层叠型电容器的制作方法

1.本公开涉及层叠型电容器。


背景技术：

2.以往，已知有组装于车辆、工业用机械等的电力转换装置(逆变器等)的电子电路。在这样的电子电路中，例如以电压的平滑化等为目的而利用电容器。在专利文献1中公开了以往的层叠型电容器。专利文献1所记载的层叠型电容器具备多个第一内部电极、多个第二内部电极、多个电介质膜、多个绝缘材料以及一对外部电极。各第一内部电极以及各第二内部电极分别是金属膜。多个第一内部电极通过一对外部电极的其中一个进行连接，多个第二内部电极通过一对外部电极的另一个进行连接。多个第一内部电极和多个第二内部电极在层叠型电容器的通电时相互成为相反极性。各绝缘膜例如是三氟化氯乙烯树脂等可塑性高分子膜。在该层叠型电容器中，按照各绝缘膜、各第一内部电极、各电介质膜以及各第二内部电极的顺序层叠，该层叠体重叠多个而构成。因此，各绝缘膜被各第一内部电极和各第二内部电极夹持，将它们绝缘。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开平08-97078号公报


技术实现要素：

6.发明所要解决的课题
7.在专利文献1所记载的层叠型电容器中，在第一内部电极和第二内部电极产生电位差时，不仅对电介质层施加电压，对绝缘膜也施加电压。因此，该层叠型电容器的绝缘耐力被限制为电介质层的绝缘耐力或者绝缘膜的绝缘耐力中的低的一方。特别是在绝缘膜的绝缘耐力比电介质层的绝缘耐力低的情况下，使层叠型电容器的绝缘耐力降低。
8.本公开是鉴于上述情况而完成的，其一个课题在于提供一种能够抑制绝缘耐力降低的层叠型电容器。
9.用于解决课题的方案
10.由本公开提供的层叠型电容器具备：层叠体，其具有在第一方向上彼此朝向相反侧的主面和背面，并且具有在与所述第一方向正交的第二方向上彼此朝向相反侧的第一侧面和第二侧面；第一侧面电极，其覆盖所述第一侧面；以及第二侧面电极，其覆盖所述第二侧面。所述层叠体在所述第一方向上层叠有多个导体层、多个电介质层以及多个绝缘层。所述多个导体层包含彼此在所述第一方向上分离的多个第一导体层和多个第二导体层，所述多个第一导体层分别与所述第一侧面电极相连，并且与所述第二侧面电极分离。所述多个第二导体层分别与所述第二侧面电极相连，并且与所述第一侧面电极分离。所述多个绝缘层各自的绝缘耐力比所述多个电介质层各自的绝缘耐力低。所述多个电介质层的各个电介质层被所述多个第一导体层的各个第一导体层和所述多个第二导体层的各个第二导体层
夹持。在所述多个绝缘层中存在：在所述第一方向上相邻的两个所述电介质层之间被两个所述第一导体层夹持的绝缘层；以及在所述第一方向上相邻的两个所述电介质层之间被两个所述第二导体层夹持的绝缘层。
11.优选地，所述多个电介质层分别与所述第一侧面电极以及所述第二侧面电极双方接触。
12.优选地，所述多个电介质层分别在与所述第一方向以及所述第二方向正交的第三方向上从所述层叠体的一侧的端缘连接至另一侧的端缘。
13.优选地，在所述第二方向上，在所述多个第一导体层的各个第一导体层与所述第二侧面电极之间配置有与所述多个绝缘层的材料相同的材料的绝缘体。
14.优选地，在所述第二方向上，在所述多个第二导体层的各个第二导体层与所述第一侧面电极之间配置有与所述多个绝缘层的材料相同的材料的绝缘体。
15.发明效果
16.根据本公开的层叠型电容器，能够抑制绝缘耐力的降低。
附图说明
17.图1是表示第一实施方式所涉及的层叠型电容器的立体图。
18.图2是表示第一实施方式所涉及的层叠型电容器的俯视图。
19.图3是表示第一实施方式所涉及的层叠型电容器的仰视图。
20.图4是表示第一实施方式所涉及的层叠型电容器的主视图。
21.图5是表示第一实施方式所涉及的层叠型电容器的后视图。
22.图6是表示第一实施方式所涉及的层叠型电容器的左侧视图。
23.图7是表示第一实施方式所涉及的层叠型电容器的右侧视图。
24.图8是沿着图2的viii-viii线的剖视图。
25.图9是表示第一实施方式所涉及的第一导体层的俯视图。
26.图10是表示第一实施方式所涉及的电介质层的俯视图。
27.图11是表示第一实施方式所涉及的第二导体层的俯视图。
28.图12是表示第一实施方式所涉及的绝缘层的俯视图。
29.图13是表示第二实施方式所涉及的层叠型电容器的立体图。
30.图14是表示第二实施方式所涉及的层叠型电容器的俯视图。
31.图15是表示第二实施方式所涉及的层叠型电容器的仰视图。
32.图16是表示第二实施方式所涉及的层叠型电容器的主视图。
33.图17是表示第二实施方式所涉及的层叠型电容器的后视图。
34.图18是表示第二实施方式所涉及的层叠型电容器的左侧视图。
35.图19是表示第二实施方式所涉及的层叠型电容器的右侧视图。
36.图20是沿着图14的xx-xx线的剖视图。
37.图21是表示第二实施方式所涉及的第一导体层的俯视图。
38.图22是表示第二实施方式所涉及的电介质层的俯视图。
39.图23是表示第二实施方式所涉及的第二导体层的俯视图。
40.图24是表示第二实施方式所涉及的绝缘层的俯视图。
具体实施方式
41.以下，参照附图对本公开的层叠型电容器的优选实施方式进行说明。在以下的说明中，对相同或类似的构成要素标注相同的附图标记，并省略重复的说明。
42.《第一实施方式》
43.图1～图12表示第一实施方式的层叠型电容器a1。层叠型电容器a1具备层叠体1以及一对外部电极61、62。层叠体1包含多个第一导体层2、多个第二导体层3、多个电介质层4以及多个绝缘层5。
44.图1是表示层叠型电容器a1的立体图。图2是表示层叠型电容器a1的俯视图。图3是表示层叠型电容器a1的仰视图。图4是表示层叠型电容器a1的主视图。图5是表示层叠型电容器a1的后视图。图6是表示层叠型电容器a1的左侧视图。图7是表示层叠型电容器a1的右侧视图。图8是沿着图2的viii-viii线的剖视图。图9是表示各第一导体层2的俯视图。图10是表示各电介质层4的俯视图。图11是表示各第二导体层3的俯视图。图12是表示各绝缘层5的俯视图。
45.为了便于说明，将相互正交的三个方向设为x方向、y方向、z方向。z方向是层叠型电容器a1的厚度方向。x方向是层叠型电容器a1的俯视图(参照图2)中的左右方向。y方向是层叠型电容器a1的俯视图(参照图2)中的上下方向。将x方向的一方设为x1方向，将x方向的另一方设为x2方向。同样地，将y方向的一方设为y1方向，将y方向的另一方设为y2方向，将z方向的一方设为z1方向，将z方向的另一方设为z2方向。在以下的说明中，“俯视”是指在z方向上观察时。z方向是“第一方向”的一例，x方向是“第二方向”的一例，y方向是“第三方向”的一例。
46.层叠体1例如为大致长方体。如图2所示，层叠体1在俯视时为x方向为短边方向、y方向为长边方向的矩形状。层叠体1具有主面101、背面102以及多个侧面103～106。
47.如图4～图8所示，主面101和背面102在z方向上分离。主面101朝向z2方向，背面102朝向z1方向。如图4～图8所示，多个侧面103～106分别在z方向上位于主面101与背面102之间，且分别与主面101及背面102相连。如图2以及图3所示，侧面103以及侧面104在x方向上分离。侧面103朝向x2方向，侧面104朝向x1方向。如图2以及图3所示，侧面105以及侧面106在y方向上分离。侧面105朝向y2方向，侧面106朝向y1方向。侧面103是“第一侧面”的一例，侧面104是“第二侧面”的一例。
48.如上所述，层叠体1包含多个第一导体层2、多个第二导体层3、多个电介质层4以及多个绝缘层5。在本实施方式中，如图8所示，层叠体1包含三个第一导体层2a～2c、三个第二导体层3a～3c、三个电介质层4a～4c以及四个绝缘层5a～5d。多个第一导体层2、多个第二导体层3、多个电介质层4以及多个绝缘层5通过后面详细说明的结构，在z方向上层叠。多个第一导体层2和多个第二导体层3的组合是“多个导体层”的一例。
49.多个第一导体层2分别例如由cu构成。各第一导体层2的厚度例如为30μm以上且70μm以下。如图8所示，各第一导体层2的x2方向侧的端缘从侧面103露出。多个第一导体层2在俯视时相互重叠。如图9所示，各第一导体层2在俯视时从层叠体1的x2方向侧的端缘朝向x1方向延伸。如图9所示，各第一导体层2的x2方向侧的端缘从侧面103露出，x1方向侧的端缘未从侧面104露出。因此，在俯视时，各第一导体层2的x1方向侧的端缘位于比侧面104靠层叠体1的内侧。另外，如图9所示，各第一导体层2在俯视时不从侧面105和侧面106中的任一
个露出。因此，在俯视时，各第一导体层2的y1方向侧的端缘位于比侧面106靠层叠体1的内侧，y2方向侧的端缘位于比侧面105靠层叠体1的内侧。
50.如图9所示，在俯视时，在各第一导体层2的周围(x2方向侧的端缘除外)形成有绝缘体29。具体而言，绝缘体29位于各第一导体层2与侧面104之间、各第一导体层2与侧面105之间、以及各第一导体层2与侧面106之间。绝缘体29是与后述的绝缘层5相同的材料。
51.多个第二导体层3分别例如由cu构成。各第二导体层3的厚度例如为30μm以上且70μm以下。如图8所示，各第二导体层3的x1方向侧的端缘从侧面104露出。多个第二导体层3在俯视时相互重叠。如图11所示，各第二导体层3在俯视时从层叠体1的x1方向侧的端缘朝向x2方向延伸。如图11所示，各第二导体层3的x1方向侧的端缘从侧面104露出，x2方向侧的端缘未从侧面103露出。因此，在俯视时，各第二导体层3的x2方向侧的端缘位于比侧面103靠层叠体1的内侧。另外，如图11所示，各第二导体层3在俯视时不从侧面105和侧面106中的任一个露出。因此，在俯视时，各第二导体层3的y1方向侧的端缘位于比侧面106靠层叠体1的内侧，y2方向侧的端缘位于比侧面105靠层叠体1的内侧。
52.如图11所示，在俯视时，在各第二导体层3的周围(除了x1方向侧的端缘以外)形成有绝缘体39。具体而言，绝缘体39位于各第二导体层3与侧面103之间、各第二导体层3与侧面105之间、以及各第二导体层3与侧面106之间。绝缘体39是与绝缘体29相同的材料。即，绝缘体39是与后述的绝缘层5相同的材料。
53.多个第一导体层2和多个第二导体层3在俯视时部分重叠。另外，多个第一导体层2和多个第二导体层3在层叠型电容器a1的通电时相互成为相反极性。
54.各电介质层4被各第一导体层2和各第二导体层3夹持。在图8所示的例子中，电介质层4a被第一导体层2a和第二导体层3a夹持。电介质层4b被第二导体层3b和第一导体层2b夹持。电介质层4c被第一导体层2c和第二导体层3c夹持。如图10所示，各电介质层4在俯视时从层叠体1的x1方向侧的端缘连接到x2方向侧的端缘，并且从层叠体1的y1方向侧的端缘连接到y2方向侧的端缘。各电介质层4例如由聚合物膜等膜状的树脂材料构成。各电介质层4的构成材料并不限定于膜状的树脂材料，例如只要是相对介电常数大于1的材料即可。作为这样的材料，可列举出以金属氧化物钙钛矿化合物等为主成分的陶瓷等。各电介质层4的厚度例如为8μm以上25μm以下。
55.多个绝缘层5分别由例如预浸料构成。各绝缘层5将分别与z方向的两个面相接的两个第一导体层2、两个第二导体层3绝缘。各绝缘层5的绝缘耐力比各电介质层4低。另外，各绝缘层5也作为分别与z方向的两个面相接的两个第一导体层2、两个第二导体层3的粘接层发挥功能。各绝缘层5的厚度例如为40μm以上且100μm以下。
56.如图8所示，多个绝缘层5包含在z方向上相邻的两个电介质层4之间被两个第一导体层2夹持的绝缘层和在z方向上相邻的两个电介质层4之间被两个第二导体层3夹持的绝缘层。另外，如图8所示，多个绝缘层5还包括：夹在形成于层叠体1的主面101的一对外部电极61、62(后述的主面覆盖部612、622)与第一导体层2之间的绝缘层；以及夹在形成于层叠体1的背面102的一对外部电极61、62(后述的背面覆盖部613、623)与第二导体层3之间的绝缘层。在图8所示的例子中，绝缘层5a是层叠体1的z2方向侧的表层，被后述的主面覆盖部612、622和第一导体层2a夹持。绝缘层5b在两个电介质层4a、4b之间被第二导体层3a和第二导体层3b夹持。绝缘层5c在两个电介质层4b、4c之间被第一导体层2b和第一导体层2c夹持。
绝缘层5d是层叠体1的z1方向侧的表层，被后述的背面覆盖部613、623和第二导体层3c夹持。
57.层叠体1中，在z方向上按照第一导体层2、电介质层4、第二导体层3的顺序层叠的第一单元和从z2方向朝向z1方向按照第二导体层3、电介质层4、第一导体层2的顺序层叠的第二单元夹持绝缘层5交替地重叠。第一单元和第二单元各自的数量没有特别限定，第一单元和第二单元的数量也可以不同。在图8所示的例子中，按照绝缘层5、第一单元、绝缘层5、第二单元、绝缘层5、第一单元、绝缘层5的顺序重叠。即，在图8所示的例子中，两个第一单元和一个第二单元夹持绝缘层5交替地重叠。关于层叠体1的层叠结构，并不限定于上述的例子，也可以构成为z方向两侧的各表层成为电介质层4。
58.在层叠体1中，各层(各第一导体层2、各第二导体层3、电介质层4以及绝缘层5)的x方向尺寸、y方向尺寸以及z方向尺寸(厚度)、各层的构成材料、各层的层叠数等没有特别限定，能够基于层叠型电容器a1的规格(例如静电电容、尺寸等)适当变更。层叠型电容器a1的静电电容c由c＝ε0·
εr·
(s/d)
·
n[f]算出。在该式中，ε0表示真空的介电常数，εr表示电介质(各电介质层4)的相对介电常数，s表示内部电极(各第一导体层2以及各第二导体层3在俯视时重叠的区域)的面积，d表示电极间(各第一导体层2与各第二导体层3之间)的距离，n表示电介质层4的层叠数。例如，根据上述式，各第一导体层2与各第二导体层3的z方向的分离距离(电介质层4的厚度)越大，静电电容越小。另外，电介质层4的相对介电常数越大，静电电容越大。另外，各第一导体层2和各第二导体层3的俯视面积越大，静电电容越大。另外，各层的层叠数(上述单元的数量)越多，静电电容越大。
[0059]
一对外部电极61、62以覆盖层叠体1的主面101的一部分、背面102的一部分和各侧面103、104的方式形成。一对外部电极61、62是层叠型电容器a1的端子。一对外部电极61、62相互分离，相互绝缘。一对外部电极61、62例如由cu构成，但并不限定于此。一对外部电极61、62例如通过镀敷处理而形成，但并不限定于此。
[0060]
外部电极61是层叠型电容器a1的一个端子。外部电极61包括侧面覆盖部611、主面覆盖部612以及背面覆盖部613。如图1～图5、图7以及图8所示，侧面覆盖部611覆盖侧面103。如图1、图2、图4、图5以及图8所示，主面覆盖部612覆盖主面101的一部分。如图2所示，主面覆盖部612形成于主面101中的x2方向侧的部分。主面覆盖部612与侧面覆盖部611相连。如图3～图5以及图8所示，背面覆盖部613覆盖背面102的一部分。如图3所示，背面覆盖部613形成于背面102中的x2方向侧的部分。背面覆盖部613与侧面覆盖部611相连。在图8所示的例子中，主面覆盖部612和背面覆盖部613在俯视时不与各第二导体层3重叠。此外，外部电极61也可以还包括与侧面覆盖部611、主面覆盖部612以及背面覆盖部613相连且覆盖两个侧面105、106的一部分的部分。另外，外部电极61也可以不包括主面覆盖部612以及背面覆盖部613。
[0061]
如上所述，由于在侧面103与各第二导体层3之间配置有绝缘体39，因此如图11所示，在x方向上，在侧面覆盖部611与各第二导体层3之间配置有各绝缘体39。因此，通过各绝缘体39，侧面覆盖部611与各第二导体层3绝缘。另外，如图8以及图9所示，侧面覆盖部611与各第一导体层2的x2方向侧的端缘接触，因此侧面覆盖部611将在z方向上分离配置的多个第一导体层2电连接。因此，经由侧面覆盖部611，多个第一导体层2成为彼此相同的电位。侧面覆盖部611是“第一侧面电极”的一例。
[0062]
外部电极62是层叠型电容器a1的另一个端子。外部电极62包括侧面覆盖部621、主面覆盖部622以及背面覆盖部623。如图2～图6以及图8所示，侧面覆盖部621覆盖侧面104。如图2、图4、图5以及图8所示，主面覆盖部622覆盖主面101的一部分。如图2所示，主面覆盖部622形成于主面101中的x1方向侧的部分，与主面覆盖部612(外部电极61)分离。主面覆盖部622与侧面覆盖部621相连。如图3～图5以及图8所示，背面覆盖部623覆盖背面102的一部分。背面覆盖部623形成于背面102中的x1方向侧的部分，与背面覆盖部613(外部电极61)分离。背面覆盖部623与侧面覆盖部621相连。在图8所示的例子中，主面覆盖部622和背面覆盖部623在俯视时不与各第一导体层2重叠。此外，外部电极62也可以还包括与侧面覆盖部621、主面覆盖部622以及背面覆盖部623相连且覆盖两个侧面105、106的一部分的部分。另外，外部电极62也可以不包括主面覆盖部622以及背面覆盖部623。
[0063]
如上所述，由于在侧面104与各第一导体层2之间配置有绝缘体29，因此如图9所示，在x方向上，在侧面覆盖部621与各第一导体层2之间配置有各绝缘体29。因此，通过各绝缘体29，侧面覆盖部621与各第一导体层2绝缘。另外，如图8以及图11所示，侧面覆盖部621与各第二导体层3的x1方向侧的端缘接触，因此侧面覆盖部621将在z方向上分离配置的多个第二导体层3电连接。因此，经由侧面覆盖部621，多个第二导体层3彼此成为相同电位。侧面覆盖部621是“第二侧面电极”的一例。
[0064]
层叠型电容器a1的作用和效果如下。
[0065]
在层叠型电容器a1中，多个电介质层4分别在z方向上被各第一导体层2和各第二导体层3夹持。多个绝缘层5包括：在z方向上相邻的两个电介质层4(例如电介质层4b、4c)之间被两个第一导体层2(例如第一导体层2b、2c)夹持的绝缘层；以及在z方向上相邻的两个电介质层4(例如电介质层4a、4b)之间被两个第二导体层3(例如第二导体层3a、3b)夹持的绝缘层。各绝缘层5的绝缘耐力比各电介质层4低。根据该结构，电介质层4被电位不同的两个导体层(第一导体层2和第二导体层3)夹持，绝缘层5被电位相同的两个导体层(两个第一导体层2或者两个第二导体层3)夹持。因此，在层叠型电容器a1通电时，在多个第一导体层2与多个第二导体层3产生电位差时，在电介质层4的厚度方向(z方向)施加电压，但在绝缘层5的厚度方向(z方向)不施加电压。因此，也可以不保证绝缘层5的耐电压(绝缘耐力)。即，层叠型电容器a1能够抑制绝缘耐力的降低。
[0066]
在层叠型电容器a1中，例如，电介质层4是树脂材料，绝缘层5是预浸料。在现有的层叠型电容器中，存在电介质层4由陶瓷构成的陶瓷电容器。陶瓷在其物性上容易因热应力等应力而破裂。因此，陶瓷电容器有可能由于其通电时产生的发热而在电介质层4产生裂纹等破坏。由于该破坏，电介质层4的绝缘耐力降低。另一方面，在本公开的层叠型电容器a1中，电介质层4不是陶瓷，因此能够抑制由热应力引起的裂纹等的产生。因此，层叠型电容器a1能够抑制绝缘耐力的降低。
[0067]
在层叠型电容器a1中，各第一导体层2的y1方向侧的端缘和y2方向侧的端缘分别被绝缘体29覆盖。另外，各第二导体层3的y1方向侧的端缘和y2方向侧的端缘分别被绝缘体39覆盖。根据该结构，各第一导体层2和各第二导体层3分别在层叠体1的各侧面105、106不露出。因此，能够抑制在各侧面105、106发生各第一导体层2与各第二导体层3意外的短路。
[0068]
《第二实施方式》
[0069]
图13～图24表示第二实施方式的层叠型电容器a2。
[0070]
图13是表示层叠型电容器a2的立体图。图14是表示层叠型电容器a2的俯视图。图15是表示层叠型电容器a2的仰视图。图16是表示层叠型电容器a2的主视图。图17是表示层叠型电容器a2的后视图。图18是表示层叠型电容器a2的左侧视图。图19是表示层叠型电容器a2的右侧视图。图20是沿着图14的xx-xx线的剖视图。图21是表示第二实施方式所涉及的各第一导体层2的俯视图。图22是表示第二实施方式所涉及的各电介质层4的俯视图。图23是表示第二实施方式所涉及的各第二导体层3的俯视图。图24是表示第二实施方式的各绝缘层5的俯视图。
[0071]
如图13所示，层叠型电容器a2与层叠型电容器a1同样地为大致长方体。但是，如图13～图24所示，层叠型电容器a2与层叠型电容器a1不同，在俯视时，是x方向为长边方向、y方向为短边方向的矩形状。除了这一点以外，作为层叠型电容器a2的各构成要素的层叠体1(多个第一导体层2、多个第二导体层3、多个电介质层4以及多个绝缘层5)以及一对外部电极61、62与层叠型电容器a1同样地构成。
[0072]
在层叠型电容器a2中，也与层叠型电容器a1同样地，多个电介质层4分别在z方向上被各第一导体层2和各第二导体层夹持。多个绝缘层5有被两个第一导体层2(例如第一导体层2b、2c)夹持的绝缘层和被两个第二导体层3(例如第二导体层3a、3b)夹持的绝缘层。因此，在多个第一导体层2与多个第二导体层3产生电位差时，在电介质层4的厚度方向(z方向)施加电压，但在绝缘层5的厚度方向(z方向)不施加电压，因此也可以不保证绝缘层5的耐电压(绝缘耐力)。即，层叠型电容器a2能够抑制绝缘耐力的降低。此外，层叠型电容器a2能够起到与上述的层叠型电容器a1同样的效果。
[0073]
本发明所涉及的层叠型电容器并不限定于上述的实施方式。本公开的层叠型电容器的各部分的具体结构能够自由地进行各种设计变更。
[0074]
符号说明
[0075]
a1、a2—层叠型电容器；1—层叠体；101—主面；102—背面；103、104、105、106—侧面；2、2a、2b、2c—第一导体层；3、3a、3b、3c—第二导体层；29、39—绝缘体；4、4a、4b、4c—电介质层；5、5a、5b、5c、5d—绝缘层；61、62—外部电极；611、621—侧面覆盖部；612、622—主面覆盖部；613、623—背面覆盖部。