CN111213217A - 薄膜电容器、连结型电容器、使用其的逆变器以及电动车辆 - Google Patents

薄膜电容器、连结型电容器、使用其的逆变器以及电动车辆 Download PDF

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Abstract

薄膜电容器具备：主体部(3)，其至少具备在第一电介质薄膜(1a)的第一面上具有第一金属膜(2a)的第一金属化薄膜、以及在第二电介质薄膜(1b)的第二面上具有第二金属膜(2b)的第二金属化薄膜(5b)；和一对外部电极(4a、4b)。在第一金属膜(2a)和第二金属膜(2b)之间，配置有第一电介质薄膜(1a)或第二电介质薄膜(2b)。外部电极(4a、4b)分别配置于主体部(3)的第一方向的一对主体端部(3a、3b)，并与第一金属膜(2a)或第二金属膜(2b)电连接。与外部电极(4a、4b)电连接的第一、第二金属膜(2a、2b)中的至少任意一者在与外部电极(4a、4b)电连接的主体端部(3a、3b)的附近具有膜厚为20nm以上的第一部位(2e)，并且在该第一部位(2e)具有与主体端部(3a或3b)相接并在第一方向上延伸的第一槽(8)。

Description

薄膜电容器、连结型电容器、使用其的逆变器以及电动车辆
技术领域
本公开涉及一种薄膜电容器、连结型电容器、使用其的逆变器以及电动车辆。
背景技术
薄膜电容器例如具有：将聚丙烯树脂薄膜化而得的电介质薄膜、和通过蒸镀形成于该电介质薄膜的表面的金属膜。金属膜被用作电极。通过这样的结构，在薄膜电容器中，在电介质薄膜的绝缘缺陷部发生了短路的情况下，因短路的能量，缺陷部周边的金属膜发生蒸发、飞散，电介质薄膜的绝缘缺陷部被绝缘化。薄膜电容器具有这样的自愈性，难以发生绝缘击穿。
这样，薄膜电容器使电气电路短路时的火灾、触电难以发生。因此，近年来，对于LED(Light Emitting Diode，发光二极管)照明等的电源电路、混合动力汽车的电动机驱动、太阳能发电的逆变器系统等，薄膜电容器的用途正在扩大。
例如，专利文献1中公开了如下技术：在薄膜电容器中，相较于具有上述那样的自愈性的容量表现部的金属膜的厚度，使与外部电极连接的部位的金属膜的厚度增大，提高金属膜与外部电极的连接强度的技术。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-085870号公报
发明内容
本公开的薄膜电容器具备：主体部，其至少具备第一金属化薄膜和第二金属化薄膜，所述第一金属化薄膜具有第一电介质薄膜、以及在该第一电介质薄膜的第一面上配置的第一金属膜，所述第二金属化薄膜具有第二电介质薄膜、以及在第二电介质薄膜的第二面上配置的第二金属膜；以及一对外部电极。在所述第一金属膜和所述第二金属膜之间配置所述第一电介质薄膜或所述第二电介质薄膜。所述外部电极分别配置于所述主体部的第一方向的一对主体端部，并与所述第一金属膜以及所述第二金属膜的任意一者电连接。与所述外部电极电连接的所述第一金属膜和/或所述第二金属膜在与所述外部电极电连接的所述主体端部的附近具有膜厚为20nm以上的第一部位，并且在该第一部位具有与所述主体端部相接并在所述第一方向上延伸的第一槽。此外，当记载为“A和/或B”时，这是指“仅A”、“仅B”或“A和B”中的任意一者。
本公开的连结型电容器具备：多个薄膜电容器、和与该多个薄膜电容器连接的汇流条，所述薄膜电容器包含上述薄膜电容器。
本公开的逆变器具备：具有开关元件的电桥电路、和与该电桥电路连接的电容部，所述电容部包含上述薄膜电容器。
本公开的电动车辆具备：电源、与该电源连接的逆变器、与该逆变器连接的电动机、以及由该电动机驱动的车轮，所述逆变器是上述逆变器。
附图说明
图1是示意性表示卷绕型薄膜电容器的展开立体图。
图2是层叠型薄膜电容器的概略剖视图。
图3是表示实施方式之一中的电介质薄膜以及金属膜的一部分的表面的俯视图。
图4是图3的iv-iv线剖视图。
图5是图3的v-v线剖视图。
图6是图3的vi-vi线剖视图。
图7是表示实施方式之一中的电介质薄膜以及金属膜的一部分的表面的俯视图。
图8是表示实施方式之一中的电介质薄膜以及金属膜的一部分的表面的俯视图。
图9是表示实施方式之一中的电介质薄膜以及金属膜的一部分的表面的俯视图。
图10是实施方式之一中的薄膜电容器的概略剖视图。
图11是表示图10的电介质薄膜以及金属膜的一部分的表面的俯视图。
图12是示意性表示连结型电容器的立体图。
图13是表示逆变器的实施方式之一的概略结构图。
图14是表示电动车辆的实施方式之一的概略结构图。
具体实施方式
如图1～图3所示那样，薄膜电容器具备：薄膜电容器主体部3(以下，有时也简称为主体部3)、和一对外部电极4a、4b。主体部3是第一电介质薄膜1a、第二电介质薄膜1b、和第一金属膜2a、第二金属膜2b被层叠或卷绕。一对外部电极4a、4b通过金属喷镀而设置于主体部3的对置的端部(主体端部)3a、3b。
图1所示的卷绕型薄膜电容器A的主体部3是在第一电介质薄膜1a的第一面1ac具备第一金属膜2a的第一金属化薄膜5a、和在第二电介质薄膜1b的第二面1bc具备第二金属膜2b的第二金属化薄膜5b被重叠并卷绕。第一金属膜2a在主体部3的一个主体端部3a而与外部电极4a电连接。第二金属膜2b在主体部3的另一个主体端部3b而与外部电极4b电连接。以下，有时省略第一电介质薄膜1a、第一金属膜2a以及第一金属化薄膜5a中的“第一”，简称为电介质薄膜1a、金属膜2a以及金属化薄膜5a。此外，有时省略第二电介质薄膜1b、第二金属膜2b以及第二金属化薄膜5b中的“第二”，简称为电介质薄膜1b、金属膜2b以及金属化薄膜5b。
图1中，为了易于理解，将引出的电介质薄膜1a、1b以及金属膜2a、2b的厚度描绘为越靠近纸面跟前则越厚。
图1中，将电介质薄膜1a、1b以及金属膜2a、2b的宽度方向表示为第一方向x，将长度方向表示为第二方向y，并将厚度方向表示为z方向。以下，有时将第一方向x简称为x方向，将第二方向y简称为y方向。电介质薄膜1a、1b以及金属膜2a、2b在z方向上重合。外部电极4a、4b分别配置于主体部3的位于x方向上的主体端部3a、3b。在薄膜电容器A中，x方向与卷绕的轴方向一致。
图2所示的层叠型薄膜电容器B的主体部3是在电介质薄膜1a的第一面1ac具备金属膜2a的金属化薄膜5a、和在电介质薄膜1b的第二面1bc具备金属膜2b的金属化薄膜5b被交替地层叠。金属膜2a在主体部3的一个主体端部3a与外部电极4a电连接。金属膜2b在主体部3的另一个主体端部3b与外部电极4b电连接。
薄膜电容器A以及B的电介质薄膜1a具有：在z方向上对置的第一面1ac和第三面1ad、以及在x方向上对置的第一侧面1ae和第二侧面1af。电介质薄膜1b具有：在z方向上对置的第二面1bc和第四面1bd、以及在x方向上对置的第一侧面1be和第二侧面1bf。
所谓金属化薄膜5a是在电介质薄膜1a的第一面1ac上形成了金属膜2a而得的薄膜，在第一面1ac上的第二侧面1af附近具有在y方向上连续地延伸的绝缘边缘部6a。绝缘边缘部6a是电介质薄膜1a露出的部分。
所谓金属化薄膜5b是在电介质薄膜1b的第二面1bc上形成了金属膜2b而得的薄膜，在第二面1bc上的第二侧面1bf附近具有在y方向上连续地延伸的绝缘边缘部6b。绝缘边缘部6b是电介质薄膜1b露出的部分。
如图1、2所示那样，金属化薄膜5a、5b是以稍微在宽度方向(x方向)上偏离的状态而被层叠或卷绕。
若金属膜2a和金属膜2b之间存在电位差，则在金属膜2a和金属膜2b夹着电介质薄膜1a或电介质薄膜1b而重合的有效区域7产生静电电容。
为了说明在薄膜电容器A以及B的金属化薄膜5a、5b中共通的本实施方式的特征，以下，如图3所示那样，有时省略a、b符号。此外，在图4等剖视图中，为了使说明容易，放大地示出了薄膜的厚度方向即z方向。
金属膜2的膜厚可以设为例如20nm以下，特别地设为5～15nm的范围。通过将金属膜2设为这样的膜厚，面积电阻成为18～50Ω/□，能够发挥自愈性。有时也将面积电阻成为薄片电阻(Sheet resistance)。作为金属膜2的材料，可以使用例如铝(A1)、锌(Zn)等的金属或合金等。
金属膜2的膜厚例如利用扫描型电子显微镜(SEM)等对进行了离子铣削加工的金属化薄膜5的剖面进行确认即可。
图3是金属化薄膜5的俯视图，图4是图3的iv-iv线剖视图，图5是图3的v-v线剖视图，图6是图3的vi-vi线剖视图。如图3、4所示那样，金属膜2至少在与外部电极4的连接部的附近(2e)具有所谓的重边构造。所谓与外部电极4的连接部的附近，换言之是指电介质薄膜1的第一侧面1e的附近。以下，有时也将金属膜2的与外部电极4的连接部的附近2e称为重边部2e或第一部位2e。所谓重边构造是指，例如相对于金属膜2a、2b彼此重合的有效区域7，与外部电极4的连接部的附近2e处的金属膜2的厚度厚，且电气电阻低的构造。与外部电极4的连接部的附近2e处的金属膜2的膜厚可以是例如能够发挥自愈性的膜厚的2倍以上，具体地设为20nm以上。重边部2e处的金属膜2的膜厚可以设为80nm以下的范围。通过金属膜2具有重边部2e，金属膜2与外部电极4的电连接提高。此外，通过利用电阻低的重边部2e而与外部电极4电连接，能够降低薄膜电容器A以及B的等效串联电阻(ESR)。在薄膜电容器A以及B中，金属化薄膜5a的重边部2e还可以与金属化薄膜5b的绝缘边缘部6b重合，金属化薄膜5b的重边部2e还可以与金属化薄膜5a的绝缘边缘部6a重合。根据薄膜电容器A以及B的尺寸，重边部2e的第一方向x的宽度还可以设为例如4mm以下，特别地设为0.5mm以上且3mm以下。
在重边部2e，金属膜2的膜厚较厚，因此，金属膜2的热收缩率与电介质薄膜1的热收缩率的差的影响大。因此，在金属化薄膜5的x方向的端部即主体端部3，有时因金属膜2与电介质薄膜1的热收缩差而引起在金属化薄膜5发生翘曲。若在主体端部3金属化薄膜5具有翘曲，则金属喷镀难以进入重合的金属化薄膜5的间隙。其结果，金属膜2与外部电极4的接触面积减少，金属膜2与外部电极4的电连接有时无法充分获得。
在本公开的实施方式之一中，如图3～6所示那样，金属膜2在重边部2e具有在第一方向x上延伸的第一槽8。第一槽8具有对主体端部3开口的开口部8e，从开口部8e起在第一方向x上具有给定的长度L。第一槽8的第一方向x的长度L可以如图3那样与重边部2e的第一方向x的宽度相同，或者更短。金属膜2还可以在第二方向y上以给定的间隔具有多个第一槽8。
通过重边部2e具有第一槽8，从而重边部2e处的金属膜2与电介质薄膜1的热收缩差的影响能够通过第一槽8而被缓和，难以发生金属化薄膜5的端部的翘曲。其结果，金属膜2与外部电极4的电连接的可靠性提高，薄膜电容器的介电损耗降低，并能够抑制基于充放电周期的介电损耗的增大。
第一槽8的第一方向x的长度L还可以是重边部2e即第一部位2e的第一方向x的宽度以下。L还可以设为例如1.0mm以上且2.0mm以下。通过L大于1.0mm，能够缓和与电介质薄膜1的热收缩差的影响。通过L小于2.0mm，第一槽8难以到达有效区域7，能够确保静电容量。即，位于有效区域7的金属膜2还可以不具有第一槽8。
换言之，当从z方向俯视观察薄膜电容器时，金属化薄膜5a的第一槽8a可以与金属化薄膜5b的边缘部6b重叠，而不与金属膜2b重叠。金属化薄膜5b的第一槽8b还可以与金属化薄膜5a的边缘部6a重叠，而不与金属膜2a重叠。即，金属化薄膜5a的第一槽8a还可以不具有与金属膜2b重叠的部位，金属化薄膜5b的第一槽8还可以不具有与金属膜2a重叠的部位。
在第二方向y上相邻的第一槽8与第一槽8的间隔P1还可以设为例如4mm以下。若P1大于4mm，则可能无法缓和金属膜2与电介质薄膜1的热收缩差的影响。在重边部2e的膜厚比较大的情况下，还可以减小P1；在重边部2e的膜厚比较小的情况下，还可以增大P1。P1还可以设为例如1mm以上，然而还可以比其小。
如图6所示那样，将第一槽8的第二方向y的宽度设为W。当设第一槽8的最大宽度为W1，并设开口部8e的宽度为W2时，W1和W2可以如图3所示那样是相同的。此外，W1还可以大于W2，即，开口部8e的宽度W2窄，在第一槽8的开口部8e以外的部位宽度W成为最大。例如，第一槽8的形状还可以如图3所示那样是长方形形状，还可以如图7所示那样是以开口部8e为短底部，并以与开口部8e对置的边为长底部的梯形形状。第一槽8的形状还可以如图8所示那样是在第一方向x上延伸的槽与在第二方向y上延伸的槽发生了交叉的十字形状。该情况下，将在第二方向y上延伸的槽的第二方向y的长度设为最大宽度W1。
此外，第一槽8的壁面即金属膜2还可以在主体端部3夹着第一槽8而接触。在主体端部3中，第一槽8的壁面即金属膜2只要不进行接合即可。该情况下，第一槽8的形状还可以是在主体端部3具有顶点的三角形形状。
将相邻的第一槽8彼此的间隔P1与开口部8e的宽度W2之间的比设为W2/P1。W2/P1越小，则金属膜2与外部电极4的接触面积越大。W2/P1还可以设为例如0.35以下。
通过使第一槽8的开口部8的宽度W2小于最大宽度W1，能够缓和金属膜2与电介质薄膜1的热收缩差的影响，而难以发生金属化薄膜5的端部的翘曲，同时，能够使金属膜2与外部电极4的接触面积进一步增大。其结果，能够进一步提高金属膜2与外部电极4的电连接。W1还可以设为例如0.1mm以上且1.0mm以下，特别地0.3mm以上且0.5mm以下。W2还可以设为例如1.0mm以下，特别地0.5mm以下。
第一槽8的底面还可以是电介质薄膜1。第一槽8的底面还可以是金属膜2。在第一槽8的底面是金属膜2的情况下，第一槽8的底面部的金属膜2的膜厚比重边部2e的膜厚薄。
如图9所示那样，金属膜2除了第一槽8以外，还可以在有效区域7具有一个或多个第二槽9。第二槽9还可以与电介质薄膜1的端面1c和/或绝缘边缘部6接连。第二槽9还可以在第一方向x上延伸，并与电介质薄膜1的端面1c和绝缘边缘部6连接。多个第二槽9还可以在各自不同的方向上延伸并且交叉，将金属膜2分割为多个小区域。金属膜2还可以具有将由第二槽9分割后的小区域彼此接连的熔丝部10。当在第一区域2e存在多个第二槽9的情况下，还可以在相邻的第二槽9与第二槽9之间设置一个以上的第一槽8。在第一区域2e，第一槽8与第一槽8的间隔P1小于第二槽9与第二槽9的间隔P2。此外，例如，当将有效区域7在第一方向x上分为两部分时，金属膜2的与绝缘边缘6邻接的一方的区域具有第二槽9，金属膜2的具有重边2e的一方的区域可以不具有第二槽9。第二槽9的宽度还可以设为例如0.01～0.20mm。
在图10、11所示的层叠型薄膜电容器C的主体部3中，将在第一电介质薄膜1a的第一面1ac具备第一金属膜2a的第一金属化薄膜5a、和在第二电介质薄膜1b的第二面1bc具备第二金属膜2b的第二金属化薄膜5b交替地层叠。在图11中还将第一电介质薄膜1a、第二电介质薄膜1b以及第一金属膜2a、第二金属膜2b的宽度方向表示为第一方向x，将长度方向表示为第二方向y，并将厚度方向表示为z方向。
薄膜电容器C的两个电容部被串联连接。金属膜2a具有：位于图11的左侧的金属膜2a1、和位于图11的右侧的金属膜2a2。即，金属膜2a具有在x方向上并排的两个金属膜2a1和2a2。金属膜2a1在位于主体部3的左侧的主体端部3a与外部电极4a电连接，金属膜2a2在位于主体部3的右侧的主体端部3b与外部电极4b电连接。
薄膜电容器C的金属化薄膜5a在第一方向x的中央部具有在第二方向y上连续地延伸的第一绝缘边缘部6a。第一绝缘边缘部6a并不形成金属膜2，而供第一面1ac露出。金属膜2a1和金属膜2a2通过第一绝缘边缘部6a电绝缘。
薄膜电容器C的金属化薄膜5b在第一方向x的两端具有在第二方向y上连续地延伸的第二绝缘边缘部6b。在第二绝缘边缘部6b并未形成金属膜2，而供第二面1bc露出。金属膜2b并不与外部电极4a、4b的任何一个电连接。
电介质薄膜1a、1b以及金属膜2a、2b如图11所示那样在z方向上互相重叠并层叠。在薄膜电容器C中，第一电容部C1和第二电容部C2串联连接。对于第一电容部C1，金属膜2a1和金属膜2b夹着电介质薄膜1a或1b形成于有效区域7a；对于第二电容部C2，金属膜2a2和金属膜2b夹着电介质薄膜1a或1b形成于有效区域7b。
此外，在有效区域7(7a、7b)，重合的金属膜2a(2a1、2a2)以及2b的任意一者是能够发挥自愈性的膜厚即可。例如，还可以将薄膜电容器C的金属膜2a整体设为与第一部位2e相同的膜厚，并设金属膜2b整体的厚度为20nm以下。该情况下，薄膜电容器C能够通过金属膜2b发挥自愈性。在薄膜电容器C的情况下，还可以如图11所示那样，金属膜2a仅具有第一槽8，金属膜2b具有第二槽9。
这样的串联型构造不仅应用于图10、11所示的层叠型薄膜电容器C，还可以应用于卷绕型薄膜电容器。
在薄膜电容器C那样的串联型构造中，在薄膜电容器的内部第一电容部C1与第二电容部C2串联连接，对第一电容部C1施加的电压以及对第二电容部C2施加的电压按照各电容部的静电容量来分配。其结果，能够使薄膜电容器C整体的耐电压提高。以下，有时还将薄膜电容器A、B称为通常型薄膜电容器，并将薄膜电容器C称为串联连接型薄膜电容器。
作为用于电介质薄膜1的绝缘性的树脂材料，例如列举了聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚芳酯(PAR)、聚苯醚(PPE)、聚醚酰亚胺(PEI)、环烯烃聚合物(COP)等。特别地，聚芳酯(PAR)具有高的绝缘击穿电压。
这样的薄膜电容器A、B以及C例如如以下那样来制作即可。首先，准备电介质薄膜1。电介质薄膜1例如是通过将绝缘性的树脂溶解于溶媒而得到的树脂溶液例如在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制的基材薄膜的表面上成形为薄片状并进行干燥而使溶剂挥发而得到的。作为成形方法，从刮刀法、模涂法及刀涂法等众所周知的成膜方法中适当选择即可。作为在成形中使用的溶剂，例如可以使用包含甲醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇、乙二醇单丙醚、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、二甲苯、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、二甲基乙酰胺、环己烷、或者从它们之中选择出的两种以上的混合物在内的有机溶剂。另外，也可以对通过熔融挤出法制作的树脂的薄膜进行延伸加工。
电介质薄膜1的厚度还可以设为例如5μm以下。特别地，可以使用0.5～4μm的厚度的电介质薄膜1。
电介质薄膜1可以仅通过上述绝缘性的树脂构成。电介质薄膜1还可以包含除上述绝缘性树脂以外的材料。作为电介质薄膜1中包含的树脂以外的结构要素，例如列举上述的有机溶剂以及无机填料。对于无机填料，例如还可以使用氧化铝、氧化钛、二氧化硅等无机氧化物、氮化硅等无机氮化物、玻璃等。尤其是在将具有钙钛矿型构造的复合氧化物等相对介电常数高的材料用作无机填料的情况下，电介质薄膜1整体的相对介电常数提高，能够使薄膜电容器小型化。另外，在提高无机填料与树脂的相溶性方面，也可以对无机填料进行硅烷偶联处理、钛酸酯偶联处理等表面处理。
当在电介质薄膜1中使用这样的无机填料的情况下，通过设为含有无机填料不足50质量％，并含有树脂50质量％以上的复合薄膜，能够在维持树脂的可挠性的状态下，得到基于无机填料而实现的相对介电常数提高等效果。此外，无机填料的尺寸例如平均粒径还可以设为4～1000nm。
在制作的电介质薄膜1的一个面的给定部位实施掩模。在电介质薄膜1的一个面的未实施掩模的部分，对铝(A1)等金属成分进行蒸镀来形成金属膜2，由此得到具有绝缘边缘部6的金属化薄膜5。
所谓实施掩模的给定部位，在薄膜电容器A以及B的情况下，是宽度方向(第一方向x)的一个端部。在薄膜电容器C的情况下，所谓给定部位是指第一电介质薄膜1a的宽度方向(第一方向x)的中央部，是第二电介质薄膜1b的宽度方向(第一方向x)的两个端部。
对上述金属化薄膜5的要形成重边的部分以外的部分实施掩模，在上述蒸镀而得的金属成分的不存在掩模的部分之上，进一步蒸镀例如锌(Zn)，来形成重边构造。为了形成重边部2e而蒸镀的蒸镀膜的膜厚也可以设为上述蒸镀而得的金属成分的膜厚的1～3倍。由此，重边部2e的膜厚成为其他部位的膜厚的2～4倍，成为第一部位2e。
接着，在金属膜2的第一部位2e形成第一槽8。对于第一槽8的形成，还可以使用激光图案化法。激光图案化法是通过激光使金属膜4的一部分蒸发的方法，使用激光打标机或激光微调机。作为激光，使用绿色激光、YAG激光以及CO2激光中的任意一种即可。
在一个面具有金属膜2(2a、2b)的金属化薄膜5(5a、5b)以两片为一组，如图1或2所示那样，以稍微在宽度方向即第一方向x上偏离的状态重叠而以一组以上进行层叠或进行卷绕，由此，得到薄膜电容器A或B的主体部3。以金属化薄膜5a以及5b为一组，如图11所示那样重叠而以一组以上进行层叠或进行卷绕，由此得到薄膜电容器C的主体部3。
通过在得到的主体部3的x方向的两端面形成金属喷镀电极来作为外部电极4，得到薄膜电容器A、B或C。对于外部电极4的形成，例如使用金属的热喷涂、溅射法、镀敷法等方法即可。
还可以利用未图示的外包装构件来覆盖形成了外部电极4的主体部3的外表面。
作为金属膜2的材料，列举例如铝(A1)、锌(Zn)等金属或合金等。
此外，作为金属喷镀电极的材料，还可以使用选自锌、锡、铝、铜以及焊锡的至少一种金属材料。
图12是示意性地表示连结型电容器的实施方式之一的立体图。在图12中，为了使连结型电容器的结构容易理解，省略了壳体以及覆盖电容器表面的外包装树脂的记载。在连结型电容器D中，多个卷绕型薄膜电容器A通过一对汇流条21、23而并联连接。汇流条21、23具有外部连接用的端子部21a、23a、和引出端子部21b、23b。引出端子部21b、23b各自分别与薄膜电容器A的外部电极4a、4b连接。
若连结型电容器D包含上述的薄膜电容器A，则能够得到介电损耗小且基于充放电周期的介电损耗的增加少的连结型电容器D。此外，在连结型电容器D中，除了卷绕型薄膜电容器A之外，还可以包含层叠型薄膜电容器B或串联连接型薄膜电容器C。
连结型电容器D可以具有至少一个薄膜电容器A，电可以具有两个以上的薄膜电容器A。在将薄膜电容器A以多个例如图12所示那样以四个进行了并排的状态下，在分别形成于主体部3的两端的外部电极4a、4b经由接合件来安装汇流条21、23，由此，得到连结型电容器D。
连结型电容器D可以如图12所示那样平面地配置薄膜电容器，也可以堆积地配置薄膜电容器。此外，对于薄膜电容器A的配置，还可以设为外部电极4所位于的方向即x方向是沿着铅垂方向的配置。
此外，还能够将薄膜电容器A、B、C以及连结型电容器D收纳于壳体，之后，在壳体内的空隙填充树脂，来作为树脂模制型(壳体模制型)电容器。
图13是用于说明逆变器的实施方式之一的概略结构图。图13中作为实施方式的一例，示出了从直流生成交流的逆变器E。如图13所示那样，逆变器E具备电桥电路31和电容部33。电桥电路31由例如IGBT(Insulated gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管)那样的开关元件和二极管构成。电容部33配置于电桥电路31的输入端子之间，使电压稳定化。在逆变器E中，作为电容部33使用上述的薄膜电容器A、B、C或连结型电容器D。
该逆变器E与将直流电源的电压升压的升压电路35连接。电桥电路31与成为驱动源的电动发电机(电动机M)连接。
图14是电动车辆的概略结构图。图14中，作为实施方式的一例，示出了混合动力汽车(HEV)。
电动车辆F具备：驱动用的电动机41、发动机43、传动装置45、逆变器47、电源(电池)49、前轮51a以及后轮51b。
电动车辆F作为驱动源具备电动机41、发动机43、或者这二者的输出。驱动源的输出经由传动装置45而传递给左右一对前轮51a。电源49与逆变器47连接，逆变器47与电动机41连接。
此外，图14所示的电动车辆F具备车辆ECU53、以及发动机ECU57。车辆ECU53进行电动车辆E整体的统括性控制。发动机ECU57控制发动机43的转速，并对电动车辆E进行驱动。电动车辆E进一步具备由驾驶员等操作的点火开关55、未图示的油门踏板、以及制动器等运转装置。向车辆ECU53输入与驾驶员等的运转装置的操作对应的驱动信号。车辆ECU53根据该驱动信号，将指示信号输出给发动机ECU57、电源49、以及作为负载的逆变器47。发动机ECU57响应于指示信号来控制发动机43的转速，并对电动车辆E进行驱动。
作为电动车辆F的逆变器47，使用逆变器E即在电容部33中包含上述薄膜电容器A、B、C或连结型电容器D的逆变器E。在这样的电动车辆F中，薄膜电容器A、B、C或连结型电容器D是介电损耗小、且基于充放电周期的介电损耗的增加少的电容器，因此，静电容量能够长期地维持，并能够长期地降低在逆变器47等中发生的开关噪声。
此外，本实施方式的逆变器E除了上述混合动力汽车(HEV)之外，还能够应用于电动车(EV)、燃料电池车、或者电动自行车、发电机、太阳能电池等各种电力变换应用制品。
实施例
使用聚芳酯(U-100，尤尼吉可制)制作了平均厚度2.5μm的电介质薄膜。对于电介质薄膜，将聚芳酯溶解于甲苯，使用涂布机在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制的基材上进行涂布，成形为薄片状。成形后，在130℃下进行热处理来除去甲苯，得到电介质薄膜。将得到的电介质薄膜从基材剥离，分切加工成130mm宽度。
如以下那样制作了串联连接型薄膜电容器。在电介质薄膜的一个主面形成Al(铝)金属膜，得到具有膜厚不同的两种金属膜的金属化薄膜。以下，将膜厚较厚的金属膜设为第一金属膜，将膜厚薄的金属膜称为第二金属膜。
通过进行了离子铣削加工而得的剖面的扫描型电子显微镜(SEM)观察，求出金属膜的膜厚。表1中表示第一金属膜的膜厚t1以及第二金属膜的膜厚t2。使用多用途计量器通过4端子电阻测定模式来评价薄片电阻。例如，膜厚50nm的金属膜的薄片电阻是7Ω/□，膜厚30nm的金属膜的薄片电阻是25Ω/□。
使用绿色激光打标机，在第一金属膜的第一方向x的中央部形成2mm宽度的第一绝缘边缘部，并在第二金属膜的第一方向x的两端形成第二绝缘边缘部。第一槽在膜厚较厚的第一金属膜的第一方向x的两端即第一部位形成。表1表示第一槽的形状。在第二金属膜，使用绿色激光打标机在整面将第二槽形成为网格状。在第二金属膜，形成了由通过第二槽形成的2mm×2mm的小区域、和在小区域之间接连的宽度0.2mm的熔丝部而构成的图案。激光照射条件设为输出4W、频率140kHz、扫描速度4m/秒。
进一步对130mm宽度的金属化薄膜进行分切加工，具有第一金属膜的第一金属化薄膜设为在第一方向x的中央部具有宽度2mm的第一绝缘边缘部的整个宽度28mm的金属化薄膜。具有第二金属膜的第二金属化薄膜设为在第一方向x的两端具有宽度1.5mm的第二绝缘边缘部的整个宽度27mm的金属化薄膜。
将第一金属化薄膜和第二金属化薄膜相互重叠，绕着直径200mm的滚筒(drum)卷绕100圈，得到多个薄膜电容器接连成环状后的卷绕体。第一金属化薄膜和第二金属化薄膜以在第一金属膜与第二金属膜之间夹着一片电介质薄膜的方式相互重叠。
通常型薄膜电容器如以下那样来制作。在分切加工成130mm宽度的电介质薄膜的一个面实施油掩模(oil mask)，在第一方向x即宽度方向的中央形成了宽度52mm的Al(铝)金属膜。Al金属膜的平均厚度设为15nm。接着，在形成的Al金属膜的宽度方向的中央，作为重边部，使用金属掩模形成宽度2～8mm的Zn(锌)金属膜。Zn金属膜的平均厚度设为5～65nm。
对得到的金属化薄膜的宽度方向的中央以及两端进行分切加工，得到宽度28mm的第一金属化薄膜以及第二金属化薄膜。得到的各金属化薄膜的绝缘边缘部的宽度设为1mm，重边部的宽度设为1～4mm。
使用绿色激光打标机，在第一金属膜以及第二金属膜的重边部即第一部位形成第一槽。表2中表示第一槽的形状。此外，在第一金属膜以及第二金属膜的比第一方向的中央更接近绝缘边缘部的区域，使用绿色激光打标机将第二槽形成为网格状，并形成了由2mm×2mm的小区域、和在小区域之间接连的宽度0.2mm的熔丝部构成的图案。激光照射条件设为输出4W、频率140kHz、扫描速度4m/秒。
使第一金属化薄膜和第二金属化薄膜以各自的重边部位于第一方向x的相反侧，并且各自的重边部在第一方向x上以0.5mm突出的方式而相互重叠。将这样相互重叠的1组金属化薄膜绕着直径200mm的滚筒卷绕100圈，得到多个薄膜电容器接连成环状后的卷绕体。第一金属化薄膜和第二金属化薄膜以在第一金属膜与第二金属膜之间夹着一片电介质薄膜的方式相互重叠。
将得到的卷绕体切断，以使第二方向y的宽度成为15mm，得到主体部即层叠体。
在主体部的第一方向x的端面，对锌和锡的合金进行热喷涂，形成外部电极即金属喷镀电极，作为薄膜电容器。
使用数字多用途计量器，在AC1V、1kHz的条件下测定所制作出的薄膜电容器的介电损耗(dissipation factor(损耗因数)：DF)。将该介电损耗的值设为充放电试验前的介电损耗DF1。
如以下那样，进行薄膜电容器的充放电试验。在直流电压(DC)600V下对薄膜电容器进行了充电之后，强制短路来进行放电。将以1次充电-放电为1个周期的充放电周期，进行100个周期的充放电试验。在充放电试验后，再次测定介电损耗DF，将得到的值设为充放电试验后的介电损耗DF2。表1中记载了DF1、DF2以及DF2/DFl的值。此外，DF2/DF1是DF2对DF1的比。
[表1]
Figure BDA0002448257360000151
[表2]
Figure BDA0002448257360000161
在膜厚较厚的第一金属膜的第一方向的端部即第一部位具有第一槽的试料No.2、3、5～17、19、20、以及在重边部即第一部位具有第一槽的试料No.22、23、25、26、28～36、38、40以及41，相比于不具有第一槽的试料No.1、4、18、21、24、27、37、39，充放电试验后的介电损耗的增加小。特别地，第一槽的最大宽度W1大于开口部的宽度W2的试料No.3、14～16、20、23、26、33～35以及41每一个在充放电试验后均未发现介电损耗的增加。
-符号说明-
A、B、C：薄膜电容器
D：连结型电容器
E：逆变器
F：电动车辆
1、1a、1b：电介质薄膜
2、2a、2b：金属膜
2e：第一部位(重边部)
3：主体部
4、4a、4b：外部电极
5、5a、5b：金属化薄膜
7：有效区域
8：第一槽
9：第二槽
10：熔丝部
21、23：汇流条
31：电桥电路
33：电容部
35：升压电路
41：电动机
43：发动机
45：传动装置
47：逆变器
49：电源
51a：前轮
51b：后轮
53：车辆ECU
55：点火开关
57：发动机ECU。

Claims (13)

1.一种薄膜电容器，具备：
主体部，其至少具备第一金属化薄膜和第二金属化薄膜，所述第一金属化薄膜具有第一电介质薄膜、以及在该第一电介质薄膜的第一面上配置的第一金属膜，所述第二金属化薄膜具有第二电介质薄膜、以及在第二电介质薄膜的第二面上配置的第二金属膜；以及
一对外部电极，
在所述第一金属膜和所述第二金属膜之间，配置所述第一电介质薄膜或所述第二电介质薄膜，
所述外部电极分别配置于所述主体部的第一方向的一对主体端部，并与所述第一金属膜以及所述第二金属膜的任意一者电连接，
所述第一金属膜和/或所述第二金属膜在与所述外部电极电连接的所述主体端部的附近具有膜厚为20nm以上的第一部位，并且在该第一部位具有与所述主体端部相接并在所述第一方向上延伸的第一槽。
2.根据权利要求1所述的薄膜电容器，其中，
所述第一金属膜具有所述第一槽，
当在厚度方向上俯视观察所述第一金属化薄膜以及所述第二金属化薄膜时，不具有所述第一金属膜的所述第一槽与所述第二金属膜重叠的部位。
3.根据权利要求1或2所述的薄膜电容器，其中，
所述第一槽的所述第一方向的长度是所述第一部位的所述第一方向的宽度以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的薄膜电容器，其中，
当将与所述第一方向正交的第二方向上的所述第一槽的宽度设为W，将W的最大值设为W1，并将所述第一槽的与所述主体端部相接的部位的宽度设为W2时，W1大于W2。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的薄膜电容器，其中，
所述第一槽具有位于所述第一金属化薄膜和/或所述第二金属化薄膜的厚度方向的底面，并且在该底面具有所述第一金属膜或所述第二金属膜。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的薄膜电容器，其中，
所述第一槽具有位于所述第一金属化薄膜和/或所述第二金属化薄膜的厚度方向的底面，并且在该底面具有所述第一电介质薄膜或所述第二电介质薄膜。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的薄膜电容器，其中，
所述第二金属膜具有所述第一槽，
当在厚度方向上俯视观察所述第一金属化薄膜以及所述第二金属化薄膜时，不具有所述第二金属膜的所述第一槽与所述第一金属膜重叠的部位。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的薄膜电容器，其中，
所述第一金属化薄膜在所述第一面上的所述第一方向的中央部具有第一绝缘边缘部，
所述第二金属化薄膜在所述第二面上的所述第一方向的两端部具有第二绝缘边缘部，
所述第一绝缘边缘部以及第二绝缘边缘部是不具有所述第一金属膜以及所述第二金属膜的部分，并在与所述第一方向正交的第二方向上连续地延伸，
所述第一金属膜存在于所述第一绝缘边缘部的所述第一方向的两侧，并且在所述主体端部分别与所述外部电极电连接，
所述第二金属膜与所述外部电极的任何一个均未电连接。
9.根据权利要求8所述的薄膜电容器，其中，
当将所述第一金属膜的厚度设为t1，并将所述第二金属膜的厚度设为t2时，所述t1大于所述t2。
10.根据权利要求9所述的薄膜电容器，其中，
所述t1相对于所述t2的比率(t1/t2)是2以上且4以下。
11.一种连结型电容器，具备：
多个薄膜电容器、和将该多个薄膜电容器电连接的汇流条，
所述薄膜电容器包含权利要求1～10中任一项所述的薄膜电容器。
12.一种逆变器，具备：
具有开关元件的电桥电路、和与该电桥电路连接的电容部，
所述电容部包含权利要求1～10中任一项所述的薄膜电容器。
13.一种电动车辆，具备：
电源、与该电源连接的逆变器、与该逆变器连接的电动机、以及由该电动机驱动的车轮，
所述逆变器是权利要求12所述的逆变器。
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