Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her¬ stellung von Kunststoffolien, die zur Herstellung von Fo¬ lienkondensatoren dienen.

Es ist bekannt, Folienkondensatoren so herzustellen, daß eine Kunststoffbasisfolie einseitig oder beidseitig mit ei¬ nem Metallüberzug versehen wird. Als geeignetes Metall fin¬ den hierbei Aluminium oder seine Legierungen Verwendung, wobei das Metall vorzugsweise auf die Basisfolie aufge- dampft wird. Die dann erhaltene metallbeschichtete Kunst¬ stoffolie wird als Ausgangsmaterial verwendet, um mehrere Folienabschnitte übereinander zu einem Paket zu verpressen. Hierbei verkleben die einzelnen Folienabschnitte miteinan¬ der, so daß ein einheitliches Kondensatorpaket erhalten wird. Die des weiteren erforderlichen Schritte zur Herstel¬ lung der Elektrodenzu- und abführungen seien an dieser Stelle nicht im einzelnen erwähnt, da sie für die nachfol¬ gend beschriebene Erfindung keine Rolle spielen.

Infolge der aufgedampften Metallschichten weisen derartige Kondensatoren nur eine beschränkte Feuchtigkeitsbeständig¬ keit auf. Es entstehen Korrosionsprobleme, da Feuchtigkeit zwischen die aufgedampfte Metallschicht und die Kunststoff- basisfolie eindringt. Diese Kondensatoren sind daher rela- tiv billig in der Herstellung, haben jedoch nur eine

begrenzte Lebensdauer.

Zur Verbesserung der Feuchtigkeitsbeständigkeit werden der¬ artige Kondensatoren gekapselt. Das hat den Nachteil, daß diese aus geometrischen Gründen nicht als Chips in der Oberflächenmontage verwendbar sind. Darüber hinaus weisen derartige Kondensatoren nur eine beschränkte Eignung zur Durchführung der erforderlichen Lötverfahren auf.

Um die Feuchtigkeitsbeständigkeit von derartigen Folienkon¬ densatoren zu erhöhen, hat man gemäß der japanischen Offen¬ legungsschrift (Kokai) 6-20868 vorgeschlagen, die Kunst- stoffbasisfolie mit einem Überzug auf Wasserbasis in der Form einer wässrigen Lösung oder wässrigen Dispersion zu versehen. Hierbei wird so vorgegangen, daß die extrudierte Kunststoffbasisfolie in Längsrichtung gereckt wird. Eine oder beide Seiten der Folie werden dann entweder nacheinan- der oder kontinuierlich mit dem Überzug auf Wasserbasis in der Form einer wässrigen Lösung oder wässrigen Dispersion versehen. Danach wird erhitzt. Schließlich wird gleichzei¬ tig mit dem Recken der Folie in Querrichtung getrocknet. Das Produkt wird dann einer Wärmebehandlung unterzogen, wo- bei Temperaturen bei 230°C Anwendung finden. Es entsteht ein oberflächenmodifizierter Kunststoffilm, der eine Ge¬ samtdicke von 1,0 - 15 μm besitzt, wobei der Überzug auf einer Seite eine Dicke von 0,03 - 0,3 μm aufweist.

Die auf diese Weise hergestellte oberflächenmodifizierte Ausgangsfolie wird dann in üblicher Weise einseitig oder beidseitig mit einem Metallüberzug versehen. Die metallbe¬ schichteten Folien werden danach zu Kondensatorpaketen ver¬ preßt.

Kondensatoren, die aus derartigen Folien hergestellt wer¬ den, weisen einen verbesserten Widerstand gegenüber Feuchtigkeit als Kondensatoren auf, die aus unbehandelten Basisfolien hergestellt worden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffolien, die zur Herstellung von Folienkondensatoren dienen, zur Verfügung zu stellen, mit dem Kunststoffolien produziert werden können, aus denen sich Folienkondensatoren herstellen lassen, die sich durch eine besonders gute Feuchtigkeitsbeständigkeit auszeichnen.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffolien, die zur Herstellung von Folienkondensatoren dienen, gelöst, das die folgenden Schritte umfaßt: a) Bereitstellen einer Kunststoffolie;

b) Herstellen einer Lösung oder Dispersion aus Verbindun¬ gen, welche bei einer über der Trocknungstemperatur des Überzuges liegenden erhöhten Reaktionstemperatur insbeson¬ dere über Vernetzungsreaktionen polymerisierbar sind;

c) Aufbringen der Lösung oder Dispersion auf eine Seite oder beide Seiten der Kunststoffbasisfolie zur Herstellung eines Überzuges; und

d) Trocknen des Überzuges.

Der Kern der Erfindung besteht darin, daß der mit dem er¬ fiindungsgemaßen Verfahren auf die Kunststoffbasisfolie auf¬ gebrachte Überzug nach dem Trocknen bei Wärmeeinwirkung noch reaktiv ist. Mit anderen Worten, im Überzug sind wei-

terhin Verbindungen vorhanden, welche bei einer über der Trocknungstemperatur des Überzuges liegenden erhöhten Reak- tionstemperatur insbesondere über Vernetzungsreaktionen po¬ lymerisierbar sind. Diese Reaktion bzw. Polymerisation wird nach dem Aufbringen der Metallschicht auf die mit dem Über¬ zug versehene Kunststoffbasisfolie durch das Verpressen von mehreren Folienabschnitten zu einem Kondensatorpaket bei erhöhten Temperaturen ausgelöst. Bei diesem Verpressungs- vorgang, der an sich nichts Neues darstellt und bei den Verfahren des Standes der Technik ebenfalls stattfindet, finden Temperaturen über 120°C, insbesondere über 160°C, Anwendung. Die Polymerisationreaktion wird initiiert. Mit fortlaufender Reaktion erfolgt ein Aushärten des Überzuges. Dieser Prozeß ist nicht reversibel, so daß beim nachfolgen¬ den Betrieb der Kondensatoren entstehende höhere Temperatu¬ ren keine Auswirkungen haben.

Darüber hinaus bewirken die höheren Temperaturen während des Herstellungsprozesses der Kondensatoren von über 120°C unter gleichzeitiger Druckapplikation eine Plastifizierung des Überzuges und somit eine Heißsiegelwirkung zwischen der Metallschicht und der mit dem Überzug versehenen Kunst- stoffbasisfolie.

Beide Prozesse führen insgesamt zu einer verbesserten Haf¬ tung zwischen der Metallschicht und der Basisfolie sowie zu einer verbesserten Feuchtigkeitsbeständigkeit des Endpro- duktes, da nunmehr ein Eindringen von Feuchtigkeit zwischen die Metallschicht und die Basisfolie weitgehend ausgeschal¬ tet ist. Die hergestellten Kondensatoren weisen somit eine erhöhte Lebensdauer auf.

Während bei der Lehre des eingangs genannten Standes der

Technik (japanische Offenlegungsschrift (Kokai) Nr. 6- 20868) durch die nach dem Trocknen des aufgebrachten Über- zuges erfolgende Wärmebehandlung (bei 230°C) sämtliche re¬ aktionsfähige Substanzen bereits reagiert haben oder initiiert wurden, enthält der erfindungsgemäß aufgebrachte Überzug, der abgesehen vom Trocknen keine zusätzliche Wärmebehandlung benötigt, noch reaktive Gruppen, deren Re- aktion erst beim Verpressen der Folien zur Herstellung von Kondensatorpaketen initiiert wird. Hierdurch ergeben sich die vorstehend aufgezeigten Vorteile.

Vorzugsweise werden Kunststoffolien mit einer Gesamtdicke von 0,1 - 15 μm hergestellt. Das erfindungsgemaße Verfahren ist besonders geeignet zur Herstellung von dünnen Folien, insbesondere von solchen, die eine Gesamtdicke von 0,1 - 4μm besitzen. Hieraus hergestellte Kondensatoren weisen eine besonders gute Feuchtigkeitsbeständigkeit auf. Die hergestellten Überzüge besitzen zweckmäßigerweise eine Dicke von 0,03 - 2 μm, vorzugsweise von 0,03 - 0,3 μm.

Wesentlich ist beim erfindungsgemaßen Verfahren, daß mit einer Trocknungstemperatur gearbeitet wird, die unter der Polymerisationstemperatur liegt. Der auf die Basisfolie aufgebrachte Überzug wird daher nur unter gelinder Erwär¬ mung, vorzugsweise bei einer Trocknungstemperatur ≤ 100°C, getrocknet. Wesentlich ist hierbei, daß durch den Trock¬ nungsvorgang nicht die Polymerisationsreaktion initiiert wird. Diese soll durch den später bei der Kondensatorher¬ stellung durchgeführten Verpressungsvorgang erfolgen.

Als Basisfolie findet bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise eine PET oder PEN-Folie Verwendung. Beispiels- weise sind jedoch auch PPS (Polyphenylensulfid) -, Polysul-

fon-, Polypropylen-, Polyimidfolien oder Kombinationen davon geeignet. Die Verwendung von anderen Basisfolien wird hierdurch nicht ausgeschlossen.

Bei der Herstellung der Lösung zur Aufbringung des Überzu¬ ges werden die Ausgangsverbindungen vorzugsweise in Lö¬ sungsmitteln vorgelöst und dann miteinander vermischt. Die Lösung wird zweckmäßigerweise mit Hilfe eines organischen Lösungsmittels hergestellt. Die Verwendung von wässrigen Lösungsmitteln ist nicht ausgeschlossen.

Falls erforderlich, werden die Ausgangsverbindungen mit Lackhilfsmitteln, wie Antioxidantien, Lichtschutzmitteln, Füllstoffen, insbesondere Kieselsäuren, etc. versetzt.

Eine besonders bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß eine Lösung oder Dispersion aus OH-Gruppen enthaltenden Verbindungen und/oder Aminogruppen-enthaltenden Verbindungen und ge¬ blockte Isocyanatgruppen-enthaltenden Verbindungen, welche unter Wärmeeinwirkung über Vernetzungsreaktionen zu Po¬ lyurethanstrukturen führen, hergestellt wird.

Nach dem Trocknen des Überzuges sind weiterhin geblockte Isocyanatgruppen vorhanden, die unter Wärmeeinwirkung mit den OH-Gruppen und/oder Aminogruppen der übrigen Verbindun¬ gen reaktionsfähig sind. Wie erwähnt, erfolgt diese Reak- tion nach dem Aufbringen der Metallschicht auf die mit dem Überzug versehene Kunststoffbasisfolie durch das Verpressen von mehreren Folienabschnitten zu einem Kondensatorpaket bei den erwähnten erhöhten Temperaturen. Bei diesen Tempe¬ raturen wird der reaktive Prozeß zwischen den OH-Gruppen und/oder Aminogruppen der Verbindungen (Harze) und den ge-

blockten Isocyanaten initiiert, wobei mit fortlaufender Re¬ aktion ein Aushärten des Überzuges erfolgt .

Als geblockte Isocyanatgruppen-enthaltende Verbindungen werden vorzugsweise vernetzende Einbrennpolyurethanharze verwendet. Als OH-Gruppen-enthaltende Verbindungen und/oder Aminogruppen-enthaltende Verbindungen kommen vorzugsweise Polyvinlybutyralharze oder Epoxidharze zur Anwendung.

Wie erwähnt, lassen sich mit den erfindungsgemäß hergestellten Kunststoffbasisfolien Folienkondensatoren herstellen, die sich durch eine besonders gute Feuchtig- keitsbeständigkeit auszeichnen. Durch die gute Feuchtig- keitsbeständigkeit kann eine Verkapselung entfallen. Die Folien sind somit für nicht gekapselte Chips verwendbar und genügen den Ansprüchen der Oberflächenmontage. Sie weisen ferner eine besonders gute Eignung für die entsprechenden Lötverfahren (Wellenlötverfahren bei 260°C und Rückflußlöt- verfahren bei 235°C) auf.

Des weiteren betrifft die Erfindung eine Kunststoffolie, hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Patentansprü- ehe 1 bis 11.

Die Erfindung ist ferner auf ein Verfahren zur Herstellung von Folienkondensatoren unter Verwendung von nach einem der Ansprüche 1 bis 11 hergestellten Kunststoffolien gerichtet . Dieses Verfahren umfaßt die folgenden Schritte: a) Aufbringen von Metallschichten auf die mit den Überzügen versehenen Kunststoffolien; und

b) Verpressen von mehreren übereinander angeordneten me- tallbeschichteten Kunststoffolienabschnitten zu einem Kon-

densatorpaket bei einer Temperatur, die der Polymeri¬ sationstemperatur der ÜberzugsSubstanzen entspricht oder über dieser liegt.

Wie bereits vorstehend ausgeführt, wird durch das Verpres¬ sen der Kunststoffolienabschnitte bei der Polymerisations- temperatur der Überzüge oder darüber ein Auspolymerisieren der Überzugssubstanzen und somit ein endgültiges Aushärten des Überzuges erreicht. Beim Verpressen erfolgt ein enges Anschmiegen der Folien aneinander, wodurch die noch enthal¬ tenen letzten Luftbläschen ausgepreßt und mit Material ge¬ füllt werden. Die noch vorhandene Restfeuchtigkeit wird hierdurch eliminiert, so daß sich insgesamt eine homogene Struktur ergibt. Hiermit verbunden ist ein Polymeriations- bzw. Vernetzungsvorgang.

Im Unterschied zum eingangs aufgeführten Stand der Technik härten die Überzüge somit beim erfindungsgemäßen Verfahren endgültig erst beim Verpressungsvorgang zur Herstellung der Kondensatorpakete aus. Das hat den Vorteil, daß ggf. noch in den Überzügen vorhandene Hohlräume mit eingeschlossener Feuchtigkeit durch die während des Verpressens ablaufende Polymerisationsreaktion eliminiert werden. Hierdurch ent¬ steht ein besonders dichter Verbund zwischen Überzug und Metallschicht mit besonders guter Klebewirkung. Dieser Ver¬ bund hat nur noch einen äußerst geringen Feuchteanteil und verhindert das spätere Eindringen von Feuchtigkeit. Es er- gibt sich dadurch eine besonders gute Lötbarkeit.

Vorzugsweise wird bei einer Temperatur ≥ 120°C verpreßt. Eine genaue Einstellung der Temperatur zum Verpressen kann in Abhängigkeit von der jeweiligen Polymerisationstempera- tur der Uberzugssubstanzen erfolgen.

Falls erforderlich, kann die Temperatur während des Ver- pressens auch kontinuierlich oder diskontinuierlich erhöht, ggf. auch erniedrigt, werden.

Die Erfindung betrifft schließlich auch einen Folienkonden¬ sator, hergestellt nach dem Verfahren nach einem der An¬ sprüche 13 bis 15.

Ergänzend sei noch darauf hingewiesen, daß als Isocyanat- gruppen-enthaltende Verbindungen vorzugsweise vernetzende Einbrennpolyurethanharze verwendet werden, in welchen die Isocyanatgruppen nach den bekannten Verfahren blockiert sind und erst durch den Einfluß höherer Temperaturen reaktiviert werden. Als OH-Gruppen-enthaltende Verbindungen kommen vorzugsweise Polyvinylacetale zur Anwendung. Weiter¬ hin sind ebenfalls Reaktionsprodukte von OH-Gruppen-enthal¬ tenden Verbindungen und Epoxygruppen-enthaltenden-Verbin- düngen oder deren Mischungen in Verbindung mit Melaminhar¬ zen oder Benzoguanaminharzen für die gewünschten Eigen¬ schaften geeignet. Eine Steuerung der Reaktivität dieser Verbindungen unter Temperatureinwirkung kann durch den Einbau von geblockten Säurekatalysatoren erfolgen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausfuhrungsbei- spielen im einzelnen erläutert.

Beispiel 1 Ein Polyvinylbutyralharz mit einem Erweichungspunkt nach

DIN ISO 426 von 180 - 200 und einem Gehalt an Polyvinylal¬ kohol von 18 - 21% wurde in Ethanol im Verhältnis von 80 Gew.% Ethanol und 20 Gew.% Harz gelöst. 20 Teile dieser Lö¬ sung wurden mit 80 Teilen eines Lösungsmittels auf Esterba-

sis, beispielsweise Essigsaureethylester, vermischt. An¬ schließend wurden 0,6 Teile eines vernetzenden Ein- brennurethanharzes auf Basis Hexamethylendiisocyanat, ge¬ löst in einem Lösungsmittel mit 75 Gew.% Harz und 25 Gew.% Lösungsmittel, mit einem Aquivalentgewicht von 378 hinzuge¬ fügt. Mittels eines Laborcoaters wurde die Beschichtungs¬ masse auf einer PEN-Folie der Stärke 4 μm derart aufgetragen, daß eine Trockenbeschichtungsmasse auf der Polyesterfolie von ca. 0,2g/m ² resultierte. Nach dem Verdunstungsprozeß des Lösungsmittels unter gelinder Erwär¬ mung von 30°C resultierte eine einseitig aufgetragene, blockfreie Beschichtung von ca. 5g/m ² auf der Folienober- fläche. In einem zweiten Beschichtungsvorgang wurde die

Rückseite der Polyesterfolie nach dem vorher beschriebenen Verfahren mit der Beschichtungsmasse beschichtet und getrocknet.

Beispiel 2

Die nach Beispiel 1 erstellte Mischung wurde mittels eines Laborcoaters auf eine Polyethylennaphthalatfolie der Stärke 2 μm derart aufgetragen, daß ein Naßauftragsgewicht von 5g/m ² resultierte. Die Schicht wurde bei 80°C getrocknet, bis alle Lösungsmittel verdunstet waren, und der Vorgang wurde auf der Rückseite der Polyethylennaphthalatfolie wie¬ derholt. Es resultierte eine beidseitig mit einer funktio¬ nellen Schicht versehene Folie zur Herstellung von Folien¬ kondensatoren.

Beispiel 3

Ein Epoxidharz mit einem Schmelzpunkt nach der Kapillarme¬ thode DIN 53736 von 65-80°C und einem Epoxidwert von 0,1 - 0,11 wurde in einem organischen Lösungsmittel, beispiels- weise Essigsaureethylester, zu 5 Gew.% gelöst. Zu dieser

Lösung wurden 1,8 Gew.% eines aromatischen, vernetzenden Einbrennpolyurethanharzes, gelöst zu 85 Gew.% in einer Mi- schung aus 1 Methoxypropylacetat-2 und Xylol im Verhältnis 1:1, mit einer Viskosität bei 23°C nach DIN 53019/1 von 21000+-8000mPas und einem Äquivalentgewicht von 875 gegeben. Diese Beschichtungsmasse wurde mit einem Laborcoater auf eine Polyesterfolie der Stärke 3,5 μm mit einem Naßauftragsgewicht von 15g/m ² aufgetragen und bei

60°C solange getrocknet, bis alle Lösungsmittel verdunstet waren. In einem weiteren Schritt wurde die Rückseite der so beschichteten Folie nach dem gleichen Verfahren beschichtet. Es resultierte eine beidseitig mit einer funktionellen Schicht versehene Folie zur Herstellung von Folienkondensatoren.

Die nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren beschichte¬ ten Folien wurden in einem weiteren Arbeitsgang unter Va- kuum mit Aluminium bedampft und zu Kondensatoren weiterverarbeitet. Zu Vergleichszwecken wurden Kondensato¬ ren mit jeweils einer Kapazität von 0,1 μF erstellt. Die während des Herstellungsprozesses der Kondensatoren auftre¬ tenden Temperaturen von über 160°C bewirkten unter gleich- zeitiger Druckapplikation einerseits eine Plastifizierung der Beschichtung und somit eine Heißsiegelwirkung zwischen der Aluminiumbedampfung und der beschichteten Folie und an¬ dererseits eine Initiierung des reaktiven Prozesses zwi¬ schen den OH-Gruppen bzw. Aminogruppen der Harze und dem geblockten Isocyanat.

Die Alubedampfung zeigte ohne Temperatureinwirkung schlechte Hafteigenschaften auf dem Substrat, nach Initiie¬ rung durch Temperaturen von 160°C und einer gewissen Ver- weilzeit einen drastischen Anstieg der Haftung.

Die hergestellten Kondensatoren wurden mit einer Spannung von 70V/μm beaufschlagt und einem Klima von 60°C und 95% rel Feuchte ausgesetzt. Die durchschnittliche Lebensdauer der geprüften Kondensatoren ist in der nachfolgenden Ta¬ belle aufgeführt.

Kondensator ohne Beschichtung 750 h Kondensator gemäß Beispiel 1 1200 h

Kondensator gemäß Beispiel 2 2100 h

Kondensator gemäß Beispiel 3 1700 h

Beispiel 4 Gemäß diesem Beispiel wird die Lötfähigkeit von Stapel- bzw. Schichtkondensatoren verglichen. Die Verwendbarkeit eines elektrischen Kondensators als Chip-Bauelement ist ab¬ hängig vom Umfang der elektrischen Veränderungen, die durch den Lötvorgang bei der Befestigung der Bauelemente auf den Schaltplatten hervorgerufen werden.

Bei dem hier beschriebenen Experiment wurden Veränderungen dieser Art bei Chip-Kondensatoren mit beschichtetem und un¬ beschichtetem Dielektrikum (4,0 μm Polyethylenterephtha- Iatfolie) miteinander verglichen. Dabei wurden jeweils zwei Lötvorgänge simuliert, und zwar das Rückfluß- und das Wel¬ lenlöten, bei welchen die Wärme des flüssigen Lotes und der Zeitraum des Vorganges unterschiedlich sind. Beim Rückfluß- und Wellenlöten sind die Kondensatoren jeweils einer Tempe- ratur von 235°C bzw. 260°C ausgesetzt.

Die Meßergebnisse der Versuche sind in der folgenden Ta¬ belle wiedergegeben. Sie zeigen die Abhängigkeit der elek¬ trischen Eigenschaften der Chip-Kondensatoren (Kapazitätsänderung^l C/C) von der Dauer der durch das Löten

verursachten zusätzlichen Wärmeeinwirkung.

Lötzeit bei 235°C [s] +10 +30 +80 +180 +300 Gesamte Lötzeit [s] 10 40 120 300 600

Mit Beschichtung + + + + Ohne Beschichtung + + - -

Lötzeit bei 260°C [s] +5 + 10 + 15 +30 Gesamte Lötzeit [s] 5 15 30 60

Mit Beschichtung Ohne Beschichtung

nach Beispiel 1