CN102598170B - 金属化膜电容器及使用该电容器的壳体模制型电容器 - Google Patents

金属化膜电容器及使用该电容器的壳体模制型电容器 Download PDF

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Abstract

金属化膜电容器具有电介体膜和隔着电介体膜对置的两个金属蒸镀电极。至少一方的金属蒸镀电极实质上仅由铝和镁构成。该金属化膜电容器具有良好的漏电流特性和耐湿性能，能够构成小型的壳体模制型电容器。

Description

金属化膜电容器及使用该电容器的壳体模制型电容器
技术领域
本发明涉及在各种电子设备、电气设备、产业设备、机动车等中使用的金属化膜电容器，尤其是最适于混合动力机动车的电机驱动用变换器电路的平滑用、过滤器用、缓冲器用的金属化膜电容器及使用该金属化膜电容器的壳体模制型电容器。
背景技术
近年来，从保护环境的观点考虑，利用变换器电路控制各种电气设备，并推进它们的节能化、高效化。尤其在机动车行业，正在推进向市场导入通过电动机和发动机行驶的混合动力车(以下，称为HEV)等与善待地球环境、节能化、高效化相关的技术的开发。
这样的HEV用的电动机的使用电压区域高至几百伏特。作为与这样的电动机关联使用的电容器，具有耐受电压高且损耗低的电气特性的金属化膜电容器受到关注。而且，基于市场上无需保养化的这种要求，明显存在采用寿命极长的金属化膜电容器的倾向。
这样的金属化膜电容器一般大致分为将金属箔用作电极的电容器和将设于电介体膜上的蒸镀电极用作电极的电容器。使用由蒸镀金属构成的电极即金属蒸镀电极的金属化膜电容器与金属箔的电容器相比，电极所占的体积较小而能够实现小型轻量化。金属蒸镀电极具有自我恢复功能，即，在绝缘缺陷部发生了短路的情况下，因短路的能量使缺陷部周边的部分蒸发·飞散而实现绝缘化，从而恢复电容器的功能。由于通过自我恢复功能提高了针对绝缘破坏的可靠性，因此金属蒸镀电极从以往开始被广泛地使用。
图12是专利文献1所记载的现有的金属化膜电容器501的剖视图。图13是在金属化膜电容器501中使用的金属化膜502、503的俯视图。
金属化膜502具有聚丙烯膜等的电介体膜33A和设置在电介体膜33A的单面上的金属蒸镀电极31A。金属蒸镀电极31A通过在除了电介体膜33A的一端的绝缘边缘34A以外的电介体膜33A的单面上蒸镀铝而形成。金属化膜503具有聚丙烯膜等电介体膜33B和设置在电介体膜33B的单面上的金属蒸镀电极31B。金属蒸镀电极31B通过在除了电介体膜33B的一端的绝缘边缘34B以外的电介体膜33B的单面上蒸镀铝而形成。金属化膜502、503重合地卷绕。卷绕后的金属化膜502、503的两端面上设置有喷镀金属电极36A、36B。金属蒸镀电极31A、31B分别与喷镀金属电极36A、36B连接而被引出。
隔着电介体膜33A的金属蒸镀电极31A、31B的对置的部分构成形成电容的有效电极部。有效电极部具有排列喷镀金属电极36A、36B的方向上的宽度W。金属蒸镀电极31A在从有效电极部的宽度W的大致中央部朝向绝缘边缘34B的一侧通过狭缝35A分割成多个分割电极部32A。金属蒸镀电极31B在从有效电极部的宽度W的大致中央部朝向绝缘边缘34A的一侧通过狭缝35B被分割成多个分割电极部32B。狭缝35A、35B分别由转印在电介体膜33A、33B上的油类形成。在狭缝35A、35B处，在电介体膜33A、33B上未设置有金属蒸镀电极。
金属蒸镀电极31A位于从有效电极部的宽度W的大致中央部靠近绝缘边缘34A的相反侧的喷镀金属电极36A的一侧，其设置在电介体膜33A的单面整体上。金属蒸镀电极31B位于从有效电极部的宽度W的大致中央部靠近绝缘边缘34B的相反侧的喷镀金属电极36B的一侧，其设置在电介体膜33B的单面整体上。多个分割电极部32A利用多个熔丝37A分别与金属蒸镀电极31A并列连接。多个分割电极部32B利用多个熔丝37B分别与金属蒸镀电极31B并列连接。
金属化膜502、503相互重合而卷绕多圈。通过在卷绕后的金属化膜502、503的两端面喷镀锌而形成有喷镀金属电极36A、36B，由此构成金属化膜电容器501。
金属化膜电容器501具有自我保护功能，基于熔丝37A、37B的发热量少。在金属蒸镀电极31A、31B中通电的电流越靠近喷镀金属电极36A、36B越大，越远离喷镀金属电极36A、36B越小。与分割电极部32A、32B相比，分别接近喷镀金属电极36A、36B的金属蒸镀电极31A、31B具有更大的面积。因此，金属蒸镀电极31A、31B具有更小的电阻，即使有大的电流流通也不会产生大量的热。与金属蒸镀电极31A、31B相比，在距喷镀金属电极36A、36B更远的分割电极部32A、32B中流通的电流更小。因此，在熔丝37A、37B中流通的电流小，因此能够减少熔丝37A、37B引起的发热，从而能够抑制温度上升。
在金属化膜电容器501用于HEV的情况下，强烈要求使用电压的高耐电压化、大电流化、大电容化等。因此，多个金属化膜电容器501通过汇流条并列连接。多个金属化膜电容器501收纳在壳体内，在该壳体内中填充模制树脂而形成的壳体模制型电容器被开发并得以实用化。
图14A是专利文献2中记载的现有的壳体模制型电容器504的俯视剖视图。图14B是图14A所示的壳体模制型电容器504的线14B-14B的剖视图。壳体模制型电容器504具备树脂制的壳体41、收纳在壳体41中的多个电容器元件42。电容器元件42为例如图12和图13所示的金属化膜电容器501。连接金属件43A、43B一体连接，连接金属件43A内置于壳体41，连接金属件43B从壳体41向外部伸出。填充在壳体41内中的模制树脂44固定电容器元件42，其由环氧树脂等绝缘树脂构成。壳体模制型电容器504还具备电极部45以及用于将壳体模制型电容器504向外部安装的安装腿46。从注型面47将模制树脂44向壳体41内注入。
连接金属件43A与电容器元件42的电极部45连接。通过将与连接金属件43A一体相连的连接金属件43B与外部设备连接，从而将电极部45与外部设备等电连接。壳体41内置有电容器元件42整体和连接金属件43A，通过在内部填充模制树脂44而将电容器元件42整体和连接金属件43A固定。注型面47在填充模制树脂44前是壳体41的开口面。通过从开口面注入模制树脂44形成注型面47。连接金属件43B从注型面47露出而从壳体41向外部导出。
现有的壳体模制型电容器504无需将整体高度形成得大而能够抑制电感。
在将壳体模制型电容器504适用于混合动力机动车等的情况下，尤其在小型轻量化和低成本化的基础上还要求高耐湿性能。在高温高湿环境下的使用中，作为电容器元件42的金属化膜电容器501的漏电流变大，电容器的性能可能随之降低。因此，需要采用增加壳体模制型电容器504的模制树脂44的量等对策，结果是难以实现小型轻量化和低成本化。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2004-134561号公报
【专利文献2】日本特开2003-338425号公报
发明内容
金属化膜电容器具备电介体膜和隔着电介体膜对置的两个金属蒸镀电极。至少一方的金属蒸镀电极实质上仅由铝和镁构成。
该金属化膜电容器具有良好的漏电流特性和耐湿性能，能够构成小型的壳体模制型电容器。
附图说明
图1是本发明的实施方式涉及的金属化膜电容器的剖视图。
图2是实施方式涉及的金属化膜电容器的金属化膜的俯视图。
图3是表示实施方式涉及的金属化膜电容器的高温高湿通电试验的结果的图。
图4是表示实施方式涉及的金属化膜电容器的金属蒸镀电极中的镁的分布和高温高湿通电试验的结果的图。
图5是表示实施方式涉及的金属化膜电容器的金属蒸镀电极中的镁的分布和高温高湿通电试验的结果的图。
图6A是实施方式涉及的另一金属化膜的俯视图。
图6B是实施方式涉及的另一金属化膜电容器的剖视图。
图6C是实施方式涉及的又一金属化膜电容器的剖视图。
图7A是实施方式涉及的又一金属化膜的剖视图。
图7B是实施方式涉及的又一金属化膜的剖视图。
图7C是实施方式涉及的又一金属化膜的剖视图。
图8A是实施方式涉及的又一金属化膜的剖视图。
图8B是实施方式涉及的又一金属化膜的剖视图。
图9是实施方式涉及的又一金属化膜的剖视图。
图10是表示实施方式涉及的金属化膜电容器的高温高湿通电试验的结果的图。
图11是实施方式涉及的壳体模制型电容器的剖视图。
图12是现有的金属化膜电容器的剖视图。
图13是图12所示的金属化膜电容器的金属化膜的俯视图。
图14A是现有的壳体模制型电容器的俯视剖视图。
图14B是图14A所示的壳体模制型电容器的线14B-14B的剖视图。
具体实施方式
图1是本发明的实施方式涉及的金属化膜电容器1001的剖视图。图2是金属化膜电容器1001中使用的金属化膜1、10的俯视图。例如，金属化膜1是正极用的金属化膜，金属化膜10是负极用的金属化膜。金属化膜1、10相互重合且卷绕多圈而构成金属化膜电容器1001。
金属化膜1具有电介体膜2A、设置在电介体膜2A的上表面102A上的金属蒸镀电极4A、设置在金属蒸镀电极4A的上表面104A上的低电阻部5A。电介体膜2A具有方向1001A的端部302A、方向1001A的相反的方向1001B的端部402A。金属蒸镀电极4A的下表面204A位于电介体膜2A的上表面102A上。在端部402A上设有绝缘边缘3A。金属蒸镀电极4A以电介体膜2A的上表面102A的绝缘边缘3A的部分露出的方式形成在上表面102A上。由导体构成的低电阻部5A位于端部302A，通过增厚电极而具有低电阻值。金属蒸镀电极4A和低电阻部5A与形成在端部302A的喷镀金属电极等电极8A连接而被引出。
金属化膜10具有电介体膜2B、设置在电介体膜2B的上表面102B上的金属蒸镀电极9A、设置在金属蒸镀电极9A的上表面109A上的低电阻部5B。电介体膜2B具有方向1001A的端部302B、方向1001A的相反的方向1001B的端部402B。金属蒸镀电极9A的下表面209A位于电介体膜2B的上表面102B上。在端部302B设有绝缘边缘3B。金属蒸镀电极9A以电介体膜2B的上表面102B的绝缘边缘3B的部分露出的方式形成在上表面102B上。由导体构成的低电阻部5B位于端部402B，通过增厚电极而具有低电阻值。金属蒸镀电极9A和低电阻部5B与形成在端部402B的喷镀金属电极等电极8B连接而被引出。
金属化膜1、10以电介体膜2A的下表面202A位于金属蒸镀电极9A的上表面109A上的方式重合。金属蒸镀电极4A在有效电极部1001E隔着电介体膜2A与金属蒸镀电极9A对置。有效电极部1001E具有方向1001A(1001B)的宽度W1，从而形成电容器1001的电容。金属化膜1、10相互重合，以沿方向1001A(1001B)延伸的中心轴为中心地卷绕多圈，从而金属蒸镀电极4A的上表面104A与电介体膜2B的下表面202B抵接。由此，在有效电极部1001E，金属蒸镀电极4A的上表面104A隔着电介体膜2B与金属蒸镀电极9A的下表面209A对置。
金属蒸镀电极4A具有：位于从有效电极部1001E的宽度W1的大致中央部朝向方向1001A的位置的非分割电极部4C、位于从宽度W1的大致中央部朝向方向1001B的位置的多个分割电极部4B、多个熔丝7A。非分割电极部4C和各分割电极部4B通过电介体膜2A的上表面102A露出的狭缝6A被分离。多个分割电极部4B通过狭缝6A被分离。狭缝6A由在形成金属蒸镀电极4A前转印到上表面102A的油类形成。在狭缝6A未设置电极。多个分割电极部4B排列在与方向1001A(1001B)成直角的方向1001C上。多个分割电极部4B各自通过多个熔丝7A而分别与非分割电极部4C并列连接。
金属蒸镀电极9A具有：位于从有效电极部1001E的宽度W1的大致中央部朝向方向1001B的位置的非分割电极部9C、位于从宽度W1的大致中央部朝向方向1001A的位置的多个分割电极部9B、多个熔丝7B。非分割电极部9C和各分割电极部9B由电介体膜2B的上表面102B露出的狭缝6B分离。多个分割电极部9B通过狭缝6B被分离。狭缝6B由在形成金属蒸镀电极4A前转印到上表面102B上的油类形成。在狭缝6B未设置电极。多个分割电极部9B排列在方向1001C上。多个分割电极部9B各自通过多个熔丝7B与非分割电极部9C并列连接。
电介体膜2A、2B由聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚等电介体材料构成。
具有多个分割电极部4B、9B和非分割电极部4C、9C的金属蒸镀电极4A、9A通过在电介体膜2A、2B的上表面102A、102B上蒸镀含有铝和镁的合金而形成。在本实施方式中，该合金实质上仅由铝和镁构成，其由95重量％的铝和5重量％的镁构成。
低电阻部5A、5B通过在金属蒸镀电极4A、9A的上表面104A、109A的非分割电极部4C、9C蒸镀锌而形成。低电阻部5A、5B与金属蒸镀电极4A、9A同样可以通过由铝和镁构成的合金形成。另外，金属化膜1、10也可以不具有低电阻部5A、5B。
图12和图13所示的现有的金属化膜电容器501中的漏电流主要是由于金属化膜502、503中存在微量的水分因电场而移动而产生的。一旦水分的通道形成，则此后水分变得容易移动，其结果是漏电流变大。因此，如果能够减少金属化膜502、503中的水分，则能够减小漏电流。
金属化膜电容器501的金属化膜502、503的一方作为正极发挥功能，另一方作为负极发挥功能。如果基于水分产生的漏电流变大，则在正极的金属化膜发生以下的化学式所示的反应。
Al+3H2O→Al(OH)3+3H++3e-
2Al(OH)3→Al2O3+3H2O
在负极的金属化膜发生以下的化学式所示的反应。
3H++3e-→3/2H2
如上述的化学式所示，在正极的金属化膜，可能存在如下情况，即，由铝构成的金属蒸镀电极成为绝缘体即氧化铝(Al2O3)，从而不再作为金属蒸镀电极发挥功能。
在实施方式所涉及的金属化膜电容器1001中，金属蒸镀电极4A、9A由铝和镁构成的合金构成。金属蒸镀电极4A、9A的镁与金属化膜1、10的内部或表面的水分根据以下的化学式发生反应。
Mg+2H2O→Mg(OH)2+H2
由于通过基于上述的化学式的反应，镁除去了金属化膜1、10的内部和表面的水分，因此漏电流的路径减少，金属蒸镀电极4A、9A的劣化变少。由此，能够减少金属化膜电容器1001的漏电流而抑制漏电流特性的劣化。
普巴(Pourbaix)图表示镁等各种金属相对于水的热力学的稳定性。金属所具有的热力学的稳定性越低，则该金属越容易与水分反应，越具有较强的除去水分的能力。因此，作为用于除去水分的金属适合稳定性尽可能低的金属。另外，如果考虑蒸镀该金属的处理，则优选沸点高且蒸气压高的金属作为用于除去水分的金属。作为满足上述两个要求的金属，可以举出镁、钛、锰等金属，但特别优选蒸气压高的镁。
根据上述普巴图，金属相对于水的热力学的稳定性的高低程度，即相对于水的反应的容易程度为，Mg＞Be＞Ti＞Al＞Mn＞Cr＞Zn＞Sn＞Fe＞Ni＞C＞Sb＞Cu＞Ag＞Pt＞Au。
制作出了如下的金属化膜电容器1001的试料，该金属化膜电容器1001具有构成金属蒸镀电极4A、9A的合金的铝与镁的不同混合比率。在所述试料中，作为电介体膜2A、2B使用具有3.0μm厚度的聚丙烯膜。通过荧光X线(XRF)测定了金属蒸镀电极4A、9A中的铝和镁的组成。对所述试料进行了以下所述的高温高湿通电试验。对所述试料的刚制作完成后的电容进行了测定。并且，在温度为85℃且相对湿度为85％的环境下施加900小时-600V的电压后测定了电容。算出了高温高湿通电试验中的电容的变化相对于刚制作结束后的电容的比例即变化率。
图3是表示金属化膜电容器1001的试料的高温高湿通电试验的结果的图，表示上述的电容的变化率。在图3中，基于实施方式的金属化膜电容器1001的试料具备由铝和镁的合金构成的金属蒸镀电极4A、9A。另外，在图3中，图12和图13所示的现有的金属化膜电容器501的试料具备仅由100重量％的铝构成的金属蒸镀电极31A、31B。如图3所示，实施方式涉及的金属化膜电容器1001与现有的金属化膜电容器501相比电容的变化率小，且具有良好的耐湿性。耐湿性即电容的变化率依赖于镁的量。随着镁的量增加为0.5重量％、5重量％、15重量％，电容的变化率变小而耐湿性提高。进而，镁的量为25重量％、45重量％的试料的电容的变化率也比现有的电容器的试料的电容的变化率小，且具有更高的耐湿性。尤其是镁的量为5重量％的试料与现有的电容器相比具有电容变化率约为1/12的-3％这样良好的耐湿性。
当镁的量超过45重量％时，金属蒸镀电极4A、9A的形成(蒸镀)变得困難，因此不优选。另外，如果镁的量小于0.5重量％，则获得的效果小。因此，优选金属蒸镀电极4A、9A中的镁的量为0.5～45重量％的范围。由于在镁的量超过25重量％时金属蒸镀电极4A、9A的耐气候性降低，因此镁的量尤其优选0.5～25重量％的范围。
进而，检测验证了金属蒸镀电极4A、9A中的镁的分布与电容的变化率的关系。
图4是表示金属蒸镀电极4A、9A中的镁的分布和高温高湿通电试验的结果的图。图4表示金属蒸镀电极4A、9A的厚度位置P1～P3。金属蒸镀电极4A、9A具有在与上表面104A、109A成直角的厚度方向1001D上的从上表面104A、109A到下表面204A、209A的距离即厚度TR。厚度位置P1从金属蒸镀电极4A(9A)的上表面104A(109A)仅离开厚度TR的1/3的距离。厚度位置P2从金属蒸镀电极4A(9A)的上表面104A(109A)仅离开厚度TR的1/2的距离。厚度位置P3从金属蒸镀电极4A(9A)的上表面104A(109A)仅离开厚度TR的2/3的距离。将从上表面104A(109A)到厚度位置P1的区域定义为R11、将从上表面104A(109A)到厚度位置P2的区域定义为R12、将从上表面104A(109A)到厚度位置P3的区域定义为R13。
制作出在具备由铝和镁的合金构成的金属蒸镀电极4A、9A的金属化膜电容器1001中镁的分布不同的实施例1～4的试料。在实施例1的试料中，金属蒸镀电极4A(9A)的整体厚度TR中，镁大致均匀分布。在实施例2的试料中，镁的含有量的最大值所出现的位置位于金属蒸镀电极4A(9A)的区域R13内。在实施例3的试料中，镁的含有量的最大值所出现的位置位于金属蒸镀电极4A(9A)的区域R12内。在实施例4的试料中，镁的含有量的最大值所出现的位置位于金属蒸镀电极4A(9A)的区域R11内。各试料的金属蒸镀电极4A、9A中的镁的分布通过交替反复进行X线光电子分光(XPS)及离子溅射并追踪光谱的变化而测定。
在实施例1的试料中，金属蒸镀电极4A(9A)的上表面104A(109A)附近和下表面204A(209A)附近的镁的含有量为相同程度。严格来说，上表面104A(109A)附近的镁的含有量比下表面204A(209A)的附近的镁的含有量稍多，镁的含有量从上表面104A(109A)到下表面204A(209A)逐渐减少。
图4表示实施例1～4中镁的含有量不同的试料的电容变化率的平均值。在包括2重量％的镁的实施例2的金属化膜电容器1001的试料中，根据高温高湿通电试验的结果可观察到-9％的电容变化。需要说明的是，虽然可以认为镁的离子化倾向较大，在高温高湿通电试验时正极的镁向负极移动，但镁的浓度分布的倾向并未从上述的状态发生很大的变化。
如图4可知，根据镁的分布的状态的不同，金属化膜电容器的耐湿性也发生变化。在铝的重量WA与镁的重量WM的组成比为WA∶WM＝99.5∶0.5～75∶25的范围即镁的含有量为0.5重量％～25重量％的范围内的情况下，使镁的浓度分布达到峰值的深度为接近金属蒸镀电极4A(9A)的上表面104A(109A)的位置，且镁越集中分布在小的区域中，则耐湿性越高。另一方面，在铝的重量WA与镁的重量WM的比为WA∶WM＝55∶45，即镁的含有量为45重量％的情况下，即使镁分布的区域不同，也不会提高耐湿性。
尤其得以明确的是，在铝的重量WA与镁的重量WM的比为WA∶WM＝99.5∶0.5～85∶15的范围即镁的含有量为0.5重量％～15重量％的试料中，使镁的浓度分布的峰值位于区域R11、R12的实施例3、4的试料与镁均匀分布的实施例1的试料相比，其耐湿性得到飞跃性提高。
即，根据本实验，可以说使铝的重量WA与镁的重量WM的比为WA∶WM＝99.5∶0.5～85∶15的范围即镁的含有量为0.5重量％～15重量％，且镁的浓度分布的峰值位于从金属蒸镀电极4A(9A)的上表面104A(109A)到厚度TR的1/2的区域内的金属化膜电容器显示出极为优越的耐湿性。
图5是表示金属蒸镀电极4A、9A中的镁的分布与高温高湿通电试验的结果的图。将从下表面204A(209A)到厚度位置P3的区域定义为R23、将从下表面204A(209A)到厚度位置P2的区域定义为R22、将从下表面204A(209A)到厚度位置P1的区域定义为R21。
制造了在具备由铝和镁的合金构成的金属蒸镀电极4A、9A的金属化膜电容器1001中镁的分布不同的实施例5～8的试料。在实施例5的试料中，在金属蒸镀电极4A(9A)的整体厚度TR中，镁大致均匀分布。在实施例6的试料中，镁的含有量的最大值所出现的位置位于金属蒸镀电极4A(9A)的区域R21内。在实施例7的试料中，镁的含有量的最大值所出现的位置位于金属蒸镀电极4A(9A)的区域R22内。在实施例8的试料中，镁的含有量的最大值所出现的位置位于金属蒸镀电极4A(9A)的区域R23内。各试料的金属蒸镀电极4A、9A中的镁的分布通过交替反复进行X线光电子分光(XPS)及离子溅射并追踪光谱的变化来测定。
图5是表示实施例5～8中镁的含有量不同的试料的电容变化率的平均值。需要说明的是，对于镁在金属蒸镀电极4A、9A的整体中均匀分布的实施例5的试料而言，上表面104A(109A)附近和下表面204A(209A)附近的镁的含有量为同等程度。严格地说，在实施例5的试料中，上表面104A(109A)附近的镁的含有量比下表面204A(209A)附近的镁的含有量少，镁的含有量成为从下表面204A(209A)到上表面104A(109A)逐渐减少的状态。
比较图5和图4可知，整体而言，图5所示的实施例5～8的试料的电容变化比图4所示的实施例1～4的试料的电容变化大。即，镁在金属蒸镀电极4A(9A)的上表面104A(109A)附近分布得更多的金属化膜电容器比镁在下表面204A(209A)附近分布得更多的金属化膜电容器显示出更优越的耐湿性。
但是，在图5中可知，在铝的重量WA与镁的重量WM的比为WA∶WM＝99.5∶0.5～75∶25的范围即镁的含有量为0.5重量％～25重量％的范围内的情况下，使镁的浓度分布达到峰值的深度在金属蒸镀电极4A(9A)的下表面204A(209A)附近，且镁越集中分布在狭小的区域，则耐湿性越提高。
另外，在铝的重量WA与镁的重量WM的比为WA∶WM＝99.5∶0.5～85∶15的范围即镁的含有量为0.5重量％～15重量％的范围的金属化膜中，使镁的浓度分布的峰值位于区域R22、R23的电容器与镁在金属蒸镀电极的整体分布的电容器相比，其耐湿性得到飞跃性提高，从而得到与图4相同的结果。
在将铝和镁向电介体膜2A、2B蒸镀时，对蒸镀用舟皿的位置、温度、形状以及向蒸镀用舟皿供给的作为线材的铝与镁的混合比率等进行适当调整。由此，使镁有偏向地存在于金属蒸镀电极4A、9A的上表面104A、109A附近或下表面204A、209A附近，能够在深度方向1001D上使镁的浓度发生变化。
或者，将铝和镁的金属材料向不同的蒸镀舟皿供给，从各蒸镀源依次向电介体膜2A(2B)蒸镀铝和镁的金属蒸气。由此，能够使镁偏向地存在于金属蒸镀电极4A、9A的上表面104A、109A附近或下表面204A、209A附近，能够在深度方向1001D上使镁的浓度变化。
如以上所述，金属蒸镀电极4A、9A中的所述至少一方的金属蒸镀电极中的镁的浓度分布的最大值位于从该金属蒸镀电极的上表面到厚度TR的1/2的距离的区域。或者，使其位于从该金属蒸镀电极的下表面到厚度TR的1/2的距离的区域。由此，能够飞跃性地提高该金属蒸镀薄膜的耐湿性。
更优选的是，金属蒸镀电极4A、9A中的所述至少一方的金属蒸镀电极中的镁的浓度分布的最大值位于从该金属蒸镀电极的上表面到厚度TR的1/3的距离的区域。或者，使其位于从该金属蒸镀电极的下表面到厚度TR的1/3的距离的区域。由此，能够飞跃性地提高该金属蒸镀薄膜的耐湿性。
如上所述，金属化膜1具有电介体膜2A和设置在电介体膜2A的上表面102A上的金属蒸镀电极4A。金属化膜10具有电介体膜2B和设置在电介体膜2B的上表面102B上的金属蒸镀电极9A。金属蒸镀电极9A的上表面109A经由电介体膜2A与金属蒸镀电极4A的下表面204A对置。金属蒸镀电极4A、9A中的至少一方的金属蒸镀电极实质上仅由铝和镁构成。该至少一方的金属蒸镀电极由铝和镁构成的合金构成。该合金的镁的量为0.5重量％～15重量％，镁偏向地存在于该金属蒸镀电极中。在该金属蒸镀电极中的镁的浓度分布的最大值位于从该金属蒸镀电极的上表面到该金属蒸镀电极的厚度的1/2的距离的区域。或者，该金属蒸镀电极中的镁的浓度分布的最大值位于从该金属蒸镀电极的下表面到该金属蒸镀电极的厚度的1/2的距离的区域。
在本实施方式中，金属蒸镀电极4A、9A的两方由铝和镁构成的合金构成。在实施方式的金属化膜电容器中，仅金属蒸镀电极4A、9A中的一方由上述合金构成，而另一方仅由铝形成的情况下也能够获得大致同样的效果。如上所述，作为正极发挥功能的金属蒸镀电极的铝在水分的作用下成为铝绝缘体即氧化铝(Al2O3)，无法作为金属蒸镀电极发挥功能。因此，在仅金属蒸镀电极4A、9A中的一方由上述合金形成的情况下，通过使金属蒸镀电极4A、9A中的作为正极发挥功能的金属蒸镀电极由上述合金形成，从而实现耐湿性的提高。
因此，也可以使用由铝和镁构成的合金形成金属蒸镀电极4A、9A中的作为正极发挥功能的金属蒸镀电极，而作为负极发挥功能的金属蒸镀电极仅由铝形成。由此，能够得到耐湿特性和耐电压特性良好的金属化膜电容器1001。金属蒸镀电极在绝缘缺陷部发生短路的情况下，通过短路的能量使金属蒸镀电极的缺陷部周边的部分蒸发·飞散而绝缘。由此，金属蒸镀电极具有恢复电容器功能的自我恢复功能。由于镁的自我恢复功能低，因此通过由铝和镁构成的合金来形成而作为正极发挥功能的金属蒸镀电极也可以不具有熔丝。
图6A是实施方式涉及的另一金属化膜1P的俯视图。金属化膜1P具有电介体膜2P、设置在电介体膜2P的上表面102P上的金属蒸镀电极4P。电介体膜2P由与图1及图2所示的电介体膜2A、2B同样的材料构成。金属蒸镀电极4P与图1及图2所示的金属蒸镀电极4A、9A同样实质上仅由铝和镁构成，作为正极发挥功能。金属蒸镀电极4P整体由一个非分割电极部构成，不通过狭缝被分割。
图6B是实施方式涉及的另一金属化膜电容器1002的剖视图。在图1及图2所示的金属化膜10的金属蒸镀电极9A作为负极发挥功能的情况下，金属化膜电容器1002具备图6A所示的金属化膜1P来代替金属化膜1。在这种情况下，作为负极发挥功能的金属蒸镀电极9A实质上仅由铝构成。如图6B所示，金属蒸镀电极9A的非分割电极部9C和多个分割电极部9B隔着电介体膜2P与由一个非分割电极部构成的金属蒸镀电极4P对置。由此，能够充分地发挥作为熔丝的功能，且能够实现耐湿性的提高，其结果是能够得到耐电压特性优良的金属化膜电容器1002。
图6C是实施方式涉及的又一金属化膜电容器1003的剖视图。在图1和图2所示的金属化膜1的金属蒸镀电极4A作为负极发挥功能的情况下，金属化膜电容器1003具备图6A所示的金属化膜1P来代替金属化膜10。在这种情况下，作为负极发挥功能的金属蒸镀电极4A实质上仅由铝构成。如图6C所示，金属蒸镀电极4A的非分割电极部4C和多个分割电极部4B隔着电介体膜2A与由一个非分割电极部构成的金属蒸镀电极4P对置。由此，充分发挥作为熔丝的功能，且能够实现耐湿性的提高，其结果是能够得到耐电压特性良好的金属化膜电容器1003。
图7A是实施方式涉及的金属化膜电容器1001的另一金属化膜13的剖视图。在图7A中，对与图1所示的金属化膜1、10对应的部分标注相同的参照符号。金属化膜13具有电介体膜11、设置在电介体膜11的上表面111上的金属蒸镀电极93、设置在金属蒸镀电极93的上表面上的低电阻部12C。电介体膜11与图1所示的电介体膜2A、2B对应，由相同材料构成。金属蒸镀电极93具有设置在电介体膜11的上表面111上且以铝为主要成分的金属蒸镀层12A、设置在金属蒸镀层12A的上表面上且含有镁的金属蒸镀层12B。低电阻部12C与图1所示的低电阻部5A、5B对应，由相同材料构成且设置在相同位置。金属蒸镀层12A的下表面为图1所示的金属蒸镀电极4A(9A)的下表面204A(209A)。金属蒸镀层12B的上表面是图1所示的金属蒸镀电极4A(9A)的上表面104A(109A)。
金属蒸镀电极93仅由金属蒸镀层12A、12B构成。与上述同样，由铝构成的金属蒸镀层12A的重量WA和由镁构成的金属蒸镀层12B的重量WM的比WA∶WM优选为99.5∶0.5～55∶45。即在金属蒸镀电极93中，金属蒸镀层12B的量优选为0.5重量％～45重量％。金属蒸镀层12A仅由铝构成，或者在金属蒸镀层12A中铝的含有率比镁的含有率高。另外，金属蒸镀层12B的镁的含有率比金属蒸镀层12A的镁的含有率高。
图7B是实施方式涉及的金属化膜电容器1001的又一金属化膜14的剖视图。在图7B中，对与图1所示的金属化膜1、10对应的部分标注相同的参照符号。金属化膜14具有电介体膜11、设置在电介体膜11的上表面111上的金属蒸镀电极94、设置在金属蒸镀电极94的上表面上的低电阻部12C。电介体膜11与图1所示的电介体膜2A、2B对应，由相同材料构成。金属蒸镀电极94具有设置在电介体膜11的上表面111上且含有镁的金属蒸镀层12D、设置在金属蒸镀层12D的上表面且以铝为主要成分的金属蒸镀层12E。低电阻部12C与图1所示的低电阻部5A、5B对应，由相同材料构成且设置在相同位置。金属蒸镀层12D的下表面是图1所示的金属蒸镀电极4A(9A)的下表面204A(209A)。金属蒸镀层12E的上表面是图1所示的金属蒸镀电极4A(9A)的上表面104A(109A)。
金属蒸镀电极94仅由金属蒸镀层12D、12E构成。与上述同样，由铝构成的金属蒸镀层12E的重量WA和由镁构成的金属蒸镀层12D的重量WM的比WA∶WM优选为99.5∶0.5～55∶45。即，在金属蒸镀电极94中，金属蒸镀层12D的量优选为0.5重量％～45重量％。金属蒸镀层12E仅由铝构成，或者在金属蒸镀层12E中铝的含有率比镁的含有率高。另外，金属蒸镀层12D的镁的含有率比金属蒸镀层12E的镁的含有率高。
图7C是实施方式涉及的金属化膜电容器1001的又一金属化膜15的剖视图。在图7C中，对与图1所示的金属化膜1、10对应的部分标注相同的参照符号。金属化膜15具有电介体膜11、设置在电介体膜11的上表面111上的金属蒸镀电极95、设置在金属蒸镀电极95的上表面上的低电阻部12C。电介体膜11与图1所示的电介体膜2A、2B对应，由相同材料构成。金属蒸镀电极95具有设置在电介体膜11的上表面111上且含有镁的金属蒸镀层12F、设置在金属蒸镀层12F的上表面上且以铝为主要成分的金属蒸镀层12G、设置在金属蒸镀层12G的上表面上且含有镁的金属蒸镀层12H。低电阻部12C与图1所示的低电阻部5A、5B对应，由相同材料构成且设置在相同位置。金属蒸镀层12F的下表面是图1所示的金属蒸镀电极4A(9A)的下表面204A(209A)。金属蒸镀层12H的上表面是图1所示的金属蒸镀电极4A(9A)的上表面104A(109A)。
金属蒸镀电极95仅由金属蒸镀层12F、12G、12H构成。与上述实施例1同样，由铝构成的金属蒸镀层12G的重量WA与由镁构成的金属蒸镀层12F、12H的重量的和的重量WM的比WA∶WM优选为99.5∶0.5～55∶45。即，在金属蒸镀电极95中，金属蒸镀层12F、12H的量的合计优选为0.5重量％～45重量％。金属蒸镀层12G仅由铝构成，或者在金属蒸镀层12G中铝的含有率比镁的含有率高。另外，金属蒸镀层12F、12H的镁的含有率比金属蒸镀层12G的镁的含有率高。
低电阻部12C通过蒸镀锌而形成。低电阻部12C也可以使用铝和镁的任一种而形成。进而，金属蒸镀电极93～95不具有低电阻部12C也可以得到同样的效果。
根据金属蒸镀电极93～95，与图1所示的金属蒸镀电极4A、9A同样，能够获得具有良好的耐湿性的金属化膜电容器1001。
需要说明的是，在图7A～图7C所示的电介体膜11的上表面111形成的由铝构成的金属蒸镀层和由镁构成的金属蒸镀层的位置关系(形成顺序)并非局限于某一个，无论为哪一个都能够获得同样的效果。
但是，如图7A所示，在由镁构成的金属蒸镀层12B配设在外表面的情况下，在由镁构成的金属蒸镀层12B的表面上形成有自然氧化被膜层。该自然氧化被膜层作为保护由铝构成的金属蒸镀层12A的保护层发挥作用，从而能够防止耐湿性的劣化。
另外，如图7B所示，在由铝构成的金属蒸镀层12E配设在外表面的情况下，由镁构成的金属蒸镀层12D存在于电介体膜11与金属蒸镀层12E之间。金属蒸镀层12D能够防止来自电介体膜11的水分的浸透而提高由铝构成的金属蒸镀层12E的耐湿性。进而，由镁构成的金属蒸镀层12D与构成金属蒸镀层12E的铝牢固地密接，能够实现铝的结晶性的致密化。
另外，如图7C所示，在由镁构成的金属蒸镀层12F、12H配设在由铝构成的金属蒸镀层12G的上下的情况下，能够抑制金属蒸镀层12G的氧化劣化，能够发挥更高的耐湿性能。采用图7A～图7C中的哪一种结构根据目的适当选择即可。
图8A是实施方式涉及的金属化膜电容器1001的又一金属化膜413的剖视图。在图8A中，对与图7A所示的金属化膜13相同的部分标注同一参照符号。可以构成为，由锌构成的低电阻部12C形成在由铝构成的金属蒸镀层12A的上表面，由镁构成的金属蒸镀层12B形成在低电阻部12C的上表面。在这种情况下，由镁构成的金属蒸镀层12B能够抑制由锌构成的低电阻部12C的氧化劣化。
图8B是实施方式涉及的金属化膜电容器1001的又一金属化膜415的剖视图。在图8B中，对与图7C所示的金属化膜15相同的部分标注同一参照符号。也可以构成为，由锌构成的低电阻部12C形成在由铝构成的金属蒸镀层12G的上表面，由镁构成的金属蒸镀层12H形成在低电阻部12C的上表面。在这种情况下，由镁构成的金属蒸镀层12H能够抑制由锌构成的低电阻部12C的氧化劣化。
图9是本实施方式涉及的金属化膜电容器1001、1002、1003中使用的又一金属化膜19的剖视图。在图9中，对与图1所示的金属化膜1、10相同的部分标注同一参照符号。
金属化膜19还具有设置在图1所示的金属化膜1(10)的金属蒸镀电极4A(9A)的上表面104A(109A)上的氧化被膜18。氧化被膜18可以通过在形成金属蒸镀电极4A(9A)的真空槽中导入氧而形成。即，氧化被膜18由通过将在金属蒸镀电极4A(9A)的上表面104A(109A)露出的金属材料氧化而得到的金属氧化物构成。在本实施方式中，优选将导入真空槽中的氧的量设定为在金属化膜1(10)的每单位面积1m2上为标准状态，即在25℃、1气压(1.01325×105Pa)下为0.05cc～0.15cc，但并不局限于此。
需要说明的是，金属化膜19也可以具有图1所示的低电阻部5A(5B)，不会因低电阻部5A(5B)的有无使本实施方式的效果变化。
金属化膜19与金属化膜1、10同样，通过在金属蒸镀电极4A、9A中含有的镁而具有良好的耐湿性。在金属化膜19中，氧化被膜18能够防止水分(H)进入金属蒸镀电极4A(9A)，能够进一步提高耐湿性。
替代图1所示金属化膜1、10而使用金属化膜19制作出金属化膜电容器1001的试料。对所述试料进行与前述同样的高温高湿通电试验而测定了电容的变化率。
图10表示具备金属化膜19的金属化膜电容器1001的实施例9的试料的高温高湿通电试验的结果即电容的变化率。图10作为比较例一并记载了镁在金属蒸镀电极的整体中均匀分布而不具有氧化被膜的金属化膜电容器的电容的变化率。
如图10所示，与比较例的金属化膜电容器相比，具有氧化被膜18的实施例9的金属化膜电容器在金属蒸镀电极4A(9A)的所有组成中具有更小的变化率，并且具有良好的耐湿性。
利用仅由铝和镁构成的合金形成金属蒸镀电极4A(9A)，使氧在金属蒸镀电极4A(9A)的上表面104A(109A)反应而形成氧化被膜18。由此能够提高金属化膜电容器的耐湿性。
另外，通过在镁偏向地存在于上表面104A(109A)附近的金属蒸镀电极4A(9A)的上表面104A(109A)形成氧化被膜18，从而能够提高金属化膜电容器的耐湿性。另外，通过在具有图7A至图7C所示的层叠结构的金属蒸镀电极93～95的上表面104A(109A)形成氧化被膜18，从而能够提高金属化膜电容器的耐湿性。
图11是实施方式涉及的壳体模制型电容器2001的剖视图。壳体模制型电容器2001具备多个金属化膜电容器20和分别与多个金属化膜电容器20的两端连接的汇流条21A、21B。汇流条21A、21B使多个金属化膜电容器20并列连接。
壳体模制型电容器2001还具备由聚苯硫醚等绝缘树脂构成的壳体22和由环氧树脂等绝缘树脂构成的模制树脂23。壳体22收容通过汇流条21A、21B并列连接的多个金属化膜电容器20。模制树脂23覆盖汇流条21A、21B和多个金属化膜电容器20。汇流条21A、21B分别具有从模制树脂23露出的端子部121A、121B。端子部121A、121B构成为与外部设备连接。
多个金属化膜电容器20分别为图1所示的金属化膜电容器1001。汇流条21A、21B与金属化膜电容器1001的电极8A、8B分别连接。金属化膜电容器20具有高耐湿性，因此能够减少填充在壳体22内的模制树脂23的量，能够同时实现小型轻量化和低成本化。在实施方式中，从模制树脂23的露出的面23A到金属化膜电容器20的厚度TM为8mm。在根据多个金属化膜电容器20的位置而使多个金属化膜电容器20中的至少一个为图1(图6B、图6C)所示的金属化膜电容器1001(1002、1003)的情况下，也能够得到同样的效果。
在实施方式中，表示“上表面”、“下表面”用的方向的词语表示仅依赖于金属化膜1、10等金属化膜电容器1001的构成部件的相对位置关系的相对的方向，并非表示铅垂方向等绝对的方向。
工业上的可利用性
由于本发明的金属化膜电容器具有良好的耐湿性，因此能够获得小型的壳体模制型电容器，尤其作为要求高耐湿性和小型轻量化·低成本化的机动车用领域等是有用的。
【符号说明】
1  金属化膜(第一金属化膜)
2A  电介体膜(第一电介体膜)
2B  电介体膜(第二电介体膜)
4A  金属蒸镀电极(第一金属蒸镀电极)
8A  电极(第一电极)
8B  电极(第二电极)
9A  金属蒸镀电极(第二金属蒸镀电极)
10  金属化膜(第二金属化膜)
12A  金属蒸镀层(第一金属蒸镀层)
12B  金属蒸镀层(第二金属蒸镀层)
12D  金属蒸镀层(第二金属蒸镀层)
12E  金属蒸镀层(第一金属蒸镀层)
12F  金属蒸镀层(第二金属蒸镀层)
12G  金属蒸镀层(第一金属蒸镀层)
12H  金属蒸镀层(第三金属蒸镀层)
18  氧化被膜
20  金属化膜电容器
21A  汇流条
22  壳体
23  模制树脂
121A  端子部

Claims (13)

1.一种金属化膜电容器，其特征在于，具备：
第一电介体膜；
第一金属蒸镀电极，其设置在所述第一电介体膜的上表面上；
第二金属蒸镀电极，其具有隔着所述第一电介体膜与所述第一金属蒸镀电极的下表面对置的上表面；
第一电极，其与所述第一金属蒸镀电极连接；
第二电极，其与所述第二金属蒸镀电极连接；
所述第二金属蒸镀电极实质上通过仅由铝和镁构成的合金构成，
在所述第二金属蒸镀电极中，镁偏向地存在于所述第二金属蒸镀电极的与所述上表面成直角的厚度方向上。
2.根据权利要求1所述的金属化膜电容器，其特征在于，
该金属化膜电容器还具备第二电介体膜，该第二电介体膜具有位于所述第二金属蒸镀电极的下表面的上表面，
镁在所述第二金属蒸镀电极中偏向地存在的部位位于所述第二金属蒸镀电极的所述厚度方向上的所述第二金属蒸镀电极的所述上表面附近或下表面附近。
3.根据权利要求1所述的金属化膜电容器，其特征在于，
所述合金的镁的量为0.5重量％～15重量％，所述第二金属蒸镀电极中的镁的浓度分布的最大值存在于从所述第二金属蒸镀电极的所述上表面到所述第二金属蒸镀电极的厚度的1/2处的距离的区域、或者从所述第二金属蒸镀电极的下表面到所述第二金属蒸镀电极的所述厚度的1/2处的距离的区域。
4.根据权利要求1所述的金属化膜电容器，其特征在于，
所述第二金属蒸镀电极的镁的量为0.5重量％～45重量％。
5.根据权利要求1所述的金属化膜电容器，其特征在于，
所述第二金属蒸镀电极具有：
以铝为主要成分的第一金属蒸镀层；
含有镁的第二金属蒸镀层。
6.根据权利要求5所述的金属化膜电容器，其特征在于，
所述第一金属蒸镀层包括所述第二金属蒸镀电极的下表面，
所述第二金属蒸镀层位于所述第一金属蒸镀层的上表面。
7.根据权利要求5所述的金属化膜电容器，其特征在于，
所述第二金属蒸镀层包括所述第二金属蒸镀电极的下表面，
所述第一金属蒸镀层位于所述第二金属蒸镀层的上表面。
8.根据权利要求7所述的金属化膜电容器，其特征在于，
所述第二金属蒸镀电极还具有设置在所述第一金属蒸镀层的上表面且含有镁的第三金属蒸镀层。
9.根据权利要求1所述的金属化膜电容器，其特征在于，
所述第一电极设置在所述第一电介体膜的端部处，
所述金属化膜电容器还具备由导体构成的低电阻部，该低电阻部在所述第一电介体膜的所述端部处设置于所述第一金属蒸镀电极的上表面且与所述第一电极连接。
10.根据权利要求1所述的金属化膜电容器，其特征在于，
还具备设置在所述第二金属蒸镀电极的上表面上的氧化被膜。
11.根据权利要求1所述的金属化膜电容器，其特征在于，
所述第一金属蒸镀电极实质上仅由铝构成，
所述第二金属蒸镀电极具有未被分割的第一非分割电极部，
所述第一金属蒸镀电极具有：
未被分割的第二非分割电极部；
多个分割电极部；
将所述多个分割电极部与所述第二非分割电极部分别连接的多个熔丝，
所述第一非分割电极部隔着所述第一电介体膜与所述第二非分割电极部和所述多个分割电极部对置。
12.根据权利要求1所述的金属化膜电容器，其特征在于，
所述第二金属蒸镀电极通过蒸镀形成于所述第二电介体膜的所述上表面，
镁偏向地存在于所述第二金属蒸镀电极的所述厚度方向上的所述第二金属蒸镀电极的所述上表面侧。
13.一种壳体模制型电容器，其具备：
多个金属化膜电容器；
汇流条，其与所述多个金属化膜电容器连接且具有端子部；
壳体，其收容多个金属化膜电容器和所述汇流条；
模制树脂，其以使所述汇流条的所述端子部露出且覆盖所述多个金属化膜电容器和所述汇流条的方式填充在所述壳体内，
所述多个金属化膜电容器中的至少一个是权利要求1至12中任一项所述的金属化膜电容器。
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