後の製品にワックスを含浸させても
よい。

このようにして完成したチップ形コンデンサを第９図に
示すように、耐熱試験用プリント基板の導電部１１．１
２に、はんだペーストを塗布（図示せず）してから、点
線の位置１５に並べ熱風式加熱炉で１５０６０５分間予
備加熱をした後２５０℃９０秒間の加熱を行ってプリン
ト基板にリフローはんだ付をついて特性値の異常は全く
認められなかった。図（１０） 次に同様の試料を作り８５℃の恒温槽中で１２５ｖの直
流電圧を印加して高温寿命試験を行った。その結果は第
１０図に示すように絶縁抵抗、静電容量、誘電損失とも
正常な傾向を示し、実用上問題がないことが確認できた
。尚実施例では片面金属化フィルムを用いたコンデンサ
の例を示したが、両面金属化フィルムと非金属化フィル
ムを用い且つ共にフィルムはポリエチレンテレ７タレー
トであるチップ形コンデンサについても同様な特性をも
っことが確かめられている。第１１図はリード線形のポ
リエチレンテレフタレートフィルムを用いた金属化プラ
スチックフィルムコンデンサの外観図で９は樹脂外装し
た本体、１０はリード線である。この従来のコンデンサ
にも前記のように本発明を適用し、はんだ耐熱性を向上
させることができる。

以上のように本発明は従来量も多く使用されているポリ
エチレンテレフタレートフィルムを用い製造工程中にお
いてフィルムが所定の密度となるよう熱処理を行なうこ
とにより、とれまで困難と（１１） されていたチップ形コンデンサを得ることができると同
時に従来のリード線形の金属化ポリエチレンテレフタレ
ートコンデンサのはんだ耐熱性をも向上することができ
るもので、工業上本発明の効果は著しく大きいものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は静電容量変化率一温度特性について、第２図は
誘電損失一温度特性について従来のプラスチックフィル
ムコンデンサと本発明によるチップ形プラスチックフィ
ルムコンデンサとの特性比較図である。第３図は本発明
による実施例の片面金属化プラスチックフィルムコンデ
ンサを巻回した素子の展開図である。第４図は第３図の
素子を扁平に整形し、金属溶射を行ってメタリコン部を
設けたものの斜視図である。第５図は外部電極となる金
属板の斜視図、第６図は第４図の素子に外部電極をスポ
ット溶接した正面図（スポット溶接は図示してない）で
ある。第７図は第６図に樹脂を被覆成型したものの正面
図である。第８図は本発明のチップ形プラスチックフィ
ルムコンデンサ（１２） の完成品である。第９図は試験用プリント基板にチップ
形プラスチックフィルムコンデンサを組込む状態を示す
平面図である。第１０図は高温寿命試験のデータをグラ
フ化したもの、第１１図はリードｍｍ金ｍ化ポリエチレ
ンテレフタレートフィルムコンデンサの斜視図。 ｌ・・・・・・フィルムコンデンサ素子本体　　２・・
間ずらし巻巾３・・・・・・扁平に整形した素子本体　
　４・・曲メタリコン部５・・・・・・外部電極板　　
６・・・・・・樹脂被覆したチップコンデンサ本体７・
・・・・・チップコンデンサ（完成品）　　８・・・・
・・外部電極９・・・・・・リード線形樹脂外装金属化
ポリエチレンテレ７タレートフイルムコンデンサ本体　
　１０・・・・・・リード線　　１１．１２・・・・・
・プリント基板の導電部　　１３．１４・・・・・・測
定用リード線端子１５・・・・・・チップ形コンデンサ
取付位置γ／繻 −４０−２００２０４０６０８１１１１００−一一一温
度（”Ｃ） ぽ３１八　　　　　　　　　　　　オゆ、Ａ；ｆ７ｒＡ 才子１２ λ？１４ 手鍋１補正ｔ　（自警） ２５０　　　　　５００　　　　　　　　　　　　１０
００時間（Ｈ） ２５０　　　　５００　　　　　　　　　　　１０００
時間（Ｉ（） ２５０　　　　　５００　　　　　　　　　　１０００
特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 、事件の表示　特願昭５７−１４０９５１、発明の名称
　金属化プラスチックフィルムコンデンサー補正をする
者　°Ｘ壮ゝ気 事件との関係　特許出願人 住　所　東京都渋谷区広尾１丁目３番１８号名　称　ニ
ッセイ電機株式会社 代理人 補正の内容 本願明細書添付図面の第１０図中、符号の一部に誤りが
ありましたので、これを補正した第１０図を付のとおり
提出します。 （１）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）片面金属化フィルム同士または両面金属化フィル
   ムと非金属化フィルムとを巻回あるいは積層してなるプ
   ラスチックフィルムコンデンサにおいて、前記金属化フ
   ィルムおよび非金属化フィルムにポリエチレンテレフタ
   レートを用い、その製造工程において、ポリエチレンテ
   レフタレートフィルムの密度が１．４０５〜１．４２０
   　ｇ／Ｃｄの範囲になるまで熱処理を行なう工程を有す
   ることを特徴とする金属化プラスチックフィルムコンデ
   ンサの製造方法０
2. （２）熱処理を行なう方法として、空気中、減圧気中ま
   たは真空中において、行なう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
   ンサの製造方法。