CN114586122A

CN114586122A - 薄膜电容器元件

Info

Publication number: CN114586122A
Application number: CN202080073728.0A
Authority: CN
Inventors: 立石立也
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2020-10-19
Publication date: 2022-06-03
Anticipated expiration: 2040-10-19
Also published as: US20220359123A1; EP4053866A1; JPWO2021085219A1; EP4053866A4; WO2021085219A1

Abstract

本公开的薄膜电容器元件包含：使连续方向相差180°的金属层每1片反转并且层叠的薄膜层叠体；和分别在薄膜层叠体的一对端面形成的第1金属电极以及第2金属电极。金属层具有共同金属层和与其电连接的多个带状金属层。在薄膜层叠体的y方向的一对端面中的至少任一端面，具备在薄膜层叠方向连续的使薄膜层叠体与第1金属电极分离的槽部。

Description

薄膜电容器元件

技术领域

本公开涉及薄膜电容器元件。

背景技术

现有技术的一个例子记载于专利文献1。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本发明专利第5984097号公报

发明内容

本公开的薄膜电容器元件，包含：

长方体状的薄膜层叠体，将一面配设有金属层、且在该一面的第1方向的一边的边缘部设置有在与所述第1方向正交的第2方向连续的边缘部绝缘区域的电介质薄膜，以所述边缘部绝缘区域的俯视位置每隔1片重叠的方式，使所述一面中的第1方向的朝向每片反转180°地层叠有多片，

与所述金属层电连接的第1金属电极以及第2金属电极，所述第1金属电极以及所述第2金属电极分别在所述薄膜层叠体的所述第1方向的一对端面形成；

至少与所述第1金属电极电连接的所述金属层具有：

共同金属层,设置在所述一面的所述第1方向的另一边的边缘部且沿所述第2方向延伸，多个带状金属层，所述带状金属层沿所述第1方向延伸并与所述共同金属层电连接；

在所述薄膜层叠体的所述第2方向的一对端面中的至少任一端面具有槽部，所述槽部在薄膜层叠方向连续且使在所述薄膜层叠体的切断面露出的电极与所述第1金属电极分离。

本公开的目的、特征以及优点将从以下详细描述和附图中变得更加清楚。

附图说明

图1A是表示实施方式的薄膜电容器元件的结构的图，是金属化电介质薄膜的俯视图。

图1B是表示薄膜电容器元件的结构的图，是表示薄膜的层叠状态的元件的剖面示意图。

图1C是表示薄膜电容器元件的结构的图，是从上方观察薄膜电容器元件的俯视图。

图2A是表示在薄膜电容器元件形成的槽部的形成位置的剖视图。

图2B是表示在薄膜电容器元件形成的槽部的形成位置的俯视图。

图3A是表示在薄膜电容器元件形成的槽部的另一例子的俯视图。

图3B是表示在薄膜电容器元件形成的槽部的另一例子的俯视图。

图3C是表示在薄膜电容器元件形成的槽部的另一例子的俯视图。

图4A是另一金属层图案的电介质薄膜的俯视图。

图4B是使用另一金属层图案的电介质薄膜的薄膜层叠体的剖视示意图。

图5是表示实施方式的薄膜电容器元件的制作方法的爆炸立体图。

图6是表示薄膜层叠后的元件的结构的外观立体图。

图7是表示喷镀金属电极后的元件的结构的外观立体图。

图8是表示形成绝缘用的槽后的元件的结构、和槽的形成位置的外观立体图。

图9是绝缘用的槽的形成位置不同的元件的例子。

图10是绝缘用的槽的形成位置不同的元件的例子。

具体实施方式

作为本公开的薄膜电容器元件的基础的结构的薄膜电容器，例如通过将在由聚丙烯树脂构成的电介质薄膜的表面蒸镀有成为电极的金属膜的金属化薄膜进行卷绕或者在一个方向层叠多片从而层叠形成。

其中，层叠型的薄膜电容器在将层叠有金属化薄膜的层叠体切断成所需的大小时，由于与电介质薄膜的切断的同时也切断金属膜，因此在其切断面，有时会引起金属膜彼此接触的绝缘不良。

上述的专利文献1中提出了如下结构：在构成薄膜电容器元件的金属化薄膜中，通过在被称为绝缘空白部的、未形成金属膜的槽状或一定宽度的带状的薄膜表面的露出部(间隙带)的一部分，设置相对于各绝缘空白部延伸的平行方向斜行的弯曲部位，从而提高层叠了金属化薄膜的层叠体的切断面的耐压力。

然而，专利文献1所记载的层叠型薄膜电容器存在薄膜层叠体中的切断面附近的静电电容的损耗大的问题。

本公开的一个目的是提供静电电容的损失少的层叠型的薄膜电容器元件。

以下，参照附图对实施方式的薄膜电容器元件进行说明。如图1A所示，实施方式的薄膜电容器元件10在基膜的一面交替地层叠多片具有金属层3的电介质薄膜1或电介质薄膜2。

在本实施方式中，金属层3是所谓的梳齿形状的金属层，包括多个带状金属层3a和1个共同金属层3c，带状金属层3a分别与共同金属层3c电连接。另外，也可以在带状金属层3a与共同金属层3c之间进一步具有连接它们的连接金属层3b。连接金属层3b连接各带状金属层3a的端部与共同金属层3c的侧部。

各带状金属层3a在层叠后成为电容器的内部电极。电介质薄膜1、2为相同的结构，仅在图1B以后的层叠方向不同，但是为了清楚层叠后的朝向，如图1A、1C所示地，对各带状金属层3a，从端部依次赋予符号1A～1L或者符号2A～2L。

此外，在各图中，将相互平行形成的各带状金属层3a的延伸方向称为第1方向(x方向)，将平行的各带状金属层3a的并列方向(与x方向正交的y方向)称为第2方向。薄膜的层叠方向是与第1方向以及第2方向正交的第3方向(图示z方向)。以下说明层叠后的薄膜层叠体4的详细情况。

电介质薄膜1、2的表面上的各带状金属层3a通过在基膜上进行金属蒸镀而形成。在y方向邻接的带状金属层3a彼此之间，露出薄膜表面(以下称为绝缘空白部S)，由此，各带状金属层3a分别成为电绝缘的状态。并且，各绝缘空白部S在第1方向(x方向)的一个端部侧，与在第2方向(y方向)连续的边缘部绝缘区域T相连。各绝缘空白部S的间隔(间距P)为将各带状金属层3a的y方向的宽度P1和各绝缘空白部S的y方向的宽度P2相加后的值(P＝P1+P2)。

共同金属层3c在电介质薄膜1、2的与边缘部绝缘区域T相反一侧、即第1方向的另一个边缘部沿第2方向延伸而设置。各带状金属层3a通过绝缘空白部S而分别电绝缘，但是通过与1个共同金属层3c连接，从而作为金属层3整体而电连接。此外，在金属层3具有连接金属层3b的情况下，连接金属层3b设置为连接金属层3b的宽度方向中心与带状金属层3a的宽度方向中心一致。连接金属层3b的第2方向的长度(宽度)比带状金属层3a的第2方向的长度(宽度)短(小)。连接金属层3b作为每个带状金属层3a的熔断器而发挥功能。例如，在基膜被绝缘破坏等而带状金属层3a与其他的带状金属层3a短路并流过规定以上的电流的这种情况下，连接金属层3b因烧断而断线，从而使得薄膜电容器元件10整体的功能不会停止。

另外，电介质薄膜1、2的基膜的构成材料可列举：聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚芳酯、环烯烃聚合物等有机树脂材料。

如图1B所示，电介质薄膜1、2的层叠是，在将电介质薄膜1和与其在图示上下(z方向)邻接的电介质薄膜2的、在x方向的朝向上交替地反转180°，即，电介质薄膜1、2是，各电介质薄膜1、2的一边的端部的边缘部绝缘区域T的位置以在x方向交替地相反的方式重叠，从而得到薄膜层叠体4。同样地，各电介质薄膜1、2的另一端部的共同金属层3c的位置以在x方向交替地相反的方式进行重叠。

在薄膜层叠体4的x方向的两端面，通过金属喷镀形成有金属电极(以下称为金属喷镀部)。另外，将在x方向的两端部形成的金属喷镀部的一者称为金属喷镀部5A(第1金属电极)，另一者称为金属喷镀部5B(第2金属电极)，但它们在结构上没有差异，仅是配置位置不同。例如，金属喷镀部5A与电介质薄膜1的共同金属层3c电连接，经由共同金属层3c也与各带状金属层3a电连接。此外，电介质薄膜1的金属层3与金属喷镀部5A通过边缘部绝缘区域T而电绝缘。另一方面，金属喷镀部5B与电介质薄膜2的共同金属层3c电连接，经由共同金属层3c也与各带状金属层3a电连接。此外，电介质薄膜2的金属层3与金属喷镀部5B通过边缘部绝缘区域T而电绝缘。如果将金属喷镀部5A、5B与共同金属层3c电连接，则能够经由共同金属层3c将各带状金属层3a与金属喷镀部5A、5B可靠地连接。

如图1C所示，实施方式的薄膜电容器元件10在成为形成金属喷镀部5A、5B后的元件的状态下，在薄膜电容器元件10中的y方向(第2方向)的两端部分别形成有使带状金属层3a(内部电极)与金属喷镀部5A、5B(外部电极)分离的槽部11。另外，在该例中，槽部11在薄膜层叠体4的x方向的端部分别设置有2个，合计设置有4个。

这些槽部11在金属喷镀部5A或5B与薄膜层叠体4之间，或者，在包含金属喷镀部5A或5B与薄膜层叠体4的界面(边界)的区域，或者在连接金属层3b的区域，形成为在薄膜的层叠方向(z方向)上连续的凹形状。此外，各槽部11以朝向薄膜层叠体4的y方向的端面进行开口的方式进行设置，各槽部11的从y方向的端面的槽深D(y方向)，比上述的各绝缘空白部S的间隔即间距P大。各槽部11的y方向的端面的槽宽W(x方向)比共同金属层3c的宽度大。在存在连接金属层3b的情况下，槽宽W(x方向)比绝缘空白部S的y方向的宽度以及连接金属层3b的x方向的宽度中的较小的一者大。由此，位于y方向两端部的至少一个带状金属层3a通过槽部11而与金属喷镀部5A或5B电绝缘。

如本实施方式所示地，在具有连接金属层3b的情况下，槽部11的从y方向的端面的槽深D，大于带状金属层3a的y方向的宽度P1的1/2(＝P1/2)与各绝缘空白部S的y方向的宽度P2相加的值(＝(P1/2)+P2)和连接金属层3b的y方向的宽度P3的1/2(＝P3/2)相加后的值即Dmin＝(P1/2)+P2+(P3/2)。由此，位于y方向两端部的至少一个带状金属层3a通过槽部11而与金属喷镀部5A或5B电绝缘。

具体而言，薄膜电容器元件10中，在图1C所示的各带状金属层3a当中，层叠的电介质薄膜1中，位于y方向两端部的1～2个带状金属层3a，例如位于图示左侧的“1A”、“1B”的带状金属层3a、和位于图示右侧的“1K”、“1L”的带状金属层3a，通过槽部11与金属喷镀部5A分离而电绝缘。此外，在层叠的电介质薄膜2中，同样地，位于y方向两端部的1～2个带状金属层3a，例如在图1C中，位于省略图示的左侧的“2K”、“2L”的带状金属层3a、和位于同样地省略图示的右侧的“2A”、“2B”的带状金属层3a，通过槽部11与金属喷镀部5A或5B分离而电绝缘。

即，如果使用以上的结构的薄膜电容器元件10来制作薄膜电容器，则各带状金属层3a在x方向上为直线状，而且在其y方向两端部被切断/绝缘的带状金属层3a的个数或根数较少。因此，实施方式的薄膜电容器与使用了具有弯曲图案的绝缘空白部(参照专利文献1)的元件的作为本公开的薄膜电容器元件的基础的结构的薄膜电容器相比，层叠后的切断面(y方向两端部)附近的、静电电容的损耗降低。

另外，各槽部11的从y方向的端面的槽深D只要将位于y方向两端部的1～2个带状金属层3a切断以及绝缘就足够。因此，各槽部11的槽深D如图1A的右上所示地，只要设为绝缘空白部S的间距P的1倍～3倍左右即可。由此，无论位于y方向端部的带状金属层3a的宽度、即在该例中是由于薄膜层叠体4的切断而变化的1A、2A或1N、2N的y方向宽度P1如何，都能够将位于y方向两端部的至少1个带状金属层3a可靠地绝缘。此外，在具有连接金属层3b的情况下，各槽部11的槽深D如上所述，只要大于Dmin＝(P1/2)+P2+(P3/2)，且为间距P的2倍加上Dmin后的尺寸以下即可。

另外，对于各槽部11的x方向(第1方向)的形成位置，由于与薄膜层叠体4的内部构造相关联，因此在后面进行说明。

图5～图8是对制造实施方式的薄膜电容器元件的过程示意性地进行说明的图。另外，在作为第2实施方式的图5～图8以及作为其变形例的图9、10中，也与图1A～图1C同样地，将平行地形成的各带状金属层3a的连续方向设为第1方向(图示x方向)，将共同金属层3c的延伸方向(与x方向正交的y方向)设为第2方向，将与第1方向以及第2方向正交的、薄膜的层叠方向设为第3方向(图示z方向)。

在层叠型的薄膜电容器元件70的制作中，首先，如图5所示，在薄膜的表面，将多片具有沿x方向连续的多个带状金属层3a和沿y方向延伸的共同金属层3c的电介质薄膜1或电介质薄膜2，以沿x方向的朝向交替地相反的方式进行层叠，即，以边缘部绝缘区域T的俯视位置每隔1片重叠的方式，使x方向(第1方向)的朝向每片反转180°并重叠。

另外，如前所述，电介质薄膜1和电介质薄膜2结构相同，仅改变x方向的朝向。另外，作为层叠的方法，可以通过将长条状的电介质薄膜1、2重叠并卷绕在圆筒或截面为多边形状的筒等以往公知的方法来进行。图5中的假想线(双点划线)表示卷绕在筒等后的切断线。

图6是从切断面(y方向端面)方向观察切成规定长度后的薄膜层叠体4的图。如该图6所示，上下邻接的电介质薄膜1和2，由于以在x方向稍微错开位置的状态(偏移的状态)进行层叠，因此，在薄膜层叠体4的x方向的两端面，共同金属层3c露出。

另外，在实施方式的薄膜层叠体4的上表面，可以层叠有未形成有金属层3的电介质薄膜等的兼用于层叠体的保护层的绝缘层12。绝缘层12也可以省略。

接着，如图7所示，在前述的共同金属层3c露出的薄膜层叠体4的x方向的两端面，分别通过金属喷镀形成第1金属电极以及第2金属电极(金属喷镀部5A、5B)。由此，电介质薄膜1、2上的各带状金属层3a经由共同金属层3c电连接到金属喷镀部5A、5B的任意一者，从而作为元件的内部电极而发挥功能。

接着，在第2实施方式的薄膜电容器元件70中，在层叠体的切断面即薄膜层叠体4的y方向的两端面，在分别使切断面的带状金属层3a与金属喷镀部5A、5B分离而电绝缘的位置，形成朝向该y方向的两端面而进行开口的槽部11。在该例子中，槽部11也在y方向的端部分别设置2个，合计设置4个。

槽部11可以通过切削加工、切断加工等，形成为在层叠方向(z方向)上连续的形状。也可形成为所谓的切口、狭缝、槽口等的形状。

此外，槽部11的y方向的槽深D只要比带状金属层3a的间隔及绝缘空白部S的间隔即间距P大即可。具体而言，只要设为间距P的1.0倍～3.0倍左右的深度以使位于y方向两端部的1～2个带状金属层3a绝缘即可。若超过间距P的3.0倍，则由于端部的静电电容的损耗增加，因此优选为其以下。此外，在将槽部11设置于靠近共同金属层3c的情况下，槽部11的x方向的槽宽度W只要比共同金属层3c的x方向的宽度大即可；在将槽部11设置于靠近带状金属层3a的情况下，槽部11的x方向的槽宽度W只要比绝缘空白部S的y方向的宽度以及连接金属层3b的x方向的宽度中的较小一者的宽度大即可。

进一步地，作为x方向的槽部11的形成位置，既可以如图8所示的薄膜电容器元件20那样，在金属喷镀部5A或5B与薄膜层叠体4之间形成，也可以如图9所示的薄膜电容器元件80那样，在包含金属喷镀部5A或5B与薄膜层叠体4的界面(边界)的区域形成。此外，也可以如图10所示的薄膜电容器元件90那样，将两者的槽部11形成在金属喷镀部5A或5B与薄膜层叠体4的界面附近的薄膜层叠体4的一侧。

在任意一种结构中，都能够起到同样的效果。另外，在槽部11的内表面，仅露出电介质薄膜1上的带状金属层3a以及共同金属层3c、或者电介质薄膜2上的带状金属层3a以及共同金属层3c。如图2A所示，各槽部11在未在槽部11的内表面露出的其他的带状金属层3a的电介质薄膜1上的端部31或者电介质薄膜2上的端部32之间，在x方向隔开距离Q的位置而形成。

图2B是通过从薄膜电容器元件20的上方观察的俯视图，对这些各槽部11在x方向的形成位置进行说明的图。如该图的下半部分所示，上述的各槽部11在位于薄膜层叠体4的x方向的内侧、且与电介质薄膜1上的带状金属层3a的端部31之间隔开距离Q的外侧(金属喷镀部5A侧)而形成。由此，与内部电极(带状金属层3a)可靠地电绝缘。槽部11与带状金属层3a的端部31、32之间的距离Q例如可以设为200μm以上。

另外，在图1A～图1C、图2A、图2B以及图8～10中，虽然示例了在y方向以及x方向的端部分别各配设了2个、合计配设了4个槽部11的结构，但如图3A～图3C所示，也可以在薄膜层叠体4与金属喷镀部5A或5B之间的y方向的端部分别设置1个、合计设置2个槽部11。在该情况下，两个槽部11既可以设置在薄膜电容器元件30的xy面上成为对角的、x方向的不同的端部，也可以设置在x方向的任一侧的y方向的端部。进一步地，虽然未图示，但是槽部11也可以在薄膜层叠体4与金属喷镀部5A之间的y方向的端部设置2个，在薄膜层叠体4与金属喷镀部5B之间的y方向的端部设置1个、合计设置3个。

以下，对其他实施方式进行说明。在上述实施方式中，薄膜层叠体4将电介质薄膜1、2沿x方向的朝向交替地反转180°并层叠而成，电介质薄膜1和电介质薄膜2为相同的结构，但朝向不同。在本实施方式中，薄膜层叠体4将电介质薄膜1和电介质薄膜13交替地层叠而成，各电介质薄膜1、13的一边的端部的边缘部绝缘区域T的位置以在x方向交替地相反的方式进行层叠。如图4A所记载地，电介质薄膜13的金属层是在基膜的一面的除边缘部绝缘区域T以外的区域整体设置的、所谓的实心图案的整面金属层3'。如图4B所示，在薄膜层叠体4的x方向的两端面形成有金属喷镀部5A、5B。金属喷镀部5A(第1金属电极)与电介质薄膜1的共同金属层3c电连接。另外，金属喷镀部5B(第2金属电极)与电介质薄膜13的整面金属层3'电连接。

本实施方式的槽部11例如以在整面金属层3'的端部33与金属喷镀部5A之间空出间隙的方式朝向图4A的纸面配设于y方向右侧的x方向上端部。此外，槽部11配设于y方向左侧的x方向上端部。由此，与上述的实施方式同样地，能够将电介质薄膜1上的位于y方向端部的至少一个带状金属层3a进行绝缘。槽部11也可以进一步配设于x方向下侧的y方向端部。

如此地，通过成为内部电极的金属膜的配置/排列图案，槽部11能够如图3所示的薄膜电容器元件30、40、50那样，或者如图4的薄膜电容器元件60那样，改变其数量或者位置。使用了具有变更了该数量、位置的槽部11的薄膜电容器元件30、40、50、60的薄膜电容器，也起到与使用了前述的薄膜电容器元件10、20、70、80、90的薄膜电容器相同的效果/功能。

根据以上的结构的薄膜电容器元件，位于y方向(第2方向)两端部的1～2个带状金属层3a通过槽部11与金属喷镀部5A或5B分离而被电绝缘。即，与使用了具有弯曲图案的绝缘空白部的元件的以往的薄膜电容器相比，层叠后的切断面(y方向两端部)附近的、静电电容的损耗降低。因此，使用了这些薄膜电容器元件的薄膜电容器能够成为切断部分的静电电容的损耗少的、层叠型的薄膜电容器。

本公开可以是以下的实施方式。

本公开的薄膜电容器元件，包含：

至少与所述第1金属电极电连接的所述金属层具有：

共同金属层,设置在所述一面的所述第1方向的另一边的边缘部、且沿所述第2方向延伸，多个带状金属层，所述带状金属层沿所述第1方向延伸并与所述共同金属层电连接；

根据本公开，能够提供即使沿规定的方向切断薄膜层叠体，在切断部分的静电电容的损耗也少的层叠型的薄膜电容器元件。

以上详细地描述了本公开的实施方式，此外，本公开不限于上述实施方式，在不脱离本公开的精神的范围内，可以进行各种改变、改进。不言而喻，分别构成上述实施方式的全部或一部分可以在适当的、不矛盾的范围内进行组合。

符号说明

1、2、13：电介质薄膜；

3：金属层；

3a：带状金属层；

3b：连接金属层；

3c：共同金属层；

3’：整面金属层；

4：薄膜层叠体；

5A、5B：金属喷镀部；

10：薄膜电容器元件；

11：槽部；

S：绝缘空白部；

T：边缘部绝缘区域。

Claims

1.薄膜电容器元件，包含：

至少与所述第1金属电极电连接的所述金属层具有：

共同金属层,设置在所述一面的所述第1方向的另一边的边缘部、且沿所述第2方向延伸，

多个带状金属层，所述带状金属层沿所述第1方向延伸并与所述共同金属层电连接；

在所述薄膜层叠体的所述第2方向的一对端面中的至少任一端面具有槽部，所述槽部在薄膜层叠方向连续且使所述薄膜层叠体与所述第1金属电极分离。

2.根据权利要求1所述的薄膜电容器元件，与所述第1金属电极电连接的所述金属层还具有连接金属层，所述连接金属层连接所述共同金属层和所述带状金属层；

所述连接金属层的所述第2方向的长度短于所述带状金属层的所述第2方向的长度。

3.根据权利要求1或2所述的薄膜电容器元件，与所述第2金属电极电连接的所述金属层具有整面金属层，所述整面金属层设置在所述电介质薄膜的所述一面的所述边缘部绝缘区域以外的整个区域。