CN109478463B - 薄膜电容器、电容器单元及薄膜电容器的制造方法 - Google Patents

薄膜电容器、电容器单元及薄膜电容器的制造方法 Download PDF

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Abstract

薄膜电容器(10)通过将第一金属层(110)、第一薄膜(120)、第二金属层(130)以及第二薄膜(140)在依次重叠的状态下卷绕而成。在第一薄膜及第二薄膜(120、140)的薄膜面内，将取向主轴MA相对于与第一端面及第二端面(101、102)平行的基准方向RD所成的锐角侧的角度定义为取向角，将从与薄膜面垂直的相同方向观察第一薄膜及第二薄膜(120、140)的隔着第二金属层(130)而对置的部位时的、表示从基准方向(RD)朝一方侧的旋转的取向角的符号定义为正，将表示从基准方向(RD)朝另一方侧的旋转的取向角的符号定义为负时，第一薄膜(120)的取向角(α)与第二薄膜(140)的取向角(β)的符号不同。

Description

薄膜电容器、电容器单元及薄膜电容器的制造方法
技术领域
本发明涉及薄膜电容器及薄膜电容器的制造方法。另外，本发明涉及将薄膜电容器收容于壳体而成的薄膜电容器单元。
背景技术
以往，已知将连接有外部引出端子(母线)的多个电容器元件(薄膜电容器)收纳于上表面开口的壳体内、且向该壳体内填充填充树脂的金属化薄膜电容器(电容器单元)(参照专利文献1)。各电容器元件通过如下方法来制作：重叠地卷绕通过在聚丙烯等薄膜的表面上蒸镀铝等金属而成的两张金属化薄膜，在卷绕后的金属薄膜的两端面喷镀锌等金属而形成金属喷镀电极。
在上述电容器单元中，以往，在将多个薄膜电容器和母线收容于壳体并填充填充树脂的工序中，使用固定用的夹具。母线与壳体这两者由固定用的夹具固定，母线相对于壳体而定位。由此，母线的尺寸精度得以确保。然而，在像这样使用夹具的情况下，需要准备与电容器单元相应的夹具，制造成本变高，并且，需要进行将母线与壳体相对于夹具装配及卸载的工序，电容器单元的组装工时增多。
对此，为了实现无夹具化，能够采用将使用了嵌合等的定位构造设置在母线与壳体之间的方法。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-103777号公报
发明内容
发明要解决的课题
在上述的电容器单元中，为了使壳体内的填充树脂固化而对壳体内进行加热。此时，收容在壳体内的薄膜电容器暴露于高温中，薄膜电容器发生热膨胀。
如上所述，在通过在母线与壳体之间设置定位构造而未利用固定用的夹具将电容器单元固定的情况下，填充树脂以与热膨胀后的薄膜电容器的形状相应的形状发生固化，由此，在填充树脂固化后的电容器单元中可能产生形变。
发明人们在尝试上述那样的无夹具的电容器单元的制造时，判明了在制造出的电容器单元的形变状态产生偏差。发明人们研究了原因，发现是薄膜电容器暴露于高温时的热行为(热膨胀的方式)由于制造薄膜电容器的过程而产生偏差所引起的。
在制造出的薄膜电容器中，在发生了热膨胀时，其外周面上的扁平地被压扁的两侧的平坦部分未均匀地膨胀，由此，有时引起一端面侧与另一端面侧扭转这样的歪斜的变形。这样，在包含歪斜变形的薄膜电容器的电容器单元中，电容器单元自身也以扭转的方式歪斜地变形，其结果是，处于母线的前端部的与外部端子连接的连接端子部的位置从正常的位置较大地偏移，可能引起产品不良。
构成薄膜电容器的两张电介质薄膜由相同的分割薄膜制作，该相同的分割薄膜是通过将作为双轴延伸的薄膜的原料薄膜沿宽度方向分割为多个而形成的。分割薄膜的取向主轴的方向根据取出的原料薄膜的位置而不同。即，在原料薄膜中，宽度方向上的中央位置处的取向主轴的方向成为与原料薄膜的左右的端面大致平行的方向，随着接近左右的端面，取向主轴相对于平行的方向朝接近的端面的方向倾斜。因此，在将取向主轴相对于与原料薄膜的两端面平行的基准方向所成的锐角侧的角度定义为取向角、将从与薄膜面垂直的方向观察时的表示从基准方向朝一方侧的旋转的取向角的符号定义为正、将表示从基准方向朝另一方侧的旋转的取向角的符号定义为负时，在位于原料薄膜的中央的分割薄膜中，取向角大致成为0°，越是与原料薄膜的端面接近的分割薄膜，取向角的绝对值越大。
发明人们进一步深究原因，判明了在由接近原料薄膜的端面的、即取向角的绝对值较大的相同的分割薄膜制作的两张电介质薄膜构成薄膜电容器的情况下，当薄膜电容器发生了热膨胀时，外周面的平坦部分未均匀地膨胀，在薄膜电容器产生一端面侧与另一端面侧扭转这样的歪斜的变形。
对此，本发明的目的在于，提供一种能够抑制暴露于高温状态时的歪斜的变形的薄膜电容器、具备该薄膜电容器的薄膜电容器单元、以及该薄膜电容器的制造方法。
用于解决课题的手段
本发明的第一方式涉及一种薄膜电容器，该薄膜电容器具有相互平行的第一端面及第二端面，在所述第一端面形成有第一电极，在所述第二端面形成有第二电极，该薄膜电容器通过将与所述第一电极相连的第一金属层、与所述第一电极及所述第二电极相连的树脂制的第一薄膜、与所述第二电极相连的第二金属层、以及与所述第一电极及所述第二电极相连的树脂制的第二薄膜在依次重叠的状态下卷绕或层叠而成。在本方式的薄膜电容器中，在所述第一薄膜及第二薄膜的薄膜面内，将取向主轴相对于与所述第一端面及第二端面平行的基准方向所成的锐角侧的角度定义为取向角，将从与薄膜面垂直的相同方向观察所述第一薄膜及第二薄膜的隔着所述第二金属层而对置的部位时的、表示从所述基准方向朝一方侧的旋转的取向角的符号定义为正，将表示从所述基准方向朝另一方侧的旋转的取向角的符号定义为负时，所述第一薄膜的取向角α与所述第二薄膜的取向角β的符号不同。
本发明的第二方式涉及一种薄膜电容器，该薄膜电容器具有相互平行的第一端面及第二端面，在所述第一端面形成第一电极，在所述第二端面形成第二电极，该薄膜电容器通过将与所述第一电极相连的第一金属层、与所述第一电极及所述第二电极相连的树脂制的第一薄膜、与所述第二电极相连的第二金属层、以及与所述第一电极及所述第二电极相连的树脂制的第二薄膜在依次重叠的状态下卷绕或层叠而成。在本方式的薄膜电容器中，在所述第一薄膜及第二薄膜的薄膜面内，将取向主轴相对于与所述第一端面及第二端面平行的基准方向所成的锐角侧的角度定义为取向角，将从与薄膜面垂直的相同方向观察所述第一薄膜及第二薄膜的隔着所述第二金属层而对置的部位时的、表示从所述基准方向朝一方侧的旋转的取向角的符号定义为正，将表示从所述基准方向朝另一方侧的旋转的取向角的符号定义为负时，所述第一薄膜的取向角α与所述第二薄膜的取向角β的关系为-20°＜α+β＜+20°。
本发明的第三方式的电容器单元具备：第一方式或第二方式的薄膜电容器；第一母线及第二母线，其与所述薄膜电容器的所述第一电极及所述第二电极连接；壳体，其收容所述薄膜电容器、所述第一母线及所述第二母线；以及热固化性的填充树脂，其填充于所述壳体内。
本发明的第四方式的薄膜电容器的制造方法包括：准备第一分割薄膜的工序，该第一分割薄膜通过将作为双轴延伸的薄膜的原料薄膜沿宽度方向分割为多个而形成；准备第二分割薄膜的工序，该第二分割薄膜从所述原料薄膜或者与所述原料薄膜另外准备的作为双轴延伸的薄膜的原料薄膜分割，并且从在所述原料薄膜上的宽度方向上与所述第一分割薄膜不同的位置取出；通过在所述第一分割薄膜及所述第二分割薄膜的一方的表面实施金属蒸镀而分别形成第一金属层及第二金属层的工序；通过按照规定的宽度将在一方的表面分别形成有所述第一金属层及所述第二金属层的所述第一分割薄膜及所述第二分割薄膜细分化，从而形成第一细分化薄膜及第二细分化薄膜的工序；将所述第一细分化薄膜及所述第二细分化薄膜在重叠的状态下卷绕或层叠的工序；以及在卷绕或层叠后的所述第一细分化薄膜及所述第二细分化薄膜的两端面形成一对电极的工序。
本发明的第五方式的薄膜电容器的制造方法包括：准备第一分割薄膜的工序，该第一分割薄膜通过将作为双轴延伸的薄膜的原料薄膜沿宽度方向分割为多个而形成；准备第二分割薄膜的工序，该第二分割薄膜从所述原料薄膜或者与所述原料薄膜另外准备的作为双轴延伸的薄膜的原料薄膜分割，并且从在所述原料薄膜上的宽度方向上与所述第一分割薄膜相同的位置或者相邻的位置取出；通过在所述第一分割薄膜的一方的表面实施金属蒸镀而形成第一金属层的工序；通过在所述第二分割薄膜的一方的表面实施金属蒸镀而形成第二金属层的工序，所述第二分割薄膜的一方的表面是，所述原料薄膜或者与所述原料薄膜另外准备的作为双轴延伸的薄膜的原料薄膜中的面成为所述第一分割薄膜的一方的表面的背面的面；通过按照规定的宽度将在一方的表面分别形成有所述第一金属层及所述第二金属层的所述第一分割薄膜及所述第二分割薄膜细分化，从而形成第一细分化薄膜及第二细分化薄膜的工序；将所述第一细分化薄膜及所述第二细分化薄膜在重叠的状态下卷绕或层叠的工序；以及在卷绕或层叠后的所述第一细分化薄膜及所述第二细分化薄膜的两端面形成一对电极的工序。
本发明的第六方式的薄膜电容器的制造方法包括：准备分割薄膜的工序，该分割薄膜通过将作为双轴延伸的薄膜的原料薄膜沿宽度方向分割为多个而形成；通过在所述分割薄膜的一方的表面实施金属蒸镀而形成按照规定的宽度沿所述分割薄膜的长边方向延伸的第一金属层，通过在所述分割薄膜的另一方的表面的不与所述第一金属层对置的位置实施金属蒸镀而形成按照规定的宽度沿所述分割薄膜的长边方向延伸的第二金属层的工序；通过将在一方的表面具有所述第一金属层且在另一方的表面具有所述第二金属层的所述分割薄膜细分化，从而形成具有所述第一金属层的第一细分化薄膜及具有所述第二金属层的第二细分化薄膜的工序；将所述第一细分化薄膜与所述第二细分化薄膜在重叠的状态下卷绕或层叠的工序；以及在卷绕或层叠后的所述第一细分化薄膜及所述第二细分化薄膜的两端面形成一对电极的工序。
发明效果
根据本发明，能够提供可抑制暴露于高温状态时的歪斜的变形的薄膜电容器、具备该薄膜电容器的薄膜电容器单元、以及该薄膜电容器的制造方法。
本发明的效果或意义通过以下所示的实施方式的说明变得更加清楚。但是，以下所示的实施方式只不过是将本发明实施化时的一个例示，本发明不局限于以下的实施方式所记载的内容。
附图说明
图1的(a)是实施方式的薄膜电容器的立体图，图1的(b)是实施方式的沿图1的(a)的A-A′线切断后的薄膜电容器的纵剖视图，图1的(c)是实施方式的电容器主体的立体图。
图2的(a)是实施方式的从端面方向观察薄膜电容器的图，图2的(b)是实施方式的从图2的(a)的P方向观察薄膜电容器的图。图2的(c)是实施方式的从端面方向观察薄膜电容器的图，图2的(d)是实施方式的从图2的(c)的P方向观察薄膜电容器的图。
图3是实施方式的示出薄膜电容器的制造工序的流程图。
图4是实施方式的用于说明薄膜电容器的制造工序的流程的图。
图5是实施方式的用于说明薄膜电容器的制造工序的流程的图。
图6是实施方式的用于说明在分割薄膜准备工序中准备的分割薄膜的图。
图7的(a)是实施方式的用于说明金属蒸镀工序的图，图7的(b)是实施方式的用于说明薄膜卷绕工序的图。
图8是实施方式的电容器单元的立体图。
图9是实施方式的电容器单元的分解立体图。
图10的(a)至(d)是用于对本实施方式的效果进行说明的图。
图11是变更例1的用于说明薄膜电容器的制造工序的图。
图12是变更例1的用于说明薄膜卷绕工序的图。
图13是变更例2的用于说明薄膜电容器的制造工序的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
在本实施方式中，低条薄膜600L及高条薄膜600H分别对应于权利要求书所记载的“第一分割薄膜”及“第二分割薄膜”。另外，低条细分化薄膜800L及高条细分化薄膜800H分别对应于权利要求书所记载的“第一细分化薄膜”及“第二细分化薄膜”。
但是，上述记载的目的只不过在于将权利要求书的结构与实施方式的结构建立对应，并非通过上述对应而将权利要求书所记载的发明限定于实施方式的结构。
<薄膜电容器的结构>
首先，对本实施方式的薄膜电容器10进行说明。薄膜电容器10通过后述的本实施方式的薄膜电容器10的制造方法来制造。
图1的(a)是本实施方式的薄膜电容器10的立体图，图1的(b)是本实施方式的沿图1的(a)的A-A′线切断后的薄膜电容器10的纵剖视图，图1的(c)是本实施方式的电容器主体100的立体图。需要说明的是，在图1的(b)中，图示出构成电容器主体100的第一金属层110、第一薄膜120、第二金属层130及第二薄膜140的一部分，剩余的部分省略图示并以斜线示出。在图1的(c)中，为了方便，示出第一薄膜120及第二薄膜140的一部分被剥离的状态且端部未对齐的状态。
薄膜电容器10具备电容器主体100、外装薄膜200、第一电极300以及第二电极400。薄膜电容器10形成为剖面为长圆的扁平的圆柱形状，在其外周面的上下两侧具有平坦部10a。
电容器主体100通过将第一金属层110、第一薄膜120、第二金属层130以及第二薄膜140在依次重叠的状态下卷绕或层叠而形成。第一薄膜120及第二薄膜140是由聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等树脂材料构成的电介质薄膜。第一金属层110及第二金属层130分别是通过在第一薄膜120及第二薄膜140的表面上蒸镀铝、锌、镁等金属或者这些金属彼此的合金而形成的，成为内部电极。
外装薄膜200在电容器主体100的外周面卷绕多圈(多匝)。由此，电容器主体100的外周面由多层外装薄膜200被覆。通过被外装薄膜200保护，从而防止电容器主体100的损伤、破损等。作为外装薄膜200的材质，例如与第一薄膜120及第二薄膜140的材质相同，能够举出PP、PET、PEN等。
第一电极300及第二电极400分别通过在薄膜电容器10的第一端面及第二端面即电容器主体100的第一端面101及第二端面102喷镀铝、锌、镁等金属而形成。为了从薄膜电容器10引出电气，在第一电极300及第二电极400连接母线等引出端子。
第一金属层110与第一电极300相连，与第二电极400离开规定的绝缘距离。第二金属层130与第二电极400相连，与第一电极300离开规定的绝缘距离。第一薄膜120及第二薄膜140与第一电极300及第二电极400相连。
图2的(a)是本实施方式的从端面方向观察薄膜电容器10的图，图2的(b)是本实施方式的从图2的(a)的P方向观察薄膜电容器10的图。图2的(c)是本实施方式的从端面方向观察薄膜电容器10的图，图2的(d)是本实施方式的从图2的(c)的P方向观察薄膜电容器10的图。需要说明的是，在图2的(a)、(b)、(c)及(d)中，为了方便，省略了外装薄膜200、第一电极300及第二电极400的图示。另外，在图2的(a)及(c)中，为了方便，图示出第一金属层110、第一薄膜120、第二金属层130及第二薄膜140的一部分，在图2的(a)及(b)中，为了方便，处于在第一薄膜120上重叠的第二金属层130及第二薄膜140的一部分被切掉的状态。
在第一薄膜120及第二薄膜140的薄膜面内，将取向主轴MA相对于与第一端面101及第二端面102平行的基准方向RD所成的锐角侧的角度定义为取向角。此外，将从与薄膜面垂直的同一方向、即图2的(a)及(c)的P方向观察第一薄膜120及第二薄膜140的隔着第二金属层130而对置的部位时的、表示从基准方向RD朝第二端面102侧的旋转的取向角的符号定义为正，将表示从基准方向RD朝第一端面101侧的旋转的取向角的符号定义为负。此时，第一薄膜120的取向角α与第二薄膜140的取向角3的符号不同。例如，第一薄膜120的取向角α的符号为正，第二薄膜140的取向角β的符号为负。需要说明的是，第一薄膜120的取向角α与第二薄膜140的取向角β的关系优选为-20°＜α+β＜+20°且α-β＜-5°或者+5°＜α-β。此外，需要说明的是，最优选为|α|＝|β|或者|α|≈|β|的关系。
例如，在第一薄膜120的取向角α为+15°的情况下，第二薄膜140的取向角β为-35°＜β＜0°的范围，最优选为-15°。另外，在第一薄膜120的取向角α为+10°的情况下，第二薄膜140的取向角β为-30°＜β＜0°的范围，最优选为-10°。此外，在第一薄膜120的取向角α为-10°的情况下，第二薄膜140的取向角β为+30°＞β＞0°的范围，最优选为+10°。此外，在第一薄膜120的取向角α为-15°的情况下，第二薄膜140的取向角β为+35°＞β＞0°的范围，最优选为+15°。
需要说明的是，将第一薄膜120的宽度方向上的规定位置、例如中央位置的一部分区域作为样本区域S1切出，使用傅里叶变换型红外分光法等已知的测定方法对该样本区域S1的取向角进行测定，能够设为第一薄膜120的取向角α。同样地，将与样本区域S1对置的第二薄膜140的区域作为样本区域S2切出，对该样本区域S2的取向角进行测定，能够设为第二薄膜140的取向角β。
<薄膜电容器的制造方法>
接下来，对薄膜电容器10的制造方法进行说明。
图3是本实施方式的示出薄膜电容器10的制造工序的流程图。图4及图5是本实施方式的用于说明薄膜电容器10的制造工序的流程的图。图6是本实施方式的用于说明在分割薄膜准备工序中准备的分割薄膜600的图。图7的(a)是本实施方式的用于说明金属蒸镀工序的图，图7的(b)是本实施方式的用于说明薄膜卷绕工序的图。
如图3所示，本实施方式的薄膜电容器10的制造工序包括分割薄膜准备工序、金属蒸镀工序、薄膜切断工序、薄膜卷绕工序、外装薄膜被覆工序、冲压工序、电极形成工序。
<分割薄膜准备工序>
首先，进行分割薄膜准备工序。在分割薄膜准备工序中，准备成为第一薄膜120及第二薄膜140的切出基础的两个卷状的分割薄膜600。
如图6所示，分割薄膜600通过将双轴延伸的薄膜即卷状的原料薄膜500沿宽度方向分割为多个例如七个而形成。以下，从图6的左端的分割薄膜600起依次称为一条薄膜601、二条薄膜602、三条薄膜603、四条薄膜604、五条薄膜605、六条薄膜606、七条薄膜607。此外，将七个分割薄膜600分类为三种，将一条薄膜601及二条薄膜602称为低条薄膜600L，将三条薄膜603、四条薄膜604及五条薄膜605称为中条薄膜600M，将六条薄膜606及七条薄膜607称为高条薄膜600H。
分割薄膜600的取向主轴MA的方向根据被取出该分割薄膜600的原料薄膜500的位置而不同。即，在原料薄膜500中，宽度方向上的中央位置处的取向主轴MA的方向成为与原料薄膜500的左右的端面501、502大致平行的方向，随着接近左右的端面501、502，取向主轴MA相对于平行的方向朝接近的端面的方向倾斜。因此，将取向主轴MA相对于与原料薄膜500的两端面501、502平行的基准方向RD所成的锐角侧的角度定义为取向角θ，将从与薄膜面垂直的方向观察时的表示从基准方向RD朝左端面501侧的旋转的取向角θ的符号定义为正，将表示从基准方向RD朝右端面502侧的旋转的取向角θ的符号定义为负，此时，在位于原料薄膜500的中央的四条薄膜604中，其取向角θ4大致为0°。另一方面，在剩余的分割薄膜600中，越是与原料薄膜500的端面501、502接近的分割薄膜600，取向角θ的绝对值越大。即，在一条薄膜601、二条薄膜602及三条薄膜603的一侧，它们的取向角θ1、θ2、θ3取正的符号，成为|θ1|＞|θ2|＞|θ3|。另外，在五条薄膜605、六条薄膜606及七条薄膜607的一侧，它们的取向角θ5、θ6、θ7取负的符号，成为|θ5|＜|θ6|＜|θ7|。此外，成为|θ1|＝或≈|θ7|、|θ2|＝或≈|θ6|、|θ3|＝或≈|θ5|。
例如，取向角θ1、θ2、θ3分别为+15°、+10°、+5°，取向角θ5、θ6、θ7分别为-5°、-10°、-15°。
如图4所示，通过分割薄膜准备工序，准备分别从原料薄膜500的不同位置被取出的分割薄膜600即低条薄膜600L和高条薄膜600H。需要说明的是，低条薄膜600L与高条薄膜600H可以从相同的原料薄膜500取出，也可以从不同的原料薄膜500取出。
<金属蒸镀工序>
接下来，使用蒸镀装置1000进行金属蒸镀工序。如图7的(a)所示，在金属蒸镀工序中，从设置在卷出轴1001上的分割薄膜600(低条薄膜600L、高条薄膜600H)送出薄膜600a，在通过了用于形成边缘区域E的边缘油喷射器1002之后，在冷却滚筒1003中，利用蒸镀器1004在送出的薄膜600a的外侧的表面蒸镀成为内部电极的金属。之后，薄膜600a由旋转的卷取轴1005卷取。
通过这样的金属蒸镀工序，如图4所示，在低条薄膜600L及高条薄膜600H各自的外侧的表面形成第一金属层700a及第二金属层700b。需要说明的是，在低条薄膜600L及高条薄膜600H的外侧的面，隔开规定间隔地设置有多个未形成第一金属层700a及第二金属层700b的固定宽度的边缘区域E。
<薄膜切断工序>
接下来，进行薄膜切断工序。在薄膜切断工序中，将分别形成有第一-属层700a及第二金属层700b的低条薄膜600L及高条薄膜600H切断而按照薄膜电容器10的宽度细分化。此时，低条薄膜600L及高条薄膜600H的切断位置为边缘区域E内的中央位置和两个边缘区域E的中间位置。通过这样的薄膜切断工序，如图4所示，形成多个低条细分化薄膜800L及高条细分化薄膜800H。
之后，如图4所示，从多个低条细分化薄膜800L及高条细分化薄膜800H中取出边缘区域E的位置相反的一个低条细分化薄膜800L和一个高条细分化薄膜800H，使用这些低条细分化薄膜800L及高条细分化薄膜800H进行薄膜卷绕工序。
<薄膜卷绕工序>
在薄膜卷绕工序中，使用卷绕装置1100。如图7的(b)所示，从设置于第一卷出轴1101的低条细分化薄膜800L送出薄膜800a，从设置于第二卷出轴1102的高条细分化薄膜800H送出薄膜800b。在送出的两张薄膜800a、800b重叠之后由旋转的卷取轴1103卷取，在卷取轴1103形成电容器主体100。此时，低条细分化薄膜800L(薄膜800a)及高条细分化薄膜800H(薄膜800b)以各自所形成的第一金属层700a及第二金属层700b成为电容器主体100的内侧、且在低条细分化薄膜800L的外侧重叠高条细分化薄膜800H的方式由卷绕装置1100卷绕。
如图5所示，在薄膜卷绕工序中形成的电容器主体100具有大致圆柱形状，在中央形成拔掉卷取轴1103之后的轴孔103。
<外装薄膜被覆工序>
接下来，进行外装薄膜被覆工序。在外装薄膜被覆工序中，在电容器主体100的外周面卷绕多圈外装薄膜200，外装薄膜200的各层被热熔敷。如图5所示，电容器主体100的外周面被多层外装薄膜200被覆。
<冲压工序>
接下来，进行冲压工序。在冲压工序中，使用未图示的冲压装置或冲压用夹具，将被外装薄膜200被覆的电容器主体100沿上下方向压扁，如图5那样，变形为扁平的形状。此时，电容器主体100的轴孔103消失。
<电极形成工序>
接下来，形成电极形成工序。在电极形成工序中，从未图示的喷镀装置在成为扁平的电容器主体100的两端面101、102喷镀金属，形成第一电极300及第二电极400。
这样，全部的制造工序结束，图1的(a)、图5所示的薄膜电容器10完成。
通过这样的制造工序(制造方法)，制造出第一薄膜120的取向角α与第二薄膜140的取向角β的正负的符号不同的薄膜电容器10。
需要说明的是，在分割薄膜准备工序中，在准备了一条薄膜601作为低条薄膜600L的情况下，优选准备七条薄膜607作为高条薄膜600H，在准备了二条薄膜602作为低条薄膜600L的情况下，优选准备六条薄膜606作为高条薄膜600H。
另外，在本实施方式的制造方法中，不使用中条薄膜600M。在使用中条薄膜600M的情况下，进行以往的制造方法，从相同的分割薄膜600制作第一薄膜120和第二薄膜140。但是，也可以将中条薄膜600M中的三条薄膜603及五条薄膜605用于本实施方式的制造方法。
下面，将本实施方式的薄膜电容器10例如用于各种车辆、各种设备所搭载的电容器单元1。
图8是本实施方式的电容器单元1的立体图。图9是本实施方式的电容器单元1的分解立体图。需要说明的是，在图8中，为了方便，以斜线描绘填充树脂50的一部分，透明地描绘填充树脂50的剩余的部分。另外，为了方便，在图8及图9中附记了前后、左右及上下的方向，但图示的方向只不过示出电容器单元1的相对的方向，并非示出绝对的方向。
电容器单元1具备多个薄膜电容器10、与这些薄膜电容器10连接的第一母线20及第二母线30、收容薄膜电容器10、第一母线20及第二母线30的壳体40、以及填充在壳体40内的填充树脂50。
多个(例如六个)薄膜电容器10以其第一电极300及第二电极400朝向上下方向的方式沿左右方向排列。
第一母线20由导电性材料、例如铜板形成。第一母线20例如通过适当地剪切一片铜板并弯折而形成，包括第一电极端子部21和三个第一连接端子部22。第一电极端子部21通过焊接、钎焊等连接方法而与各薄膜电容器10的第一电极300电连接。第一连接端子部22向壳体40的前方引出，通过螺纹固定等连接方法而与外部端子(未图示)电连接。此外，在第一母线20的左右的端部分别形成向左方及右方突出的第一定位突起23。
第二母线30由导电性材料、例如铜板形成。第二母线30例如通过适当地剪切一片铜板并弯折而形成，包括第二电极端子部31和三个第二连接端子部32。第二电极端子部31通过焊接、钎焊等连接方法而与各薄膜电容器10的第二电极400电连接。第二连接端子部32向壳体40的前方引出，通过螺纹固定等连接方法而与外部端子(未图示)电连接。此外，在第二母线30的前端部的左右分别形成向前方突出的第二定位突起33。
壳体40具有上表面开口的左右较长的长方体的箱状，由聚苯硫醚树脂(PPS)等树脂材料形成。在壳体40上，在左右的端部的与两个第一定位突起23对应的各个位置形成第一嵌合凹部41，在前端部的与两个第二定位突起33对应的各个位置形成第二嵌合凹部42。
第一定位突起23与第一嵌合凹部41嵌合，第二定位突起33与第二嵌合凹部42嵌合，由此，将第一母线20及第二母线30相对于壳体40在前后左右方向上定位。
填充树脂50是环氧树脂、聚氨酯树脂等热固化性的树脂，在注入到壳体40内之后进行加热而发生固化。填充树脂50覆盖由薄膜电容器10、第一母线20及第二母线30构成的集合体的主要部分，保护这些部分避免受到湿气、冲击的破坏。
<实施方式的效果>
以上，根据本实施方式，起到以下的效果。
图10的(a)至(d)是用于对本实施方式的效果进行说明的图，是示意性地示出通过将薄膜电容器10加热到高温的试验而使发明人们确认出的薄膜电容器10的热行为的图。图10的(a)示出通过由相同的一条薄膜601制作的第一薄膜120和第二薄膜140而构成的成为比较例的薄膜电容器10的热行为，图10的(b)示出通过由相同的四条薄膜604制作的第一薄膜120和第二薄膜140而构成的成为比较例的薄膜电容器10的热行为，图10的(c)示出通过由相同的七条薄膜607制作的第一薄膜120和第二薄膜140而构成的成为比较例的薄膜电容器10的热行为。另外，图10的(d)示出通过由一条薄膜601制作的第一薄膜120和由七条薄膜607制作的第二薄膜140而构成的薄膜电容器10、即本实施方式的薄膜电容器10的热行为。
图10的(a)至(d)是观察两端面朝向上下方向的状态下的薄膜电容器10的平坦部10a侧的图，示出高热膨胀率的区域(以下称为“高膨胀区域HR”)由灰色的着色来表示。
在将取向角θ大致为0°的四条薄膜604作为材料的图10的(b)的薄膜电容器10中，高膨胀区域HR与轴向L大致平行。因此，在成为高温状态时，平坦部10a大致均匀地膨胀，在薄膜电容器10难以产生歪斜的变形。
与此相对，在将取向角θ的绝对值较大的一条薄膜601及七条薄膜607作为材料的图10的(a)的薄膜电容器10及图10的(c)的薄膜电容器10中，受到取向主轴MA从基准方向RD倾斜的影响，高膨胀区域HR不与轴向L平行，而是成为相对于轴向L倾斜的状态。如图10的(a)、(c)的虚线那样，在相反的平坦部10a侧，高膨胀区域HR也成为相对于轴向L同样地倾斜的状态。由此，在成为高温状态时，平坦部10a未均匀地膨胀，在薄膜电容器10，以一端面侧与另一端面侧扭转的方式产生歪斜的变形。需要说明的是，图10的(a)的薄膜电容器10与图10的(c)的薄膜电容器10的高膨胀区域HR的倾斜方式成为相对于轴向L对称地接近的状态。
在本实施方式的薄膜电容器10即图10的(d)的薄膜电容器10中，与图10的(b)的薄膜电容器10同样地，高膨胀区域HR与轴向L大致平行。这被推测为是由于取向角的符号的正负不同(取向主轴MA的方向相反)、因此高膨胀区域HR相对于轴向L朝一方的方向倾斜的第一薄膜120的膨胀特性与高膨胀区域HR相对于轴向L朝另一方的方向倾斜的第二薄膜140的膨胀特性相抵消的结果。由此，在本实施方式的薄膜电容器10中，在成为高温状态时，平坦部10a大致均匀地膨胀，在薄膜电容器10难以产生歪斜的变形。
需要说明的是，在图10的(d)的例子中，是将取向角的绝对值大致相等的一条薄膜601和七条薄膜607作为材料的薄膜电容器10，但即便是将取向角的绝对值稍微不同的一条薄膜601和六条薄膜606或者二条薄膜602和七条薄膜607作为材料的薄膜电容器10，也认为同样地发挥相抵消效果，因此，高膨胀区域HR的相对于轴向L的倾斜得以缓和，能够期待薄膜电容器10的歪斜变形受到抑制。
这样，根据本实施方式的薄膜电容器10及上述薄膜电容器10的制造方法，通过使第一薄膜120的取向角α与第二薄膜140的取向角β的正负的符号不同，能够防止暴露于高温状态时的薄膜电容器10的歪斜的变形。
另外，根据本实施方式的电容器单元1，即便为了使壳体40内的填充树脂50固化而对壳体40内进行加热、从而使壳体40内的薄膜电容器10暴露于高温状态，也能够抑制薄膜电容器10的歪斜的变形。由此，通过在第一母线20及第二母线30与壳体40之间设置定位构造，从而即便在注入填充树脂50时不利用固定用的夹具对电容器单元1进行固定，也能够防止填充树脂50固化后的电容器单元1的歪斜的变形。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不局限于上述实施方式，另外，本发明的应用例除了上述实施方式之外还能够进行各种变更。
<薄膜电容器的制造方法的变更例1>
图11是变更例1的用于说明薄膜电容器10的制造工序的图。图12是变更例1的用于说明薄膜卷绕工序的图。
在本变更例的薄膜电容器10的制造方法中，从上述实施方式变更了分割薄膜准备工序至薄膜卷绕工序。
如图11所示，通过分割薄膜准备工序，准备两个低条薄膜600L或两个高条薄膜600H。需要说明的是，低条薄膜600L和高条薄膜600H可以通过相同的原料薄膜500取出，也可以从不同的原料薄膜500取出。在相同条的分割薄膜600从相同的原料薄膜500取出的情况下，从原料薄膜500的相同位置取出的分割薄膜600被分为两个而被重新卷绕。
在金属蒸镀工序中，在准备好的一方的低条薄膜600L(高条薄膜600H)上，与上述实施方式同样地在外侧的表面形成第一金属层700a。另一方面，在准备好的另一方的低条薄膜600L(高条薄膜600H)上，在内侧的表面形成第二金属层700b，该内侧的表面成为在一方的低条薄膜600L(高条薄膜600H)形成第一金属层700a的面的背面。需要说明的是，在蒸镀装置1000中，另一方的低条薄膜600L以送出的薄膜600a的内侧的表面在冷却滚筒1003中朝向外侧的方式设置于卷出轴1001。
在薄膜切断工序中，将在外侧的表面形成有第一金属层700a的低条薄膜600L(高条薄膜600H)按照薄膜电容器10的宽度细分化，形成多个第一细分化薄膜800A。另外，将在内侧的表面形成有第二金属层700b的低条薄膜600L(高条薄膜600H)按照薄膜电容器10的宽度细分化，形成多个第二细分化薄膜800B。
在电容器卷绕工序中，如图12那样，将第二细分化薄膜800B与设置于第一卷出轴1101的第一细分化薄膜800A相反地设置在卷绕装置1100的第二卷出轴1102上。由此，以形成有第一金属层700a的外侧的表面与形成有第二金属层700b的内侧的表面朝向相同的方向的方式送出第一细分化薄膜800A(薄膜800a)和第二细分化薄膜800B(薄膜800b)。然后，第一细分化薄膜800A及第二细分化薄膜800B以各自所形成的第一金属层700a及第二金属层700b成为电容器主体100的内侧且在第一细分化薄膜800A的外侧重叠第二细分化薄膜800B的方式卷绕于卷取轴1103，形成电容器主体100。
在本变更例中，外装薄膜被覆工序以后的工序与上述实施方式相同。
从尽管为相同的低条薄膜600L(高条薄膜600H)但第一金属层700a与第二金属层700b形成于相反的面的两个低条薄膜600L(高条薄膜600H)分别制作第一薄膜120及第二薄膜140，由此，第一薄膜120及第二薄膜140各自的取向角α与取向角β的正负的符号不同。因此，在本变更例的薄膜电容器10的制造方法中，也制造出第一薄膜120的取向角α与第二薄膜140的取向角β的正负的符号不同的薄膜电容器10。
<薄膜电容器的制造方法的变更例2>
图13是变更例2的用于说明薄膜电容器10的制造工序的图。
在本变更例的薄膜电容器10的制造方法中，从上述实施方式变更了分割薄膜准备工序至薄膜卷绕工序。
如图13所示，通过分割薄膜准备工序，准备一个低条薄膜600L或一个高条薄膜600H。
在金属蒸镀工序中，通过在低条薄膜600L(高条薄膜600H)的外侧的表面实施金属蒸镀，从而形成大致按照薄膜电容器10的宽度沿低条薄膜600L(高条薄膜600H)的长边方向延伸的第一金属层700a，通过在低条薄膜600L(高条薄膜600H)的内侧的表面的不与第一金属层700a对置的位置实施金属蒸镀，从而形成大致按照薄膜电容器10的宽度沿低条薄膜600L(高条薄膜600H)的长边方向延伸的第二金属层700b。需要说明的是，在本变更例的金属蒸镀工序中，不使用上述实施方式的蒸镀装置1000，而使用例如日本特愿2016-015229号所示的能够在低条薄膜600L(高条薄膜600H)的外侧和内侧的双方的表面进行金属蒸镀的已知的蒸镀装置。在上述蒸镀装置中，图7的(a)那样的边缘油喷射器1002、冷却滚筒1003以及蒸镀器1004这些单元设置在前段和后段，在前段的单元中，在低条薄膜600L(高条薄膜600H)的一方的表面进行金属蒸镀，在后段的单元中，在另一方的表面进行金属蒸镀。
在薄膜切断工序中，将在外侧与内侧的表面互不相同地形成有第一金属层700a与第二金属层700b的低条薄膜600L(高条薄膜600H)按照薄膜电容器10的宽度细分化，形成多组在外侧的表面形成有第一金属层700a的第一细分化薄膜800A和在内侧的表面形成有第二金属层700b的第二细分化薄膜800B。
在电容器卷绕工序中，与变更例1同样地，第二细分化薄膜800B与设置于第一卷出轴1101的第一细分化薄膜800A相反地设置于卷绕装置1100的第二卷出轴1102(参照图12)。由此，以形成有第一金属层700a的外侧的表面与形成有第二金属层700b的内侧的表面朝向相同的方向的方式送出第一细分化薄膜800A(薄膜800a)和第二细分化薄膜800B(薄膜800b)。然后，第一细分化薄膜800A及第二细分化薄膜800B以各自所形成的第一金属层700a及第二金属层700b成为电容器主体100的内侧且在第一细分化薄膜800A的外侧重叠第二细分化薄膜800B的方式卷绕于卷取轴1103，形成电容器主体100。
在本变更例中，外装薄膜被覆工序以后的工序与上述实施方式相同。
从第一金属层700a与第二金属层700b形成于相反的面的一个低条薄膜600L(高条薄膜600H)分别制作第一薄膜120及第二薄膜140，由此，第一薄膜120及第二薄膜140各自的取向角α与取向角β的正负的符号不同。因此，在本变更例的薄膜电容器10的制造方法中，也制造出第一薄膜120的取向角α与第二薄膜140的取向角β的正负的符号不同的薄膜电容器10。
<其他变更例>
在上述实施方式中，使第一薄膜120的取向角α与第二薄膜140的取向角β的符号不同。然而，在取向角α与取向角β的关系满足-20°＜α+β＜+20°的情况下，取向角α与取向角β也可以为相同的符号。这样，相比于取向角α与取向角β的总和的绝对值大的图10的(a)、(c)的薄膜电容器10的方式，抑制了取向角α与取向角β的总和的绝对值(|α+β|)的情况更接近于取向角α与取向角β的总和的绝对值大致为0°的图10的(b)的薄膜电容器10的方式，因此，能够期待抑制暴露于高温状态时的薄膜电容器10的歪斜的变形的效果。需要说明的是，在该情况下，进一步优选取向角α与取向角β的关系满足α-β＜-5°或+5°＜α-β。在制造这样的薄膜电容器10的情况下，变更上述实施方式的制造方法的分割薄膜准备工序，仅准备条不同的两个分割薄膜600。
另外，在上述实施方式中，薄膜电容器10具备将形成有第一金属层110的第一薄膜120与形成有第二金属层130的第二薄膜140重叠地卷绕而成的电容器主体100。然而，薄膜电容器10也可以具备将形成有第一金属层110的第一薄膜120与形成有第二金属层130的第二薄膜140重叠地层叠而成的电容器主体100。在该情况下，在上述实施方式的制造方法中，将薄膜卷绕工序变更为用于制造层叠类型的电容器主体100的已知的电容器主体100的形成工序。
此外，在上述实施方式中，在电容器单元1中，多个薄膜电容器10以其两端面朝向上下方向(壳体40开口的方向)的状态收容于壳体40。然而，不局限于此，多个薄膜电容器10也可以以其两端面朝向左右方向(与壳体40的开口方向正交的方向)的状态收容于壳体40。
此外，本发明的实施方式能够在权利要求书所示的技术思想的范围内适当进行各种变更。
产业上的可利用性
本发明在用于各种电子设备、电气设备、产业设备、车辆的电装等的薄膜电容器、具备该薄膜电容器的电容器单元、以及该薄膜电容器的制造方法中是有用的。
附图标记说明：
1 电容器单元；
10 薄膜电容器；
20 第一母线；
30 第二母线；
40 壳体；
50 填充树脂；
100 电容器主体；
110 第一金属层；
120 第一薄膜；
130 第二金属层；
140 第二薄膜；
101 第一端面；
102 第二端面；
300 第一电极；
400 第二电极；
500 原料薄膜；
600 分割薄膜；
600L 低条薄膜(第一分割薄膜)；
600H 高条薄膜(第二分割薄膜)；
700a 第一金属层；
700b 第二金属层；
800L 低条细分化薄膜(第一细分化薄膜)；
800H 高条细分化薄膜(第二细分化薄膜)。

Claims (8)

1.一种薄膜电容器，其具有相互平行的第一端面及第二端面，
在所述第一端面形成第一电极，在所述第二端面形成第二电极，
该薄膜电容器通过将与所述第一电极相连的第一金属层、与所述第一电极及所述第二电极相连的树脂制的第一薄膜、与所述第二电极相连的第二金属层、以及与所述第一电极及所述第二电极相连的树脂制的第二薄膜在依次重叠的状态下卷绕或层叠而成，
在所述第一薄膜及第二薄膜的薄膜面内，将取向主轴相对于与所述第一端面及第二端面平行的基准方向所成的锐角侧的角度定义为取向角，将从与薄膜面垂直的相同方向观察所述第一薄膜及第二薄膜的隔着所述第二金属层而对置的部位时的、表示从所述基准方向朝一方侧的旋转的取向角的符号定义为正，将表示从所述基准方向朝另一方侧的旋转的取向角的符号定义为负时，
所述第一薄膜的取向角α与所述第二薄膜的取向角β的符号不同。
2.一种薄膜电容器，其具有相互平行的第一端面及第二端面，
在所述第一端面形成第一电极，在所述第二端面形成第二电极，
该薄膜电容器通过将与所述第一电极相连的第一金属层、与所述第一电极及所述第二电极相连的树脂制的第一薄膜、与所述第二电极相连的第二金属层、以及与所述第一电极及所述第二电极相连的树脂制的第二薄膜在依次重叠的状态下卷绕或层叠而成，
在所述第一薄膜及第二薄膜的薄膜面内，将取向主轴相对于与所述第一端面及第二端面平行的基准方向所成的锐角侧的角度定义为取向角，将从与薄膜面垂直的相同方向观察所述第一薄膜及第二薄膜的隔着所述第二金属层而对置的部位时的、表示从所述基准方向朝一方侧的旋转的取向角的符号定义为正，将表示从所述基准方向朝另一方侧的旋转的取向角的符号定义为负时，
所述第一薄膜的取向角α与所述第二薄膜的取向角β的关系为
-20°＜α+β＜+20°。
3.根据权利要求1或2所述的薄膜电容器，其特征在于，
所述第一金属层形成于所述第一薄膜的表面，所述第二金属层形成于所述第二薄膜的表面。
4.根据权利要求1或2所述的薄膜电容器，其特征在于，
所述第一薄膜的取向角α与所述第二薄膜的取向角β的关系还为α-β＜-5°或+5°＜α-β。
5.一种电容器单元，具备：
权利要求1至4中任一项所述的薄膜电容器；
第一母线及第二母线，其与所述薄膜电容器的所述第一电极及所述第二电极连接；
壳体，其收容所述薄膜电容器、所述第一母线及所述第二母线；以及
热固化性的填充树脂，其填充于所述壳体内。
6.一种薄膜电容器的制造方法，包括：
准备第一分割薄膜的工序，该第一分割薄膜通过将作为双轴延伸的薄膜的原料薄膜沿宽度方向分割为多个而形成；
准备第二分割薄膜的工序，该第二分割薄膜从所述原料薄膜或者与所述原料薄膜另外准备的作为双轴延伸的薄膜的原料薄膜分割，并且从在所述原料薄膜上的宽度方向上与所述第一分割薄膜不同的位置取出；
通过在所述第一分割薄膜及所述第二分割薄膜的一方的表面实施金属蒸镀而分别形成第一金属层及第二金属层的工序；
通过按照规定的宽度将在一方的表面分别形成有所述第一金属层及所述第二金属层的所述第一分割薄膜及所述第二分割薄膜细分化，从而形成第一细分化薄膜及第二细分化薄膜的工序；
将所述第一细分化薄膜及所述第二细分化薄膜在重叠的状态下卷绕或层叠的工序；以及
在卷绕或层叠后的所述第一细分化薄膜及所述第二细分化薄膜的两端面形成一对电极的工序。
7.一种薄膜电容器的制造方法，包括：
准备第一分割薄膜的工序，该第一分割薄膜通过将作为双轴延伸的薄膜的原料薄膜沿宽度方向分割为多个而形成；
准备第二分割薄膜的工序，该第二分割薄膜从所述原料薄膜或者与所述原料薄膜另外准备的作为双轴延伸的薄膜的原料薄膜分割，并且从在所述原料薄膜上的宽度方向上与所述第一分割薄膜相同的位置或者相邻的位置取出；
通过在所述第一分割薄膜的一方的表面实施金属蒸镀而形成第一金属层的工序；
通过在所述第二分割薄膜的一方的表面实施金属蒸镀而形成第二金属层的工序，所述第二分割薄膜的一方的表面是，所述原料薄膜或者与所述原料薄膜另外准备的作为双轴延伸的薄膜的原料薄膜中的面成为所述第一分割薄膜的一方的表面的背面的面；
通过按照规定的宽度将在一方的表面分别形成有所述第一金属层及所述第二金属层的所述第一分割薄膜及所述第二分割薄膜细分化，从而形成第一细分化薄膜及第二细分化薄膜的工序；
将所述第一细分化薄膜及所述第二细分化薄膜在重叠的状态下卷绕或层叠的工序；以及
在卷绕或层叠后的所述第一细分化薄膜及所述第二细分化薄膜的两端面形成一对电极的工序。
8.一种薄膜电容器的制造方法，包括：
准备分割薄膜的工序，该分割薄膜通过将作为双轴延伸的薄膜的原料薄膜沿宽度方向分割为多个而形成；
通过在所述分割薄膜的一方的表面实施金属蒸镀而形成按照规定的宽度沿所述分割薄膜的长边方向延伸的第一金属层，通过在所述分割薄膜的另一方的表面的不与所述第一金属层对置的位置实施金属蒸镀而形成按照规定的宽度沿所述分割薄膜的长边方向延伸的第二金属层的工序；
通过将在一方的表面具有所述第一金属层且在另一方的表面具有所述第二金属层的所述分割薄膜细分化，从而形成具有所述第一金属层的第一细分化薄膜及具有所述第二金属层的第二细分化薄膜的工序；
将所述第一细分化薄膜与所述第二细分化薄膜在重叠的状态下卷绕或层叠的工序；以及
在卷绕或层叠后的所述第一细分化薄膜及所述第二细分化薄膜的两端面形成一对电极的工序。
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Assignee: PANASONIC ELECTRONIC DEVICES (JIANGMEN) CO.,LTD.

Assignor: Panasonic electromechanical Co.,Ltd.

Contract record no.: X2022990000977

Denomination of invention: Manufacturing method of film capacitor, capacitor unit and film capacitor

Granted publication date: 20210108

License type: Common License

Record date: 20230103

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