JP6085069B2 - 誘電体フィルムと、これを用いたフィルムコンデンサおよび連結型コンデンサ、ならびにインバータ、電動車輌 - Google Patents

誘電体フィルムと、これを用いたフィルムコンデンサおよび連結型コンデンサ、ならびにインバータ、電動車輌 Download PDF

Info

Publication number
JP6085069B2
JP6085069B2 JP2016546550A JP2016546550A JP6085069B2 JP 6085069 B2 JP6085069 B2 JP 6085069B2 JP 2016546550 A JP2016546550 A JP 2016546550A JP 2016546550 A JP2016546550 A JP 2016546550A JP 6085069 B2 JP6085069 B2 JP 6085069B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dielectric film
capacitor
film
inverter
metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016546550A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2016104398A1 (ja
Inventor
航 加藤
航 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Application granted granted Critical
Publication of JP6085069B2 publication Critical patent/JP6085069B2/ja
Publication of JPWO2016104398A1 publication Critical patent/JPWO2016104398A1/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002—Details
    • H01G4/018—Dielectrics
    • H01G4/06—Solid dielectrics
    • H01G4/14—Organic dielectrics
    • H01G4/18—Organic dielectrics of synthetic material, e.g. derivatives of cellulose
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • B60L9/16—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors
    • B60L9/18—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from dc supply lines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/05—Alcohols; Metal alcoholates
    • C08K5/057—Metal alcoholates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002—Details
    • H01G4/018—Dielectrics
    • H01G4/20—Dielectrics using combinations of dielectrics from more than one of groups H01G4/02 - H01G4/06
    • H01G4/206—Dielectrics using combinations of dielectrics from more than one of groups H01G4/02 - H01G4/06 inorganic and synthetic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/32—Wound capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/33—Thin- or thick-film capacitors 
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/38—Multiple capacitors, i.e. structural combinations of fixed capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/30—AC to DC converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

本発明は、誘電体フィルムと、これを用いたフィルムコンデンサおよび連結型コンデンサ、ならびにインバータ、電動車輌に関する。
フィルムコンデンサは、例えば、ポリプロピレン樹脂をフィルム化した誘電体フィルムの表面に、蒸着によって形成された金属膜を電極として有している。このような構成により、誘電体フィルムの絶縁欠陥部で短絡が生じた場合にも、短絡のエネルギーで欠陥部周辺の金属膜が蒸発、飛散して絶縁化し、フィルムコンデンサの絶縁破壊を防止できるという利点を有している（例えば、特許文献１を参照）。
このため、フィルムコンデンサは電気回路が短絡した際の発火や感電を防止することができる。このような点が注目され、近年、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）照明等の電源回路への適用を始め、用途が拡大しつつある。
ところが、フィルムコンデンサは、各種の電子部品が実装された基板上において、セラミックコンデンサなど他の電子部品に比べて依然としてサイズが大きいことから、当該基板の低背化や実装密度の向上の妨げになっている。そのため、フィルムコンデンサの小型化が検討されている。また、電子機器の小型化、コンデンサの高容量化などにより、電子部品の使用環境が高温化している。これらの電子部品には、高温の環境下でも長時間にわたり安定な電気的特性が得られる耐熱性が要求されている。
フィルムコンデンサの小型化を図る手段としては、誘電体フィルムの薄層化や、誘電体フィルムの積層数や巻回数の低減が挙げられる。誘電体フィルムを薄層化するためには、誘電体フィルムの耐電圧を向上させる必要がある。例えば、特許文献２では、耐電圧を高めるため、誘電体フィルムに、エポキシ基を有する有機樹脂にセラミック粒子を分散させた複合誘電体材料を適用することが提案されている。
また、耐熱性に優れる材料として、例えば特許文献３では、ポリアリレート系材料に金属アルコキシドを導入した有機−無機ハイブリッド高分子材料が提案されている。
特開平９−１２９４７５号公報 特開２００６−２２５４８４号公報 特開平１１−２５５８８３号公報
しかしながら、特許文献２に開示された誘電体フィルムでは、耐熱性が充分でなく、また、有機樹脂とセラミック粒子との界面の有機樹脂側において電界強度が高くなり、誘電体フィルム全体として、耐電圧が低下してしまうという課題があった。また、特許文献３に開示された材料は、耐熱性に優れるが耐電圧（絶縁破壊電界）が最大で３３０Ｖ／μｍ程度であり、誘電体フィルムの薄層化には耐電圧性が不充分であるという課題があった。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、絶縁破壊電界を高めることのできる誘電体フィルムと、これを用いたフィルムコンデンサおよび連結型コンデンサ、ならびにインバータ、電動車輌を提供することを目的とする。
本発明の誘電体フィルムは、有機樹脂と、金属元素を含有する複数の微小粒子とを含み、前記有機樹脂が、ポリエステルを主骨格とし、アルコキシ基を有する樹脂材料を含むとともに、前記微小粒子の直径の平均値が０．５〜５０ｎｍである。
本発明のフィルムコンデンサは、上記の誘電体フィルム上に金属膜を備えた金属化フィルムが巻回または積層されてなる本体部と、該本体部に設けられた外部電極とを有する。
本発明の連結型コンデンサは、上記のフィルムコンデンサが、バスバーにより複数個接続されている。
本発明のインバータは、スイッチング素子により構成されるブリッジ回路と、該ブリッジ回路に接続された容量部とを備えているインバータであって、前記容量部が上記のフィルムコンデンサまたは連結型コンデンサである。
本発明の電動車輌は、電源と、該電源に接続されたインバータと、該インバータに接続されたモータと、該モータにより駆動する車輪と、を備えている電動車両であって、前記インバータが上記のインバータである。
本発明によれば、絶縁破壊電界を高めることのできる誘電体フィルムと、これを用いたフィルムコンデンサおよび連結型コンデンサ、ならびにインバータ、電動車輌を提供できる。
本実施形態にかかる誘電体フィルムの透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真である。 （ａ）は、誘電体フィルムの表面に金属膜を有する構造を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、第１実施形態のフィルムコンデンサを示す外観斜視図である。 フィルムコンデンサの第２実施形態の構成を模式的に示した展開斜視図である。 連結型コンデンサの一実施形態の構成を模式的に示した斜視図である。 インバータの一実施形態の構成を説明するための概略構成図である。 電動車輌の一実施形態を示す概略構成図である。
本実施形態の誘電体フィルムは、有機樹脂と、金属元素を含有する複数の微小粒子とを含み、該微小粒子の直径の平均値が０．５〜５０ｎｍである。
本実施形態の誘電体フィルムは、金属元素を含んでおり、その含有量は、０．０５〜５．０質量％、より好ましくは０．１〜４．０質量％、特には０．２〜３．０質量％であることが好ましい。金属元素は、有機樹脂の分子間に存在する微小粒子に含有されている。
本実施形態において、金属元素を含有する微小粒子とは、複数の金属元素が微小な領域に近接して集合したものであり、誘電体フィルムの断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察したとき、白く見える金属元素が、図１のように例えば直径数ｎｍの範囲内に近接した集合体として見えるものである。換言すれば、金属元素を含有する微小粒子とは、複数の金属元素が微小な領域に集合し、粒子状をなしているものである。また、金属元素を含有する微小粒子とは、複数の金属元素が微小なクラスタを形成したものであるともいえる。
このように、本実施形態の誘電体フィルムは、そのＴＥＭ写真において、白く見える複数の金属元素が直径０．５〜５０ｎｍの領域に近接して集合したクラスタである微小粒子を含み、その微小粒子が複数、有機樹脂中に分散したものである。以下、このような金属元素を含有する微小粒子を、金属元素含有微小粒子と称する。
金属元素を含有する微小粒子の存在は、上述のように誘電体フィルムの断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察することにより確認できる。このような構成を有する誘電体フィルムは、たとえば平均厚みが５μｍ以下、特には、１〜５μｍの薄層の誘電体フィルムとして好適に用いることができる。
従来より、有機樹脂中に金属元素を含む無機化合物粒子のフィラーが分散することで、有機樹脂中を移動する電荷が無機化合物粒子にトラップされ、局所的な電界集中を抑制する効果が得られることが知られている。通常は、平均粒径が数十〜数百ｎｍ程度の無機化合物粒子のフィラーを有機樹脂に混合し、分散させており、このような構造において、電荷のトラップに寄与するのは無機化合物粒子に含まれる金属元素であると考えられる。
本実施形態では、金属元素を含む微小粒子（金属元素含有微小粒子）が有機樹脂中を移動する電荷をトラップし、局所的な電界集中を抑制すると考えられる。金属元素含有微小粒子は、金属元素を含む無機化合物であってもよいが、金属元素を含む有機化合物や、無機化合物と有機化合物との混合物に金属元素が含まれたものであることが好ましい。金属元素含有微小粒子が、金属元素を含む有機化合物や、無機化合物と有機化合物との混合物に金属元素が含まれたものであることにより、金属元素をより微小な集団として有機樹脂中に分散させることができ、局所的な電界集中を抑制する効果を高めることができる。金属元素含有微小粒子の直径の平均値は、０．５〜５０ｎｍ、より好ましくは０．５〜１０ｎｍ、特には１〜３ｎｍであることが好ましい。金属元素含有微小粒子の直径の平均値は、例えば小角Ｘ線散乱測定により得られたプロファイルを解析することにより確認できる。
このような金属元素含有微小粒子による局所的な電界集中抑制効果の発現は、金属元素含有微小粒子が、複数の金属元素が微小な領域に近接して存在することに起因すると考えられる。例えば、有機樹脂の主骨格に金属元素が導入されているだけ、すなわち有機樹脂の主骨格が金属アルコキシドにより架橋されているだけでは、誘電体フィルム中で、複数の金属元素が微小な領域に近接する状態にはなり得ず、絶縁性の向上効果が得られにくい。本実施形態のように、誘電体フィルム中に、複数の金属元素が微小な領域に近接する金属元素含有微小粒子が存在し、それが誘電体フィルム中に分散していることで、誘電体フィルムの絶縁破壊電界がさらに向上するとともに高温負荷寿命を向上することができる。
誘電体フィルム中において、このような金属元素を含む微小粒子（金属元素含有微小粒子）が占める体積分率は、０．４〜４０体積％、より好ましくは２〜２０体積％、特には５〜１８体積％であることが好ましい。誘電体フィルム中において、このような金属元素を含む微小な粒子（金属元素含有微粒子）が占める体積分率は、例えば小角Ｘ線散乱測定により得られたプロファイルを解析することにより確認できる。
誘電体フィルム中に含まれる金属元素としては、たとえばＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｔａ、Ｗ等が挙げられる。特に、Ｓｉ、Ｔｉ、ＺｒおよびＡｌからなる金属元素群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。これらの金属元素群の金属アルコキシドを用いると、有機樹脂中で金属元素含有微小粒子が形成されやすいためである。
誘電体フィルム中に含まれる金属元素は、１種だけでなく２種以上であってもよい。誘電体フィルム中に含まれる金属元素の種類および含有量は、たとえば高周波誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分光分析により確認できる。
有機樹脂としては、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、環状オレフィン（ＣＯＰ）系、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）系等の耐熱性に優れた樹脂材料を用いることが好ましい。これら耐熱性に優れた樹脂材料を用いることで、耐熱性に優れた誘電体フィルムとなる。なお、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリフェニレンエーテル、環状オレフィン系、ポリエーテルイミド系からなる樹脂材料群は、有機溶剤に可溶で金属アルコキシドとの混合が容易な点からも好適に使用できる。
本実施形態の誘電体フィルムの有機樹脂は、ポリエステルを主骨格とし、アルコキシ基を有する樹脂材料を主成分とすることが好ましい。ここで、主成分とは、誘電体フィルム全体に対して質量比で５０質量％以上を占める成分である。
ポリエステルを主骨格とする樹脂材料としては、例えばポリカーボネート、ポリアリレート、およびこれらの重合体が挙げられる。ポリカーボネートおよびポリアリレートは、耐熱性、機械的特性、電気的特性（絶縁性、誘電特性）に優れ、誘電体フィルムの有機樹脂材料として好適に用いることができる。
このような樹脂材料の主骨格（ポリエステル）に、アルコキシ基が結合していることにより、樹脂材料の絶縁破壊電界をさらに向上させることができる。
一般的に、電気絶縁性は物質の極性と相関があり、極性が低いほど電気絶縁性（絶縁破壊電界）が高く、極性が高いほど電気絶縁性（絶縁破壊電界）が低い傾向がある。ポリカーボネートやポリアリレートは、比較的極性の高い化学構造を有しており、アルコキシ基は極性の低い官能基である。したがって、ポリカーボネートやポリアリレートの分子中、特に主骨格に、極性の低い官能基であるアルコキシ基を導入することで、ポリカーボネートやポリアリレートの絶縁破壊電界を向上させることができる。
なお、ポリエステルを主骨格とする樹脂材料であれば、ポリカーボネートおよびポリアリレート以外の樹脂材料についても、主骨格（ポリエステル）に、アルコキシ基が結合していることにより、同様に絶縁破壊電界を向上することができる。また、上述のような金属元素群の金属アルコキシドを用いると、樹脂材料の主骨格にアルコキシ基を付加しやすい。
ポリエステルを主骨格とする樹脂材料の主骨格と、アルコキシ基とは、エステル結合により結合していることが好ましい。重合体と金属アルコキシドとを反応させると、通常は重合体の官能基と金属アルコキシドとが加水分解および重縮合することにより架橋され、分子内の主骨格に金属アルコキシド基を有する有機樹脂となる。
一方、本実施形態では、樹脂材料の主骨格には、金属アルコキシドが分解したアルコキシ基が結合しており、樹脂材料の主骨格には金属元素を含まない。したがって、樹脂材料の優れた耐熱性、機械的特性、電気的特性が維持される。この場合、樹脂材料の主骨格とアルコキシ基とはエステル結合により結合することになる。
有機樹脂中におけるアルコキシ基の含有量は、有機樹脂が有する全エステル結合に対するモル比率で０．０５〜１１％、より好ましくは０．５〜５．０％、特には１．０〜３．５％であることが好ましい。アルコキシ基の含有量をこのような範囲とすることで、有機樹脂の耐熱性や機械特性を維持したまま、有機樹脂自体の絶縁破壊電界を向上できる。
有機樹脂とアルコキシ基との結合状態、および有機樹脂中におけるアルコキシ基の含有量（有機樹脂が有する全エステル結合に対する、アルコキシ基のモル比率）は、核磁気共鳴分光法（ＮＭＲ）により確認することができる。具体的には、１Ｈ−ＮＭＲ（プロトンＮＭＲ）測定、１３Ｃ―ＮＭＲ測定、及び二次元相関ＮＭＲのＨＭＱＣ（Heteronuclear Multiple Quantum Coherence）測定、ＨＭＢＣ（Heteronuclear Multiple Bond Connectivity）測定を行うことにより、確認することができる。
本実施形態の誘電体フィルムは、例えば以下のようにして得ることができる。有機樹脂の樹脂材料を有機溶剤に溶解し、樹脂溶液を作製する。同様に金属アルコキシドを有機溶剤に溶解し、金属アルコキシド溶液を作製する。不活性雰囲気中において、作製した樹脂溶液に、金属アルコキシド溶液を混合し、２４時間以上撹拌する。これらの工程を不活性雰囲気中（乾燥窒素など）で行うことにより、金属アルコキシドの加水分解を抑制し、金属アルコキシド同士を縮合反応させる。この反応により、金属元素を含有する微小粒子が形成され、樹脂材料と、金属元素を含有する微小粒子とを含む誘電体フィルム用溶液が得られる。
ここで、ポリエステルを主骨格とするポリカーボネート、ポリアリレートなどの重合体を樹脂材料として用いた場合、金属アルコキシドが重合体のエステル結合を分解し、そのエステル結合が分解した部分に金属アルコキシドのアルコキシ基が付加反応により結合する。
この誘電体フィルム用溶液を用いて、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製基材の上に誘電体フィルムを成膜すればよい。成膜法としては、ドクターブレード法、ダイコータ法およびナイフコータ法等から選ばれる一種の成形法を用いることができる。
上述の樹脂材料として、たとえば、ポリカーボネートであれば一般式（１）、ポリアリレートであれば一般式（２）または（３）で表される繰り返し単位を有するポリマーが、一例として挙げられる。
一般式（１）、（２）、または（３）中、Ｘは、脂肪族の２価基、環状脂肪族の２価基、一般式（４）で表される２価基から選ばれる少なくとも１種を示す。一般式（３）中、Ｙは、置換もしくは無置換のアリレン基を示す。
一般式（４）中、Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ独立して置換もしくは無置換のアルキル基、アリール基、またはハロゲン原子を示す。Ａは、単結合、炭素原子数１〜１２の直鎖状、分岐状、または環状のアルキレン基を示す。
上記一般式（１）、（２）、（３）中のＸの具体例としては、たとえば一般式（５ａ）〜（５ｎ）で表される２価基が挙げられる。
環状オレフィン系の樹脂材料であれば、たとえば一般式（６）に示すようなノルボルネン系モノマーの重合体などが挙げられる。ノルボルネン系モノマーは、環状オレフィンモノマーの一種であり、環状オレフィンモノマーとは、炭素原子で形成される環構造を有するとともに、当該環構造中に炭素−炭素二重結合を有する化合物である。環状オレフィンモノマーとしては、ノルボルネン系モノマーのほか、単環環状オレフィンなどが挙げられる。ノルボルネン系モノマーは、反応式（７）〜（１０）にそれぞれ示すような開環重合、ビニル共重合、ビニル重合、またはラジカル重合などにより、環状オレフィン系の有機樹脂を形成する。
式（６）〜（１０）中、Ｒ３、Ｒ４、およびＲ５は、任意の官能基である。また、環状オレフィン系の樹脂材料は、通常、単一の種類のノルボルネン系モノマーの重合体であるが、複数の異なる種類のノルボルネン系モノマーの重合体であってもよい。
ノルボルネン系モノマーの具体例としては、ノルボルネン類、ジシクロペンタジエン類、テトラシクロドデセン類などが挙げられる。これらは、アルキル基、アルケニル基、アルキリデン基、アリール基などの炭化水素基や、カルボキシル基、酸無水物基などの極性基を置換基として含有する場合もあるが、非極性の、すなわち炭素原子と水素原子のみで構成されるノルボルネン系モノマーであることが好ましい。
非極性のノルボルネン系モノマーには、非極性のジシクロペンタジエン類、非極性のテトラシクロドデセン類、非極性のノルボルネン類、五環体以上の非極性の環状オレフィン類などがある。
ノルボルネン系モノマーは、ノルボルネン環の二重結合以外に、さらに二重結合を有していてもよい。
このような環状オレフィン系の樹脂材料としては、具体的には、ノルボルネン系開環重合体（以下、単に開環重合体という場合もある）であるＪＳＲ株式会社製のＡＲＴＯＮ（登録商標）、日本ゼオン株式会社製のＺＥＯＮＥＸ（登録商標）、ＺＥＯＮＯＲ（登録商標）や、ノルボルネン系のビニル共重合体（以下、単にビニル共重合体という場合もある）である三井化学株式会社製のＡＰＥＬ（登録商標）、ＡＰＯ（登録商標）、ポリプラスチック株式会社製のＴＯＰＡＳ （登録商標）などが市販されている。また、ノルボルネン環を有するモノマーの開環重合体の水素添加物、ノルボルネン環を有するモノマーとα−オレフィン類との付加重合体、環状オレフィンの付加重合体、環状オレフィンの付加重合体の水素添加物、環状ジエンの付加重合体及び環状ジエンの付加重合体の水素添加物などを用いることもできる。これらのなかでも、特に開環重合体、すなわちノルボルネン環を有するモノマーの開環重合体が、フィルム成形性、耐薬品性などの観点から好ましい。
これら、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリフェニレンエーテル、環状オレフィン系、ポリエーテルイミド系等の樹脂材料は、１種だけでもよいし２種以上を併用してもよい。また、複数成分の共重合体でもよい。
金属アルコキシドとしては、例えば一般式（１１）で表される化合物が挙げられる。
ＢｐＭ （１１）
ここで、一般式（１１）中、Ｂは炭素数１〜８、好ましくは１〜４のアルコキシ基、ＭはＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｔａ、Ｗ等の金属元素、ｐは２〜６の整数を示す。
具体的には、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラブトキシシラン等のテトラアルコキシシラン類、テトラｎ−プロポキシチタン、テトライソプロポキシチタン、テトラブトキシチタン等のテトラアルコキシチタン類、テトラｎ−プロポキシジルコニウム、テトライソプロポキシジルコニウム、テトラブトキシジルコニウム等のテトラアルコキシジルコニウム類、およびジメトキシ銅、トリブトキシアルミニウム、テトラエトキシゲルマニウム、ペンタｎ−プロポキシタンタル、ヘキサエトキシタングステン等の金属アルコキシド類が挙げられる。
金属アルコキシドの他の例としては、例えば一般式（１２）で表される化合物が挙げられる。
Ｒ６ｋＢｌＭ（Ｒ７ｍＺ）ｎ （１２）
一般式（１２）中、Ｒ６は水素か炭素数１〜１２、好ましくは１〜５のアルキル基またはフェニル基、Ｂは炭素数１〜８、好ましくは１〜４のアルコキシ基、ＭはＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｔａ、Ｗ等の金属元素、Ｒ７は炭素数１〜４、好ましくは２〜４のアルキレン基またはアルキリデン基、Ｚはイソシアネート基、エポキシ基、カルボキシル基、酸ハロゲン化物基、酸無水物基、アミノ基、 チオール基、ビニル基、メタクリル基、ハロゲン基等の一般的な官能基、ｋは０〜５の整数、ｌは１〜５の整数、ｍは０または１、ｎは０〜５の整数を示す。
有機樹脂の樹脂材料を溶解する有機溶剤と、金属アルコキシドを溶解する有機溶剤は、同じ有機溶剤を用いることが好ましい。有機溶剤としては、例えば、メタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、エチレングリコール、エチレングリコールモノプロピルエーテル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、キシレン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジメチルアセトアミド、シクロヘキサン、トルエン、クロロホルム、テトラヒドロフラン又は、これらから選択された２種以上の混合物を含んだ有機溶剤を用いる。
樹脂溶液における樹脂材料の濃度（樹脂濃度）は、例えば１０〜４０質量％、さらには２０〜３０質量％とするのが好ましく、金属アルコキシド溶液における金属アルコキシドの濃度（金属アルコキシド濃度）は、例えば１〜５０質量％、さらには２〜３０質量％とするのが好ましい。また、樹脂溶液と金属アルコキシド溶液を混合する際、樹脂材料１００質量部に対する金属アルコキシドの比率は、例えば０．０５〜１０質量部、さらには０．１〜６．０質量部とするのが好ましい。
金属元素含有微小粒子の大きさは、金属アルコキシド溶液の金属アルコキシド濃度により調整できる。金属アルコキシド濃度が高いほど大きい金属元素含有微小粒子が形成される傾向がある。また、金属元素含有微小粒子の大きさは、金属アルコキシドの反応性にも影響される。金属アルコキシドは、種類により反応性が異なり、例えばジルコニウム含むジルコニウム（ＩＶ）ブトキシド（Ｚｒ−ｎ−ｂｕｔ）は比較的反応性が低く、小さい金属元素含有微小粒子を形成するのに対し、チタニウムを含むチタニウム（ＩＶ）ブトキシド（Ｔｉ−ｎ−ｂｕｔ）は比較的反応性が高く、大きい金属元素含有微小粒子を形成する傾向がある。
樹脂溶液と金属アルコキシド溶液との混合（撹拌）条件は、例えば温度１０〜３０℃、スターラーやミックスローターなどを用いて回転数１００〜５００ｒｐｍとすればよい。撹拌時間は、２４〜９６時間とすればよい。温度や撹拌条件を適宜調整することでも、種々の大きさの金属元素含有微小粒子を得ることができる。これらの工程、すなわち樹脂溶液や金属アルコキシド溶液の作製、混合・撹拌工程は、全て乾燥窒素の雰囲気中で行う。
図２（ａ）は、誘電体フィルムの表面に金属膜を有する構造を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、第１実施形態のフィルムコンデンサを示す外観斜視図である。図２（ｂ）に示す第１実施形態のフィルムコンデンサＡは、誘電体フィルム１の片面に金属膜２を備えた金属化フィルム３を積層した本体部４に、外部電極５が設けられた構成を、基本的な構成とするものであり、必要に応じてリード線６が設置される。
この場合、本体部４、外部電極５およびリード線６の一部は、必要に応じて絶縁性および耐環境性の点から、外装部材７に覆われていてもよい。図２（ｂ）においては、外装部材７の一部を取り除いた状態を示しており、外装部材７の取り除かれた部分を破線で示している。
本実施形態の誘電体フィルム１は、図２（ａ）（ｂ）に示した積層型に限らず、巻回型のフィルムコンデンサＢにも適用することができる。
図３は、フィルムコンデンサの第２実施形態の構成を模式的に示した展開斜視図である。本実施形態のフィルムコンデンサＢでは、巻回された金属化フィルム３ａ、３ｂにより本体部４が構成され、本体部４の対向する端面に外部電極５ａ、５ｂとしてメタリコン電極が設けられている。
金属化フィルム３ａは、誘電体フィルム１ａの表面に金属膜２ａを有するものであり、金属化フィルム３ｂは、誘電体フィルム１ｂの表面に金属膜２ｂを有するものである。図３では、金属膜２ａ、２ｂは誘電体フィルム１ａ、１ｂの幅方向の一端側に、金属膜２ａ、２ｂが形成されず誘電体フィルム１ａ、１ｂが露出する部分（以下、金属膜非形成部８ａ、８ｂという場合がある）が長手方向に連続して残るように形成されている。
金属化フィルム３ａと３ｂとは、誘電体フィルム１ａ、１ｂの幅方向において、金属膜非形成部８ａと８ｂとが互いに異なる端部に位置するように配置され、金属膜非形成部８ａ、８ｂとは異なる端部が幅方向に突出するようにずれた状態で重ねあわされている。
すなわち、フィルムコンデンサＢは、誘電体フィルム１ａと金属膜２ａとによって構成される金属化フィルム３ａと、誘電体フィルム１ｂと金属膜２ｂとによって構成される金属化フィルム３ｂとが、図３に示すように重ねられ巻回されている。なお、図３では、フィルムコンデンサＢの構成を見易くするため、誘電体フィルム１ａ、１ｂ、金属膜２ａ、２ｂの厚みを、図３の奥から手前に向けて厚くなるように記載したが、実際にはこれらの厚みは一定である。
図４は、連結型コンデンサの一実施形態の構成を模式的に示した斜視図である。図４においては構成を分かりやすくするために、ケースおよびモールド用の樹脂を省略して記載している。本実施形態の連結型コンデンサＣは、複数個のフィルムコンデンサＢが一対のバスバー２１、２３により並列接続された構成となっている。バスバー２１、２３は、端子部２１ａ、２３ａと、引出端子部２１ｂ、２３ｂと、により構成されている。端子部２１ａ、２３ａは外部接続用であり、引出端子部２１ｂ、２３ｂは、フィルムコンデンサＢの外部電極５ａ、５ｂにそれぞれ接続される。
フィルムコンデンサＢまたは連結型コンデンサＣを構成する誘電体フィルムとして、本実施形態の誘電体フィルム１を適用すると、ポリプロピレンやポリエチレンテレフタレートなどによって形成されていた従来の誘電体フィルムよりも厚みを薄くできるため、フィルムコンデンサＢおよび連結型コンデンサＣのサイズの小型化とともに高容量化を図ることができる。
また、誘電体フィルム１の主成分である有機樹脂として、ポリアリレート、ポリフェニレンエーテル、環状オレフィン系、ポリエーテルイミド系等の有機材料を適用した場合には、フィルムコンデンサＢおよび連結型コンデンサＣの耐熱性が高いため、高温域（例えば、温度が８０℃以上の雰囲気）での使用においても静電容量および絶縁抵抗の低下の小さいコンデンサ製品を得ることができる。なお、連結型コンデンサＣは、図４に示したような平面的な配置の他に、フィルムコンデンサＢの平坦な面同士が重なるように積み上げた構造であっても同様の効果を得ることができる。
図５は、インバータの一実施形態の構成を説明するための概略構成図である。図５には、整流後の直流から交流を作り出すインバータＤの例を示している。本実施形態のインバータＤは、図５に示すように、スイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ（Insulated gate Bipolar Transistor））により構成されるブリッジ回路３１と、電圧安定化のためにブリッジ回路３１の入力端子間に配置された容量部３３とを備えた構成となっている。ここで、容量部３３として、上記のフィルムコンデンサＢまたは連結型コンデンサＣが適用される。
なお、このインバータＤは、直流電源の電圧を昇圧する昇圧回路３５に接続されることになる。一方、ブリッジ回路３１は駆動源となるモータジェネレータ（モータＭ）に接続されることになる。
インバータＤの容量部３３に上記した本実施形態のフィルムコンデンサＢまたは連結型コンデンサＣを適用すると、インバータＤに占める容量部３３の体積を小さくすることができるため、より小型化かつ静電容量の大きい容量部３３を有するインバータＤを得ることができる。また、高温域においても変調波の変動の小さいインバータＤを得ることができる。
図６は、電動車輌の一実施形態を示す概略構成図である。図６には、電動車輌Ｅとしてハイブリッド自動車（ＨＥＶ）の例を示している。
図６における符号４１は駆動用のモータ、４３はエンジン、４５はトランスミッション、４７はインバータ、４９は電源（電池）、５１ａ、５１ｂは前輪および後輪である。
この電動車輌Ｅは、駆動源としてモータ４１またはエンジン４３、もしくは両方の出力がトランスミッション４５を介して左右一対の前輪５１ａに伝達される機能を主として備えており、電源４９はインバータ４７を介してモータ４１に接続されている。
また、図６に示した電動車輌Ｅには、電動車輌Ｅ全体の統括的な制御を行う車輌ＥＣＵ５３が設けられている。車輌ＥＣＵ５３には、イグニッションキー５５や図示しないアクセルペダル、ブレーキ等の電動車輌Ｅからの運転者等の操作に応じた駆動信号が入力される。この車輌ＥＣＵ５３は、その駆動信号に基づいて指示信号をエンジンＥＣＵ５７、電源４９、および負荷としてのインバータ４７に出力する。エンジンＥＣＵ５７は、指示信号に応答してエンジン４３の回転数を制御し、電動車輌Ｅを駆動する。
本実施形態のフィルムコンデンサＢまたは連結型コンデンサＣを容量部３３として適用し、小型化されたインバータＤを、例えば、図６に示すような電動車輌Ｅに搭載すると、ポリプロピレンやポリエチレンテレフタレートなどによって形成されていた従来の誘電体フィルムを適用したフィルムコンデンサや連結型コンデンサを用いた大型のインバータに比較して、車輌の重量を軽くできる。本実施形態では、このように車輌を軽量化することができ、燃費を向上させることが可能になる。また、エンジンルーム内における自動車の制御装置の占める割合を小さくできる。制御装置の占める割合を小さくすることで、エンジンルーム内に耐衝撃性を高めるための機能を内装させることが可能となり、車輌の安全性をさらに向上させることが可能になる。
なお、本実施形態のインバータＤは、上記のハイブリッド自動車（ＨＥＶ）のみならず、電気自動車（ＥＶ）や電動自転車、発電機、太陽電池など種々の電力変換応用製品に適用できる。
以下、本発明の誘電体フィルムについて、実施例に基づき詳細に説明する。
（実施例１）
樹脂材料として、ポリフェニレンエーテルであるザイロン（登録商標）のＰＰＥ Ｐｏｗｄｅｒ（旭化成製）を用い、金属アルコキシドとして、チタニウム（ＩＶ）イソプロポキシド（Ｔｉ−ｉ−Ｐｒ）およびチタニウム（ＩＶ）ブトキシド（Ｔｉ−ｎ−ｂｕｔ）を用いた。ザイロン（登録商標）をクロロホルムに溶解させ、樹脂濃度２５質量％の樹脂溶液を得た。金属アルコキシドをそれぞれクロロホルムに溶解させ、金属アルコキシド濃度５質量％の各金属アルコキシド溶液を得た。作製した樹脂溶液に、金属アルコキシド溶液を添加し、混合溶液とした。１００質量部のザイロン（登録商標）に対する金属アルコキシドの比率（質量部）を表１に示す。得られた混合溶液を、スターラーを用いて３００ｒｐｍで２４時間撹拌し、誘電体フィルム用溶液を得た。なお、溶液作製工程はすべて室温の乾燥窒素の雰囲気中で行った。
この誘電体フィルム用溶液を、コータを用いてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基材上に塗布し、１８０℃で１時間乾燥して溶剤を除去し、誘電体フィルム（試料Ｎｏ．１〜４）を作製した。なお、試料Ｎｏ．１の誘電体フィルムは金属アルコキシドを含まない樹脂溶液を用いて作製した。誘電体フィルムはいずれも、厚さが３．５μｍ、比誘電率が約２．６であった。
（実施例２）
樹脂材料として、環状オレフィン系のノルボルネン系開環重合体であるＺＥＯＮＯＲ（登録商標）（日本ゼオン製）を用い、金属アルコキシドとして、ジルコニウム（ＩＶ）ブトキシド（Ｚｒ−ｎ−ｂｕｔ）およびチタニウム（ＩＶ）ブトキシド（Ｔｉ−ｎ−ｂｕｔ）を用いた。ＺＥＯＮＯＲ（登録商標）をシクロヘキサンに溶解させ、樹脂濃度２５質量％の樹脂溶液を得た。金属アルコキシドをそれぞれシクロヘキサンに溶解させ、金属アルコキシド濃度５質量％の各金属アルコキシド溶液を得た。作製した樹脂溶液に、金属アルコキシド溶液を添加し、混合溶液とした。このとき、１００質量部のＺＥＯＮＯＲ（登録商標）に対して、金属アルコキシドが１質量部になるように調整した。混合溶液を、スターラーを用いて３００ｒｐｍで２４時間撹拌し、誘電体フィルム用溶液を得た。なお、溶液作製工程はすべて室温の乾燥窒素の雰囲気中で行った。
この誘電体フィルム用溶液を、コータを用いてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基材上に塗布し、１８０℃で１時間乾燥して溶剤を除去し、誘電体フィルム（試料Ｎｏ．５〜７）を作製した。なお、試料Ｎｏ．５の誘電体フィルムは金属アルコキシドを含まない樹脂溶液を用いて作製した。誘電体フィルムはいずれも、厚さが３．５μｍ、比誘電率が約２．３であった。
（実施例３）
樹脂材料として、シロキサン変性ポリエーテルイミド（ＳＴＭ１７００、ＳＡＢＩＣ製）を用い、金属アルコキシドとして、ジルコニウム（ＩＶ）ブトキシド（Ｚｒ−ｎ−ｂｕｔ）およびチタニウム（ＩＶ）ブトキシド（Ｔｉ−ｎ−ｂｕｔ）を用いた。ＳＴＭ１７００をクロロホルムに溶解させ、樹脂濃度２５質量％の樹脂溶液を得た。金属アルコキシドをそれぞれクロロホルムに溶解させ、金属アルコキシド濃度５質量％の各金属アルコキシド溶液を得た。作製した樹脂溶液に、金属アルコキシド溶液を添加し、混合溶液とした。このとき、１００質量部のＳＴＭ１７００に対して、金属アルコキシドが１質量部になるように調整した。混合溶液を、スターラーを用いて３００ｒｐｍで２４時間撹拌し、誘電体フィルム用溶液を得た。なお、溶液作製工程はすべて室温の乾燥窒素の雰囲気中で行った。
この誘電体フィルム用溶液を、コータを用いてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基材上に塗布し、１８０℃で１時間乾燥して溶剤を除去し、誘電体フィルム（試料Ｎｏ．８〜１０）を作製した。なお、試料Ｎｏ．８の誘電体フィルムは金属アルコキシドを含まない樹脂溶液を用いて作製した。誘電体フィルムはいずれも、厚さが３．５μｍ、比誘電率が約３．０であった。
（実施例４）
樹脂材料として、特開２０１３−７６０４２号公報の製造例１に記載された、ポリエステルを主骨格とするポリアリレート樹脂を用いた。金属アルコキシドとして、ジルコニウム（ＩＶ）ブトキシド（Ｚｒ−ｎ−ｂｕｔ）、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート（Ａｌ−Ｍ）、およびチタニウム（ＩＶ）ブトキシド（Ｔｉ−ｎ−ｂｕｔ）を用いた。
作製したポリアリレート樹脂を、１２０℃で３時間真空加熱し、ポリアリレート樹脂に吸着した水分を除去した。得られたポリアリレート樹脂を、トルエンに溶解させ、樹脂濃度２５質量％の樹脂溶液を得た。また、金属アルコキシドをそれぞれトルエンに溶解させ、金属アルコキシド濃度５質量％の各金属アルコキシド溶液および５０質量％のＺｒ−ｎ−ｂｕｔ溶液を得た。作製した樹脂溶液に、各金属アルコキシド溶液を添加し、混合溶液とした。金属アルコキシド溶液の添加量は、１００質量部のポリアリレートに対する金属アルコキシドの比率（質量部）が表２に示す比率となるように調整した。得られた混合溶液を、スターラーを用いて３００ｒｐｍで２４時間撹拌し、誘電体フィルム用溶液を得た。なお、溶液作製工程はすべて室温の乾燥窒素の雰囲気中で行った。
この誘電体フィルム用溶液を、コータを用いてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の基材上に塗布し、１８０℃で１時間乾燥して溶剤を除去し、誘電体フィルム（試料Ｎｏ．１１〜２４）を作製した。なお、試料Ｎｏ．１１の誘電体フィルムは金属アルコキシドを含まない樹脂溶液を用いて作製し、試料Ｎｏ．１８は５０質量％のＺｒ−ｎ−ｂｕｔ溶液を用いて作製した。誘電体フィルムの厚さはいずれも３．５μｍであった。得られた誘電体フィルムの比誘電率は、いずれも約３．２であった。
作製した誘電体フィルムについて、１Ｈ−ＮＭＲ（プロトンＮＭＲ）測定を行った。得られた１Ｈ−ＮＭＲスペクトルには、ポリアリレートに基くピーク以外にピークが観測され、このピークは二次元相関ＮＭＲ法のＨＭＱＣ測定及びＨＭＢＣ測定により、各アルコキシ基の酸素原子に隣接する炭素原子に結合した水素によるものであること、すなわちアルコキシ基が金属元素を介さずに直接有機樹脂の主骨格にエステル結合していることがわかった。未反応の金属アルコキシドによるピークは確認できなかった。また、得られた１Ｈ−ＮＭＲスペクトルから、誘電体フィルムに含まれる全エステル結合に対するアルコキシ基の比率を算出し、表２に記載した。
（特性評価）
誘電体フィルムに含まれる金属元素の種類および含有量は、ＩＣＰ発光分光分析により確認した。誘電体フィルムに含まれる金属元素は、有機樹脂に添加した金属アルコキシドを構成する金属元素と同じであった。誘電体フィルムの断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）（ＪＥＭ―ＡＲＭ２００Ｆ、ＨＡＡＤＦ像、加速電圧：２００ｋＶ）で倍率３００万倍にて観察することにより、試料Ｎｏ．２〜４、６、７、９、１０、１２〜２４において誘電体フィルム中に金属元素を含む微小粒子（金属元素含有微小粒子）が存在することを確認した。金属元素含有微小粒子の直径の平均値、および体積分率は、小角Ｘ線散乱測定により得られたプロファイルを解析することにより確認した。金属元素の含有量、金属元素含有粒子の直径の平均値、および体積分率を表１、表２に示す。
誘電体フィルムの絶縁破壊電界は、以下のように測定した。誘電体フィルムからＰＥＴフィルムを剥がし、誘電体フィルムの両面に真空蒸着法により平均厚みが７５ｎｍのＡｌの電極層を形成して金属化フィルムを作製した。
得られた金属化フィルムについて絶縁破壊電界を測定した。絶縁破壊電界は、金属化フィルムの金属膜間に、毎秒１０Ｖの昇圧速度で直流電圧を印加し、漏れ電流値が１．０ｍＡを越えた瞬間の電圧値から求めた。金属化フィルムの絶縁破壊電界を表１、表２に示す。
試料Ｎｏ．２〜４、６、７、９、１０、１２〜２４は、有機樹脂中に金属元素含有微小粒子を含み、金属含有微小粒子の直径の平均が０．５〜５０ｎｍの範囲内であることから、絶縁破壊電界が高く、優れた絶縁性を示すものであった。また、試料Ｎｏ．１２〜２４は、アルコキシ基が金属元素を介さずに直接有機樹脂の主骨格にエステル結合しており、主骨格がアルコキシ基と直接結合していないものと比べて、絶縁破壊電界の向上率が高かった。
さらに、試料Ｎｏ．３、６、９、１４の誘電体フィルム用溶液を用い、厚さ１．５μｍの誘電体フィルムを作製し、絶縁破壊電界を測定した。それぞれ、４８０Ｖ／μｍ（試料Ｎｏ．３）、６２０Ｖ／μｍ（試料Ｎｏ．６）、４７０Ｖ／μｍ（試料Ｎｏ．９）、４３０Ｖ／μｍ（試料Ｎｏ．１４）と、厚さ１．５μｍの薄層フィルムとしても、厚さ３．５μｍの場合の９０％程度の高い絶縁破壊電界を維持していた。
Ａ、Ｂ・・・・・・・フィルムコンデンサ
Ｃ・・・・・・・・・連結型コンデンサ
Ｄ、４７・・・・・・インバータ
Ｅ・・・・・・・・・電動車輌
１、１ａ、１ｂ・・・誘電体フィルム
２、２ａ、２ｂ・・・金属膜
３、３ａ、３ｂ・・・金属化フィルム
４・・・・・・・・・本体部
５、５ａ、５ｂ・・・外部電極
６・・・・・・・・・リード線
７・・・・・・・・・外装部材
８ａ、８ｂ・・・・・金属膜非形成部
２１、２３・・・・・バスバー
３１・・・・・・・・ブリッジ回路
３３・・・・・・・・容量部
３５・・・・・・・・昇圧回路
４１・・・・・・・・モータ
４３・・・・・・・・エンジン
４５・・・・・・・・トランスミッション
４７・・・・・・・・インバータ
４９・・・・・・・・電源
５１ａ・・・・・・・前輪
５１ｂ・・・・・・・後輪
５３・・・・・・・・車輌ＥＣＵ
５５・・・・・・・・イグニッションキー
５７・・・・・・・・エンジンＥＣＵ

Claims (13)

  1. 有機樹脂と、金属元素を含有する複数の微小粒子とを含み、
    前記有機樹脂が、ポリエステルを主骨格とし、アルコキシ基を有する樹脂材料を含むとともに、
    前記微小粒子の直径の平均値が０．５〜５０ｎｍであることを特徴とする誘電体フィルム。
  2. 前記金属元素の含有量が、０．０５〜５質量％であることを特徴とする請求項１に記載の誘電体フィルム。
  3. 前記微小粒子の体積分率が、０．４〜４０体積％であることを特徴とする請求項１または２に記載の誘電体フィルム。
  4. 前記金属元素が、Ｓｉ、Ｔｉ、ＺｒおよびＡｌからなる金属元素群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の誘電体フィルム。
  5. 前記有機樹脂が、ポリフェニレンエーテル、環状オレフィン系およびポリエーテルイミド系の樹脂材料群から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の誘電体フィルム。
  6. 前記アルコキシ基と、前記ポリエステルを主骨格とする樹脂材料の前記主骨格とが、エステル結合により結合していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の誘電体フィルム。
  7. 前記有機樹脂が有する全エステル結合に対する、前記アルコキシ基のモル比率が、０．０５〜１１％であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の誘電体フィルム。
  8. 前記ポリエステルを主骨格とする樹脂材料が、ポリアリレートであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の誘電体フィルム。
  9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の誘電体フィルム上に金属膜を備えた金属化フィルムが巻回または積層されてなる本体部と、該本体部に設けられた外部電極とを有することを
    特徴とするフィルムコンデンサ。
  10. 請求項９に記載のフィルムコンデンサが、バスバーにより複数個接続されていることを特徴とする連結型コンデンサ。
  11. スイッチング素子により構成されるブリッジ回路と、該ブリッジ回路に接続された容量部とを備えているインバータであって、前記容量部が請求項９に記載のフィルムコンデンサであることを特徴とするインバータ。
  12. スイッチング素子により構成されるブリッジ回路と、該ブリッジ回路に接続された容量部とを備えているインバータであって、前記容量部が請求項１０に記載の連結型コンデンサであることを特徴とするインバータ。
  13. 電源と、該電源に接続されたインバータと、該インバータに接続されたモータと、該モータにより駆動する車輪と、を備えている電動車両であって、前記インバータが請求項１１または請求項１２に記載のインバータであることを特徴とする電動車輌。
JP2016546550A 2014-12-24 2015-12-21 誘電体フィルムと、これを用いたフィルムコンデンサおよび連結型コンデンサ、ならびにインバータ、電動車輌 Active JP6085069B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014260672 2014-12-24
JP2014260672 2014-12-24
JP2015013414 2015-01-27
JP2015013414 2015-01-27
PCT/JP2015/085626 WO2016104398A1 (ja) 2014-12-24 2015-12-21 誘電体フィルムと、これを用いたフィルムコンデンサおよび連結型コンデンサ、ならびにインバータ、電動車輌

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP6085069B2 true JP6085069B2 (ja) 2017-02-22
JPWO2016104398A1 JPWO2016104398A1 (ja) 2017-04-27

Family

ID=56150417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016546550A Active JP6085069B2 (ja) 2014-12-24 2015-12-21 誘電体フィルムと、これを用いたフィルムコンデンサおよび連結型コンデンサ、ならびにインバータ、電動車輌

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10867750B2 (ja)
EP (1) EP3239218B1 (ja)
JP (1) JP6085069B2 (ja)
CN (1) CN107108923B (ja)
WO (1) WO2016104398A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018003839A1 (ja) * 2016-06-29 2018-01-04 京セラ株式会社 絶縁材料および配線部材

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6517336B2 (ja) * 2015-06-11 2019-05-22 京セラ株式会社 複合樹脂材料、誘電体フィルムと、これを用いたフィルムコンデンサおよび連結型コンデンサ、ならびにインバータ、電動車輌
JP6904809B2 (ja) * 2016-06-27 2021-07-21 京セラ株式会社 複合樹脂材料、誘電体フィルムと、これを用いたフィルムコンデンサおよび連結型コンデンサ、ならびにインバータ、電動車輌
WO2021131653A1 (ja) * 2019-12-25 2021-07-01 京セラ株式会社 フィルムコンデンサ用誘電体フィルム、これを用いたフィルムコンデンサおよび連結型コンデンサ、ならびにインバータ、電動車輌

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60104155A (ja) * 1983-11-12 1985-06-08 Toyobo Co Ltd 樹脂組成物
JPS641217A (en) * 1987-06-23 1989-01-05 Diafoil Co Ltd Capacitor
JPH11255883A (ja) * 1998-03-09 1999-09-21 Orient Chem Ind Ltd 有機−無機ハイブリッド高分子材料およびその製造方法
JP2000500161A (ja) * 1995-06-28 2000-01-11 イー・アイ・デユポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー フッ素重合体のナノ複合体
JP2004111400A (ja) * 2003-10-07 2004-04-08 Hitachi Ltd 薄膜誘電体とそれを用いた多層配線板とその製造方法
JP2005056935A (ja) * 2003-08-07 2005-03-03 Hitachi Ltd 有機・無機酸化物混合体薄膜、それを用いた受動素子内蔵電子基板及び有機・無機酸化物混合体薄膜の製造方法
JP2007254620A (ja) * 2006-03-24 2007-10-04 Asahi Kasei Chemicals Corp 熱可塑性樹脂組成物
JP2008201926A (ja) * 2007-02-21 2008-09-04 Toray Ind Inc 二軸配向ポリアリーレンスルフィドフィルムおよびその製造方法
WO2013058237A1 (ja) * 2011-10-17 2013-04-25 東海ゴム工業株式会社 誘電膜およびそれを用いたトランスデューサ

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2626827C2 (de) * 1976-06-15 1986-07-31 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Stabilisierung von Polyethylenterephthalaten
US5595601A (en) 1990-09-14 1997-01-21 Valmet Corporation Coating bar for a bar coater
US5264247A (en) 1990-09-14 1993-11-23 Valmet Paper Machinery Inc. Process for the manufacture of a coating bar for a bar coater
WO1994013464A1 (en) * 1992-12-09 1994-06-23 Hoechst Aktiengesellschaft Biaxially oriented copolyester film for capacitor dielectric use or thermal transfer ribbon use
US5726247A (en) 1996-06-14 1998-03-10 E. I. Du Pont De Nemours And Company Fluoropolymer nanocomposites
JP2847355B2 (ja) 1995-10-30 1999-01-20 岡谷電機産業株式会社 金属化フィルムコンデンサ及びその製造方法
DE69838636T2 (de) 1997-11-21 2008-08-28 Orient Chemical Industries, Ltd. Organisch-anorganisches Hybrid-Polymermaterial und Verfahren zu dessen Herstellung
JP4338244B2 (ja) * 1998-11-05 2009-10-07 ユニチカ株式会社 被膜形成用樹脂の製造方法
JP2001172482A (ja) * 1999-10-08 2001-06-26 Toray Ind Inc コンデンサー用ポリエステルフィルム、コンデンサー用金属化フィルムおよびフィルムコンデンサー
US7046439B2 (en) * 2003-05-22 2006-05-16 Eastman Kodak Company Optical element with nanoparticles
US7109274B2 (en) * 2004-06-28 2006-09-19 General Electric Company Polyarylate compositions
JP2006225484A (ja) 2005-02-16 2006-08-31 Murata Mfg Co Ltd 複合誘電体材料及び電子部品
US20070116976A1 (en) * 2005-11-23 2007-05-24 Qi Tan Nanoparticle enhanced thermoplastic dielectrics, methods of manufacture thereof, and articles comprising the same
KR100955571B1 (ko) * 2007-01-05 2010-04-30 주식회사 엘지화학 트리아진 구조의 아미노 수지가 혼합된 폴리아릴레이트수지를 포함하는 광학필름용 수지 조성물 및 이를 이용하여제조된 광학필름
JP5590481B2 (ja) * 2008-01-17 2014-09-17 独立行政法人産業技術総合研究所 複合化高分子材料、およびこれを含む光学材料
US9247645B2 (en) * 2009-11-06 2016-01-26 3M Innovative Properties Company Dielectric material with non-halogenated curing agent
JP5695389B2 (ja) * 2010-10-15 2015-04-01 Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 液晶ポリエステル樹脂組成物及びカメラモジュール部品
CN105453201B (zh) * 2013-07-30 2018-10-02 京瓷株式会社 电介质膜、膜电容器以及电子设备
JP6400673B2 (ja) * 2014-03-03 2018-10-03 京セラ株式会社 フィルムコンデンサおよび連結型コンデンサ、ならびにインバータ、電動車輌

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60104155A (ja) * 1983-11-12 1985-06-08 Toyobo Co Ltd 樹脂組成物
JPS641217A (en) * 1987-06-23 1989-01-05 Diafoil Co Ltd Capacitor
JP2000500161A (ja) * 1995-06-28 2000-01-11 イー・アイ・デユポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー フッ素重合体のナノ複合体
JPH11255883A (ja) * 1998-03-09 1999-09-21 Orient Chem Ind Ltd 有機−無機ハイブリッド高分子材料およびその製造方法
JP2005056935A (ja) * 2003-08-07 2005-03-03 Hitachi Ltd 有機・無機酸化物混合体薄膜、それを用いた受動素子内蔵電子基板及び有機・無機酸化物混合体薄膜の製造方法
JP2004111400A (ja) * 2003-10-07 2004-04-08 Hitachi Ltd 薄膜誘電体とそれを用いた多層配線板とその製造方法
JP2007254620A (ja) * 2006-03-24 2007-10-04 Asahi Kasei Chemicals Corp 熱可塑性樹脂組成物
JP2008201926A (ja) * 2007-02-21 2008-09-04 Toray Ind Inc 二軸配向ポリアリーレンスルフィドフィルムおよびその製造方法
WO2013058237A1 (ja) * 2011-10-17 2013-04-25 東海ゴム工業株式会社 誘電膜およびそれを用いたトランスデューサ

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018003839A1 (ja) * 2016-06-29 2018-01-04 京セラ株式会社 絶縁材料および配線部材
US10796815B2 (en) 2016-06-29 2020-10-06 Kyocera Corporation Insulating material and wiring member

Also Published As

Publication number Publication date
EP3239218A1 (en) 2017-11-01
JPWO2016104398A1 (ja) 2017-04-27
EP3239218A4 (en) 2018-09-05
CN107108923B (zh) 2020-11-20
US20170352480A1 (en) 2017-12-07
WO2016104398A1 (ja) 2016-06-30
EP3239218B1 (en) 2021-11-24
US10867750B2 (en) 2020-12-15
CN107108923A (zh) 2017-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6085069B2 (ja) 誘電体フィルムと、これを用いたフィルムコンデンサおよび連結型コンデンサ、ならびにインバータ、電動車輌
CN107849266B (zh) 复合树脂材料、介电膜、使用其的膜电容器和连结型电容器、以及逆变器、电动车辆
Prateek et al. Significantly enhanced energy density by tailoring the interface in hierarchically structured TiO2–BaTiO3–TiO2 nanofillers in PVDF-based thin-film polymer nanocomposites
CN106030737B (zh) 薄膜电容器和连结型电容器、以及逆变器、电动车辆
US20200395602A1 (en) High capacity, long cycle life battery anode materials, compositions and methods
US10961125B2 (en) SP2 carbon-containing composition, graphene quantum dot-containing composition, methods of manufacturing thereof, and method of peeling graphite
JP2020113777A (ja) 誘電体フィルム、およびこれを用いたフィルムコンデンサ、連結型コンデンサ、ならびにインバータ、電動車輌
JP6904809B2 (ja) 複合樹脂材料、誘電体フィルムと、これを用いたフィルムコンデンサおよび連結型コンデンサ、ならびにインバータ、電動車輌
JP7344316B2 (ja) フィルムコンデンサ用誘電体フィルム、これを用いたフィルムコンデンサおよび連結型コンデンサ、ならびにインバータ、電動車輌
CN109313959B (zh) 绝缘材料和布线部件
JP6514054B2 (ja) 金属化フィルムと、これを用いたフィルムコンデンサおよび連結型コンデンサ、ならびにインバータ、電動車輌
Ye et al. Enhanced Polarization in a Graphene/Poly (vinylidene fluoride-co-chlorotrifluoroethylene) Nanocomposite with a Hyperbranched Polyethylene-Grafted Poly (methyl methacrylate) Interface
WO2021131654A1 (ja) 絶縁性樹脂
EP4336590A1 (en) High capacity, long cycle life battery anode materials, compositions and methods
WO2023182236A1 (ja) 誘電体フィルム、これを用いた金属化フィルム、フィルムコンデンサ、連結型コンデンサ、インバータおよび電動車両
JP2012214527A (ja) 電気絶縁用二軸配向ポリエステルフィルム

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161116

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20161227

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170126

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6085069

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150