CN111344825A

CN111344825A - 薄膜电容器

Info

Publication number: CN111344825A
Application number: CN201880073861.9A
Authority: CN
Inventors: 城岸贤; 市川智道; 小林真一; 稻仓智生; 菊池公明; 龟井聪; 吉田晓辅
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd; Shizuki Electric Co Inc
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd; Shizuki Electric Co Inc
Priority date: 2017-11-15
Filing date: 2018-06-20
Publication date: 2020-06-26
Anticipated expiration: 2038-06-20
Also published as: CN111344825B; US20200273624A1; JP6944161B2; JPWO2019097753A1; EP3712914A4; US11430610B2; EP3712914A1; WO2019097753A1

Abstract

本发明的薄膜电容器是在层叠体的两端部形成外部电极而成的薄膜电容器，所述层叠体层叠了在表面设置有第1金属层的第1树脂薄膜和在表面设置有第2金属层的第2树脂薄膜，所述薄膜电容器的特征在于，上述第1树脂薄膜和上述第2树脂薄膜交替地层叠，在形成有上述外部电极的一个端部，上述第1树脂薄膜比上述第2树脂薄膜相对地突出，其突出长度为0.5mm以上且3mm以下，上述第1树脂薄膜的与上述层叠体的层叠方向垂直且与从形成有上述外部电极的上述层叠体的一个端部朝向另一个端部的方向平行的方向上的150℃下的杨氏模量为0.6GPa以上。

Description

薄膜电容器

技术领域

本发明涉及薄膜电容器。

背景技术

作为电容器的一种，有如下构造的薄膜电容器，即，将具有可挠性的树脂薄膜用作电介质，并且配置了夹着树脂薄膜相互对置的第1对置电极以及第2对置电极。这样的薄膜电容器例如通过将形成有第1对置电极的树脂薄膜和形成有第2对置电极的树脂薄膜在与卷绕方向垂直的方向(宽度方向)上使端部偏离地层叠，将其卷绕而获得卷绕体之后，在卷绕体的两端部通过金属喷镀等方法形成外部电极，由此来制作。另外，第1对置电极以及第2对置电极也有时均简单称为金属层。

作为薄膜电容器的电介质材料，要求耐热性以及机械强度，但将现有的聚丙烯用于电介质材料(树脂薄膜)的薄膜电容器的耐热性为105℃左右，不具备充分的耐热性。关于这一点，例如在引用文献1中公开了使用如下树脂的薄膜电容器，即，将主面的表面粗糙度Ra设为3nm以上且1000nm以下、玻璃化点为130℃以上、且在氮中以升温速度10℃/分钟对热重量变化进行测定时的500℃下的热分解残留物重量为40重量％以下。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2013/69485号

发明内容

发明要解决的课题

近年来，根据薄膜电容器的进一步小型化的要求，产生了使构成薄膜电容器的树脂薄膜的厚度变薄的需要。

可是，若使树脂薄膜的厚度变薄，则即使在如专利文献1记载的薄膜电容器那样纵使树脂薄膜具备充分的耐热性的情况下，有时在125℃这样的高温环境下也不能发挥充分的温度循环特性。

发明人们对上述问题进行了专心研究，结果发现通过喷镀形成外部电极时的树脂薄膜的特性给温度循环特性带来大的影响。

即，纵使假设树脂薄膜具备充分的耐热性，也由于厚度变薄而树脂薄膜变得容易变形，起因于此，树脂薄膜会由于通过喷镀形成外部电极时的热、气压而变形，在外部电极中形成喷镀材料不能侵入的空隙。由此，外部电极和对置电极的接触面积减少从而内部电阻变得容易增加，即认为温度循环特性的稳定性下降。

若举例来进行说明的话，如果欲在如图4的(a)所示那样的、在表面具有金属层12’的树脂薄膜11’以及在表面具有金属层22’的树脂薄膜21’的层叠体100’的端部通过喷镀形成外部电极，那么如图4的(b)所示，本来喷镀材料30’侵入的空间的一部分被变形后的树脂薄膜11’堵塞而成为未填充喷镀材料30’的空隙13’，认为喷镀材料30’和金属层12’的接触性下降。

也就是说，在使用引用文献1记载的树脂、聚丙烯而制造的现有的薄膜电容器中，在使树脂薄膜的厚度变薄的情况下，存在125℃这样的高温环境下的温度循环特性会下降的问题。

本发明是为了解决上述的问题而作的，其目的在于，提供一种高温环境下的温度循环特性优异、即使为厚度较薄的树脂薄膜也能够抑制内部电阻增加的薄膜电容器。

用于解决课题的手段

优选的是，在将上述突出长度设为Y[mm]，将厚度设为t[μm]的情况下，上述第1树脂薄膜满足下式。

Y≤0.5t+0.5

在本发明的薄膜电容器中，优选的是，上述第1树脂薄膜的厚度为1μm以上。

在本发明的薄膜电容器中，优选的是，上述第1树脂薄膜的厚度为3μm以下。

在本发明的薄膜电容器中，优选的是，上述第1树脂薄膜的上述杨氏模量为1.1GPa以下。

在本发明的薄膜电容器中，优选的是，上述第1树脂薄膜包含具有氨基甲酸酯键以及脲键的至少一者的树脂作为主成分。

在本发明的薄膜电容器中，优选的是，上述第1树脂薄膜包含固化性树脂作为主成分。

在本发明的薄膜电容器中，优选的是，上述外部电极由包含锌的金属材料构成。

在本发明的薄膜电容器中，优选的是，上述第1金属层的厚度比上述第1树脂薄膜的厚度薄。

在本发明的薄膜电容器中，优选的是，上述第1金属层包含铝或者锌。

在本发明的薄膜电容器中，优选的是，上述第1树脂薄膜包含异氰酸酯基以及羟基的至少一者。

在本发明的薄膜电容器中，优选的是，将最低温度设为-40℃、保持时间设为30分钟、将最高温度设为150℃、保持时间设为30分钟的气槽中的温度变化进行了1000次的温度循环试验后的ESR的值为上述温度循环试验前的ESR的值的1.5倍以下。另外，ESR意味着等效串联电阻。

发明效果

根据本发明，能够提供一种高温环境下的温度循环特性优异、即使为厚度较薄的树脂薄膜也能够抑制内部电阻增加的薄膜电容器。

附图说明

图1的(a)是示意性地示出本发明的薄膜电容器的一例的立体图，图1的(b)是图1的(a)中的A-A线剖视图。

图2是示意性地示出本发明的薄膜电容器的另一例的剖视图。

图3是示意性地示出形成外部电极之前的层叠体的一例的立体图。

图4的(a)以及图4的(b)是示意性地示出在现有技术中使用的外部电极的形成方法的一例的图。

具体实施方式

以下，对本发明的薄膜电容器以及制造本发明的薄膜电容器的方法进行说明。

然而，本发明不限定于以下的结构，能够在不变更本发明主旨的范围内适当变更来应用。另外，将以下记载的本发明的各个优选结构组合两个以上而成的发明也还是本发明。

[薄膜电容器]

首先，对本发明的薄膜电容器进行说明。

另外，与从形成有外部电极的层叠体的一个端部朝向另一个端部的方向平行的方向也可以说是与将形成外部电极的层叠体的端面彼此连接的方向平行的方向。

使用图1的(a)以及图1的(b)对本发明的薄膜电容器的结构进行说明。

如图1的(a)以及图1的(b)所示，薄膜电容器1在层叠体100的两端部连接外部电极30(30a、30b)而成，该层叠体100层叠了在表面设置有第1金属层12的第1树脂薄膜11(也总称为第1金属化薄膜10)、和在表面设置有第2金属层22的第2树脂薄膜21(也总称为第2金属化薄膜20)。

如图1的(b)所示，第1金属化薄膜10和第2金属化薄膜20的第1金属层12和第2金属层22交替地层叠而构成层叠体100，在层叠体100的两端部连接有外部电极30(30a、30b)。

具体地，在第1树脂薄膜11的第1面11a设置有第1金属层12的第1金属化薄膜10、和在第2树脂薄膜21的第1面21a设置有第2金属层22的第2金属化薄膜20被层叠为第1金属层12与第2树脂薄膜21的第2面21b接触。此外，第2金属化薄膜20与第1金属化薄膜10同样地被层叠为第2金属层22与第1树脂薄膜11的第2面11b接触。由此，第1金属层12和第2金属层22被配置为隔着第1树脂薄膜11或者第2树脂薄膜21对置地被层叠，因此第1金属层12和第2金属层22交替地层叠。

此外，在第1金属化薄膜10中，在第1树脂薄膜11的第1面11a没置有第1金属层12，使得连续地呈面状覆盖从一个端部(在图1的(b)中是形成有外部电极30a的一侧的端部)到与另一个端部(在图1的(b)中是形成有外部电极30b的一侧的端部)分离给定距离的位置。

第2金属化薄膜20在第2树脂薄膜21的宽度方向上设置有第2金属层22，使得连续地呈面状覆盖从另一个端部到与一个端部分离给定距离的位置。

进而，第1金属化薄膜10在层叠体100的一个端部以端部相对于第2金属化薄膜20偏离的状态被层叠。由此，在层叠体100的一个端部(形成有外部电极30a的一侧的端部)，第1树脂薄膜11比第2树脂薄膜21相对地突出，其突出长度(在图1的(b)中是箭头d₁所示的长度)为0.5mm以上且3mm以下。此外，由于第1金属层12从一个端部朝向另一个端部设置，因此在一个端部比第2树脂薄膜21相对地突出。另外，在另一个端部，第2金属层22比第1树脂薄膜11相对地突出。

在该状态下，由于在层叠体100的两端部设置有外部电极30，因此在一个端部侧，外部电极30a浸入突出的第1金属化薄膜10间，设置至第2金属化薄膜20的一个端部。由此，外部电极30a在第1树脂薄膜11比第2树脂薄膜21相对地突出的区域中成为与第1金属层12充分地接触的状态，因此外部电极30a和第1金属层12被电连接。另一方面，由于至与第2树脂薄膜21的一个端部分离给定距离的位置未形成第2金属层22，因此外部电极30a和第2金属层22未被电连接。

此外，外部电极30b在第2树脂薄膜21比第1树脂薄膜11相对地突出的区域中成为与第2金属层充分地接触的状态，因此外部电极30b和第2金属层22被电连接。另一方面，由于至与第1树脂薄膜11的另一个端部分离给定距离的位置未形成第1金属层12，因此外部电极30b和第1金属层12未被电连接。

因此，分别是，在一个端面露出的第1金属层12与外部电极30a电连接，在另一个端面露出的第2金属层22与外部电极30b电连接，另一方面，第1金属层12和第2金属层22相互未被电连接，而被绝缘。

进而，第1树脂薄膜11的与层叠体100的层叠方向垂直且与从形成有外部电极30的层叠体100的一个端部朝向另一个端部的方向平行的方向(在图1的(b)中是双箭头w所示的方向)上的150℃下的杨氏模量为0.6GPa以上。

规定第1树脂薄膜11的杨氏模量的方向还能够换言之为从第1树脂薄膜11突出的部分朝向第2树脂薄膜21突出的部分的方向、或与第1树脂薄膜11的厚度方向垂直且与从第1树脂薄膜11的中央部分朝向连接外部电极30的层叠体100的任一个端部的方向平行的方向。

关于第1金属层12和第2金属层22的配置，只要不会使得形成在一个端部的外部电极30a和形成在另一个端部的外部电极30b通过第1金属层12以及/或者第2金属层22而电连接(也称为短路)，就没有特别限定，但优选第1金属层12和第2金属层22交替地层叠为相互不接触。

在构成本发明的薄膜电容器的第1金属化薄膜中，虽然可以在第1树脂薄膜的表面(第1面)的整个面形成第1金属层，但也可以在第1树脂薄膜的表面(第1面)存在未形成第1金属层的区域。

在图1的(b)中，在第1金属化薄膜10不相对地突出的一侧的端部(形成外部电极30b的一侧的端部)未形成第1金属层12。

在第2金属化薄膜20中也与第1金属化薄膜10同样，但优选未形成第2金属层22的区域存在于相反方向。在图1的(b)中，在第2金属化薄膜20不相对地突出的一侧的端部(形成外部电极30a的一侧的端部)存在未形成第2金属层22的区域。

构成本发明的薄膜电容器的第1树脂薄膜的与层叠体的层叠方向垂直且与从形成有外部电极的层叠体的一个端部朝向另一个端部的方向平行的方向(以下也称为宽度方向)上的150℃下的杨氏模量只要为0.6GPa以上即可，优选为1.1GPa以下。

若上述杨氏模量小于0.6Gpa，则在通过喷镀形成外部电极时第1树脂薄膜会变形，设置在第1树脂薄膜的表面的第1金属层和外部电极的接触性变得不充分，因此温度循环特性会下降。

此外，若上述杨氏模量超过1.1Gpa，则将卷绕后的层叠体扁平化的加工变得极其困难。

另外，上述杨氏模量能够使用TA Instruments公司制造的RSAIII通过动态粘弹性测定法(DMA法)来测定。此时，即使在第1树脂薄膜的表面设置有第1金属层，也不影响杨氏模量的测定，因此能够使用第1金属化薄膜来测定第1树脂薄膜的上述杨氏模量。

在本发明的薄膜电容器中，在形成有外部电极的一个端部，第1树脂薄膜比第2树脂薄膜突出，其突出长度成为0.5mm以上且3mm以下。

若上述突出长度小于0.5mm，则第1金属层和外部电极的接合面积下降，从而温度循环特性下降。另一方面，若上述突出长度超过3mm，则第1树脂薄膜变得容易变形，形成空隙，从而第1金属层和外部电极的接合变得不充分。

另外，构成薄膜电容器的树脂薄膜通常准备为长条的带状，因此卷绕式的薄膜电容器中的宽度方向与制造时的树脂薄膜的宽度方向对应。

在本发明的薄膜电容器中，优选的是，第1树脂薄膜作为主成分而包含具有氨基甲酸酯键以及脲(urea)键的至少一者的树脂。作为这样的树脂，例如，可列举具有氨基甲酸酯键的氨基甲酸酯树脂、具有脲键的脲树脂等。此外，也可以是具有氨基甲酸酯键以及脲键这两者的树脂。具体地，可列举后述的固化性树脂、蒸镀聚合膜等。

另外，氨基甲酸酯键以及/或者脲键的存在，能够使用傅里叶变换红外分光光度计(FT-IR)来确认。

在本说明书中，“主成分”意味着存在比例(重量％)最大的成分，优选的是，意味着存在比例超过50重量％的成分。因此，第1树脂薄膜作为主成分以外的成分，例如，可以包含硅酮树脂等添加剂、后述的第1有机材料以及第2有机材料等起始材料的未固化部分。

在本发明的薄膜电容器中，也可以是，第1树脂薄膜作为主成分而包含固化性树脂。固化性树脂可以为热固化性树脂，也可以为光固化性树脂。固化性树脂可以具有氨基甲酸酯键以及脲键的至少一者，也可以不具有。

作为构成本发明的薄膜电容器的第1树脂薄膜，优选的是，作为主成分而包含玻璃化温度为150℃以上的树脂。例如，可列举热固化性树脂、光固化性树脂等固化性树脂、热塑性树脂以及蒸镀聚合膜等，其中，优选的是固化性树脂。

作为玻璃化温度为150℃以上的固化性树脂，可列举酚醛树脂、环氧树脂、蜜胺树脂、脲树脂、不饱和聚酯树脂、硅酮树脂、聚氨基甲酸酯、热固化性聚酰亚胺等，也可以并用这些树脂的两种以上。

在本说明书中，热固化性树脂意味着能够通过热而固化的树脂，不限定固化方法。因此，只要是能够通过热而固化的树脂，通过热以外的方法(例如，光、电子束等)而固化的树脂也包含于热固化性树脂。此外，根据材料存在由于材料自身所具有的反应性而开始反应的情况，未必从外部给予热或者光等就促进固化的树脂也作为热固化性树脂。关于光固化性树脂也同样，不限定固化方法。

另外，蒸镀聚合膜是指通过蒸镀聚合法而成膜的膜，基本上包含于固化性树脂。

作为玻璃化温度为150℃以上的热塑性树脂，可列举聚碳酸酯、聚酰胺、聚醚醚酮、聚芳酯、芳纶、聚醚砜树脂、氟树脂等，可以并用这些树脂的两种以上。

作为上述固化性树脂，也可以是使“第1有机材料”和“第2有机材料”反应而得到的固化物。例如，可列举第1有机材料所具有的羟基(OH基)和第2有机材料所具有的异氰酸酯基(NCO基)反应而得到的固化物等。

作为第1有机材料，例如，可列举聚乙烯基缩乙醛树脂等聚乙烯醇缩醛树脂、苯氧基树脂等聚醚多元醇以及聚酯多元醇等多元醇、纤维素以及乙酰纤维素等纤维素(包含衍生物)、高分子环氧树脂等。其中，优选的是在分子内具有多个羟基(OH基)的多元醇。作为多元醇，例如，可列举聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚乙烯基缩乙醛等。

作为第1有机材料，可以并用两种以上的有机材料。

作为第2有机材料，优选的是在分子内具有多个官能团的异氰酸酯化合物、环氧树脂或者蜜胺树脂。作为第2有机材料，也可以并用两种以上的有机材料。

作为异氰酸酯化合物，例如，可列举二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、萘二异氰酸酯(NDI)以及甲苯二异氰酸酯(TDI)等芳香族聚异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)等脂肪族聚异氰酸酯等。也可以是这些聚异氰酸酯的改性体，例如，具有碳二亚胺或者氨基甲酸酯等的改性体。其中，优选芳香族聚异氰酸酯，更优选MDI。

作为环氧树脂，只要是具有环氧环的树脂就没有特别限定，例如，可列举双酚A型环氧树脂、联苯骨架环氧树脂、环戊二烯骨架环氧树脂、萘骨架环氧树脂等。

作为蜜胺树脂，只要是在构造的中心具有三嗪环且在其周边具有3个氨基的有机氮化合物就没有特别限定，例如，可列举烷基化蜜胺树脂等。除此之外，还可以为蜜胺的改性体。

构成本发明的薄膜电容器的第1树脂薄膜的厚度没有特别限定，但优选为1μm以上且5μm以下，更优选为1μm以上且3μm以下。

若第1树脂薄膜的厚度小于1μm，则有时树脂薄膜变得容易变形。此外，若第1树脂薄膜的厚度超过5μm，则每单位体积能够层叠的树脂薄膜的片数减少，因此有时不能增大每体积的静电电容。

另外，第1树脂薄膜的厚度意味着不包含第1金属层的厚度的薄膜单独的厚度。此外，第1树脂薄膜的厚度能够使用光学式膜厚计来测定。

构成本发明的薄膜电容器的第1树脂薄膜优选包含异氰酸酯基以及羟基的至少一者。

若第1树脂薄膜包含上述官能团，则容易提高杨氏模量，容易获得薄膜电容器所需的特性。

作为构成本发明的薄膜电容器的第1金属层，可列举铝、锌以及以这些金属为主成分的合金等，优选包含铝或者锌。

若构成第1金属层的材料包含铝或者锌，则容易良好地保持与外部电极的接合性。

构成本发明的薄膜电容器的第1金属层的厚度没有特别限定，但优选比第1树脂薄膜的厚度薄，更优选为1nm以上且100nm以下。

若第1金属层的厚度小于1nm，则有时第1金属层中的电阻变得过大。另一方面，在第1金属层的厚度超过100nm的情况下，若欲通过蒸镀加工来形成这样的厚度的金属层，则树脂薄膜会被过度地加热，第1树脂薄膜热变质，有时损坏杨氏模量等希望的特性。

第1金属层可以设置在第1树脂薄膜的表面的整个面，也可以仅设置在一部分。

此外，第1金属层也可以设置在第1树脂薄膜上的不直接接触的两个区域。

构成本发明的薄膜电容器的第1树脂薄膜可以全部由相同的材料构成，也可以分别由不同的材料构成。

此外，第1树脂薄膜的厚度可以分别不同，也可以相同。

作为构成本发明的薄膜电容器的第2树脂薄膜，能够适合使用与构成第1树脂薄膜的材料相同的材料。

构成第1树脂薄膜的材料和构成第2树脂薄膜的材料可以相同，也可以不同。

作为构成本发明的薄膜电容器的第2金属层，能够适合使用与构成第1金属层的金属材料相同的金属材料。此外，第2金属层的厚度优选与第1金属层的厚度同样。

构成第1金属层的材料和构成第2金属层的材料可以相同，也可以不同。

本发明的薄膜电容器在形成有外部电极的一个端部，第1树脂薄膜比第2树脂薄膜相对地突出，但关于另一个端部，第1树脂薄膜以及第2树脂薄膜的配置没有特别限定。

即，在另一个端部，可以第1树脂薄膜比第2树脂薄膜相对地突出，也可以第2树脂薄膜比第1树脂薄膜相对地突出。

优选的是，另一个端部处的树脂薄膜的突出长度为0.5mm以上且3mm以下。

另外，在另一个端部，第2树脂薄膜比第1树脂薄膜相对地突出的情况下，第2树脂薄膜的宽度方向的150℃下的杨氏模量也优选为0.6GPa以上。

关于另一个端部处的第1树脂薄膜以及第2树脂薄膜的配置，使用图1的(b)以及图2进行说明。

图2是示意性地示出本发明的薄膜电容器的另一例的剖视图。

在图1的(b)中，在形成有外部电极30b的端部，第2树脂薄膜21比第1树脂薄膜11相对地突出。

在图1的(b)所示的薄膜电容器1中，第1树脂薄膜11的宽度方向的长度w₁和第2树脂薄膜21的宽度方向的长度w₂大致相同。因此，若在一个端部(形成有外部电极30a的端部)第1树脂薄膜11比第2树脂薄膜21相对地突出长度d₁，则在另一个端部(形成有外部电极30b的端部)第2树脂薄膜21比第1树脂薄膜11相对地突出d₂，d₁等于d₂。

图2所示的薄膜电容器2在层叠体200的两端部连接外部电极30(30a、30b)而成，该层叠体200层叠了在第1树脂薄膜11的第1面11a设置有第1金属层12的第1金属化薄膜10和在第2树脂薄膜21的第1面21a设置有第2金属层22的第2金属化薄膜20。层叠体200中的第1树脂薄膜11、第1金属层12、第2树脂薄膜21以及第2金属层22的层叠顺序与图1的(b)所示的层叠体100同样。

第1树脂薄膜11的宽度方向(图2中是双箭头w所示的方向)的长度w₃变得比第2树脂薄膜21的宽度方向的长度W₄长。因而，在薄膜电容器2中，不仅在一个端部(形成有外部电极30a的端部)第1树脂薄膜11比第2树脂薄膜21相对地突出长度d₃，在另一个端部(形成有外部电极30b的端部)第1树脂薄膜11也比第2树脂薄膜21相对地突出长度d₄。另外，设置在第2树脂薄膜21的表面的第2金属层22与外部电极30a、30b均不接触。

设置在第1树脂薄膜11的表面的第1金属层12分为与外部电极30a连接的第1金属层12a和与外部电极30b连接的第1金属层12b，在第1金属层12a与第1金属层12b之间存在未设置金属层12的区域(图2中是双箭头d所示的区域)，第1金属层12a和第1金属层12b未电接触。

在图2所示的薄膜电容器2中，第1树脂薄膜11的与层叠体200的层叠方向垂直的方向且与从形成有外部电极30的层叠体200的一个端部朝向另一个端部的方向平行的方向(图2中是双箭头w所示的方向)上的150℃下的杨氏模量也为0.6GPa以上。

在本发明的薄膜电容器中，在将第1树脂薄膜的突出长度设为Y[mm]，将厚度设为t[μm]的情况下，优选满足下式。

Y≤0.5t+0.5

在满足上述式子的情况下，特别是温度循环特性变得良好。

接下来，对构成本发明的薄膜电容器的外部电极进行说明。

外部电极设置在将第1树脂薄膜以及第2树脂薄膜层叠而成的层叠体的端部，并与第1金属层或者第2金属层连接。

构成外部电极的材料只要是具有导电性且能够喷镀的材料就没有特别限定，可列举锌、锡、银、镍、铜以及这些材料的两种以上的合金等，优选包含锌的金属材料。

包含锌的金属材料由于熔点比较低，因此容易提高第1金属层和外部电极的接合性。

本发明的薄膜电容器也可以根据需要在外部电极进一步连接端子导体、引线，或者由密封树脂等密封。

本发明的薄膜电容器能够应用于公知的用途，但由于可实现在高温下的温度变化大的环境中使用的设备的长寿命化，因此适合用于搭载到汽车、工业设备的、电动压缩机/泵、充电器、DC-DC转换器、驱动用逆变器等功率电子设备。

[薄膜电容器的制造方法]

接下来，对制造本发明的薄膜电容器的方法进行说明。

制造本发明的薄膜电容器的方法例如可列举由如下工序构成的方法：在第1树脂薄膜上形成第1金属层的工序、在第2树脂薄膜上形成第2金属层的工序、将第1树脂薄膜以及第2树脂薄膜层叠获得层叠体的工序、和在该层叠体的端部形成外部电极的工序。

而且，在获得层叠体的工序中，通过配置第1树脂薄膜以及第2树脂薄膜，使得在形成外部电极的端部，第1树脂薄膜比第2树脂薄膜相对地突出，从而获得本发明的薄膜电容器。

作为获得第1树脂薄膜的方法，能够采用获得公知的薄膜状的树脂的方法，例如，能够通过将使成为原料的树脂或者该树脂的前体分散到溶媒中而成的树脂溶液涂布在基材上，根据需要进行干燥、固化等处理而获得。

作为在第1树脂薄膜的表面设置第1金属层的方法，可列举蒸镀等方法。

关于第2树脂薄膜以及第2金属层，能够通过与获得第1树脂薄膜以及第1金属层的方法同样的方法来获得。

关于所获得的层叠体，使用图3进行说明。

图3所示的层叠体100通过将在表面设置有第1金属层12的第1树脂薄膜11和在表面设置有第2金属层22的第2树脂薄膜21重叠之后进行卷绕而获得。因此，层叠体100也称为卷绕体。此外，图3所示的第1树脂薄膜11和第2树脂薄膜21的宽度(在图3中是双箭头w所示的方向的长度)相同，第1树脂薄膜11和第2树脂薄膜21以在宽度方向上偏离给定距离的状态被重叠，因此在一个端部，第1树脂薄膜11比第2树脂薄膜21相对地突出，在另一个端部，第2树脂薄膜21比第1树脂薄膜11相对地突出。

第1树脂薄膜11以及第2树脂薄膜21的位置关系在制作层叠体100之后也被保留，因此从与宽度方向垂直的方向夹着层叠体100而压制为椭圆圆筒形状之后，在两端部通过喷镀形成外部电极，由此获得图1的(a)以及图1的(b)所示的薄膜电容器1。另外，层叠体100不限定于椭圆圆筒形状，也可以为长圆圆筒形状。

作为获得层叠体的方法，除了上述的方法之外，还可列举如下的方法，即，在具有想要获得的层叠体的厚度的数倍以上的直径的圆形的芯材(轮心(core wheel))的表面重叠第1金属化薄膜以及第2金属化薄膜的状态下进行卷绕，准备了中心成为空洞的圆筒状的层叠体之后，沿着该圆筒的周向切断以分割该层叠体。

所获得的层叠体也可以根据需要进行压制等来调整形状。

接下来，在所获得的层叠体的端部形成外部电极。

作为在层叠体的端部形成外部电极的方法，可列举喷镀。

通过喷镀形成外部电极时的卷绕体的端部的温度没有特别限定，但优选为130℃以上，更优选为150℃以上。

若卷绕体的端部的温度小于130℃，则被喷镀的金属彼此不能充分地接合，有时外部电极的连接性会变差。若卷绕体的端部的温度为150℃以上，则在蒸镀电极(金属层)与喷镀材料之间促进金属扩散从而接合变得稳固，温度循环特性变得良好。

另外，形成外部电极时的层叠体的端部的温度能够通过调整喷镀喷嘴和层叠体的端部的距离来控制。

用于喷镀的材料(喷镀材料)只要是具有导电性且能够喷镀的材料就没有特别限定，可列举锌、锡、银、镍、铜以及这些材料的两种以上的合金等。

喷镀时的气压(在进行喷镀时从喷镀设备喷射的气体的压力)没有特别限定，但优选为0.3MPa以上且0.6MPa以下。

另外，供给到喷镀设备的气体压力只要能够将气压调整到上述范围就没有特别限定。

在通过喷镀形成的外部电极的表面，可以进一步根据需要进行镀敷处理等或者连接端子导体、引线等，也可以由密封树脂进行密封。

[实施例]

以下，示出更具体地公开了本发明的薄膜电容器的制造方法的实施例。另外，本发明并不只限定于这些实施例。

[树脂薄膜的制作]

使聚乙烯基缩乙醛(PVAA)树脂粉末溶解于甲苯和甲乙酮的混合溶剂而准备PVAA树脂溶液，将溶解于醋酸乙酯的TMP(三羟甲基丙烷)加合物类型的甲苯二异氰酸酯(TDI)预聚体与PVAA树脂溶液混合从而获得混合树脂溶液1～3。此时，调整固形物浓度以及溶液的调配量，使得PVAA和TDI预聚体的调配比为重量比4∶6(混合树脂溶液1)、6∶4(混合树脂溶液2)、8∶2(混合树脂溶液3)。

使用涂布机将所获得的混合树脂溶液1～3分别涂布在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基材上并使其干燥之后，在180℃的温度下进行1小时的热处理使其固化，制作厚度为3μm的树脂薄膜。

[金属层的制作]

在树脂薄膜的表面蒸镀成为金属层的铝使得厚度为20nm，使其从PET基材剥离，由此获得在树脂薄膜上形成有金属层的金属化薄膜。

[杨氏模量的测定]

将金属化薄膜切出为宽度10mm×长度5mm的尺寸，使用TA Instruments公司制造的RSAIII，通过DMA法测定了宽度方向的150℃下的杨氏模量。将结果示于表1。

[卷绕体的制作]

将金属化薄膜切断为带状而准备2片等宽度的金属化薄膜，将它们以在该带的宽度方向上偏离给定长度的状态交错地重叠，使用卷绕机进行卷绕从而获得圆筒形的卷绕体。接下来，从宽度方向以外的两个面对所获得的圆筒形的卷绕体进行压制，制作椭圆圆筒形状的卷绕体(也简称为卷绕体)。另外，调整所获得的卷绕体的从一个端部朝向另一个端部的方向，使得与测定杨氏模量时的金属化薄膜的宽度方向相同。

此时，将在一端部配置为相对地向外侧突出的金属化薄膜设为形成有第1金属层的第1树脂薄膜，将在另一端部配置为相对地向外侧突出的金属薄膜设为形成有第2金属层的第2树脂薄膜。另外，第1树脂薄膜以及第2树脂薄膜的组成、和、第1金属层以及第2金属层的组成均相同。

[外部电极的制作]

在卷绕体的两端部通过金属喷镀形成外部电极。作为喷镀金属使用锌(Zn)，喷镀时的气压设为0.4MPa。通过调整喷镀喷嘴和卷绕体的端部的距离，由此调整卷绕体端部的温度。另外，卷绕体端部的温度通过装配在卷绕体的端部的热电偶来测定。

在另一个端部也以同样的过程形成外部电极之后，在外部电极连接导体端子，并进行树脂密封，由此制作薄膜电容器。

[突出长度的确认]

通过以下的方法确认了所获得的薄膜电容器中的第1树脂薄膜的突出长度与制作卷绕体时的树脂薄膜(金属化薄膜)的偏离量对应。

首先，在平行于宽度方向(与层叠体的层叠方向垂直且与从形成有外部电极的层叠体的一个端部朝向另一个端部的方向平行的方向)且平行于对卷绕体进行压制的方向的方向上对所获得的薄膜电容器进行切断，使所层叠的第1金属化薄膜以及第2金属化薄膜的切断面露出。接下来，对该切断面进行研磨，确认端部处的第1树脂薄膜的端部的位置和第2树脂薄膜的端部的位置，对第1树脂薄膜的突出长度进行测定。关于测定，以从将剖面中的卷绕体在厚度方向上进行了3等分的区域分别各任意选择一点的第1树脂薄膜来进行，以将与所选择的第1树脂薄膜相邻的两个第2树脂薄膜的端部分别延长到第1树脂薄膜侧而获得的假想的第2树脂薄膜的端部的中间地点作为基准点，对于到第1树脂薄膜的端部为止的距离，在第1树脂薄膜弯曲的情况下通过曲线近似来测定，在第1树脂薄膜不弯曲的情况下作为直线(两点间的距离)来测定。其结果，第1树脂薄膜的突出长度在任意的部位均相同，其突出长度与制作卷绕体之前的金属化薄膜的偏离量对应。

另外，如上述那样，第1树脂薄膜的突出长度表示第1树脂薄膜从第2树脂薄膜的端部突出多长的长度，即，表示第1树脂薄膜不变形的情况下的、第1树脂薄膜从第2树脂薄膜的端部突出的突出长度，即使第1树脂薄膜在形成外部电极时倒下或折弯，其突出长度也不会改变。

(实施例1)

制作分别改变PVAA和TDI预聚体的调配比(重量比)(PVAA∶TDI)、金属化薄膜的偏离量、卷绕体的端部的温度的如表1那样设定的薄膜电容器(样本编号1～17)，通过以下的方法测定温度循环特性。将结果示于表1。

[温度循环特性的测定]

对于所获得的薄膜电容器，实施将最低温度设为-40℃、保持时间设为30分钟、将最高温度设为150℃、保持时间设为30分钟的气槽中的温度循环变化进行1000次的温度循环试验(也简称为试验)，确认试验后的等效串联电阻(以下记载为ESR)的值增加到试验前的ESR的值的几倍，按以下的基准评价温度循环特性。

◎：试验后的ESR为试验前的ESR的1.2倍以下。

○：试验后的ESR超过试验前的ESR的1.2倍且为1.5倍以下。

Δ：试验后的ESR超过试验前的ESR的1.5倍且为2倍以下。

×：试验后的ESR超过试验前的ESR的2倍。

[表1]

如表1所示，关于树脂薄膜的偏离量(突出长度)为0.5mm以上且3mm以下的样本，温度循环特性良好。另一方面，关于树脂薄膜的偏离量(突出长度)小于0.5mm或者超过3mm的样本(样本编号3、8、9、14)，温度循环特性变差。

此外，关于树脂薄膜的150℃下的宽度方向的杨氏模量小于0.6Gpa的样本(样本编号15～17)，与树脂薄膜的突出长度没有关系，温度循环特性变差。

由此，关于树脂薄膜的偏离量(突出长度)为0.5mm以上且3mm以下、并且树脂薄膜的宽度方向的150℃下的杨氏模量为0.6GPa以上的薄膜电容器，确认了温度循环特性良好。

(实施例2)

制作分别改变PVAA和TDI预聚体的调配比以及树脂薄膜的厚度的薄膜电容器(样本编号18～25)，通过与实施例1同样的方法测定温度循环特性。将结果示于表2。

[表2]

根据表2的结果可知，在使用了厚度为1μm以上的树脂薄膜的情况下(样本编号19～21、23～25)，温度循环特性更良好。

(实施例3)

制作分别将PVAA和TDI预聚体的调配比固定为6∶4(重量比)，将卷绕体的端部的温度固定为150℃，如表3所示那样分别使金属化薄膜的偏离量和金属化薄膜的厚度变动的薄膜电容器(样本编号26～48)，通过与实施例1同样的方法测定温度循环特性。将结果示于表3。

另外，表3中的“-”意味着未进行薄膜电容器的制作以及温度循环特性的测定。

[表3]

根据表3的结果可知，在将突出长度设为Y[mm]、将薄膜厚度设为t[μm]时满足下式的薄膜电容器的温度循环特性尤其良好(评价◎)。

Y≤0.5t+0.5

在表3中，“-”所示的地方未进行薄膜电容器的制作以及温度循环特性的测定，但“-”所示的地方相当于从温度循环特性的评价成为“◎”的条件将突出长度固定而使树脂薄膜的厚度增加的例子，因此与薄膜厚度增加的量相应地喷镀金属变得容易侵入。因此，喷镀金属和金属层的接合性变得良好，可认为温度循环特性的评价必然成为“◎”。

(实施例4)

按表4所示的组合调配各种树脂而准备混合树脂溶液，除此之外，按与实施例1同样的过程，使用厚度为3μm的薄膜，制作突出量成为3mm的薄膜电容器(样本编号49～60)，测定宽度方向的150℃下的杨氏模量以及温度循环特性。将结果示于表4。

另外，在“苯氧基”和“亚甲基二异氰酸酯(MDI)”的组合(样本编号49～51)中，使苯氧基树脂(在分子链的末端具有环氧基的高分子量的双酚A型环氧树脂)溶解于甲苯和甲乙酮的混合溶液而准备苯氧基树脂溶液，在此混合溶解于醋酸乙酯的MDI而准备混合树脂溶液。

在“三乙酰纤维素(TAC)”和“二甲苯二异氰酸酯(XDI)”的组合(样本编号52～54)中，使TAC溶解于甲苯和甲乙酮的混合溶液而准备TAC溶液，在此混合溶解于醋酸乙酯的XDI而准备混合树脂溶液。

在“苯氧基”和“环氧”的组合(样本编号55～57)中，使苯氧基树脂(在分子链的末端具有环氧基的高分子量的双酚A型环氧树脂)溶解于甲苯和甲乙酮的混合溶液而准备苯氧基树脂溶液，在此混合溶解于甲乙酮的环氧树脂(酚醛清漆型环氧树脂)，作为热固化反应的触媒添加0.1重量％的咪唑而准备混合树脂溶液。

在“苯氧基”和“蜜胺”的组合(样本编号58～60)中，将溶解于甲乙酮的苯氧基树脂(在分子链的末端具有环氧基的高分子量的双酚A型环氧树脂)、和溶解于醋酸乙酯的蜜胺树脂(烷基化蜜胺树脂)进行混合而准备混合树脂溶液。

[表4]

根据表4的结果可知，关于150℃下的杨氏模量为0.6GPa以上(样本编号50、51、53、54、56、57、59、60)、且突出量为3mm的样本，与构成树脂薄膜的材料没有关系，温度循环特性良好。

附图标记说明

1、2 薄膜电容器；

10 第1金属化薄膜；

11 第1树脂薄膜；

11a 第1树脂薄膜的第1面；

11b 第1树脂薄膜的第2面；

12、12a、12b 第1金属层；

20 第2金属化薄膜；

21 第2树脂薄膜；

21a 第2树脂薄膜的第1面；

21b 第2树脂薄膜的第2面；

22 第2金属层；

30、30a、30b 外部电极；

100、200 层叠体；

11’、21’ 树脂薄膜；

12’、22’ 金属层；

13’ 空隙；

100’ 层叠体。

Claims

1.一种薄膜电容器，在层叠体的两端部形成外部电极而成，所述层叠体层叠了在表面设置有第1金属层的第1树脂薄膜和在表面设置有第2金属层的第2树脂薄膜，所述薄膜电容器的特征在于，

所述第1树脂薄膜和所述第2树脂薄膜交替地层叠，

在形成有所述外部电极的一个端部，所述第1树脂薄膜比所述第2树脂薄膜相对地突出，其突出长度为0.5mm以上且3mm以下，

所述第1树脂薄膜的与所述层叠体的层叠方向垂直且与从形成有所述外部电极的所述层叠体的一个端部朝向另一个端部的方向平行的方向上的150℃下的杨氏模量为0.6GPa以上。

2.根据权利要求1所述的薄膜电容器，其特征在于，

将所述突出长度设为Y，其单位为mm，将厚度设为t，其单位为μm，在该情况下，所述第1树脂薄膜满足下式：

Y≤0.5t+0.5。

3.根据权利要求1所述的薄膜电容器，其特征在于，

所述第1树脂薄膜的厚度为1μm以上。

4.根据权利要求1所述的薄膜电容器，其特征在于，

所述第1树脂薄膜的厚度为3μm以下。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的薄膜电容器，其特征在于，

所述第1树脂薄膜的所述杨氏模量为1.1GPa以下。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的薄膜电容器，其特征在于，

所述第1树脂薄膜包含具有氨基甲酸酯键以及脲键的至少一者的树脂作为主成分。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的薄膜电容器，其特征在于，

所述第1树脂薄膜包含固化性树脂作为主成分。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的薄膜电容器，其特征在于，

所述外部电极由包含锌的金属材料构成。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的薄膜电容器，其特征在于，

所述第1金属层的厚度比所述第1树脂薄膜的厚度薄。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的薄膜电容器，其特征在于，

所述第1金属层包含铝或者锌。

11.根据权利要求1～10中任一项所述的薄膜电容器，其特征在于，

所述第1树脂薄膜包含异氰酸酯基以及羟基的至少一者。

12.根据权利要求1～11中任一项所述的薄膜电容器，其特征在于，

将最低温度设为-40℃、保持时间设为30分钟、将最高温度设为150℃、保持时间设为30分钟的气槽中的温度变化进行了1000次的温度循环试验后的ESR的值为所述温度循环试验前的ESR的值的1.5倍以下。