CN114746265A - 金属化薄膜和使用该金属化薄膜的薄膜电容器 - Google Patents

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Abstract

本公开的金属化薄膜，包括：电介质薄膜，是具有第一面以及第一面相反侧的第二面、且膜厚为1～3μm的电介质薄膜，第一面的算术平均高度和第二面的算术平均高度不同，第一面的最大高度Sz1满足式100nm＜Sz1≤350nm，第二面的最大高度Sz2满足式10nm≤Sz2≤100nm；和，设置于所述第二面的金属膜。

Description

金属化薄膜和使用该金属化薄膜的薄膜电容器
技术领域
本公开涉及金属化薄膜和使用该金属化薄膜的薄膜电容器。
背景技术
专利文献1记载了现有技术的一个示例。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本发明专利第6120180号公报
发明内容
本公开的金属化薄膜包括：具有第一面以及所述第一面的相反侧的第二面、且膜厚为1μm～3μm的电介质薄膜；和，设置于所述第二面的金属膜。所述电介质薄膜中，所述第一面的算术平均高度Sa1和所述第二面的算术平均高度Sa2不同，第一面的最大高度Sz1满足式100nm＜Sz1≤350nm，第二面的最大高度Sz2满足式10nm≤Sz2≤100nm。
附图说明
本公开的目的、特征以及优点将从下述的详细描述和附图中变得更加清楚。
图1是示意性地表示本公开的一个实施方式的金属化薄膜的剖视图。
图2是示意性地表示本公开的一个实施方式的薄膜电容器的外观立体图。
图3是示意性地表示本公开的一个实施方式的薄膜电容器的展开立体图。
具体实施方式
本公开的薄膜电容器的基础结构的薄膜电容器，是通过在由聚丙烯树脂等构成的电介质薄膜的表面上蒸镀金属膜而成的金属化薄膜卷绕或规定方向上层叠多张而形成的。
薄膜电容器具有自恢复性，即：当电介质薄膜的绝缘缺陷部分发生短路时，通过短路能量使绝缘缺陷部分周围的金属膜飞射，从而恢复绝缘缺陷部分的绝缘。这样，薄膜电容器的绝缘由于难以破坏，因此近年来用途扩大到混合动力汽车(HEV)或电动汽车(EV)的电动机驱动、太阳能电池装置的逆变器系统等。
使用金属化薄膜制造薄膜电容器时，薄膜电容器的耐电压性以及元件加工性取决于构成金属化薄膜的电介质薄膜的表面性状。传统的金属化薄膜中，有时薄膜电容器的耐电压性降低，或者，制造薄膜电容器时的成品率低下。
以下，对本公开的金属化薄膜的实施方式进行说明。
本实施方式的金属化薄膜10具有电介质薄膜1以及金属膜2。电介质薄膜1具有第一面1a以及第一面1a的相反侧的第二面1b。电介质薄膜1的膜厚为1～3μm。
电介质薄膜1由绝缘性树脂形成。作为电介质薄膜1所使用的树脂材料，例如可以举出聚丙烯(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)、环烯烃聚合物等。
电介质薄膜1中，第一面1a的算术平均高度Sa1和第二面1b的算术平均高度Sa2不同。算术平均高度Sa1以及算术平均高度Sa2可以是以10点平均表示的算术平均高度。
另外，电介质薄膜1中，第一面1a的最大高度Sz1满足式100nm＜Sz1≤350nm，第二面1b的最大高度Sz2满足式10nm≤Sz2≤100nm。也就是说，电介质薄膜1中，最大高度Sz1与最大高度Sz2不同，最大高度Sz1以及最大高度Sz2满足式110nm<Sz1+Sz2≦450nm。最大高度Sz1以及最大高度Sz2可以是10点的最大高度。
金属膜2由金属材料形成，被形成于电介质薄膜1的第二面1b。作为用于金属膜2的金属材料，例如可列举出铝、以铝为主要成分的合金等。金属膜2的膜厚例如为10nm～30nm。
金属化薄膜10也可以在电介质薄膜1的宽度方向(与图1中的纸面垂直的方向)的一端侧具有不蒸镀金属膜2且电介质薄膜1的第二面1b露出的部分，即金属膜非形成部10a。金属膜非形成部10a也可以在电介质薄膜的长度方向(图1中的左右方向)上连续延伸。
金属化薄膜10例如可以如下地制作。
首先，准备将上述绝缘性树脂溶解于溶剂中而成的树脂溶液。作为溶剂，例如可以使用甲醇、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、甲苯，或者选自这些的两种以上的混合物。
此外，例如准备PET制的基材，在基材的一个主面(也称为第三面)实施使用氧化铝粒子等的喷砂处理。也可以将第三面的最大高度Sz3设为满足100nm<Sz3≤350nm的范围。
接着，在基材的第三面上将树脂溶液成形为片状。作为成形方法，可以从刮刀法、模具涂布机法、刮刀涂布机法等公知的方法中适当选择。通过将形成于第三面的树脂溶液干燥并使溶剂挥发，可以在基材的第三面上形成电介质薄膜1。
接着，将电介质薄膜1从基材剥离，卷绕在由树脂或金属形成的卷芯上进行回收。通过在回收的电介质薄膜1的第二面1b上蒸镀金属膜2，可以制造金属化薄膜10。
金属化薄膜10的制造方法中，不是将在基材的第三面上形成的电介质薄膜1与基材一起卷绕在卷芯上进行回收，而是从基材剥离并卷绕在与基材不同的卷芯上进行回收。因此，能够抑制在电介质薄膜1的第一面1a上产生基材的另外的主面的压痕。
金属化薄膜10中，电介质薄膜1的未蒸镀有金属膜2的第一面1a具有满足式100nm＜Sz1≤350nm的微细凹凸。由此，可以抑制因第一面1a的平滑性高引发的褶皱的产生。另外，在卷绕或层叠金属化薄膜10来制作薄膜电容器时，能够抑制金属化薄膜10彼此的贴附，并降低金属化薄膜10断裂的可能性。进而，能够提高具备金属化薄膜10的薄膜电容器的可靠性。
另外，金属化薄膜10中，电介质薄膜1的蒸镀有金属膜2的第二面1b满足式10≤Sz1≤100nm，比第一面1a更平滑。也就是说，在电介质薄膜1中，即使在俯视时第一面1a的谷与第二面1b的谷重叠的部位，也减少了膜厚过度降低。因此，在层叠或卷绕金属化薄膜10而成的薄膜电容器中，即使在施加高电压的情况下也难以发生绝缘破坏。
关于第一面2a最大高度Sz1，最大峰高度Sp1也可以大于最大谷深度Sv1。由此，第一面1a滑动性提高，因此在制造薄膜电容器时，能够抑制金属化薄膜10产生褶皱。
接下来，将参照附图描述本公开的薄膜电容器。
图2是表示本公开的一个实施方式的薄膜电容器的外观立体图，且图3是表示本公开的一个实施方式的薄膜电容器的展开立体图。
本实施方式的薄膜电容器20包括：层叠多张金属化薄膜10而成的主体部3；和，设置于主体部3的外部电极4。
薄膜电容器20可以具有：将外部电极4和外部装置(未图示)电连接的引线5。
薄膜电容器20也可以具有覆盖主体部3、外部电极4和引线5的一部分的外装部件6。由此，能够使主体部3、外部电极4和引线5的一部分与外部环境电绝缘，并能够保护其不受外部环境影响。
薄膜电容器20中，例如如图2所示地，可以由一个金属化薄膜10的金属膜非形成部10a、和与该一个金属化薄膜10相邻的金属化薄膜10的金属膜非形成部10a，在电介质薄膜1的宽度方向(图2中的左右方向)上位于不同端的方式而构成。
薄膜电容器20通过具备金属化薄膜10，能够提高制造薄膜电容器时的成品率，并提高薄膜电容器的耐电压性。另外，根据薄膜电容器20，由于能够抑制相邻的金属化薄膜10紧密贴合，并确保在绝缘缺陷部分发生短路时的透气性，因此能够提高自恢复性。
薄膜电容器20例如如图3所示，可以是卷绕型薄膜电容器。即使薄膜电容器20是卷绕型薄膜电容器，由于通过具备金属化薄膜10，也能够确保在绝缘缺陷部分发生短路时的透气性，因此能够提高自恢复性。
实施例
以下，基于实施例对金属化薄膜10进行详细说明。
(实施例)使用聚芳酯树脂作为有机树脂，使用甲苯作为溶剂，得到树脂溶液。将该树脂溶液涂布在基材施加喷砂处理后的表面上，然后，在80℃下干燥1小时除去溶剂，得到电介质薄膜1。将得到的电介质薄膜1从基材上剥离，在卷芯上与基材分开地卷绕并回收。接着，在回收的电介质薄膜1的第二面1b上，通过真空蒸镀法蒸镀铝，得到实施例的金属化薄膜10。在本实施例中，通过改变有机树脂和溶剂的组合、喷砂处理的条件、树脂溶液的干燥条件等，得到电介质薄膜的表面性状相互不同的实施例1～6的金属化薄膜。
(比较例)除了将电介质薄膜和基材同时卷绕在卷芯上进行回收以外，与实施例1同样地得到比较例1的金属化薄膜。另外，除了不对基材的表面实施喷砂处理以外，与实施例1同样地得到比较例2的金属化薄膜。
(特性评价)
分别针对实施例1～实施例6以及比较例1、2，使用原子力显微镜(AFM)观察视野100μm×100μm的表面，测量第一面1a的算术平均高度Sa1、最大高度Sz1、最大峰高度Sp1及最大谷深度Sv1，以及，第二面1b的算术平均高度Sa2及最大高度。
另外，分别对实施例1～6和比较例1、2进行宽范围绝缘破坏电场试验(也称为宽范围BDE试验)，算出破坏频率。宽范围BDE试验是在电介质薄膜的第一面和第二面之间施加300V/μm的电场，测量每1m2的绝缘破坏部位的数量。破坏频率是相对于规格上限的绝缘破坏部位的数量，用百分率表示通过宽范围BDE试验测量的绝缘破坏部位的数量。此处，规格上限的绝缘破坏部位的数量是指：在125℃的环境下，24小时施加210V/μm的电场的老化试验中，未引起绝缘电阻不良的绝缘破坏部位的数量的上限值。
另外，分别对实施例1～6和比较例1、2制作多个金属化薄膜，进行上述老化试验，测量未引起绝缘电阻不良的金属化薄膜的比例(即成品率)。
另外，分别针对实施例1～6和比较例1、2，测量层叠金属化薄膜形成主体部时的主体部的褶皱的产生程度。在本测量中，对于主体部所含的多个金属化薄膜，测量俯视时的宽度尺寸和长度尺寸，并计算出这些尺寸与金属化薄膜的规定尺寸的偏差的比例。如果该比例的最大值为2％以下，则设为○，如果超过2％，则设为×。
表1
Figure BDA0003673932960000041
表2
Figure BDA0003673932960000051
特性评价结果如表1和表2所示。关于实施例1～实施例6，确认了最大高度Sz1与最大高度Sz2之和为450nm以下，破坏频率也小于100％。另外，可知随着最大高度Sz1和最大高度Sz2之和的减小，破坏频率减少，随着比Sp1/Sv1的增大，破坏频率减少。
比较例1与实施例1～实施例6相比，最大高度Sz1以及最大高度Sz2大，破坏频率高。这被认为是因为基材和电介质薄膜同时卷绕，所以在电介质薄膜上产生了基材的压痕所导致。
比较例2与实施例1～实施例6相比，第二面1b的最大高度Sz2小。另外，比较例2在层叠金属化薄膜而形成主体部时，褶皱的产生程度较大。这被认为是因为没有对基材进行喷砂处理，所以电介质薄膜的第二面的滑动性下降所导致。
本公开可以是以下的实施方式。
本公开的金属化薄膜，包括：具有第一面以及所述第一面的相反侧的第二面、且膜厚为1μm～3μm的电介质薄膜；和，设置于所述第二面的金属膜。所述电介质薄膜中，所述第一面的算术平均高度Sa1和所述第二面的算术平均高度Sa2不同，第一面的最大高度Sz1满足式100nm＜Sz1≤350nm，第二面的最大高度Sz2满足式10nm≤Sz2≤100nm。
根据本公开的金属化薄膜，可以提高薄膜电容器的耐电压性，并且可以提高制造薄膜电容器时的成品率。
尽管上文已经详细描述了本公开的实施方式，但是本公开不限于上述实施方式，并且可以在不脱离本公开主旨的范围内进行各种修改和改进。
附图标记说明
1 电介质薄膜
1a 第一面
1b 第二面
2 金属膜
2a 第一面
3 主体部
4 外部电极
5 引线
6 外装部件
10 金属化薄膜
10a 金属膜非形成部
20 薄膜电容器

Claims (3)

1.金属化薄膜，包括：
电介质薄膜，是具有第一面以及所述第一面相反侧的第二面、且膜厚为1～3μm的电介质薄膜，所述第一面的算术平均高度Sa1和所述第二面的算术平均高度Sa2不同，所述第一面的最大高度Sz1满足下式(1)，所述第二面的最大高度Sz2满足下式(2)；和，
设置于所述第二面的金属膜；
100nm＜Sz1≤350nm (1)；
10nm≤Sz2≤100nm (2)。
2.根据权利要求1所述的金属化薄膜，所述最大高度Sz1的最大峰高度Sp1大于最大谷深度Sv1。
3.薄膜电容器，包括：层叠或卷绕权利要求1或2所述金属化薄膜而成的主体部；和，设置在该主体部的外部电极。
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