电介质膜和膜电容器的制作方法

本发明涉及电介质膜和由该电介质膜卷绕而成的膜电容器。

背景技术：

例如，在车辆用的变换器电路中等应用耐电压高、温度特性和/或频率特性优异的膜电容器。以往的膜电容器通常是将电介质膜卷绕而成的卷绕型膜电容器，而且，也正在开发具备消除电容器的绝缘击穿状态的自恢复功能的膜电容器。

膜电容器的小型化是以往就有的要求，可以说为了使膜电容器小型化就必须应用高介电性的电介质膜。并且，对于顾及了在基板的安装的膜电容器的大幅小型化而言，电介质膜的单体使用是有界限的，考虑应用包括高介电性的聚合物和例如高介电性的填料的复合材料的电介质膜。

在此，在国际公开第2009/017109公开了如下高介电性膜，该高介电性膜包括1,1-二氟乙烯系聚合物和钛酸镁等复合氧化物粒子，相对于1,1-二氟乙烯系聚合物100质量份，含有复合氧化物粒子10～500质量份。

技术实现要素：

根据国际公开第2009/017109所记载的高介电性膜，能够提供一种如下高介电性膜，该高介电性膜具有高介电性，并且能够薄膜化，缠绕性也优异，介电损耗小。

然而，在应用了包括高介电性的聚合物和高介电性的填料的复合材料的电介质膜的情况下，有助于提高伸展性的聚合物的比率降低，以此为起因，电介质膜的伸展性不好而变脆，在电介质膜卷绕时有可能发生断裂。

本发明提供一种介电性优异，伸展性良好，并且在卷绕时不会发生断裂的电介质膜、和该电介质膜卷绕成的膜电容器。

本发明的第1技术方案的电介质膜是膜电容器用的电介质膜，包括：中央部，其包括第1聚合物和复合氧化物粒子；和两端部，其仅由第2聚合物形成，位于所述中央部的左右。

本发明的第1技术方案的电介质膜包括中央部和左右的两端部，中央部包括第1聚合物与复合氧化物粒子的复合材料，两端部仅由第2聚合物形成，由此能够通过中央部来保证高介电性，并且实现电介质膜的小型化，能够通过两端部来保证伸展性，并且消除卷绕时的断裂。

关于该断裂的消除，由本发明人们确定了如下内容：在卷绕仅由复合材料形成的电介质膜时，断裂的起点是电介质膜的端部。因此，通过使电介质膜包括中央部和两端部，并且使两端部仅由聚合物形成，从而能够赋予所述电介质膜良好的伸展性，消除断裂起点的产生。

在此，作为所应用的聚合物，除聚1,1-二氟乙烯(PVDF)、聚碳酸酯(PC)等聚合物单体以外，还可举出例如聚1,1-二氟乙烯等聚合物和能够共聚的四氟乙烯(TFE)等单体的共聚树脂。

另一方面，作为所应用的复合氧化物粒子，可举出例如包括元素周期表的第二周期～第五周期的第二族金属元素、钛、以及氧的化合物的材料，钛酸钡、钛酸镁、钛酸钙等是其一个例子。另外，“复合氧化物粒子”除如字面上所示的复合氧化物的粒子以外，还包括按数毫米(mm)左右的长度裁断的复合氧化物的填料。

另外，本发明的第2技术方案是膜电容器。该膜电容器包括：金属化膜柱体，其由两个金属化膜重叠卷绕形成，所述金属化膜包括所述电介质膜和在该电介质膜的表面形成的金属蒸镀膜；金属喷镀部，其在所述金属化膜柱体的两个电极取出面形成；以及外部引出端子，其与各所述金属喷镀部接合。

根据本发明的第2技术方案的膜电容器，构成金属化膜柱体的电介质膜在卷绕时不会断裂或者难以断裂，所以，能够抑制产品成品率的降低，并且形成尽可能小型的膜电容器。

根据以上的说明可以理解以下内容：根据本发明的第1技术方案的电介质膜，能够通过包括聚合物和复合氧化物粒子的复合材料的中央部来保证高介电性，能够通过仅由聚合物形成的两端部来保证伸展性，并且能够消除卷绕时的断裂起点的产生。因此，将该电介质膜卷绕而形成的本发明的第2技术方案的膜电容器是介电性优异、尽可能小型化的膜电容器。

附图说明

以下，参照附图对本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和产业意义进行说明，在附图中相同的附图标记表示相同的要素，并且其中：

图1是本发明的电介质膜的实施方式的立体图。

图2是本发明的膜电容器的实施方式的纵剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的电介质膜和膜电容器的实施方式进行说明。

(电介质膜和膜电容器的实施方式)

图1是本发明的电介质膜的实施方式的立体图。图示的电介质膜3包括中央部1和中央部1的左右的两端部2。

中央部1包括聚合物树脂和复合氧化物粒子的复合材料。

在此，作为所应用的聚合物树脂，除聚1,1-二氟乙烯(PVDF)、聚碳酸酯(PC)、聚酯、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚丙烯、硅树脂等聚合物单体以外，还可举出例如聚1,1-二氟乙烯等聚合物和能够共聚的四氟乙烯(TFE)等单体的共聚树脂。

另一方面，作为所应用的复合氧化物粒子，可举出包括元素周期表的第二周期～第五周期的第二族金属元素、钛、以及氧的化合物的材料，更具体而言，可举出钛酸钡、钛酸镁、钛酸钙、钛酸锶、钛酸铍等填料。

电介质膜3具有包括聚合物树脂和复合氧化物粒子的复合材料的中央部1，由此能够保证电介质膜3的高介电性，这关系到电介质膜3的小型化，从而关系到由电介质膜3形成的膜电容器的小型化。

另外，电介质膜3具有仅由聚合物树脂形成并且位于中央部1的左右的两端部2，由此能够保证电介质膜3的伸展性。因此，能够抑止电介质膜3卷绕时的断裂起点的产生。

此外，为了使中央部1与两端部2的整合性良好，优选双方的聚合物树脂应用相同材料的树脂。

另外，在将电介质膜3的整体的宽度设为t1，将两端部2的宽度设为t2时，以满足1mm<t2<0.2t1这一关系的方式设定中央部1的宽度和两端部2的宽度，由此能够尽可能地抑制由两端部2引起的电容器容量的降低，并且有效地抑止电介质膜3卷绕时的断裂起点的产生。

接下来，参照图2对膜电容器的实施方式进行概略说明。图示的膜电容器100具有金属化膜柱体7，该金属化膜柱体7由金属化膜层叠体6卷绕形成，所述金属化膜层叠体6由两个金属化膜5重叠构成，所述金属化膜5由电介质膜3和在电介质膜3的表面形成的金属蒸镀膜4形成。

金属化膜5具有绝缘留边mg和未图示的非蒸镀缝隙，两个金属化膜5在彼此相反的一侧具有绝缘留边mg。

在构成金属化膜5的金属蒸镀膜4中，多个非蒸镀缝隙隔着间隔地形成，在非蒸镀缝隙的端部之间形成有宽度窄的未图示的熔断部，金属蒸镀膜4被分割成由各非蒸镀缝隙包围的多个区。

以使双方的绝缘留边mg在层叠方向上不一致的方式层叠金属化膜5来形成金属化膜层叠体6，通过卷绕该金属化膜层叠体6来形成金属化膜柱体7。

而且，在金属化膜柱体7的两端的两个电极取出面形成有金属喷镀部8(金属喷镀电极)，在该金属喷镀部8经由焊料层10连接有外部引出端子9(汇流条)，由此形成膜电容器100。

通过将构成电介质膜3的两端部2的宽度t2设定为比绝缘留边mg的宽度t3窄，从而能够尽可能地抑制由两端部2引起的电容器容量的降低。

根据膜电容器100，构成金属化膜柱体7的电介质膜3在卷绕时不会发生断裂或者难以断裂，所以，能够抑制产品成品率的降低，并且形成尽可能小型的膜电容器100。

(对使电介质膜弯曲时的断裂概率和100μF时的电容器元件的体积进行验证的实验及其结果)

本发明人们进行了对使电介质膜弯曲时的断裂概率和100μF时的电介质膜卷绕体的体积进行验证的实验。

在电介质膜的制作方法中，利用湿法工艺制作出所述电介质膜，在湿法加工中，将聚合物树脂溶于溶剂而使其浆化，之后进行涂敷并烧固。在此，关于使用材料和所制作出的电容器元件(电介质膜的卷绕体)的规格，聚合物树脂为PVDF，两端部的膜相对介电常数为10，复合氧化物粒子为钛酸钡(BTO)，由复合材料形成的中央部的膜相对介电常数为30。另外，电介质膜的膜厚为3μm，膜宽度为50mm，留边宽度为4mm，金属蒸镀膜的蒸镀图案为无空白图案，电容器元件容量为100μF，电容器元件的规格确定为100μF的容量所需要的规格。在此，实施例1～4的电容器元件是包括在图1中示出的中央部和两端部的构成，在比较例1中电容器元件由PVDF单体形成，在比较例2中电容器元件由PVDF与BTO的复合材料形成，在比较例3中，在该复合材料的表面形成有EVA层。

以下，在表1中示出实施例1～4和比较例1～3的电介质膜的构成、实施例中的两端部的宽度、电介质膜的可制造性、以及与电介质膜弯曲时的断裂概率和100μF时的电容器元件规格有关的验证结果。此外，关于弯曲时的断裂概率，分子表示断裂个数，分母表示试验个数。

表1

根据表1，证实了：在实施例1～4中均是，电介质膜的弯曲时的断裂概率为零，100μF时的体积为与比较例2相同程度的小规格。

与此相对，证实了：在比较例2中，虽然规格小，但弯曲时的断裂概率为100％，在比较例1、3中100μF时的体积较大。

根据本实验结果，可知：根据由本发明的技术方案的电介质膜形成的膜电容器，电介质膜卷绕时不会发生断裂，能够获得尽可能小规格的膜电容器。

以上，使用附图对本发明的实施方式进行了详细叙述，但具体的构成不限定于该实施方式，即使存在不脱离本发明的要旨的范围内的设计变更等，它们也包含在本发明的范围内。