薄膜电容器

文档序号:1174333 发布日期:2020-09-18 浏览:29次 >En<

阅读说明:本技术 薄膜电容器 (Thin film capacitor ) 是由 小笹千一 阪本拓也 市川智道 于 2018-12-21 设计创作,主要内容包括:本发明的薄膜电容器是具备第1电介质膜、第2电介质膜、第1内部电极、第2内部电极、第1外部电极、和第2外部电极的薄膜电容器,上述第1内部电极具备:第1连接部,与上述第1外部电极连接;第1主电极部,与上述第1连接部相连,比上述第1连接部薄;和第1薄膜部,从上述第1主电极部朝向上述第2外部电极延伸,比上述第1主电极部薄,上述第2内部电极具备:第2连接部,与上述第2外部电极连接;和第2主电极部,与上述第2连接部相连,比上述第2连接部薄,上述第1主电极部隔着上述第1电介质膜与上述第2主电极部对置,上述第2连接部具有厚度从上述第2外部电极朝向上述第2主电极部降低的降低区域,上述第1薄膜部隔着上述第1电介质膜与上述第2连接部的降低区域对置。(The thin film capacitor of the present invention is a thin film capacitor including a 1 st dielectric film, a 2 nd dielectric film, a 1 st internal electrode, a 2 nd internal electrode, a 1 st external electrode, and a 2 nd external electrode, wherein the 1 st internal electrode includes: a 1 st connection part connected to the 1 st external electrode; a 1 st main electrode portion connected to the 1 st connection portion and thinner than the 1 st connection portion; and a 1 st thin film portion extending from the 1 st main electrode portion toward the 2 nd outer electrode and being thinner than the 1 st main electrode portion, the 2 nd inner electrode including: a 2 nd connecting portion connected to the 2 nd external electrode; and a 2 nd main electrode portion connected to the 2 nd connecting portion and thinner than the 2 nd connecting portion, wherein the 1 st main electrode portion faces the 2 nd main electrode portion through the 1 st dielectric film, the 2 nd connecting portion has a reduced region whose thickness decreases from the 2 nd external electrode toward the 2 nd main electrode portion, and the 1 st thin film portion faces the reduced region of the 2 nd connecting portion through the 1 st dielectric film.)

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,有卷绕或层叠电介质膜而成的薄膜电容器,该电介质膜在表面设置有成为内部电极的金属蒸镀膜。

在薄膜电容器中,为了提高自恢复性(随着绝缘缺陷部的放电,金属蒸镀膜飞散而恢复绝缘性的性质),如在专利文献1以及专利文献2中记载的那样,如下的所谓的重边(Heavy Edge)构造被广泛使用:使形成电容的部分的内部电极(以下,还称为主电极部)薄,另一方面,使与设置在两端面的外部电极连接的部分的内部电极(以下,还称为连接部)厚。

此外,如在专利文献1以及专利文献2中记载的那样,在内部电极内设置无金属的缝隙而划分为多个分割电极,并通过形成在缝隙之间的熔丝将分割电极并联连接的结构也被提出。这是通过自恢复时的短路电流来熔断绝缘缺陷部周围的熔丝,从而将绝缘缺陷部从电路切断,形成自保护功能。

作为构成薄膜电容器的电介质膜的材料,以往一直使用聚丙稀(PP),但是如在专利文献3中记载的那样,还已知耐热性高的热固化性树脂。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2013-219094号公报

专利文献2:日本特开2004-134561号公报

专利文献3:国际公开第2013/069485号

发明内容

发明要解决的课题

专利文献1的图1中,记载了构成一个内部电极的主电极部的端部(主电极部与绝缘余量的边界部)隔着电介质膜,与构成另一个内部电极的连接部对置的构造。然而,在构成一个内部电极的主电极部的端部与构成另一个内部电极的连接部重叠的部位,由于电场集中而导致放电多发,存在引起绝缘击穿的担忧。特别地,在将如在专利文献3中记载的那样的热固化树脂作为电介质膜的材料而使用的情况下,由于与以往的使用PP膜的情况相比自恢复性差,因而容易引起绝缘击穿。

因此,如在专利文献2的图3中记载的那样,可以考虑使连接部的宽度窄,构成一个内部电极的主电极部的端部不隔着电介质膜与构成另一个内部电极的连接部对置的构造。然而,在这样的构造中,由于连接部的宽度窄,因而与外部电极的连接变得不充分,存在耐电流性能被损害的担忧。

本发明是为了解决上述问题而完成的,目的在于,提供自恢复性高,并且抑制了绝缘击穿的产生的薄膜电容器。

用于解决课题的手段

本发明的薄膜电容器在第1方式中,具备:第1电介质膜,具有第1面以及与上述第1面相反侧的第2面;第2电介质膜,具有第1面以及与上述第1面相反侧的第2面,并层叠于上述第1电介质膜;第1内部电极,设置于上述第1电介质膜的上述第1面;第2内部电极,位于上述第1电介质膜与上述第2电介质膜之间,并设置于上述第2电介质膜的上述第1面或上述第1电介质膜的上述第2面;第1外部电极,设置于层叠了上述第1电介质膜以及上述第2电介质膜的层叠体的一个端面,与上述第1内部电极连接并与上述第2内部电极隔离;和第2外部电极,设置于上述层叠体的另一个端面,与上述第2内部电极连接并与上述第1内部电极隔离,在上述薄膜电容器中,上述第1内部电极具备:第1连接部,与上述第1外部电极连接;第1主电极部,与上述第1连接部相连,比上述第1连接部薄;和第1薄膜部,从上述第1主电极部朝向上述第2外部电极延伸,比上述第1主电极部薄,上述第2内部电极具备:第2连接部,与上述第2外部电极连接;和第2主电极部,与上述第2连接部相连,比上述第2连接部薄,上述第1主电极部隔着上述第1电介质膜与上述第2主电极部对置,上述第2连接部具有厚度从上述第2外部电极朝向上述第2主电极部降低的降低区域,上述第1薄膜部隔着上述第1电介质膜与上述第2连接部的降低区域对置。

在第1方式中,优选的是,上述第2内部电极还具备:第2薄膜部,从上述第2主电极部朝向上述第1外部电极延伸,比上述第2主电极部薄,上述第1连接部具有厚度从上述第1外部电极朝向上述第1主电极部降低的降低区域,上述第2薄膜部隔着上述第1电介质膜与上述第1连接部的降低区域对置。

优选的是,在沿着上述第1电介质膜以及上述第2电介质膜被层叠的方向的剖面中,上述第2连接部的降低区域具有锥形(Taper)形状。

优选的是,在沿着上述第1电介质膜以及上述第2电介质膜被层叠的方向的剖面中,上述第1薄膜部具有厚度从上述第1主电极部朝向上述第2外部电极降低的锥形形状。

优选的是,处于隔着上述第1电介质膜而对置的位置的上述第2连接部的降低区域的厚度与上述第1薄膜部的厚度的合计的最大值,小于上述第2连接部的最大厚度与上述第2主电极部的最大厚度的差。

优选的是,与处于上述第2外部电极侧的上述第1薄膜部的端部对置的上述第2连接部的厚度超过上述第2主电极部的最大厚度的1倍,且为2倍以下。

优选的是,在从上述第1外部电极朝向上述第2外部电极的方向上,上述第2连接部的降低区域比上述第1薄膜部长。

优选的是,从上述第1电介质膜以及上述第2电介质膜被层叠的方向观察,上述第1薄膜部容纳于上述第2连接部的降低区域。

优选的是,上述第2连接部包含导电性比上述第1薄膜部低的材料。

优选的是,上述第2内部电极设置于上述第2电介质膜的上述第1面,上述第2连接部的隔着上述第1电介质膜与上述第1薄膜部对置的一侧,包含导电性比与上述第2电介质膜对置的一侧低的材料。

优选的是,上述第2连接部包含以锌为主成分的材料,上述第1薄膜部包含以铝为主成分的材料。

优选的是,上述第1电介质膜包含固化性树脂作为主成分,上述第2电介质膜包含固化性树脂作为主成分。

本发明的薄膜电容器在第2方式中,具备:第1电介质膜,具有第1面以及与上述第1面相反侧的第2面;第2电介质膜,具有第1面以及与上述第1面相反侧的第2面,并层叠于上述第1电介质膜;第1内部电极,设置于上述第1电介质膜的上述第1面;第2内部电极,位于上述第1电介质膜与上述第2电介质膜之间,设置于上述第2电介质膜的上述第1面或上述第1电介质膜的上述第2面;第1外部电极,设置于层叠了上述第1电介质膜以及上述第2电介质膜的层叠体的一个端面,与上述第2内部电极连接并且与上述第1内部电极隔离;和第2外部电极,设置于上述层叠体的另一个端面,与上述第2内部电极连接并且与上述第1内部电极隔离,在上述薄膜电容器中,上述第1内部电极具备:第1主电极部;和第1薄膜部,从上述第1主电极部朝向上述第2外部电极延伸,比上述第1主电极部薄,上述第2内部电极具备:第1连接部,与上述第1外部电极连接;第2主电极部,与上述第1连接部相连,并且比上述第1连接部薄;第2连接部,与上述第2外部电极连接;和第3主电极部,从上述第2主电极部隔离并与上述第2连接部相连,比上述第2连接部薄,上述第1主电极部隔着上述第1电介质膜与上述第2主电极部以及上述第3主电极部对置,上述第2连接部具有厚度从上述第2外部电极朝向上述第3主电极部降低的降低区域,上述第1薄膜部隔着上述第1电介质膜与上述第2连接部的降低区域对置。

在第2方式中,优选的是,上述第1内部电极还具备:第2薄膜部,从上述第1主电极部朝向上述第1外部电极延伸,比上述第1主电极部薄,上述第1连接部具有厚度从上述第1外部电极朝向上述第2主电极部降低的降低区域,上述第2薄膜部隔着上述第1电介质膜与上述第1连接部的降低区域对置。

发明效果

根据本发明,能够提供自恢复性高并且抑制了绝缘击穿的产生的薄膜电容器。

附图说明

图1是示意性地示出本发明的第1实施方式涉及的薄膜电容器的一个例子的剖视图。

图2是图1所示的薄膜电容器中除第1外部电极以及第2外部电极之外的部分的放大图。

图3是示意性地示出构成图1所示的薄膜电容器的第1内部电极以及第2内部电极的一个例子的俯视图。

图4是示意性地示出构成图1所示的薄膜电容器的第1内部电极以及第2内部电极的另一个例子的俯视图。

图5的(a)以及图5的(b)是示意性地示出形成第1内部电极的方法的一个例子的剖视图。

图6的(a)、图6的(b)、图6的(c)、图6的(d)以及图6的(e)是示意性地示出第1连接部的另一个例子的剖视图。

图7的(a)、图7的(b)、图7的(c)、图7的(d)以及图7的(e)是示意性地示出第1薄膜部的另一个例子的剖视图。

图8是示意性地示出本发明的第2实施方式涉及的薄膜电容器的一个例子的剖视图。

图9是示意性地示出本发明的第3实施方式涉及的薄膜电容器的一个例子的剖视图。

图10是示意性地示出本发明的第4实施方式涉及的薄膜电容器的一个例子的剖视图。

具体实施方式

以下,对本发明的薄膜电容器进行说明。

然而,本发明不限定于以下的结构,在不变更本发明的主旨的范围内,可以适当变更而应用。

对2个以上以下记载的本发明的各个优选的结构进行了组合的结构也仍然是本发明。

在本发明的薄膜电容器中,特征在于,第1内部电极的薄膜部隔着第1电介质膜与第2内部电极的连接部的降低区域对置。即,在第1内部电极的端部与第2内部电极的连接部重叠的部位,使第1内部电极变薄,并且使第2内部电极的连接部也变薄。因此,在该部位,即使放电多发,也能够自恢复,抑制绝缘击穿的产生。

以下所示的各实施方式是例示,能够进行在不同的实施方式中示出的结构的部分置换或组合,这是不言而喻的。在第2实施方式以后,省略关于与第1实施方式共通的事项的描述,而仅对不同的点进行说明。特别地,关于由同样的结构带来的同样的作用效果,不在每个实施方式依次提及。

本发明的薄膜电容器可以是在表面设置有内部电极的电介质膜在被层叠的状态下卷绕而成的卷绕型的薄膜电容器,也可以是层叠在表面设置有内部电极的电介质膜而成的层叠型的薄膜电容器。

在本发明的薄膜电容器是卷绕型的薄膜电容器的情况下,电介质膜的卷绕体也可以被压制成剖面形状为如椭圆或长圆那样的扁平形状,被设为更加紧凑的形状。此外,在本发明的薄膜电容器是卷绕型的薄膜电容器的情况下,可以具备圆柱状的卷绕轴。卷绕轴配置在卷绕状态的电介质膜的中心轴线上,并且成为对电介质膜进行卷绕时的卷轴。

[第1实施方式]

在本发明的第1实施方式涉及的薄膜电容器中,第1外部电极与第1内部电极连接并且与第2内部电极隔离,第2外部电极与第2内部电极连接并且与第1内部电极隔离。在第1实施方式中,第2内部电极设置于第2电介质膜的第1面。

图1是示意性地示出本发明的第1实施方式涉及的薄膜电容器的一个例子的剖视图。图2是图1所示的薄膜电容器中除第1外部电极以及第2外部电极之外的部分的放大图。图3是示意性地示出构成图1所示的薄膜电容器的第1内部电极以及第2内部电极的一个例子的俯视图。

在图1中,为了方便起见,使第1电介质膜11与第2电介质膜12隔离地进行了图示,但是在实际的薄膜电容器中,第1电介质膜以及第2电介质膜无间隙地重叠。

虽然在图1中没有示出整体的结构,但薄膜电容器1具备:第1电介质膜11、层叠于第1电介质膜11的第2电介质膜12、和隔着第1电介质膜11而互相对置的第1内部电极21以及第2内部电极22。薄膜电容器1还具备:第1外部电极31,与第1内部电极21连接并且与第2内部电极22隔离;和第2外部电极32,与第2内部电极22连接并且与第1内部电极21隔离。

图4是示意性地示出构成图1所示的薄膜电容器的第1内部电极以及第2内部电极的另一个例子的俯视图。

如图4所示,在第1内部电极21,也可以形成有使电极的一部分变细的熔丝部21a、和通过绝缘缝隙21b划分的分割电极21c。同样地,在第2内部电极22,也可以形成有使电极的一部分变细的熔丝部22a、和通过绝缘缝隙22b划分的分割电极22c。

在图1所示的薄膜电容器1中,第1电介质膜11具有第1面11a、以及与第1面11a相反侧的第2面11b。同样地,第2电介质膜12具有第1面12a、以及与第1面12a相反侧的第2面12b。第1电介质膜11和第2电介质膜12被层叠,使得第1电介质膜11的第2面11b与第2电介质膜12的第1面12a对置。

第1内部电极21设置于第1电介质膜11的第1面11a。第1内部电极21设置为在第1电介质膜11的第1面11a,到达一个侧缘而未到达另一个侧缘。因此,在第1电介质膜11的第1面11a的另一个侧缘存在未设置第1内部电极21的绝缘余量71。

第2内部电极22设置于第2电介质膜12的第1面12a。第2内部电极22设置为在第2电介质膜12的第1面12a,到达一个侧缘而未到达另一个侧缘。因此,在第2电介质膜12的第1面12a的一个侧缘存在未设置第2内部电极22的绝缘余量72。

在图1中,第1电介质膜11与第2电介质膜12互相在宽度方向(在图1中为左右方向)上错开而层叠,使得第1内部电极21中的到达第1电介质膜11的侧缘的一侧的端部、以及第2内部电极22中的到达第2电介质膜12的侧缘的一侧的端部都从被层叠的膜露出。在图1所示的薄膜电容器1是卷绕型的薄膜电容器的情况下,通过第1电介质膜11以及第2电介质膜12在被层叠的状态下被卷绕,从而保持第1内部电极21以及第2内部电极22在端部露出的状态而设为堆叠的状态。

第1外部电极31以及第2外部电极32通过在如上述那样获得的层叠体的各端面上喷镀例如锌等而形成。第1外部电极31与第1内部电极21的露出端部接触,由此与第1内部电极21电连接。另一方面,第2外部电极32与第2内部电极22的露出端部接触,由此与第2内部电极22电连接。

第1内部电极21具备:与第1外部电极31连接的第1连接部41、与第1连接部41相连的第1主电极部51、和从第1主电极部51朝向第2外部电极32延伸的第1薄膜部61。第1连接部41具有:厚度从第1外部电极31朝向第1主电极部51降低的降低区域41a、和厚度固定的平坦区域41b。第1连接部41的降低区域41a具有锥形形状。第1主电极部51比第1连接部41薄。第1薄膜部61比第1主电极部51薄,并具有厚度从第1主电极部51朝向第2外部电极32降低的锥形形状。

第2内部电极22具备:与第2外部电极32连接的第2连接部42、与第2连接部42相连的第2主电极部52、和从第2主电极部52朝向第1外部电极31延伸的第2薄膜部62。第2连接部42具有厚度从第2外部电极32朝向第2主电极部52降低的降低区域42a、和厚度固定的平坦区域42b。第2连接部42的降低区域42a具有锥形形状。第2主电极部52比第2连接部42薄。第2薄膜部62比第2主电极部52薄,并具有厚度从第2主电极部52朝向第1外部电极31降低的锥形形状。

第1内部电极21之中,第1主电极部51在第1电介质膜11的厚度方向上,隔着第1电介质膜11与第2主电极部52对置。而且,第1薄膜部61在第1电介质膜11的厚度方向上,隔着第1电介质膜11与第2连接部42的降低区域42a对置。

第2内部电极22之中,第2薄膜部62在第1电介质膜11的厚度方向上,隔着第1电介质膜11与第1连接部41的降低区域41a对置。

第1内部电极21优选通过以下的方法形成。对于第2内部电极22,也通过同样的方法形成。

图5的(a)以及图5的(b)是示意性地示出形成第1内部电极的方法的一个例子的剖视图。

首先,如图5的(a)所示,在第1电介质膜11的第1面11a上,将基于非蒸镀部的绝缘余量71形成于另一个侧缘,同时通过对铝等的金属进行蒸镀而形成第1金属蒸镀膜21A。在形成第1金属蒸镀膜21A时,通过从膜厚厚的一侧向薄的一侧减少金属蒸气量,能够形成成为第1薄膜部的部分。例如,在第1薄膜部具有锥形形状的情况下,可列举出调整金属蒸发源侧的掩模形状、掩模与膜的距离的方法等。之后,如图5的(b)所示,通过在第1电介质膜11的第1面11a的一个侧缘侧的第1金属蒸镀膜21A上蒸镀锌等的金属,形成第2金属蒸镀膜21B。在形成第2金属蒸镀膜21B时,通过从膜厚厚的一侧向薄的一侧减少金属蒸气量,能够形成成为降低区域的部分。例如,在降低区域具有锥形形状的情况下,可以列举出调整金属蒸发源侧的喷嘴与膜的距离的方法等。优选的是,第2金属蒸镀膜21B比第1金属蒸镀膜21A厚。其结果是,在第1电介质膜11的第1面11a的一个侧缘侧形成第1连接部。

优选的是,在第1内部电极通过上述方法形成的情况下,第1连接部包含以锌为主成分的材料,第1主电极部以及第1薄膜部包含以铝为主成分的材料。同样地,优选的是,在第2内部电极通过上述方法形成的情况下,第2连接部包含以锌为主成分的材料,第2主电极部以及第2薄膜部包含以铝为主成分的材料。

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。

在图1所示的薄膜电容器1中,第1连接部41的降低区域41a具有无台阶的直线状的锥形形状,但是只要是厚度从第1外部电极31朝向第1主电极部51降低,则第1连接部的降低区域的形状不特别地限定。同样地,在图1所示的薄膜电容器1中,第2连接部42的降低区域42a具有无台阶的直线状的锥形形状,但是只要是厚度从第2外部电极32朝向第2主电极部52降低,则第2连接部的降低区域的形状不特别地限定。第2连接部的降低区域的形状既可以与第1连接部的降低区域的形状相同,也可以不同。此外,第2连接部的形状既可以与第1连接部的形状相同,也可以不同。

图6的(a)、图6的(b)、图6的(c)、图6的(d)以及图6的(e)是示意性地示出第1连接部的另一例子的剖视图。

图6的(a)所示的第1连接部141的降低区域141a、图6的(b)所示的第1连接部241的降低区域241a、以及图6的(c)所示的第1连接部341的降低区域341a,都具有厚度从第1外部电极(未图示)朝向第1主电极部51降低的锥形形状。其中,图6的(a)所示的第1连接部141的降低区域141a具有有台阶的直线状的锥形形状,图6的(b)所示的第1连接部241的降低区域241a具有向下凸的曲线状的锥形形状,图6的(c)所示的第1连接部341的降低区域341a具有向上凸的曲线状的锥形形状。此外,图6的(d)所示的第1连接部441的降低区域441a具有平坦形状,图6的(e)所示的第1连接部541的降低区域541a具有阶梯形状。

在图1所示的薄膜电容器1中,第1薄膜部61具有无台阶的直线状的锥形形状,但只要是比第1主电极部51薄,则第1薄膜部的形状不特别地限定。同样地,在图1所示的薄膜电容器1中,第2薄膜部62具有无台阶的直线状的锥形形状,但是只要是比第2主电极部52薄,则第2薄膜部的形状不特别地限定。第2薄膜部的形状可以与第1薄膜部的形状相同,也可以不同。

图7的(a)、图7的(b)、图7的(c)、图7的(d)以及图7的(e)是示意性地示出第1薄膜部的另一例子的剖视图。

图7的(a)所示的第1薄膜部161、图7的(b)所示的第1薄膜部261、以及图7的(c)所示的第1薄膜部361都具有厚度从第1主电极部51朝向第2外部电极(未图示)降低的锥形形状。其中,图7的(a)所示的第1薄膜部161具有有台阶的直线状的锥形形状,图7的(b)所示的第1薄膜部261具有向下凸的曲线状的锥形形状,图7的(c)所示的第1薄膜部361具有向上凸的曲线状的锥形形状。此外,图7的(d)所示的第1薄膜部461具有平坦形状,图7的(e)所示的第1薄膜部561具有阶梯形状。

如到此为止说明的那样,在本发明的第1实施方式涉及的薄膜电容器中,特征在于,第1内部电极具备第1薄膜部,第1薄膜部隔着第1电介质膜与第2连接部的降低区域对置。

另一方面,在本发明的第1实施方式涉及的薄膜电容器中,第2内部电极也可以不具备第2薄膜部,但是优选的是,第2内部电极具备第2薄膜部,第2薄膜部隔着第1电介质膜与第1连接部的降低区域对置。通过不仅在第1内部电极设置第1薄膜部,还在第2内部电极设置第2薄膜部,能够进一步抑制绝缘击穿。

在本发明的第1实施方式涉及的薄膜电容器中,优选的是,第2连接部包含导电性比第1薄膜部低的材料。具体地,优选的是,第2连接部包含以锌为主成分的材料,第1薄膜部包含以铝为主成分的材料。

在第1内部电极以及第2内部电极通过如图5的(a)以及图5的(b)所示的方法形成的情况下,优选的是,第2连接部的隔着第1电介质膜与第1薄膜部对置的一侧(在图5的(b)中,相当于第2金属蒸镀膜21B的部分)包含导电性比与第2电介质膜对置的一侧(在图5的(b)中,相当于第1金属蒸镀膜21A的部分)低的材料。具体地,优选的是,第2连接部中,隔着第1电介质膜与第1薄膜部对置的一侧包含以锌为主成分的材料,与第2电介质膜对置的一侧包含以铝为主成分的材料。

在本发明的第1实施方式涉及的薄膜电容器中,优选的是,在第2内部电极具备第2薄膜部的情况下,第1连接部包含导电性比第2薄膜部低的材料。具体地,优选的是,第1连接部包含以锌为主成分的材料,第2薄膜部包含以铝为主成分的材料。

在第1内部电极以及第2内部电极通过图5的(a)以及图5的(b)所示的方法形成的情况下,优选的是,第1连接部的隔着第1电介质膜与第2薄膜部对置的一侧的相反侧(在图5的(b)中,相当于第2金属蒸镀膜21B的部分)包含导电性比隔着第1电介质膜与第2薄膜部对置的一侧(在图5的(b)中,相当于第1金属蒸镀膜21A的部分)低的材料。具体地,优选的是,第1连接部中,隔着第1电介质膜与第2薄膜部对置的一侧的相反侧包含以锌为主成分的材料,隔着第1电介质膜与第2薄膜部对置的一侧包含以铝为主成分的材料。

在本发明的第1实施方式涉及的薄膜电容器中,优选的是,处于隔着第1电介质膜而对置的位置的第2连接部的降低区域的厚度与第1薄膜部的厚度的合计的最大值,比第2连接部的最大厚度(在图2中,由T42表示的长度)与第2主电极部的最大厚度(在图2中,由T52表示的长度)的差小。

在本发明的第1实施方式涉及的薄膜电容器中,在第2内部电极具备第2薄膜部的情况下,优选的是,处于隔着第1电介质膜而对置的位置的第1连接部的降低区域的厚度与第2薄膜部的厚度的合计的最大值,比第1连接部的最大厚度(在图2中,由T41表示的长度)与第1主电极部的最大厚度(在图2中,由T51表示的长度)的差小。

通过使连接部的降低区域与对置的薄膜部的合计厚度比连接部的最大厚度与主电极部的最大厚度的差小,能够抑制电容器元件的两端的变形。

此外,内部电极的厚度可以通过使用电场发射型扫描电子显微镜(FE-SEM)等的电子显微镜来观察在内部电极的厚度方向上切断的剖面而确定。

在本发明的第1实施方式涉及的薄膜电容器中,优选的是与处于第2外部电极侧的第1薄膜部的端部对置的第2连接部的厚度超过第2主电极部的最大厚度T52的1倍,且为2倍以下。

在本发明的第1实施方式涉及的薄膜电容器中,优选的是,在第2内部电极具备第2薄膜部的情况下,与处于第1外部电极侧的第2薄膜部的端部对置的第1连接部的厚度超过第1主电极部的最大厚度T51的1倍,且为2倍以下。

如果薄膜部和对置的连接部的合计厚度超过主电极部的最大厚度的1倍,则不会损害耐电流性。此外,如果上述合计厚度是主电极部的最大厚度的2倍以下,则即使在一个内部电极的端部与另一个内部电极的连接部重叠的部位放电多发,也能够抑制绝缘击穿。

在本发明的第1实施方式涉及的薄膜电容器中,优选的是,在从第1外部电极朝向第2外部电极的方向上,第2连接部的降低区域比第1薄膜部长。特别地,优选的是,从第1电介质膜以及第2电介质膜被层叠的方向观察,第1薄膜部容纳在第2连接部的降低区域。即,优选的是,第1薄膜部隔着第1电介质膜,仅与第2连接部的降低区域对置,而不与第2连接部的平坦区域对置,也不与第2主电极部对置。

在图2以及图3中,将第2连接部的降低区域的长度用L42a表示、将第1薄膜部的长度用L61表示。

在本发明的第1实施方式涉及的薄膜电容器中,优选的是,在第2内部电极具备第2薄膜部的情况下,在从第1外部电极朝向第2外部电极的方向上,第1连接部的降低区域比第2薄膜部长。特别地,优选的是,从第1电介质膜以及第2电介质膜被层叠的方向观察,第2薄膜部容纳在第1连接部的降低区域。即,优选的是,第2薄膜部隔着第1电介质膜,仅与第1连接部的降低区域对置,而不与第1连接部的平坦区域对置,也不与第1主电极部对置。

在图2以及图3中,将第1连接部的降低区域的长度用L41a表示、将第2薄膜部的长度用L62表示。

此外,内部电极的长度可以通过使用电场发射型扫描电子显微镜(FE-SEM)等的电子显微镜来观察在内部电极的厚度方向上切断的剖面而确定。

在本发明的第1实施方式涉及的薄膜电容器中,优选的是,从第1外部电极朝向第2外部电极的方向上的第2连接部的降低区域的长度L42a比第2连接部的最大厚度T42与第2主电极部的最大厚度T52的差大。

在该情况下,优选的是,第2连接部的降低区域的长度L42a是第2连接部的最大厚度T42与第2主电极部的最大厚度T52的差的10,000倍以上。

在本发明的第1实施方式涉及的薄膜电容器中,优选的是,在第2内部电极具备第2薄膜部的情况下,从第1外部电极朝向第2外部电极的方向上的第1连接部的降低区域的长度L41a比第1连接部的最大厚度T41与第1主电极部的最大厚度T51的差大。

在该情况下,优选的是,第1连接部的降低区域的长度L41a是第1连接部的最大厚度T41与第1主电极部的最大厚度T51的差的10,000倍以上。

在本发明的第1实施方式涉及的薄膜电容器中,优选的是,从第1外部电极朝向第2外部电极的方向上的第1薄膜部的长度L61比第1主电极部的最大厚度T51大。

在该情况下,优选的是,第1薄膜部的长度L61是第1主电极部的最大厚度T51的10,000倍以上。

在本发明的第1实施方式涉及的薄膜电容器中,优选的是,在第2内部电极具备第2薄膜部的情况下,从第1外部电极朝向第2外部电极的方向上的第2薄膜部的长度L62比第2主电极部的最大厚度T52大。

在该情况下,优选的是,第2薄膜部的长度L62是第2主电极部的最大厚度T52的10,000倍以上。

在本发明的第1实施方式涉及的薄膜电容器中,第1电介质膜既可以包含热固化性树脂等的固化性树脂作为主成分,也可以包含热塑性树脂作为主成分。同样地,第2电介质膜既可以包含固化性树脂作为主成分,也可以包含热塑性树脂作为主成分。优选的是,第2电介质膜既可以具有与第1电介质膜不同的结构,也可以具有与第1电介质膜相同的结构。

其中,第1电介质膜优选包含固化性树脂作为主成分,第2电介质膜优选包含固化性树脂作为主成分。特别地,第1电介质膜优选包含热固化性树脂作为主成分,第2电介质膜优选包含热固化性树脂作为主成分。

在本发明的第1实施方式涉及的薄膜电容器中,由于即使在使用与PP相比热稳定的热固化性树脂等的固化性树脂作为电介质膜的材料的情况下,也容易地自恢复,且可抑制绝缘击穿,因而能够作为可靠性高的高耐热性的电容器。

以下,在不特别地区分第1电介质膜以及第2电介质膜的情况下,简单地称为“电介质膜”。

如上述那样,“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,作为除主成分以外的成分,电介质膜例如也可以包含硅酮树脂等的添加剂、后述的第1有机材料以及第2有机材料等的起始材料的未固化部分。

在电介质膜包含固化性树脂作为主成分的情况下,固化性树脂可以是热固化性树脂,也可以是光固化性树脂。固化性树脂可以具有氨基甲酸酯键以及脲键中的至少一方,也可以不具有。

此外,氨基甲酸酯键和/或脲键的存在可以使用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)来确认。

在本说明书中,热固化性树脂意味着可以通过热而固化的树脂,对固化方法不进行限定。因此,只要是可以通过热而固化的树脂,通过除热以外的方法(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,根据材料而存在因材料本身具有的反应性而开始反应的情况,对于不一定从外部施加热或光等就促进固化的材料,也作为热固化性树脂。对于光固化性树脂也是同样的,对固化方法不进行限定。

电介质膜也可以包含蒸镀聚合膜作为主成分。蒸镀聚合膜可以具有氨基甲酸酯键以及脲键中的至少一方,也可以不具有。此外,蒸镀聚合膜基本上包含于固化性树脂。

优选的是,电介质膜包含第1有机材料和第2有机材料的固化物。例如,可列举出第1有机材料具有的羟基(OH基)与第2有机材料具有的异氰酸酯基(NCO基)反应而得到的固化物等。

在通过上述反应来获得固化物的情况下,起始材料的未固化部分也可以残留在膜中。例如,电介质膜可以包含异氰酸酯基(NCO基)以及羟基(OH基)中的至少一方。在该情况下,电介质膜可以包含异氰酸酯基以及羟基中的任意一方,也可以包含异氰酸酯基以及羟基双方。

此外,异氰酸酯基和/或羟基的存在可以使用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)来确认。

优选的是,第1有机材料是在分子内具有多个羟基(OH基)的多元醇。作为多元醇,例如可以列举出聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚乙烯基乙缩醛等。作为第1有机材料,也可以并用2种以上的有机材料。在第1有机材料中,优选的是属于聚醚多元醇的苯氧基树脂。

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

作为异氰酸酯化合物,例如可以列举出二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)以及甲苯二异氰酸酯(TDI)等的芳香族聚异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)等的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氨基甲酸酯等的改性体。其中,优选的是芳香族聚异氰酸酯,更优选的是MDI。

作为环氧树脂,只要是具有环氧环的树脂即可,不特别地限定,例如可列举出双酚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、在其周边具有3个氨基的有机氮化合物即可,不特别地限定,例如可以列举出烷基化蜜胺树脂等。此外,也可以是蜜胺的改性体。

优选的是,电介质膜通过将包含第1有机材料以及第2有机材料的树脂溶液成形为膜状,然后进行热处理使其固化而获得。

在电介质膜包含热塑性树脂作为主成分的情况下,作为热塑性树脂,例如可列举出高结晶性聚丙烯、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚芳酯等。

电介质膜还可以包含用于附加其他功能的添加剂。例如,可以通过添加整平剂而赋予平滑性。更优选的是,添加剂具有与羟基和/或异氰酸酯基发生反应的官能团,是形成固化物的交联构造的一部分的材料。作为这样的材料,例如可列举出具有从包括环氧基、硅烷醇基以及羧基的组中选择的至少1种官能团的树脂等。

电介质膜的厚度不特别地限定,但是如果膜过于薄,则容易变脆。因此,电介质膜的厚度优选的是超过0.5μm,更优选的是2μm以上。另一方面,如果膜过于厚,则在成膜时变得容易产生裂纹等缺陷。因此,电介质膜的厚度优选的是小于10μm,更优选的是6μm以下。

此外,电介质膜的厚度可以使用光学式膜厚计来测定。

[第2实施方式]

在本发明的第2实施方式涉及的薄膜电容器中,与第1实施方式同样,第1外部电极与第1内部电极连接并且与第2内部电极隔离,第2外部电极与第2内部电极连接并且与第1内部电极隔离。在第2实施方式中,与第1实施方式不同,第2内部电极设置于第1电介质膜的第2面。

图8是示意性地示出本发明的第2实施方式涉及的薄膜电容器的一个例子的剖视图。

虽然在图8中未示出整体的结构,但薄膜电容器2具备:第1电介质膜11、层叠于第1电介质膜11的第2电介质膜12、和隔着第1电介质膜11而互相对置的第1内部电极21以及第2内部电极22。薄膜电容器2还具备:与第1内部电极21连接并且与第2内部电极22隔离的第1外部电极31、和与第2内部电极22连接并且与第1内部电极21隔离的第2外部电极32。

在图8所示的薄膜电容器2中,第1内部电极21与图1所示的薄膜电容器1同样,设置于第1电介质膜11的第1面11a。另一方面,第2内部电极22与图1所示的薄膜电容器1不同,设置于第1电介质膜11的第2面11b。而且,在第2电介质膜12不设置内部电极。

与图1所示的薄膜电容器1同样,第1内部电极21具备:与第1外部电极31连接的第1连接部41、与第1连接部41相连的第1主电极部51、和从第1主电极部51朝向第2外部电极32延伸的第1薄膜部61。第1连接部41具有:厚度从第1外部电极31朝向第1主电极部51降低的降低区域41a、和厚度固定的平坦区域41b。此外,第2内部电极22具备:与第2外部电极32连接的第2连接部42、与第2连接部42相连的第2主电极部52、和从第2主电极部52朝向第1外部电极31延伸的第2薄膜部62。第2连接部42具有:厚度从第2外部电极32朝向第2主电极部52降低的降低区域42a、和厚度固定的平坦区域42b。

优选的是,第1内部电极以及第2内部电极通过图5的(a)以及图5的(b)所示的方法形成。优选的是,第2连接部的隔着第1电介质膜与第1薄膜部对置的一侧的相反侧包含导电性比隔着第1电介质膜与第1薄膜部对置的一侧低的材料。此外,优选的是,在第2内部电极具备第2薄膜部的情况下,第1连接部的隔着第1电介质膜与第2薄膜部对置的一侧的相反侧包含导电性比隔着第1电介质膜与第2薄膜部对置的一侧低的材料。

其他的结构与第1实施方式相同。

在具有这样的结构的第2实施方式中,也能获得与第1实施方式同样的作用效果。

[第3实施方式]

在本发明的第3实施方式涉及的薄膜电容器中,与第1实施方式不同,第1外部电极以及第2外部电极均与第2内部电极连接并且与第1内部电极隔离。在第3实施方式中,第2内部电极设置于第2电介质膜的第1面。

图9是示意性地示出本发明的第3实施方式涉及的薄膜电容器的一个例子的剖视图。

虽然在图9中未示出整体的结构,但薄膜电容器3具备:第1电介质膜11、层叠于第1电介质膜11的第2电介质膜12、和隔着第1电介质膜11而互相对置的第1内部电极121以及第2内部电极122。薄膜电容器3还具备:与第2内部电极122连接并且与第1内部电极121隔离的第1外部电极31、和与第2内部电极122连接并且与第1内部电极121隔离的第2外部电极32。

第1内部电极121设置于第1电介质膜11的第1面11a。第1内部电极121在第1电介质膜11的第1面11a,设置为未到达一个侧缘以及另一个侧缘。因此,在第1电介质膜11的第1面11a的一个侧缘以及另一个侧缘存在未设置第1内部电极121的绝缘余量71。

第2内部电极122设置于第2电介质膜12的第1面12a。第2内部电极122在第2电介质膜12的第1面12a,设置成分离为2个。因此,在第2电介质膜12的第1面12a的中央部,存在未设置第2内部电极122的绝缘余量72。

第1内部电极121具备:第1主电极部51、从第1主电极部51朝向第2外部电极32延伸的第1薄膜部61、和从第1主电极部51朝向第1外部电极31延伸的第2薄膜部62。第1薄膜部61比第1主电极部51薄,第2薄膜部62比第1主电极部51薄。

第2内部电极122具备:与第1外部电极31连接的第1连接部41、与第1连接部41相连的第2主电极部52、与第2外部电极32连接的第2连接部42、和从第2主电极部52隔离并且与第2连接部42相连的第3主电极部53。第2主电极部52比第1连接部41薄,第3主电极部53比第2连接部42薄。第1连接部41具有:厚度从第1外部电极31朝向第1主电极部51降低的降低区域41a、和厚度固定的平坦区域41b。第2连接部42具有:厚度从第2外部电极32朝向第2主电极部52降低的降低区域42a、和厚度固定的平坦区域42b。

第1内部电极121之中,第1主电极部51在第1电介质膜11的厚度方向上,隔着第1电介质膜11与第2主电极部52以及第3主电极部53对置。而且,第1薄膜部61在第1电介质膜11的厚度方向上,隔着第1电介质膜11与第2连接部42的降低区域42a对置,第2薄膜部62在第1电介质膜11的厚度方向上,隔着第1电介质膜11与第1连接部41的降低区域41a对置。

在本发明的第3实施方式涉及的薄膜电容器中,特征在于,第1内部电极具备第1薄膜部,第1薄膜部隔着第1电介质膜与第2连接部的降低区域对置。

另一方面,在本发明的第3实施方式涉及的薄膜电容器中,第1内部电极也可以不具备第2薄膜部,但优选的是,第1内部电极具备第2薄膜部,并且第2薄膜部隔着第1电介质膜与第1连接部的降低区域对置。

第1内部电极优选的是通过图5的(a)所示的方法形成,第2内部电极优选的是通过图5的(a)以及图5的(b)所示的方法形成。优选的是,第2连接部的隔着第1电介质膜与第1薄膜部对置的一侧包含导电性比与第2电介质膜对置的一侧低的材料。此外,优选的是,在第1内部电极具备第2薄膜部的情况下,第1连接部的隔着第1电介质膜与第2薄膜部对置的一侧包含导电性比与第2电介质膜对置的一侧低的材料。

其他的结构与第1实施方式相同。

在具有这样的结构的第3实施方式中,能够获得与第1实施方式同样的作用效果。

[第4实施方式]

在本发明的第4实施方式涉及的薄膜电容器中,与第3实施方式同样,第1外部电极以及第2外部电极均与第2内部电极连接并且与第1内部电极隔离。在第4实施方式中,与第3实施方式不同,第2内部电极设置于第1电介质膜的第2面。

图10是示意性地示出本发明的第4实施方式涉及的薄膜电容器的一个例子的剖视图。

虽然在图10中未示出整体的结构,但薄膜电容器4具备:第1电介质膜11、层叠于第1电介质膜11的第2电介质膜12、和隔着第1电介质膜11而互相对置的第1内部电极121以及第2内部电极122。薄膜电容器4还具备:与第2内部电极122连接并且与第1内部电极121隔离的第1外部电极31、和与第2内部电极122连接并且与第1内部电极121隔离的第2外部电极32。

在图10所示的薄膜电容器4中,第1内部电极121与图9所示的薄膜电容器3同样,设置于第1电介质膜11的第1面11a。另一方面,第2内部电极122与图9所示的薄膜电容器3不同,设置于第1电介质膜11的第2面11b。而且,在第2电介质膜12不设置内部电极。

与图9所示的薄膜电容器3同样,第1内部电极121具备:第1主电极部51、从第1主电极部51朝向第2外部电极32延伸的第1薄膜部61、和从第1主电极部51朝向第1外部电极31延伸的第2薄膜部62。此外,第2内部电极122具备:与第1外部电极31连接的第1连接部41、与第1连接部41相连的第2主电极部52、与第2外部电极32连接的第2连接部42、和从第2主电极部52隔离并且与第2连接部42相连的第3主电极部53。第1连接部41具有:厚度从第1外部电极31朝向第1主电极部51降低的降低区域41a、和厚度固定的平坦区域41b。第2连接部42具有:厚度从第2外部电极32朝向第2主电极部52降低的降低区域42a、和厚度固定的平坦区域42b。

第1内部电极优选的是通过图5的(a)所示的方法形成,第2内部电极优选的是通过图5的(a)以及图5的(b)所示的方法形成。优选的是,第2连接部的隔着第1电介质膜与第1薄膜部对置的一侧的相反侧包含导电性比隔着第1电介质膜与第1薄膜部对置的一侧低的材料。此外,优选的是,在第1内部电极具备第2薄膜部的情况下,第1连接部的隔着第1电介质膜与第2薄膜部对置的一侧的相反侧包含导电性比隔着第1电介质膜与第2薄膜部对置的一侧低的材料。

其他的结构与第3实施方式相同。

在具有这样的结构的第4实施方式中,也能获得与第1实施方式同样的作用效果。

以下,示出更具体地公开了本发明的薄膜电容器的实施例。此外,本发明并不仅限定于这些实施例。

[电容器的制作]

(实施例1)

使用厚度2.5μm的PP膜,在膜宽度方向的一端侧形成基于非蒸镀部的绝缘余量,并且蒸镀铝,之后,在另一端侧的铝蒸镀膜上蒸镀锌,由此形成平坦区域的厚度为50nm的连接部(重边)。在蒸镀铝时,将主电极部的厚度设为15nm,在主电极部的边缘端部侧,作为薄膜部而形成宽度0.5mm的倾斜部。此外,在蒸镀锌时,在连接部,作为降低区域而形成宽度2mm的倾斜部。

此外,在蒸镀工序中,倾斜部通过对金属蒸气进行引导使得金属蒸气量从膜厚厚的一侧向薄的一侧减少而形成。

对于得到的金属化膜,进行对齐,使得处于绝缘余量侧的薄膜部的边缘端部成为对置的连接部的倾斜部的厚度30nm的位置,并且重叠地卷绕2片,由此制作实施例1的电容器(20μF)(参照图1、图2以及图3)。

(比较例1)

将除未形成倾斜部之外通过与实施例1同样的方法制作的金属化膜对齐,使得处于绝缘余量侧的主电极部的边缘端部成为对置的连接部的平坦部的位置,并且重叠地卷绕2片,由此制作比较例1的电容器(20μF)。

[电容器的评价]

对于实施例1以及比较例1的电容器,将实施耐电压试验(105℃、750V、施加24小时)的结果示于表1。

[表1]

Figure BDA0002615544380000211

如表1所示,在实施例1的电容器中,与比较例1的电容器不同,未产生绝缘击穿。此外,在比较例1的电容器中,均在一个内部电极的端部与另一个内部电极的连接部重叠的部位产生了绝缘击穿。

[电容器的制作]

(实施例2)

使用包含聚乙烯基乙缩醛(PVAA)和甲苯二异氰酸酯(TDI)的预聚体的厚度3μm的热固化性膜,在膜宽度方向的一端侧形成基于非蒸镀部的绝缘余量,并蒸镀铝,之后,在另一端侧的铝蒸镀膜上蒸镀锌,由此形成平坦区域的厚度为40nm的连接部(重边)。在蒸镀铝时,将主电极部的厚度设为10nm,在主电极部的边缘端部侧,作为薄膜部形成宽度0.5mm的倾斜部。此外,在蒸镀锌时,在连接部作为降低区域而形成宽度3mm的倾斜部。

对于获得的金属化膜,进行对齐,使得处于绝缘余量侧的薄膜部的边缘端部成为对置的连接部的倾斜部的厚度20nm的位置,并且重叠地卷绕2片,由此制作实施例2的电容器(20μF)(参照图1、图2以及图3)。

(比较例2)

将除未形成倾斜部之外通过与实施例2同样的方法制作的金属化膜重叠地卷绕2片,由此制作比较例2的电容器(20μF)。

[电容器的评价]

对于实施例2以及比较例2的电容器,将实施耐电压试验(125℃、750V、施加24小时)的结果示于表2。

[表2]

如表2所示,在实施例2的电容器中,与比较例2的电容器不同,未产生绝缘击穿。此外,在比较例2的电容器中,均在一个内部电极的端部与另一个内部电极的连接部重叠的部位产生了绝缘击穿。

附图标记说明

1、2、3、4:薄膜电容器

11:第1电介质膜

11a:第1电介质膜的第1面

11b:第1电介质膜的第2面

12:第2电介质膜

12a:第2电介质膜的第1面

12b:第2电介质膜的第2面

21、121:第1内部电极

21a:第1内部电极的熔丝部

21b:第1内部电极的绝缘缝隙

21c:第1内部电极的分割电极

21A:第1金属蒸镀膜

21B:第2金属蒸镀膜

22、122:第2内部电极

22a:第2内部电极的熔丝部

22b:第2内部电极的绝缘缝隙

22c:第2内部电极的分割电极

31:第1外部电极

32:第2外部电极

41、141、241、341、441、541:第1连接部

41a、141a、241a、341a、441a、541a:第1连接部的降低区域

41b:第1连接部的平坦区域

42:第2连接部

42a:第2连接部的降低区域

42b:第2连接部的平坦区域

51:第1主电极部

52:第2主电极部

53:第3主电极部

61、161、261、361、461、561:第1薄膜部

62:第2薄膜部

71,72:绝缘余量

L41a:第1连接部的降低区域的长度

L42a:第2连接部的降低区域的长度

L61:第1薄膜部的长度

L62:第2薄膜部的长度

T41:第1连接部的最大厚度

T42:第2连接部的最大厚度

T51:第1主电极部的最大厚度

T52:第2主电极部的最大厚度

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