DE69226757T2

DE69226757T2 - Filmkondensator und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE69226757T2
Application number: DE69226757T
Authority: DE
Inventors: Kazuo Matsue-Shi Shimane-Ken Iwaoka; Michiharu Matsue-Shi Shimane-Ken Kamiya; Minoru Matsue-Shi Shimane-Ken Kikuchi; Kenji Matsue-Shi Shimane-Ken Kuwata; Shuji Yatsuka-Gun Shimane-Ken Otani; Hisaaki Matsue-Shi Shimane-Ken Tachihara; Kenji Matsue-Shi Shimane-Ken Yamada
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1991-12-27
Filing date: 1992-12-28
Publication date: 1999-01-14
Anticipated expiration: 2012-12-29
Also published as: CA2086395A1; EP0548996A3; EP0548996B1; DE69226757D1; KR930014647A; EP0548996A2; KR970004121B1; CA2086395C; US5331504A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Filmkondensator mit verläßlicher und herausragender Feuchtigkeitsbeständigkeit, der als elektronische Komponente zur Verwendung in elektronischen und elektrischen Anwendungen geeignet ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben.

2. Beschreibung des Standes der Technik:

Ein Filmkondensator muß über eine verbesserte Feuchtigkeitsbeständigkeit verfügen, um seine Leistung als elektronische Komponente zu verbessern. Außerdem sind Untersuchungen dahingehend angestellt worden, um Filmkondensatoren wie auch elektronische Komponenten im allgemeinen, leichter und kleiner zu machen. Hinsichtlich der Feuchtigkeitsbeständigkeit werden Filmkondensatoren üblicherweise unter Bedingungen von 40ºC und 95% relativer Luftfeuchtigkeit (relative humidity = RH) bewertet. In jüngerer Zeit muß die Feuchtigkeitsbeständigkeit von Filmkondensatoren jedoch unter harscheren Bedingungen, wie solchen von 60ºC und 95% RH oder 85ºC und 85% RH oder 121ºC, 2 Atmosphären Druck und 100% RH (die Bedingungen des Schnellkochtopf-Tests) bewertet werden.
Unter den verschiedenen Filmkondensatoren ist ein metallisierter Filmkondensator bekannt, der hergestellt wird, indem man eine metallische Schicht auf der Oberfläche eines dielektri schen Basisfilms ausbildet und anschließend den so metallisierten Film aufeinanderstapelt. Da ein metallisierter Filmkondensator sehr dünne Metallschichten als Elektroden aufweist und sehr klein gemacht werden kann, hat dieser eine steigende Nachfrage besonders als elektronische Komponenten für Industriemaschinen gefunden, die unter mittlerer oder hoher Spannung betrieben werden. Ein metallisierter Filmkondensator weist jedoch im allgemeinen das Problem schlechter Feuchtigkeitsbeständigkeit auf und ist unter den oben genannten Feuchtigkeitsbedingungen längst nicht befriedigend.
Metallisierte Filmkondensatoren schließen aufgewickelte Kondensatoren, wie in Fig. 5 gezeigt, und aufgestapelte Kondensatoren, wie in Fig. 6A und 6B gezeigt, ein. Jeder dieser Kondensatoren kann auf folgende Weise hergestellt werden. Zunächst wird eine mehrschichtige Struktur entweder aus einem aufgewickelten metallisierten Film oder aus aufeinandergestapelten metallisierten Filmen hergestellt. Anschließend wird ein Paar äußerer Elektroden 12 auf zwei Seitenflächen der mehrschichtigen Struktur ausgebildet, die einander gegenüberliegen. Beispielsweise werden äußere Elektroden ausgebildet, indem man ein Metallsprühverfahren anwendet, wodurch ein Kondensatorelement erhalten wird. Schließlich wird das Kondensatorelement entweder in einem angemessenen Gehäuse angeordnet oder auf andere Art und Weise bedeckt, wodurch der gewünschte Kondensator erhalten wird.
Bei der Herstellung des Kondensators vom gestapelten Typ läßt sich das Herstellungsverfahren spezifischer wie folgt beschreiben. Zunächst werden metallische Filme mit rechteckiger Form aufeinandergestapelt, wodurch eine mehrschichtige Struktur erhalten wird. Zweitens werden äußere Elektroden auf zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen der mehrschichtigen Struktur ausgebildet, so daß sie die längeren Kanten der rechteckigen metallisierten Filme bedecken. Anschließend werden die so erhaltenen mehrschichtigen Strukturen mit einem Paar äußerer Elektroden entlang der zu den längeren Kanten der rechteckigen metallischen Filme senkrechten Flächen geschnitten, wodurch Kondensatorelemente spezifischer Größe erhalten werden. Schließlich werden die durch das obige Zerschneiden erzeugten Facetten im allgemeinen mit Hilfe von Harzschichten bedeckt, wodurch die gewünschten Kondensatoren vom gestapelten Typ erhalten werden.
In das Innere der oben genannten metallisierten Filmkondensatoren, wie sie in Fig. 5, 6A und 6B gezeigt sind, tritt Feuchtigkeit leicht durch die äußeren Elektroden 12 ein, da diese äußeren Elektroden 12 eine poröse Struktur aufweisen. Das Durchtreten der Feuchtigkeit erfolgt ebenfalls leicht durch die dielektrischen Filme 11. Bei den Kondensatoren vom gestapelten Typ, wie in den Fig. 6A und 6B gezeigt, ist jede der Facetten oder Flächen 14, die durch Zerschneiden während des oben erwähnten Herstellungsverfahrens erzeugt werden, von einer Harzschicht 13 bedeckt. Die Harzschicht 13 kann jedoch das Durchtreten von Feuchtigkeit nicht vollständig verhindern. Die Feuchtigkeit, die das Innere des Kondensators erreicht, kann kondensieren, was zu Defekten des Kondensators, wie einer Verringerung der elektrischen Kapazität, führt.
Um das oben genannte Problem zu minimieren, wurde das Kondensatorelement aus einem metallisierten Filmkondensator entweder im versiegelten Harzgehäuse angeordnet oder mit einer ausreichend dicken Harzschicht, wie der Harzschicht 13, versehen. Die Harzschicht 13 kann soweit ausgedehnt werden, daß sie die gesamte Oberfläche des Kondensatorelements bedeckt.
Fig. 7 ist eine veranschaulichende Darstellung, die einen Teilquerschnitt eines Kondensators vom gestapelten Typ zeigt. Das Kondensatorelement aus dem Kondensator vom gestapelten Typ umfaßt eine mehrschichtige Struktur aus Metallschichten 15 und dielektrischen Filmen 16 sowie äußeren Elektroden 17, die elektrisch mit den metallischen Schichten 15 verbunden sind. Eine Seitenfläche der mehrschichtigen Struktur ist von einer Harzschicht 13 bedeckt, die aus einem Urethanharz oder Epoxyharz hergestellt wird. Bei einem herkömmlichen Kondensator, wie er in Fig. 7 gezeigt ist, kann die Harzschicht 13 das Durchtreten von Feuchtigkeit 21 von der Außenseite des Kondensators her nicht vollständig verhindern. Ist sie einmal ins Innere des Kondensators eingedrungen, kann die Feuchtigkeit je nach Veränderungen der Temperatur leicht kondensieren, wodurch Wasserteilchen 22 und 23 entstehen. Diese Wasserteilchen 22 und 23 verursachen Korrosion und Elution der Metallschichten 15, was zu einer Verringerung der elektrischen Kapazität führt. Darüber hinaus neigt die Harzschicht 13, die in Kontakt mit den metallischen Schichten 15 steht, dazu, sich teilweise zu entfernen oder abzuheben, wodurch Zwischenräume entlang der Facetten der mehrschichtigen Struktur entstehen (d. h. entlang der geschnittenen Oberfläche). Diese Zwischenräume können die Wasserteilchen 22 und 23 sammeln, wodurch die Korrosion der metallischen Schichten 15 beschleunigt wird. Die Facetten der mehrschichtigen Struktur sind aufgrund der elektrolytischen Reaktionen besonders dann für Korrosion empfindlich, wenn eine Spannung an den Kondensator angelegt wird.
Hinsichtlich der Größe des Kondensators wurde jüngst ein metallisierter Filmkondensator als Mikrominiaturchip entwickelt, der eine Kontaktfläche von 3,2 mm · 1,6 mm bezogen auf eine Basis oder Grundlage, auf der der Kondensator befestigt wird, aufweist. Bei einem solchen Mikrominiatur-Kondensator nimmt eine Harzschicht, die erforderlich ist, um für die Feuchtigkeitsbeständigkeit des Kondensators zu sorgen, ein beträchtliches Volumen des Kondensators ein, wodurch eine weitere Miniaturisierung des Kondensators verhindert wird.
Die japanische Offenlegungsschrift Nr. 63-181409 offenbart ein Verfahren zum Auftragen einer dünnen Harzschicht auf die Oberfläche eines Filmkondensatorchips mit Ausnahme der Oberfläche der äußeren Elektroden des Kondensators und der Oberfläche des Kondensators, die in Kontakt mit der Leiterplatte steht. Die japanische Offenlegungsschrift Nr. 64-77911 offenbart ein Verfahren zur Ausbildung von Harzschichten auf den zwei Facetten, die durch die Spaltung eines Filmkondensatorchips erzeugt werden. Die japanischen Offenlegungsschriften der Nummern 64-77913, 64-77917 und 64-77920 offenbaren Verfahren zum Fixieren eines spezifischen Folienmaterials mittels Hitze und Druck als Beschichtungsüberzug auf der Oberfläche eines Kondensators. Die japanische Offenlegungsschrift Nr. 2-43718 offenbart ein Verfahren zum Auftragen und Aushärten einer Harzschicht auf den Flächen oder Facetten eines Kondensators. Gemäß diesem Verfahren läßt sich das Volumen der Überzugsschicht auf einem ChipFilmkondensator signifikant klein ausgestalten.
Die DE-C 31 50 337 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Keramiksubstraten, die elektrisch leitende Schichten und andere Hybridbauteile umfassen. Die so hergestellten Schaltkreise werden mit einer Beschichtung aus Methylpolysiloxan, Methylhydrogen polysiloxan oder einer Mischung derselben versehen. Das Dokument betrifft vollständige Schaltkreise und deren Schutz vor Feuchtigkeit, nicht jedoch den Schutz einzelner Elemente desselben.
Die JP-A-62-235368 offenbart ein Vorlackierungsmittel zum Beschichten eines Filmkondensators mit einem harzartigen Versiegelungsmittel, das hauptsächlich ein flüssiges Epoxyharz und eine Organosiliziumverbindung aufweist. Das Vorlackierungsmittel ist hochthixotrop und gegenüber Verschlechterungen beständig. Keine Defekte hinsichtlich der elektrischen Isolierung aufgrund von Feuchtigkeit werden von dem dicken, versiegelnden Harzüberzug auf dem Expoxyharz gestattet, der auf dem Vorlack vorgesehen ist. Somit lehrt das Dokument, für einen dicken Überzug zu sorgen, wobei organische Siliziumverbindungen nur im Vorlack verwendet werden. Dieser Vorlack selbst ist jedoch nicht für die Feuchtigkeitsbeständigkeit verantwortlich.
Mit weiterer Miniaturisierung der metallischen Filmkondensatoren werden genaue Operationen zum Beschichten einer Harzschicht auf dieselben oder Auftragen einer Harzlösung auf dieselben immer schwieriger. Hinsichtlich der Produktivität würde ein vorteilhaftes Beschichtungsverfahren beispielsweise ein Verfahren des gleichzeitigen Eintauchens einer Vielzahl von Kondensatorelementen in eine Harzlösung bestehen. Dieses Beschichtungsverfahren kann jedoch nicht für die Herstellung von ChipFilmkondensatoren angewandt werden, da die Harzschicht nur auf spezifischen Flächen, welche die Facetten des Kondensators einschließen, ausgebildet werden darf, ohne die äußeren Elektroden des Kondensators zu bedecken.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Der Filmkondensator dieser Erfindung umfaßt: Ein Kondensatorelement mit (a) einer mehrschichtigen Struktur aus aufeinandergeschichteten dielektrischen Harzfilmen oder einem aufgewickelten dielektrischen Harzfilm, wobei jeder dielektrische Film eine auf seiner Oberfläche gebildete, metallische Schicht aufweist, und (b) ein Paar äußerer Elektroden, die elektrisch mit der metallischen Schicht verbunden sind, und eine von Feuchtigkeit durchdrungene, mikroporöse Überzugsschicht, die mindestens die Facetten der mehrschichtigen Struktur des Kondensatorelements bedeckt, wobei die Überzugsschicht eine quervernetzte Struktur hat und aus einer Lösung eines Beschichtungsmaterials hergestellt ist, das im wesentlichen aus Polysiloxan, einer organometallischen Verbindung oder einer Kombination des Polysiloxans und der organometallischen Verbindung besteht, wobei die organometallische Verbindung aus der aus Organoaluminiumverbindungen, Organosiliziumverbindungen, Organozinnverbindungen und Organotitanverbindungen bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und wobei die organometallische Verbindung mindestens eine an das Metallatom der organometallischen Verbindung gebundene funktionelle Gruppe aufweist, wobei die funktionelle Gruppe gegenüber anorganischen oder organischen Materialien reaktiv ist und der Formel -OR entspricht, wobei R aus der aus Wasserstoff, Hydrocarbyl, sauerstoffhaltigem Hydrocarbyl, stickstoffhaltigem Hydrocarbyl und sauerstoff- und stickstoffhaltigem Hydrocarbyl bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Das Verfahren zur Herstellung eines Filmkondensators der Erfindung umfaßt die Schritte: Herstellen eines Kondensatorelements mit (a) einer mehrschichtigen Struktur aus übereinander geschichteten dielektrischen Harzfilmen oder einem aufgewickelten dielektrischen Harzfilm, wobei jeder dielektrische Harzfilm eine auf seiner Oberfläche ausgebildete, metallische Schicht aufweist, und (b) einem Paar äußerer Elektroden, die elektrisch mit der metallischen Schicht verbunden sind, und das Versehen von mindestens Facetten der mehrschichtigen Struktur mit einem Überzugsmaterial, um eine von Feuchtigkeit durchdrungene, mikroporöse Überzugsschicht mit einer quervernetzten Struktur bereitzustellen, die aus einer Lösung eines Überzugsmaterials hergestellt wird, das im wesentlichen aus Polysiloxan, einer organometallischen Verbindung oder einer Kombination des Polysiloxans und der organometallischen Verbindung besteht, wobei die organometallische Verbindung aus der aus Organoaluminiumverbindungen, Organosiliziumverbindungen, Organozinnverbindungen und Organotitanverbindungen bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und wobei die organometallische Verbindung mindestens eine an das Metallatom der organometalli schen Verbindung gebundene funktionelle Gruppe aufweist, wobei die funktionelle Gruppe gegenüber anorganischen oder organischen Materialien reaktiv ist und der Formel -OR entspricht, worin R aus der aus Wasserstoff, Hydrocarbyl, sauerstoffhaltigem Hydrocarbyl, stickstoffhaltigem Hydrocarbyl und sauerstoff und stickstoffhaltigem Hydrocarbyl bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Somit gestattet es die hier beschriebene Erfindung, folgende Vorteile zu erzielen: (1) Bereitstellen eines Filmkondensators mit herausragender Feuchtigkeitsbeständigkeit; (2) Bereitstellen eines Filmkondensators als Mikrominiaturchip mit herausragender Feuchtigkeitsbeständigkeit, was äußere Elektroden mit verbesserter Benetzbarkeit zum Löten einschließt; und (3) Bereitstellen eines Verfahrens zur Herstellung der obigen Kondensatoren auf eine Weise, die bequem und geeignet für die Massenproduktion ist.
Diese und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann beim Lesen und Verstehen der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen offensichtlich.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung, welche eine Ausführungsform des Filmkondensators gemäß der Erfindung veranschaulicht, bei der es sich um einen Chipfilmkondensator, erhalten in Beispiel 1, handelt.
Fig. 2 ist eine schematische Schnittzeichnung, die eine Ausführungsform des Filmkondensators gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Fig. 3A ist eine perspektivische Teilschnittzeichnung, die eine Ausführungsform des Filmkondensators gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Fig. 3B ist eine Schnittansicht entlang der Schnittlinien A-B-C-D der Fig. 3A.
Fig. 4 ist eine schematische Schnittansicht, welche eine Ausführungsform des Filmkondensators gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Fig. 5 ist eine perspektivische Teilschnittansicht, die einen herkömmlichen Kondensator mit aufgewickeltem Film veranschaulicht.
Fig. 6A ist eine perspektivische Teilschnittansicht, die einen herkömmlichen Kondensator mit aufeinandergestapelten Filmen veranschaulicht.
Fig. 6B ist eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinien A'-B'-C'-D' der Fig. 6A.
Fig. 7 ist eine veranschaulichende Darstellung, welche die Korrosion der Metallschichten eines herkömmlichen Kondensators mit aufeinandergestapelten Filmen veranschaulicht.
Fig. 8 ist eine Auftragung, die die Ergebnisse des Test auf Feuchtigkeitsbeständigkeit veranschaulicht, der für die in Beispiel 5 und dem Vergleichsbeispiel 1 erhaltenen Filmkondensatoren durchgeführt wurde.
Fig. 9 ist eine schematische Darstellung, die einen Schritt des Versehens eines Kondensatorelements mit einem Überzugsmaterial gemäß einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Fig. 10, 11 und 12 sind schematische Darstellungen, die Schritte des Versehens eines Kondensatorelementes mit einem Überzugsmaterial, umfassend einen Eintauchschritt gemäß einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens der vorliegenden Erfindung, veranschaulicht.
Fig. 13 ist eine Auftragung, welche die Ergebnisse eines Test auf Feuchtigkeitsbeständigkeit veranschaulicht, der für die in Beispiel 1 und den Vergleichsbeispielen 4 und 5 erhaltenen Filmkondensatoren durchgeführt wurde.
Fig. 14 ist eine Auftragung, die Ergebnisse eines Tests auf Lötbenetzbarkeit veranschaulicht, der unter Anwendung eines Lötmeniscographen für die Filmkondensatoren durchgeführt wurden, die in Beispiel 1, und den Vergleichsbeispielen 4 und 5 erhalten wurden.
Fig. 15 ist eine Auftragung, die die Ergebnisse eines Schmelzlöttests veranschaulicht, der für die in den Beispielen 1, 25, 26 und 27 erhaltenen Filmkondensatoren durchgeführt wurde.
Fig. 16 ist eine Auftragung, die die Ergebnisse des Lötbenetzbarkeitstest veranschaulicht, der mit den in den Beispielen 1, 25, 26 und 27 erhaltenen Filmkondensatoren durchgeführt wurde.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Bei den Filmkondensatoren der Erfindung werden Harzfilme, wie diejenigen, die allgemein für Filmkondensatoren verwendet werden, als dielektrische Basisfilme für die metallischen Filme angewandt. Beispiele geeigneter Harzfilme schließen Polyesterharzfilme, Polypropylenharzfilme, Polyphenylenharzfilme und Laminatfilme aus einer Kombination derselben ein. Obwohl diese Erfindung hinsichtlich des Materials des dielektrischen Basisfilms nicht beschränkt ist, werden vorzugsweise Polyesterharzfilme verwendet. Darüber hinaus ist die Erfindung nicht hinsichtlich der Dicke des dielektrischen Basisfilms beschränkt. Die Dicke des dielektrischen Basisfilms beträgt jedoch normalerweise 0,1 bis 30 um und vorzugsweise 0,6 bis 15 um.
Gemäß der Erfindung meint ein metallischer Film einen Film, der hergestellt wird durch Ausbilden einer metallischen Schicht auf mindestens einer Seite des oben erwähnten dielektrischen Basisfilms. Bei dem Material der metallischen Schicht kann es sich um Aluminium oder Zink handeln, die allgemein als Elektroden für Filmkondensatoren verwendet werden. Weder das Verfahren zur Ausbildung der metallischen Schicht noch die Dicke der metallischen Schicht unterliegen Einschränkungen. Verfügbare Verfahren zur Ausbildung der metallischen Schicht schließen die Vakuumverdampfung, das Sputtern und die Ionenplattierung ein. Die Dicke der metallischen Schicht beträgt normalerweise 200 bis 1000 Å und vorzugsweise 250 bis 700 Å.
Das für den Filmkondensator der Erfindung verwendete Beschichtungsmaterial läßt sich in zwei Klassen einteilen. Die erste Klasse ist ein Polysiloxan, das allgemein der Formel I entspricht.
In der Formel I stellen die Reste R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; und R&sub4; unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl, Phenyl, Hydroxyl, sauerstoffhaltiges Hydrocarbyl, stickstoffhaltiges Hydrocarbyl, sauerstoff- und stickstoffhaltiges Hydrocarbyl oder Siloxanyl (einem von Silizium abgeleiteten Substituenten) dar; n ist eine ganze Zahl von 2 oder mehr. Spezifischer schließen die Reste R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; und R&sub4; Vinyl, Alkoxy, Acyloxy wie Acetoxy, Epoxyl, Amino, Acryloyl, Methacryloyl, Epoxy wie Glycidoxyalkyl, Silanol, Isocyanat, eine eine Hydroxygruppe enthaltende organische Gruppe und eine eine Carboxygruppe enthaltende organische Gruppe ein.
Das Polysiloxan der Formel I schließt Methylhydrogenpolysiloxan, Dimethylpolysiloxan und dergleichen ein. Das Polysiloxan selbst kann zur Ausbildung eines Siliconharzes mit einer quervernetzten Netzstruktur polymerisieren. Darüber hinaus kann das Polysiloxan mit einem anderen reaktiven Harz zur Ausbildung eines Copolymers (d. h. eines denaturierten Siliconharzes) polymerisieren. Das reaktive Harz schließt ein Alkydharz, ein Polyesterharz, ein Epoxyharz, ein Amidharz, ein Imidharz, fluorhaltige Harze, ein Urethanharz und ein Acrylharz ein.
Bei der zweiten Klasse handelt es sich um eine organometallische Verbindung, die mindestens eine an das Metallatom der organometallischen Verbindung angeheftete funktionale Gruppe aufweist. Diese funktionale Gruppe entspricht der Formel -OR, worin R Wasserstoff, Hydrocarbyl, stickstoffhaltiges Hydrocarbyl, sauerstoffhaltiges Hydrocarbyl und sauerstoff- und stickstoffhaltiges Hydrocarbyl darstellt. Die obige organometallische Verbindung schließt Organoaluminiumverbindungen, Organosiliziumverbindungen, Organo zinnverbindungen und Organotitanverbindungen ein und entspricht im allgemeinen der Formel II.
(R&sub5;)n-m M (OR&sub6;)m (Formel II)
In Formel II ist M ein Metallatom, wobei es sich um Aluminium, Silizium, Zinn oder Titan handelt; m eine ganze Zahl von 1, 2, 3 oder 4 mit der Maßgabe, daß m ≤ n, ist n 3 wenn M Aluminium ist oder 4, wenn M Silizium, Zinn oder Titan ist, und R&sub5; und R&sub6; sind unabhängig voneinander Wasserstoff, Hydrocarbyl, sauerstoffhaltiges Hydrocarbyl, stickstoffhaltiges Hydrocarbyl und sauerstoff und stickstoffhaltiges Hydrocarbyl. Genauer schließen R&sub5; und R&sub6; Vinyl, Alkoxy, Acyloxy wie Acetoxy, Epoxyl, Amino, Acryloyl, Methacryloyl, Epoxy wie Glycidoxyalkyl, Silanol, Isocyanat, eine eine Hydroxygruppe enthaltende organische Gruppe und eine eine Carboxygruppe enthaltende organische Gruppe ein.
Die Organoaluminiumverbindungen der Formel II schließen Aluminiumtriethoxid, Aluminiumtriisopropoxid, Derivate derselben und Polymere davon ein. Die Organosiliziumverbindungen der Formel II schließen Dimethyldimethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan, Methyltriethoxysilan, Hexyltrimethoxysilan, Methyltrimethoxysilan, Tetramethoxysilan, Tetraethoxysilan, Methylhydrogendimethoxysilan, Dimethylvinylethoxysilan, Diphenyldimethoxysilan, gamma-(2-Aminoethyl)-aminopropyltrimethoxysilan, gamma-(2-Aminoethyl)-aminopropylmethyldimethoxysilan, gamma-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, gamma-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, gamma-Mercaptopropyltrimethoxysilan, Vinyltriacetoxysilan, gamma-Anilinopropyltrimethoxysilan, Derivate derselben und Polymere davon ein. Die Organozinnverbindung der Formel II umfassen Zinntetra-n-butoxid, Derivate und Polymere davon. Die Organotitanverbindungen der Formel II schließen Titantetraisopropoxide, Titantetra-n-butoxid, Titantetrakis-(2-ethylhexoxid), Titandiisopropoxid-bis-(acetylacetonat), Titan-di-n-butoxid-bis-(triethanolaminat) sowie Derivate und Polymere derselben ein.
Das für den Filmkondensator der Erfindung verwendete Beschichtungsmaterial kann eine weitere Verbindung enthalten, die mit Hilfe von UV-Bestrahlung ausgehärtet werden kann, wodurch ein Beschichtungsmaterial erhalten wird, das als Ganzes mittels UV-Bestrahlung ausgehärtet werden kann. Eine Beschichtung mit der gewünschten Härte kann aus einem Beschichtungsmaterial, enthaltend eine geeignete Verbindung, erhalten werden.
Der erfindungsgemäße Filmkondensator kann auf folgende Weise hergestellt werden. Zunächst wird eine metallische Schicht auf mindestens einer Seite des oben erwähnten dielektrischen Basisfilms ausgebildet, wodurch ein metallisierter Film erhalten wird. Zweitens wird der metallisierte Film mittels herkömmlicher Verfahren zu einer mehrschichtigen Struktur aufgestapelt. Anschließend wird ein Paar äußerer Elektroden 12 auf zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen der mehrschichtigen Struktur so ausgebildet, daß die längeren Kanten der metallisierten Filme bedeckt sind, und zwar mit Hilfe eines Metallaufsprühverfahrens. Anschließend werden die so erhaltenen mehrschichtigen Strukturen mit einem Paar äußerer Elektroden entlang den zu den längeren Kanten der rechteckigen metallisierten Filme senkrechten Flächen geschnitten, wodurch ein Kondensatorelement 101, wie in Fig. 9 gezeigt, erhalten wird. Dieses Kondensatorelement 101 wird anschließend in eine Lösung 102 eingetaucht, die das oben erwähnte Beschichtungsmaterial wie eine Organosiliziumverbindung oder die andere organometallische Verbindung enthält. Ein geeignetes Lösungsmittel zum Lösen des Beschichtungsmaterials umfaßt ein inertes Lösungsmittel, wie n-Heptan, Toluol, Xylol oder Trichlorfluorethan und eine organometallische Verbindung, wie Methyltrimethoxysilan. Der obige Schritt des Eintauchens kann effektiv durchgeführt werden, wie in Fig. 10 gezeigt, indem man eine Anzahl der Kondensatorelemente 101 in ein Drahtgitter 107 einbringt und anschließend das Drahtgitter 107 in die Lösung 102 eintaucht. Ein Ultraschallvibrator 103 kann während des Eintauchschritts angewandt werden, um den Kontakt zwischen der gesamten Oberfläche des Kondensatorelements 101 und der Lösung 102 zu erleichtern. Bei dieser Ultraschallbehandlung kann die Lösung 102 sogar in einen Teil der mehrschichtigen Struktur des Kondensatorelements 101 eindringen. Die Lösung 102 hat vorzugsweise eine Viskosität bei 25ºC von nicht mehr als 3,2 · 10&supmin;³ Pa · s, vorzugsweise nicht mehr als 2 · 10&supmin;³ Pa · s (0,02 Poise), um so die Bildung einer extrem dünnen Beschichtung wie einer monomolekularen Schicht auf der Oberfläche des Kondensatorelementes 101 sicherzustellen. Dem Schritt des Eintauchens folgt, wie in Fig. 11 gezeigt, ein Schritt der Entnahme des Drahtgitters 107 aus der Lösung 102, um so überschüssiges Beschichtungsmaterial zu entfernen. Anschließend kann das Kondensatorelement 101 mit der Beschichtungslösung auf seiner Oberfläche hitzebehandelt werden, wie in Fig. 12 gezeigt, bei 100ºC bis 200ºC beispielsweise in einem thermostatgesteuerten Umluftofen 109, um das Beschichtungsmaterial zu einer Beschichtung auszuhärten. Umfaßt das Beschichtungsmaterial eine organometallische Verbindung, gestattet diese Wärmebehandlung auch die Bildung einer chemischen Bindung zwischen den Metallatomen der organometallischen Verbindung und der Oberfläche des Kondensatorelements 101. Umfaßt das Beschichtungsmaterial Polysiloxan mit einer reaktiven funktionellen Gruppe, führt die Hitzebehandlung zur Ausbildung desselben Typs an chemischer Bindung. Zusätzlich führt die Ausbildung dieser chemischen Bindung, wenn die organometallische Verbindung oder das Polysiloxan eine hydrophobe Gruppe aufweist, zur Anordnung der hydrophoben Gruppe in der Beschichtung auf der der Oberfläche des Kondensatorelements 101 gegenüberliegenden Seite. Die obige Wärmebehandlung gestattet ebenfalls das Verdampfen jeglichen überschüssigen Beschichtungsmaterials, das leicht in Zwischenräumen zwischen zwei Kondensatorelementen aufgrund der Oberflächenspannung verbleiben kann. Auf diese Weise wird eine Beschichtung auf der gesamten Oberfläche eines jeden der Kondensatorelemente 101 ausgebildet, was die Oberfläche der äußeren Elektroden 12 umfaßt. Die Beschichtung kann auch auf einer Oberfläche des Drahtgitters 107 ausgebildet werden. Da diese Beschichtungen oder Überzugsschichten im wesentlichen monomolekulare Schichten darstellen, die extrem dünn sind, verursacht der Aushärtungsprozeß während der Wärmebehandlung keine Haftung zwischen den Kondensatorelementen 101 und dem Drahtgitter 107 oder Haftung zwischen den Kondensatorelementen untereinander. Somit können die beschichteten Kondensatorelemente leicht aus dem Drahtgitter 107 entnommen werden.
Das Herstellungsverfahren der Erfindung ist für die Massenproduktion von Filmkondensatoren geeignet, da das Herstellungsverfahren einen Schritt wie den oben erwähnten Eintauch schritt enthalten kann, bei dem eine Vielzahl von Kondensatorelementen gleichzeitig beschichtet werden kann.
Zusätzlich ermöglicht das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung die Bildung einer extrem dünnen Überzugsschicht auf einem Filmkondensatorelement, die einige Mikrometer dick sein kann. Die Dicke der Überzugsschicht kann gesteuert werden beispielsweise durch Ändern der Konzentration der das Überzugsmaterial enthaltenden Lösung. Eine derartige extrem dünne Überzugsschicht würde die Miniaturisierung des Kondensators wesentlich erleichtern, da die Überzugsschicht ein minimales oder sogar vernachlässigbares Volumen des Kondensators einnehmen kann.
Wie oben erwähnt, setzt das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren ein Überzugsmaterial ein, das ein Polysiloxan oder eine organometallische Verbindung umfaßt. Die Verwendung dieser spezifischen Überzugsmaterialien führt zu einem engen Kontakt zwischen der erhaltenen Überzugsschicht und der Oberfläche des Kondensatorelements. Beispielsweise kann die organometallische Verbindung chemisch an die Oberfläche des Kondensatorelements gebunden sein, was die Oberflächen der metallischen Schicht, des dielektrischen Films und der äußeren Elektroden des Kondensatorelements einschließt. Ebenso weist das Polysiloxan ein hohes Maß an Affinität zur Oberfläche des Kondensatorelements auf. Diese Affinität ist besonders dann hoch, wenn der dielektrische Film des Kondensatorelements aus einem Polyesterharzfilm, wie einem Polyethylennaphthalat oder Polyethylenterephthalat besteht.
Die obige organometallische Verbindung bildet ein Polymer mit einer quervernetzten Struktur aus, was zu einer mikroporösen Überzugsschicht auf der Oberfläche des Kondensatorelements führt. Durch diese mikroporöse Überzugsschicht tritt Feuchtigkeit leicht hindurch. Das obige Polysiloxan, insbesondere Silikonharz und denaturisiertes Silikonharz, können quervernetzte Si-O-Bindungen innerhalb des Polymermolekühls aufweisen. Somit bildet das Polysiloxan ebenfalls eine mikroporöse Überzugsschicht, deren Mikroporen größere Durchmesser als diejenigen von Wassermolekülen aufweist. Die auf obige Weise ausgebildeten mikroporösen Überzugsschichten sind vorteilhaft dahingehend, daß sogar dann, wenn tatsächlich Feuchtigkeit ins Innere des Kondensatorelements eingedrungen ist, diese leicht an die Außenseite freigesetzt wird. Die Überzugsschicht kann stark hydrophob sein, beispielsweise, wenn sie aus dem Polysiloxan mit quervernetzten Si-O-Bindungen besteht. Wie oben erwähnt, wird die Überzugsschicht des Filmkondensators der Erfindung zusätzlich in einem engen Kontakt zur Oberfläche des Kondensatorelements angeordnet. Daher weist der Filmkondensator der Erfindung kaum die nachteiligen Effekte des Eintritts und der Kondensation von Feuchtigkeit wie beispielsweise die Verschlechterung seiner Leistung auf.

Beispiel 1

Fig. 1 veranschaulicht eine Ausführungsform des Filmkondensators gemäß der vorliegenden Erfindung.
Eine Aluminiumschicht mit einer Dicke von etwa 500 Å wurde auf einem Polyphenylensulfid-Film mit einer Dicke von etwa 2,0 um mittels Vakuumverdampfung gebildet, wodurch man einen metallisierten Polyphenylensulfid-Film erhielt. Dieser metallisierte Film wurde zu einer mehrschichtigen Struktur aufeinandergestapelt. Eine Paar äußere Elektroden 105 wurde auf zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen der mehrschichtigen Struktur gebildet, so daß die längeren Kanten der metallisierten Filme bedeckt waren, und zwar mit Hilfe eines Metallsprühverfahrens. Anschließend wurde die so erhaltene mehrschichtige Struktur mit einem Paar äußerer Elektroden entlang der zu den längeren Kanten des rechteckigen metallisierten Films senkrechten Flächen geschnitten, wodurch ein Filmkondensatorelement 101 erhalten wurde. Wie in Fig. 10 gezeigt, wurde eine Anzahl auf diese Weise erhaltener Kondensatorelemente 101 in einem Drahtgitter 107 angeordnet, das dann in ein Bad 106 mit einer Lösung 102 eingegeben wurde, die Methyltrimethoxysilan enthielt, wodurch die Kondensatorelemente 101 in die Lösung 102 eingetaucht wurden. Die Konzentration des Methyltrimethoxysilans in der Lösung 102 wurde so eingestellt, daß die Lösung 102 eine Viskosität bei 25ºC von etwa 0,7 · 10&supmin;³ Pa · s aufwies. Während des Schritts des Eintauchens ließ man die Lösung 102 von außen mit Hilfe eines Ultraschallvibrators 103 vibrieren, um so den Kontakt zwischen den gesamten Oberflächen der Kondensatorelemente 101 und der Lösung 102 zu erleichtern. Nach dem Schritt des Eintauchens, wie in Fig. 11 gezeigt, wurde das Drahtgitter 107 aus der Lösung 102 entnommen, wodurch sich jegliche überschüssige Mengen der Lösung des Methyltrimethoxysilans einfach entfernen ließen. Anschließend wurde, wie in Fig. 12 gezeigt, das Drahtgitter 107 mit den Kondensatorelementen 101 in einen thermostatgesteuerten Umluftofen 109 überführt, der auf eine Temperatur zwischen 100ºC und 200ºC erwärmt wurde, wodurch das auf den gesamten Oberflächen der Kondensatorelemente 101 haftende Methyltrimethoxysilan ausgehärtet wurde. Dieser Schritt des Erwärmens gestattete außerdem das Verdampfen jeglicher überschüssiger Mengen an Methyltrimethoxysilan, die leicht in den Zwischenräumen zwischen den Kondensatorelementen 101 aufgrund der Oberflächenspannung verblieben. Das auf den gesamten Oberflächen der Kondensatorelement 101 haftende Methyltrimethoxysilan bildete extrem dünne Schichten 1, wie in Fig. 1 gezeigt, was die Oberflächen der äußeren Elektroden 105 einschließt. Daher verursachte das Aushärtungsverfahren im Erwärmungsschritt keine unerwünschte Haftung der Kondensatorelemente 101 untereinander.

Beispiel 2

Fig. 2 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform des Filmkondensators gemäß der vorliegenden Erfindung.
Ein metallisierter Film mit einer Dicke von etwa 2,0 um wurde durch Aufdampfen einer Aluminiumschicht auf einem Polyethylennaphthalat (PEN)-Film hergestellt. Dieser metallisierte Film wurde zu einer mehrschichtigen Struktur aufgestapelt und ein Paar äußerer Elektroden auf zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen der mehrschichtigen Struktur ausgebildet, so daß die längeren Kanten der metallisierten Filme bedeckt waren, und zwar mittels eines Metallsprühverfahrens. Anschließend wurde die so erhaltene mehrschichtige Struktur mit einem Paar äußerer Elektroden entlang der zu den längeren Kanten der rechteckigen metallisierten Filme senkrechten Flächen geschnitten. Anschließend wurde eine Leitung 55 an jede der äußeren Elektroden 51 angeheftet, wodurch ein Filmkondensatorelement 52 erhalten wurde. Dieses Kondensatorelement 52 wurde dann in eine Methylhydrogenpolysiloxan enthaltende Lösung eingetaucht. Auf den Schritt des Eintauchens folgte eine Hitzebehandlung bei 150ºC über eine Stunde, wodurch eine Überzugsschicht 52 aus einem Silikonharz auf der Oberfläche des Kondensatorelements ausgebildet wurde. Dieses beschichtete Kondensatorelement wurde zusätzlich mit einer Epoxyharzschicht 54 bedeckt, die eine Dicke von 0,5 mm hatte.

Beispiel 3

Fig. 3A und 3B veranschaulichen noch eine weitere Ausführungsform des Filmkondensators gemäß der vorliegenden Erfindung.
Ein metallisierter Film mit einer Dicke von etwa 3,5 um wurde durch Aufdampfen einer Aluminiumschicht 62 auf einen Polyethylennaphthalat (PEN)-Film 61 hergestellt. Dieser metallisierte Film wurde zu einer mehrschichtigen Struktur aufgestapelt; ein Paar äußerer Elektroden 63 wurde auf zwei einander gegenüberliegenden Flächen der mehrschichtigen Struktur ausgebildet, so daß die längeren Kanten der metallisierten Filme bedeckt waren, und zwar mittels eines Metallsprühverfahrens. Anschließend wurde die so erhaltene mehrschichtige Struktur mit einem Paar äußerer Elektroden entlang der zu den längeren Kanten der rechteckigen metallisierten Filme senkrechten Flächen geschnitten, wodurch ein Filmkondensatorelement 64 des zur Befestigung auf Oberflächen geeigneten Typs erhalten wurde. Dieses Kondensatorelement 64 wurde der Wärmealterung bei einer Temperatur von 220ºC oder darüber unterworfen, so daß das Kondensatorelement 64 für den Schmelzlötbetrieb anwendbar war. Anschließend wurde eine Methylhydrogenpolysiloxan enthaltende Lösung auf die exponierten Flächen oder Facetten 66 des Kondensatorelements 64 aufgetragen, bei denen es sich ebenso um geschnittene Oberflächen der mehrschichtigen Struktur handelte. Mittels Wärmebehandlung des Kondensatorelements 64 bei 150ºC für 1 Stunde wurden Überzugsschichten 65 aus Siliconharz auf den Facetten 66 ausgebildet. Diese be schichteten Facetten 66 wurden zusätzlich mit Epoxyharzschichten 67 jeweils mit einer Dicke von 0,05 mm bedeckt.

Beispiel 4

Man folgte dem Verfahren von Beispiel 3 mit der Ausnahme, daß keine Harzschichten auf den beschichteten Facetten ausgebildet wurden.

Beispiel 5

Das Vorgehen von Beispiel 2 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß als Beschichtungsmaterial ein über die Additionspolymerisation polymerisierbares Silicon anstelle des Methylhydrogenpolysiloxans verwendet wurde. Dieser Filmkondensator wies eine Überzugsschicht aus einem quervernetzten Dimethylpolysiloxan mit einer Dicke von 0,05 mm und eine Harzschicht mit einer Dicke von etwa 0,5 mm auf.

Beispiel 6

Das Vorgehen von Beispiel 3 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß als Beschichtungsmaterial ein mit Hilfe der Additionspolymerisation polymerisierbares Silicon anstelle des Methylhydrogenpolysiloxans verwendet wurde. Die Überzugsschicht aus quervernetzten Dimethylpolysiloxan dieses Filmkondensators wies eine Dicke von etwa 0,05 mm auf.

Beispiel 7

Man folgte dem Verfahren von Beispiel 4 mit der Ausnahme, daß anstelle von Methylhydrogenpolysiloxan Dimethylpolysiloxan als Beschichtungsmaterial verwendet wurden.

Beispiel 8

Noch eine weitere Ausführungsform des Filmkondensators gemäß der vorliegenden Erfindung wurde auf folgende Weise erhalten.
Ein metallisierter Film mit einer Dicke von etwa 3,5 um wurde mittels Aufdampfen einer Aluminiumschicht auf einen Polyethylennaphthalat (PEN)-Film hergestellt. Dieser metallisierte Film wurde zu einer mehrschichtigen Struktur aufgestapelt; ein Paar äußerer Elektroden wurde auf zwei einander gegenüberliegenden Flächen der mehrschichtigen Struktur ausgebildet, so daß die längeren Kanten der metallisierten Filme bedeckt waren, und zwar mit Hilfe eines Metallsprühverfahrens. Anschließend wurde die so erhaltene mehrschichtige Struktur mit einem Paar äußerer Elektroden entlang der zu den längeren Kanten der rechteckigen metallisierten Filme senkrechten Flächen geschnitten, wodurch ein Filmkondensatorelement des zur Befestigung auf Oberflächen geeigneten Typs erhalten wurde. Dieses Kondensatorelement wurde anschließend in eine n-Heptan-Lösung eingetaucht, die 5 Gew.-% eines mittels Additionspolymerisation polymerisierbaren Silicons enthielt. Nach dem Lufttrocken bei Raumtemperatur für 30 Minuten wurde das eingetauchte Kondensatorelement für 1 Stunde bei 150ºC wärmebehandelt, wodurch eine Überzugsschicht aus quervernetztem Dimethylpolysiloxan auf der Oberfläche des Kondensatorelements ausgebildet wurde. Die Überzugsschicht wies eine Dicke von etwa 2 um auf.

Beispiel 9

Fig. 4 veranschaulicht noch eine weitere Ausführungsform des Filmkondensators gemäß der vorliegenden Erfindung.
Ein metallisierter Film mit einer Dicke von etwa 2,0 um wurde mittels Aufdampfen einer Aluminiumschicht auf einen Polyethylennaphthalat (PEN)-Film hergestellt. Dieser metallisierte Film wurde zu einer mehrschichtigen Struktur aufgestapelt; ein Paar äußerer Elektroden wurde auf zwei einander gegenüberliegenden Flächen der mehrschichtigen Struktur ausgebildet, so daß die längeren Kanten der metallisierten Filme bedeckt waren, und zwar mit Hilfe eines Metallsprühverfahrens. Anschließend wurde die so erhaltene mehrschichtige Struktur mit einem Paar äußerer Elektroden entlang der zu den längeren Kanten der rechteckigen metallisierten Filme senkrechten Flächen geschnitten. Anschließend wurde eine Leitung an jede der äußeren Elektroden angeheftet, wodurch ein Filmkondensatorelement 71 erhalten wurde. Auf die exponierten Flächen 72 des Kondensatorelements 71 wurde ein mittels Additionspolymerisation polymerisierbares Silicon aufgetragen, wobei diese Fläche außerdem geschnittene Oberflächen der mehrschichtigen Struktur darstellen. Mittels Wärmebehandlung des Kondensatorelements bei 150ºC für 1 Stunde, wurden die Überzugsschichten 73 aus einem denaturierten Silicon auf den Flächen oder Facetten 72 ausgebildet, das durch Umsetzung eines mittels Additionspolymerisation polymerisierbaren Silicons mit einer Epoxygruppe erhalten wurde. Diese beschichteten Flächen oder Facetten 62 wurden zusätzlich mit einer Epoxyharzschicht 74 mit einer Dicke von 0,05 mm bedeckt. Anschließend wurde der so erhaltene Filmkondensator in eine Kiste oder Box 75 aus Polycarbonatharz eingesetzt.

Beispiel 10

Man folgte dem Verfahren von Beispiel 2 mit der Ausnahme, daß Hexyltrimethoxysilan als Beschichtungsmaterial anstelle von Methylhydrogenpolysiloxan verwendet wurde.

Beispiel 11

Man folgte dem Verfahren vom Beispiel 3 mit der Ausnahme, daß Methyltriethoxysilan als Beschichtungsmaterial anstelle von Methylhydrogenpolysiloxan verwendet wurde.

Beispiel 12

Man folgte dem Verfahren von Beispiel 4 mit der Ausnahme, daß Methyltriethoxysilan als Beschichtungsmaterial anstelle von Methylhydrogenpolysiloxan verwendet wurde.

Beispiel 13

Man folgte dem Verfahren von Beispiel 2 mit der Ausnahme, daß Titandiisopropoxid-bis- (acetylacetonat) als Beschichtungsmaterial anstelle von Methylhydrogenpolysiloxan verwendet wurde.

Beispiel 14

Man folgte dem Verfahren von Beispiel 3 mit der Ausnahme, daß Titandiisopropoxid-bis- (acetylacetonat) als Beschichtungsmaterial anstelle von Methylhydrogenpolysiloxan verwendet wurde.

Beispiel 15

Man folgte dem Verfahren von Beispiel 4 mit der Ausnahme, daß Titandiisopropoxid-bis- (acetylacetonat) als Beschichtungsmaterial anstelle von Methylhydrogenpolysiloxan verwendet wurde.

Beispiel 16

Man folgte dem Verfahren von Beispiel 2 mit der Ausnahme, daß ein Titan-tetra-n-butoxid- Polymer als Beschichtungsmaterial anstelle des Methylhydrogenpolysiloxans verwendet wurde.

Beispiel 17

Man folgte dem Verfahren von Beispiel 3 mit der Ausnahme, daß ein Titan-tetra-n-butoxid- Polymer als Beschichtungsmaterial anstelle des Methylhydrogenpolysiloxans verwendet wurde.

Beispiel 18

Man folgte dem Verfahren von Beispiel 4 mit der Ausnahme, daß ein Titan-tetra-n-butoxid- Polymer als Beschichtungsmaterial anstelle des Methylhydrogenpolysiloxans verwendet wurde.

Beispiel 19

Man folgte dem Verfahren von Beispiel 2 mit der Ausnahme, daß Aluminiumtriisopropoxid als Beschichtungsmaterial anstelle des Methylhydrogenpolysiloxans verwendet wurde.

Beispiel 20

Man folgte dem Verfahren von Beispiel 3 mit der Ausnahme, daß Aluminiumtriisopropoxid als Beschichtungsmaterial anstelle des Methylhydrogenpolysiloxans verwendet wurde.

Beispiel 21

Man folgte dem Verfahren von Beispiel 4 mit der Ausnahme, daß Aluminiumtriisopropoxid als Beschichtungsmaterial anstelle des Methylhydrogenpolysiloxans verwendet wurde.

Beispiel 22

Man folgte dem Verfahren von Beispiel 2 mit der Ausnahme, daß Zinn-tetra-n-butoxid als Beschichtungsmaterial anstelle des Methylhydrogenpolysiloxans verwendet wurde.

Beispiel 23

Man folgte dem Verfahren von Beispiel 3 mit der Ausnahme, daß Zinn-tetra-n-butoxid als Beschichtungsmaterial anstelle des Methylhydrogenpolysiloxans verwendet wurde.

Beispiel 24

Man folgte dem Verfahren von Beispiel 4 mit der Ausnahme, daß Zinn-tetra-n-butoxid als Beschichtungsmaterial anstelle des Methylhydrogenpolysiloxans verwendet wurde.

Vergleichsbeispiel 1

Ein metallisierter Film mit einer Dicke von etwa 2,0 um wurde mittels Aufdampfen einer Aluminiumschicht auf einen. Polyethylennaphthalat (PEN)-Film hergestellt. Dieser metallisierte Film wurde zu einer mehrschichtigen Struktur aufgestapelt; ein Paar äußerer Elektroden wurde auf zwei einander gegenüberliegenden Flächen der mehrschichtigen Struktur ausgebildet, so daß die längeren Kanten der metallisierten Filme bedeckt waren, und zwar mit Hilfe eines Metallsprühverfahrens. Anschließend wurde die so erhaltene mehrschichtige Struktur mit einem Paar äußerer Elektroden entlang der zu den längeren Kanten der rechteckigen metallisierten Filme senkrechten Flächen geschnitten. Danach wurden Leitungen an jede der äußeren Elektroden angeheftet, wodurch ein Filmkondensatorelement erhalten wurde. Die gesamte Oberfläche dieses Kondensatorelements wurde mit einer Epoxyharzschicht mit einer Dicke von 0,5 mm bedeckt.

Vergleichsbeispiel 2

Ein metallisierter Film mit einer Dicke von etwa 3,5 um wurde mittels Aufdampfen einer Aluminiumschicht auf einen Polyethylennaphthalat (PEN)-Film hergestellt. Dieser metallisierte Film wurde zu einer mehrschichtigen Struktur aufgestapelt; ein Paar äußerer Elektroden wurde auf zwei einander gegenüberliegenden Flächen der mehrschichtigen Struktur ausgebildet, so daß die längeren Kanten der metallisierten Filme bedeckt waren, und zwar mit Hilfe eines Metallsprühverfahrens. Anschließend wurde die so erhaltene mehrschichtige Struktur mit einem Paar äußerer Elektroden entlang der zu den längeren Kanten der rechteckigen metallisierten Filme senkrechten Flächen geschnitten, wodurch ein Filmkondensatorelement vom zur Befestigung auf Oberflächen geeigneten Typ erhalten wurde.
Dieses Kondensatorelement wurde einer Wärmealterung bei einer Temperatur von 220ºC oder darüber unterworfen, so daß das Kondensatorelement für den Schmelzlötbetrieb anwendbar war. Die gesamte Oberfläche dieses Kondensatorelements wurde mit einer Expoxyharzschicht mit einer Dicke von 0,05 mm bedeckt.

Vergleichsbeispiel 3

Das Verfahren des Vergleichsbeispiels 2 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß keine Harzschicht auf dem Kondensatorelement ausgebildet wurde, das selbst als Filmkondensator genutzt wurde.

Test 1

Für die Filmkondensatoren der Beispiele 2 bis 24 und für diejenigen der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 wurde ein Test auf Feuchtigkeitsbeständigkeit durchgeführt. Bei diesem Test wurde eine Wechselspannung von 100 V unter Bedingungen von 85ºC und 85% RH an jeden Filmkondensator angelegt und die Änderung der elektrischen Kapazität pro Stunde jedes Filmkondensators beobachtet. Für jedes Beispiel und Vergleichsbeispiel wurde das Ergebnis aus der mittleren elektrischen Kapazität von 12 Proben erhalten.
Fig. 8 vergleicht die Ergebnisse, die für den Filmkondensator aus Beispiel 5, der eine Überzugsschicht aus einem quervernetzten Dimethylpolysiloxan und eine Epoxyharzschicht aufwies, und desjenigen aus Vergleichsbeispiel 1 erhalten wurden, der nur eine Expoxyharzschicht aufwies.
Die Tabellen 1, 2 und 3 zeigen die durchschnittliche Zeit, die jeder Filmkondensator benötigte, damit die Abweichungsrate -5% (Stunden) erreicht.

Tabelle 1

Durchschnittliche Zeit zum Erreichen einer Abweichungsrate von -5% (Stunden)

Beispiel 2 1500
Beispiel 5 ≥ 2000
Beispiel 9 ≥ 2000
Beispiel 10 1750
Beispiel 13 1500
Beispiel 16 1500
Beispiel 19 1250
Beispiel 22 1250
Vergleichsbeispiel 1 600

Tabelle 2

Durchschnittliche Zeit zum Erreichen einer Abweichungsrate von -5% (Stunden)

Beispiel 3 1250
Beispiel 6 ≥ 2000
Beispiel 11 1500
Beispiel 14 1500
Beispiel 17 1250
Beispiel 20 1000
Beispiel 23 1000
Vergleichsbeispiel 2 500

Tabelle 3

Durchschnittliche Zeit zum Erreichen einer Abweichungsrate von -5% (Stunden)

Beispiel 4 1000
Beispiel 7 800
Beispiel 8 1750
Beispiel 12 1000
Beispiel 15 900
Beispiel 18 800
Beispiel 21 700
Beispiel 24 700
Vergleichsbeispiel 3 300
Wie aus den in Fig. 8 sowie den in den Tabellen 1, 2 und 3 gezeigten Ergebnissen ersichtlich, verbessert eine Überzugsschicht aus einem Polysiloxan oder einer organometallischen Verbindung die Feuchtigkeitsbeständigkeit eines Filmkondensators im großen Ausmaß.

Vergleichsbeispiel 4

Eine Aluminiumschicht mit einer Dicke von etwa 500 Å wurde aus einem Polyphenylensulfid-Film mittels Vakuumverdampfung ausgebildet, wodurch ein metallisierter Polyphenylensulfid-Film erhalten wurde. Dieser metallisierte Film wurde zu einer mehrschichtigen Struktur aufgestapelt; ein Paar äußerer Elektroden wurde auf zwei einander gegenüberliegenden Facetten oder Flächen der mehrschichtigen Struktur ausgebildet, so daß die längeren Kanten des metallisierten Films bedeckt waren, und zwar mittels eines Metallsprühverfahrens. Anschließend wurde die so erhaltene mehrschichtige Struktur mit einem Paar äußerer Elektroden entlang der zu den längeren Kanten der rechteckigen metallisierten Filme senkrechten Flächen oder Facetten geschnitten, wodurch ein Filmkondensatorelement erhalten wurde. Auf den exponierten Facetten dieses Kondensatorelements bei denen es sich auch um die geschnittenen Oberflächen der mehrschichtigen Struktur handelte, wurden Überzugsschichten aus einem UV-härtbaren Harz gemäß dem in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2-43718 offenbarten Verfahren ausgebildet.

Vergleichsbeispiel 5

Man folgte dem Verfahren von Vergleichsbeispiel 4 mit der Ausnahme, daß keine Harzschicht auf dem Kondensatorelement ausgebildet wurde, das selbst als Filmkondensator genutzt wurde.

Test 2

Für die Filmkondensatoren von Beispiel 1 und den Vergleichsbeispielen 4 und 5 wurde ein Test auf Feuchtigkeitsbeständigkeit ausgeführt. Bei diesem Test wurde eine Gleichspannung von 16 V unter den Bedingungen von 60ºC und 95% RH auf jeden Filmkondensator auf gebracht und die Abweichung pro Stunde der elektrischen Kapazität jedes Filmkondensators verfolgt.
Fig. 13 zeigt die Ergebnisse, die für diese Filmkondensatoren erhalten wurden. Wie aus Fig. 13 ersichtlich, weist der Filmkondensator aus Beispiel 1, der eine Überzugsschicht aus Methyltrimethoxysilan hatte, eine im großen Umfang verbesserte Feuchtigkeitsbeständigkeit im Vergleich zu den Filmkondensatoren der Vergleichsbeispiele 4 und 5 auf.
Anschließend wurde für die Filmkondensatoren aus Beispiel 1 und den Vergleichsbeispielen 4 und 5 ein Löttest durchgeführt. Bei diesem Test wurde jeder Filmkondensator dem Schmelzlöten mit Lötpaste in einem Heißluftschmelzofen bei einer maximalen Temperatur von 230ºC unterworfen. Für jedes der Beispiele 1 und der Vergleichsbeispiele 4 und 5 wurden 5000 Proben gelötet.
Tabelle 4 zeigt das Ergebnis des Löttests. Wie aus Tabelle 4 ersichtlich, ergab sich für keinen der Filmkondensatoren ein Lötversagen.

Tabelle 4

Rate des Lötversagens

Beispiel 1 0%
Vergleichsbeispiel 4 0%
Vergleichsbeispiel 5 0%
Darüber hinaus wurde ein Lötbenetzbarkeitstest für die Filmkondensatoren des Beispiels 1 und der Vergleichsbeispiele 4 und 5 durchgeführt. Bei diesem Test wurde jeder Filmkondensator in ein auf 230ºC erwärmtes Lötbad eingebracht und die Zeit gemessen, die jeder Filmkondensator benötigte, um frei von Stress aufgrund des geschmolzenen Lötens zu werden, und zwar unter Verwendung eines Miniscographen. Für Beispiel 1 und die Vergleichsbeispiele 4 und 5 wurden jeweils 50 Proben getestet.
Fig. 14 zeigt das Ergebnis des Lötbenetzbarkeitstests. Wie aus Fig. 14 ersichtlich, verfügten alle Filmkondensatoren über eine ausgezeichnete Lötbenetzbarkeit.

Beispiel 25

Man folgte dem Verfahren von Beispiel 1 mit der Ausnahme, daß der das Methyltrimethoxysilan enthaltenden Lösung 5 Gew.-% eines mittels Additionspolymerisation polymerisierbaren Silicons zugesetzt wurden. Dieses mittels Additionspolymerisation polymerisierbare Silicon kann mittels Wärmebehandlung ein quervernetztes Dimethylpolysiloxan bilden. Die in diesem Beispiel verwendete Lösung wies eine Viskosität von 3,2 · 10&supmin;³ Pa · s, gemessen mit Hilfe eines Kegelplatten-Rotations-Viskosimeters auf.

Beispiel 26

Man folgte dem Verfahren von Beispiel 25 mit der Ausnahme, daß der das Methyltrimethoxysilan enthaltenden Lösung 3 Gew.-% eines mittels Additionspolymerisation polymerisierbaren Silicons zugesetzt wurden. Die in diesem Beispiel verwendete Lösung wies eine Viskosität bei 25ºC von 2,2 · 10&supmin;³ Pa · s, gemessen mit Hilfe eines Kegelplatten-Rotations- Viskosimeters auf.

Beispiel 27

Man folgte dem Verfahren von Beispiel 25 mit der Ausnahme, daß der das Methyltrimethoxysilan enthaltenden Lösung 1 Gew.-% eines mittels Additionspolymerisation polymerisierbaren Silicons zugesetzt wurden. Die in diesem Beispiel verwendete Lösung wies eine Viskosität bei 25ºC von 1,5 · 10&supmin;³ Pa · s, gemessen mit Hilfe eines Kegelplatten-Rotations- Viskosimeters auf.

Test 3

Für die Filmkondensatoren der Beispiele 1, 25, 26 und 27 wurden ein Löttest und Lötbenetzbarkeitstest auf diesselbe Weise in Test 2 beschrieben, durchgeführt. Die Fig. 15 bzw. 16 zeigen die Ergebnisse jedes Tests. Wie aus den Fig. 15 und 16 ersichtlich, verfügten die Filmkondensatoren der Beispiele 1, 25, 26 und 27, insbesondere diejenigen, bei denen eine Lösung des Beschichtungsmaterials mit einer Viskosität von 2,0 · 10&supmin;³ Pa · s oder darunter bei 25ºC angewandt wurde, über ausreichende Löteffizienz und Lötbenetzbarkeit.

Claims

1. Filmkondensator, umfassend:

ein Kondensatorelement (64) mit (a) einer mehrschichtigen Struktur aus übereinander geschichteten dielektrischen Harzfilmen oder einem aufgewickelten dielektrischen Harzfilm (61), wobei jeder dielektrische Film eine auf seiner Oberfläche gebildete, metallische Schicht (62) aufweist, und (b) einem Paar äußerer Elektroden, die elektrisch mit der metallischen Schicht verbunden sind, und

eine von Feuchtigkeit durchdrungene, mikroporöse Überzugsschicht (65), die mindestens Facetten (66) der mehrschichtigen Struktur des Kondensatorelements (64) bedeckt, wobei die Überzugsschicht eine quervernetzte Struktur hat und aus einer Lösung eines Beschichtungsmaterials hergestellt ist, das im wesentlichen aus Polysiloxan, einer organometallischen Verbindung oder einer Kombination des Polysiloxans und der organometallischen Verbindung besteht, wobei die organometallische Verbindung aus der aus Organoaluminiumverbindungen, Organosiliziumverbindungen, Organozinnverbindungen und Organotitanverbindungen bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und

wobei die organometallische Verbindung mindestens eine an das Metallatom der organometallischen Verbindung gebundene funktionelle Gruppe aufweist, wobei die funktionelle Gruppe gegenüber anorganischen oder organischen Materialien reaktiv ist und der Formel -OR entspricht, worin R aus der aus Wasserstoff, Hydrocarbyl, sauerstoffhaltigem Hydrocarbyl, stickstoffhaltigem Hydrocarbyl und sauerstoff und stickstoffhaltigem Hydrocarbyl bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

2. Filmkondensator gemäß Anspruch 1, der zusätzlich eine die Überzugsschicht bedeckende Harzschicht aufweist.

3. Filmkondensator gemäß Anspruch 1, worin die organometallische Verbindung mindestens eine hydrophobe Gruppe aufweist, wobei sich die hydrophobe Gruppe von der funktionellen Gruppe unterscheidet.

4. Filmkondensator gemäß Anspruch 1, bei dem die Überzugsschicht im wesentlichen einen monomolekularen Film darstellt.

5. Filmkondensator gemäß Anspruch 1, bei dem die Überzugsschicht aus einem Harz hergestellt ist, das aus der aus einem Silikonharz, einem denaturierten Silikonharz und Organopolysiloxan bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

6. Filmkondensator gemäß Anspruch 1, bei dem die Organoaluminiumverbindung aus der aus Aluminiumtriethoxid, Aluminiumtriisopropoxid, Derivaten derselben und Polymeren davon bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

7. Filmkondensator gemäß Anspruch 1, worin die Organosiliziumverbindung aus der aus Dimethyldimethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan, Methyltriethoxysilan, Hexyltrimethoxysilan, Methyltrimethoxysilan, Tetramethoxysilan, Tetraethoxysilan, Methylhydrogendimethoxysilan, Dimethylvinylethoxysilan, Diphenyldimethoxysilan, gamma-(2-Aminoethyl)-aminopropyltrimethoxysilan, gamma-(2- Aminoethyl)-aminopropylmethyldimethoxysilan, gamma-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, gamma-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, gamma-Mercaptopropyltrimethoxysilan, Vinyltriacetoxysilan, gamma-Anilinopropyltrimethoxysilan, Derivaten derselben und Polymeren davon bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

8. Filmkondensator gemäß Anspruch 1, bei dem die Organozinnverbindung aus der aus Zinntetra-n-butoxid, deren Derivaten und Polymeren davon bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

7. Filmkondensator gemäß Anspruch 1, bei dem die Organotitanverbindung aus der aus Titantetraisopropoxid, Titantetra-n-butoxid, Titantetrakis-(2-ethylhexoxid), Titandiisopropoxid-bis-(acetylacetonat), Titan-di-n-butoxid-bis-(triethanolaminat) sowie Derivaten und Polymeren derselben bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

10. Verfahren zur Herstellung eines Filmkondensators, umfassend die Schritte:

Herstellen eines Kondensatorelements (64) mit (a) einer mehrschichtigen Struktur aus übereinander geschichteten dielektrischen Harzfilmen oder einem aufgewickelten dielektrischen Harzfilm (61), wobei jeder dielektrische Harzfilm eine auf seiner Oberfläche ausgebildete, metallische Schicht (62) aufweist, und (b) einem Paar äußerer Elektroden, die elektrisch mit der metallischen Schicht verbunden sind, und

das Versehen von mindestens Facetten (66) der mehrschichtigen Struktur mit einem Überzugsmaterial, um eine von Feuchtigkeit durchdrungene, mikroporöse Überzugsschicht (65) mit einer quervernetzten Struktur bereitzustellen, die aus einer Lösung eines Überzugsmaterials hergestellt wird, das im wesentlichen aus Polysiloxan, einer organometallischen Verbindung oder einer Kombination des Polysiloxans und der organometallischen Verbindung besteht, wobei die organometallische Verbindung aus der aus Organoaluminiumverbindungen, Organosiliziumverbindungen, Organozinnverbindungen und Organotitanverbindungen bestehenden Gruppe ausgewählt ist, und

11. Verfahren zur Herstellung eines Filmkondensators gemäß Anspruch 10, bei dem die organometallische Verbindung mindestens eine hydrophobe Gruppe aufweist, die sich von der funktionalen Gruppe unterscheidet.

12. Verfahren zur Herstellung eines Filmkondensators gemäß Anspruch 10, bei dem der Schritt des Versehens einen Schritt des Auftragens einer das Überzugsmaterial enthaltenen Lösung auf das Kondensatorelement umfaßt.

13. Verfahren zur Herstellung eines Filmkondensators gemäß Anspruch 10, bei dem der Schritt des Versehens einen Schritt des Eintauchens des Kondensatorelements in eine das Überzugsmaterial enthaltende Lösung einschließt.

14. Verfahren zur Herstellung eines Filmkondensators gemäß Anspruch 13, bei dem die das Überzugsmaterial enthaltende Lösung eine Viskosität von nicht über 2 · 10&supmin;³ Pa · s bei 25ºC hat.

15. Verfahren zur Herstellung eines Filmkondensators gemäß Anspruch 10, bei dem das Überzugsmaterial eine Kombination einer Organosiliziumverbindung und eines Silikonharzes oder eine Kombination einer Organosiliziumverbindung und eines denaturierten Silikonharzes enthält.

16. Verfahren zur Herstellung eines Filmkondensators gemäß Anspruch 10, bei dem die Organosiliziumverbindung aus der aus Dimethyldimethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan, Methyltriethoxysilan, Hexyltrimethoxysilan, Methyltrimethoxysilan, Tetramethoxysilian, Tetraethoxysilan, Methylhydrogendimethoxysilan, Dimethylvinylethoxysilan, Diphenyldimethoxysilan, gamma-(2-Aminoethyl)-aminopropyltrimethoxysilan, gamma-(2-Aminoethyl)-aminopropylmethyldimethoxysilan, gamma-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, gamma-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, gamma-Mercaptopropyltrimethoxysilan, Vinyltriacetoxysilan, gamma-Anilinopropyltrimethoxysilan sowie Derivaten und Polymeren derselben bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

17. Verfahren zur Herstellung eines Filmkondensators gemäß Anspruch 13, bei dem der Schritt des Eintauchens von einer Ultraschallbehandlung des eingetauchten Kondensatorelements begleitet ist.

18. Verfahren zur Herstellung eines Filmkondensators gemäß Anspruch 13, bei dem auf den Schritt des Eintauchens ein Schritt des Aushärtens mittels Hitzebehandlung des auf dem Kondensatorelement bereitgestellten Überzugsmaterials folgt.