薄膜电容器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种薄膜电容器，特别涉及一种具有优异的耐热性、散热性和加工性的薄膜电容器。
【背景技术】
[0002]通常，由于高耐电压和低损耗的电特性，其中将诸如铝的金属沉积在由聚丙烯等制成的电介质薄膜表面上的金属化薄膜电容器(也称为金属沉积电极型电容器)已用于各个工业领域中，包括家电工业和汽车工业。
[0003]已知该类薄膜电容器的静电容在很大程度上依赖于温度，且静电容随温度升高而降低。还已知的是，例如在其中高频率的大噪声、浪涌电流、短路电流或雷击浪涌电流在使用期间流经电容器且操作温度升高的情况下，当电容器的温度由高温回复至室温等时，在电介质薄膜内部产生裂纹。因此，漏电流增大，且电容器不再能经受高电场。其结果是耐电压性降低。
[0004]为了解决该问题，日本公开专利申请2007-19327 (JP 2007-19327A)描述了一种高耐热薄膜电容器，其具有由电介质薄膜和导体构成的电容器元件，且其中所述电介质薄膜中所含的合成聚合物化合物包含热导率为4W/m.K或更高的绝缘陶瓷微粒。
[0005]在JP 2007-19327A所述的高耐热薄膜电容器中，所述电介质薄膜中所含的合成聚合物化合物包含热导率为4W/m.K或更高的绝缘陶瓷微粒。因此，所述薄膜电容器具有优异的耐热性和散热性。此外，额定电容可通过提高电流密度而提高。此外，并非必须提供冷却装置(风扇或受热器)等。因此，电容器的构造得以简化。其结果是可实现小型化和降低成本。
[0006]然而，在JP 2007-19327A所述的高耐热薄膜电容器中，所述电介质薄膜以其中合成聚合物化合物分散在整个电介质薄膜中的状态包含合成聚合物化合物，其包含由氮化铝、氧化铍、氧化铝、碳化硅、金刚石、氮化硼等构成的陶瓷微粒。因此，电介质薄膜自身的韧性降低且其加工性降低(例如，在其中电介质薄膜的韧性低的情况下，电介质薄膜可能由于在将蒸发金属沉积在电介质薄膜表面上时施加至该电介质薄膜上的应力而断裂)，且制造成本提尚。
【发明内容】
[0007]本发明提供了一种薄膜电容器，其可提高加工性，同时保持耐热性和散热性，且降低制造成本。
[0008]本发明的一个方面涉及一种薄膜电容器，其包括通过堆叠金属化薄膜而形成的堆叠体，在所述各金属化薄膜中在电介质薄膜表面上形成金属电极，其中所述堆叠体的至少一个电介质薄膜包含高热导填料；和在所述堆叠体中对向位置处提供的电极形成端部处形成的外部电极。所述堆叠体包括高热导部分，其中至少一个电介质薄膜中的高热导填料的含量相对高；和低热导部分，其中至少一个电介质薄膜中的高热导填料的含量相对低，或者不含高热导填料。提供高热导部分以从堆叠体的内部连续延伸至除电极形成端部之外的侧部。
[0009]用于形成本发明上述方面薄膜电容器的电介质薄膜的材料实例包括纸、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚苯硫醚、聚偏氟乙烯、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺和聚酰亚胺酰胺。此外，在电介质薄膜表面上形成的金属电极可通过将金属箔配置于电介质薄膜表面上或者将蒸发金属沉积在电介质薄膜表面上而形成。用于形成金属箔和沉积金属的材料实例包括金属，如铝(A1)、锌(Zn)、锡(Sn)、铜(Cu)、铁(Fe)、镍(Ni)和铬(Cr)及其合金。此外，沉积金属可通过真空膜形成法形成，包括例如真空沉积法、溅射法和激光烧蚀法。
[0010]电介质薄膜中所含的高热导填料为具有比用于形成电介质薄膜的至少一种材料(形成电介质薄膜的材料)更高的热导率的填料。用于形成高热导填料的材料实例包括二氧化硅(Si02)、氟化钙(CaF2)、氧化铝(A1203)、氧化镁(MgO)、氮化硼(BN)、氮化铝(A1N)和碳纳米管(CNT)。
[0011]本发明上述方面的薄膜电容器的堆叠体可通过将多对金属化薄膜沿厚度方向彼此层叠而形成，或者可通过将金属化薄膜对围绕卷绕芯卷绕而形成。应指出的是，在其中将金属化薄膜围绕卷绕芯卷绕的情况下，所述卷绕芯可为具有规定横截面形状的轴状芯构件，或者可为空芯。
[0012]在上述方面的薄膜电容器中，通过堆叠金属化薄膜而形成的堆叠体包括高热导部分，其中至少一个电介质薄膜中的高热导填料的含量相对高；和低热导部分，其中至少一个电介质薄膜中的高热导填料的含量相对低，或者不含高热导填料。提供高热导部分以从堆叠体的内部延伸至除提供有堆叠体外部电极的电极形成端部之外的侧部。因此，在堆叠体内部产生的热量经由其中高热导填料的含量相对高的高热导部分传递给除电极形成端部之外的侧部，并将热量耗散至外部。同时，构成堆叠体的至少一部分金属化薄膜由其中高热导填料的含量相对低或者不含高热导填料的低热导部分构成。因此，可确保制造薄膜电容器中的加工性，同时保持其耐热性和散热性。此外，可有效抑制其制造成本。
[0013]应指出的是，堆叠体的内部意指位于与堆叠体外部相邻的金属化薄膜内部的一部分金属化薄膜，该金属化薄膜部分不包括除提供有外部电极的电极形成端部之外的侧部。
[0014]在上述方面中，堆叠体的各电介质薄膜可包括其中高热导填料的含量相对高的高热导区域，和其中高热导填料的含量相对低或者不含高热导填料的低热导部分；可提供高热导区域，从而当从电介质薄膜的厚度方向观察时，从各电介质薄膜的内部连续延伸至电介质薄膜的端部，其中所述端部对应于除电极形成端部之外的侧部；且所述金属化薄膜可沿厚度方向堆叠，从而形成堆叠体。
[0015]在上述方面中，堆叠体的电介质薄膜可包括高热导薄膜，其中高热导填料的含量相对高且高热导填料以分散方式配置，和低热导薄膜，其中高热导填料的含量相对低且高热导填料以分散方式配置，或者不含高热导填料；且可将其中在高热导薄膜表面上形成金属电极的金属化薄膜在相对内部的位置沿堆叠方向堆叠，并将其中在低热导薄膜表面上形成金属电极的金属化薄膜在相对外部的位置沿堆叠方向堆叠，从而形成堆叠体。
[0016]在上述方面的薄膜电容器中，薄膜电容器的堆叠体具有简单构造。特别地，堆叠体的各电介质薄膜包括其中高热导填料的含量相对高的高热导区域，和其中高热导填料的含量相对低或者不含高热导填料的低热导区域；提供高热导区域，从而当从电介质薄膜的厚度方向观察时，从各电介质薄膜的内部连续延伸至电介质薄膜的端部，其中所述端部对应于除电极形成端部之外的侧部；并将所述金属化薄膜沿厚度方向堆叠，从而形成堆叠体。在这种情况下，可确保堆叠体表面中高热导区域(高热导部分)的足够表面积，且此外各电极形成端部由低热导区域(低热导部分)构成。因此，可提高薄膜电容器的耐热性和散热性，且可可靠地确保制造薄膜电容器中的加工性。
[0017]正如从上文描述知晓的那样，在本发明上述方面的薄膜电容器中，通过堆叠金属化薄膜形成的堆叠体包括高热导部分，其中至少一个电介质薄膜中的高热导填料的含量相对高；和低热导部分，其中至少一个电介质薄膜中的高热导填料的含量相对低，或者不含高热导填料。提供高热导部分以从堆叠体的内部连续延伸至除提供有堆叠体外部电极的电极形成端部之外的侧部。因此，在包括含高热导填料的至少一个电介质薄膜的薄膜电容器中，可提高制造薄膜电容器中的加工性，同时保持其耐热性和散热性。此外，可降低其制造成本。
【附图说明】
[0018]下文将参照附图描述本发明示例性实施方案的特征、优点以及技术和工业意义，在所述附图中，相同的数字表示相同的元件，且其中:
[0019]图1为透视图，其显示了本发明第一实施方案的薄膜电容器的基本构造；
[0020]图2为剖开的透视图，其中将图1所示薄膜电容器的堆叠体剖开；
[0021]图3为透视图，其显示了本发明第二实施方案的薄膜电容器的基本构造；
[0022]图4为剖开的透视图，其中将图3所示薄膜电容器的堆叠体剖开；
[0023]图5为透视图，其显示了本发明第三实施方案的薄膜电容器的基本构造；
[0024]图6为剖开的透视图，其中将本发明第四实施方案的薄膜电容器的堆叠体剖开；
[0025]图7为剖面透视图，其显示了本发明第五实施方案的薄膜电容器的基本构造；
[0026]图8为剖开的透视图，其中将图7所示薄膜电容器的一部分堆叠体剖开；
[0027]图9为示意图，其示意性地解释了通过使用试样测量薄膜电容器温度的方法；
[0028]图10为显示了通过使用各试样测量薄膜电容器温度分布的结果的图；和
[0029]图11为显示了通过使用各试样测量薄膜电容器的冷却温度和中央部温度之间关系的结果。
【具体实施方式】
[0030]下文将参照附图描述本发明的实施方案。
[0031](第一实施方案)图1为透视图，其显示了本发明第一实施方案的薄膜电容器的基本构造，图2为剖开的透视图，其中将图1所示薄膜电容器的堆叠体剖开。
[0032]所示的薄膜电容器10主要包括:基本上呈矩形且通过沿厚度方向(图中的Z方向)堆叠金属化薄膜5a，5b形成的堆叠体5，其中金属电极2a，2b分别在金属化薄膜5a，5b中的基本上呈矩形的电介质薄膜la，lb表面上形成；和外部电极9a，9b，其分别在堆叠体5的两个对侧部分(电极形成端部)6a，6b (即，在所示实例中的左右方向(图中的X方向)上彼此相对的两个侧部6a，6b)上形成。
[0033]在成对金属化薄膜5a，5b中，构成内部电极的薄膜状金属电极2a，2b分别在成对电介质薄膜la，lb表面上以数μ