薄膜电容器元件、薄膜电容器和所述薄膜电容器元件的制造方法

摘要

本发明提供一种薄膜电容器元件，其具有较小尺寸和较高电容，同时可以确保高水平的足够的耐受电压，且可以高效制造。所述薄膜电容器元件包括层合体，所述层合体包括至少一层电介质膜和至少一层金属蒸镀膜。所述至少一层电介质膜包括至少一层气相沉积聚合物膜。通过沉积聚合多种单体而形成所述至少一层气相沉积聚合物膜，所述多种单体各自具有其中两个苯环经由连接基团相连接的结构。

说明书

本发明基于2011年4月13日提交的日本专利申请No. 2011-089441，所述专利申请的内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及薄膜电容器元件、薄膜电容器和所述薄膜电容器元 件的制造方法。更具体地，本发明涉及包括层合体的薄膜电容器元 件，所述层合体包括至少一层电介质膜和至少一层金属蒸镀膜；这 样的薄膜电容器元件的制造方法；以及通过使用这样的薄膜电容器 元件获得的薄膜电容器。

背景技术

常规地，将薄膜电容器用于各种电器设备中。存在两种类型的 薄膜电容器：叠堆式薄膜电容器和缠绕式薄膜电容器。例如 JP-A-10-208972公开了通过叠堆层合体(金属化膜)而获得的叠堆 式薄膜电容器，该层合体各自包括由树脂膜形成的电介质膜和作为 该电介质膜上的电极膜的金属蒸镀膜。例如JP-A-2008-91605公开了 通过使上述层合体彼此叠堆的同时缠绕该层合体而获得的缠绕式薄 膜电容器。

目前，电器设备越来越要求具有较小尺寸和较高性能。伴随此 要求，同样越来越要求薄膜电容器具有较小尺寸和较高电容，同时 获得足够高的耐受电压。然而，在常规薄膜电容器中，难以获得足 够的性能来满足此类要求。

通常在常规薄膜电容器中，例如将由聚丙烯或聚对苯二甲酸乙 二醇酯制成的树脂膜用作构成薄膜电容器元件的层合体的电介质 膜。聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯抗高电压，但相对介电常数低。 因此，在提高薄膜电容器元件(通过叠堆或缠绕各自包括由聚丙烯 或聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的树脂膜和树脂膜上的金属蒸镀膜的 层合体而获得)的电容的尝试中，应该提高要使用的树脂膜的量。 也就是说，在例如包括聚丙烯膜或聚对苯二甲酸乙二醇酯膜作为电 介质膜的常规薄膜电容器中，难以实现较小尺寸和较高性能两者。

在这种情况下，JP-A-3-50709公开了一种薄膜电容器，其包括 例如氧化铝的陶瓷基板或作为电介质膜的气相沉积聚合物膜。通过 沉积聚合多个氟化的或氟烷基化的芳香族单体在陶瓷基板上形成气 相沉积聚合物膜。这样的气相沉积聚合物膜质量良好，杂质较少， 且厚度足够小。因而，相比由树脂膜形成的电介质膜，气相沉积聚 合物膜的耐受电压较高且相对介电常数较高。因此，可以应用形成 气相沉积聚合物膜作为常规电容器中的电介质膜的技术，即，可以 将气相沉积聚合物膜用作薄膜电容器的电介质膜，以获得尺寸较小 且电容较高的薄膜电容器。

然而，本发明人进行的研究揭示了，即使将通过沉积聚合多氟 化的或氟烷基化的多种芳香族单体而获得的气相沉积聚合物膜用作 薄膜电容器的电介质膜，也难以满足近来对薄膜电容器的较高电容 的要求。此外，在一些情况下，气相沉积聚合物膜的沉积速率(每 小时的沉积量)开始变慢，导致生产率降低。

发明内容

基于上文所述的情况进行了本发明，因此本发明的目的是提供 一种薄膜电容器元件和薄膜电容器，其尺寸较小且电容较高，同时 获得高水平的足够的耐受电压，并且可以有效地进行制造。本发明 的另一个目的是提供一种有利地制造这样的薄膜电容器元件的方 法。

为了实现上述目的，本发明人使用多种氟化的或氟烷基化的芳 香族单体进行了JP-A-3-50709中公开的沉积聚合，并考察了在包括 陶瓷基板和形成于该陶瓷基板上的气相沉积聚合物膜的常规电容器 中造成低沉积速率和电容不足的原因。结果发现，气相沉积聚合物 膜的沉积速率受单体的分子量影响，并且决定电容器的电容的气相 沉积聚合物膜的相对介电常数在很大程度上受单体的分子结构影 响。基于此事实，本发明人进行了进一步研究并且发现，通过沉积 聚合多个具有特殊分子结构且分子量小的单体，可以以高沉积速率 形成相对介电常数得到改善的气相沉积聚合物膜。

因此，基于上文所述情况已进行了本发明，因此本发明的第一 个方面提供了一种薄膜电容器元件，所述薄膜电容器元件包括层合 体，所述层合体包括至少一层电介质膜和至少一层金属蒸镀膜，其中 所述至少一层电介质膜中的至少一层为通过沉积聚合多种单体而形 成的气相沉积聚合物膜，所述多种单体各自具有其中两个苯环经由 连接基团相连接的结构。

优选地，所述多种单体各自具有位于连接基团的对位的官能团， 并且所述多种单体经由所述官能团聚合。

优选地，所述至少一层气相沉积聚合物膜的偶极通过经受热处 理、紫外线处理、电子束处理、磁处理、电场处理、和等离子体处 理中的至少一种处理而被取向。

优选地，所述至少一层气相沉积聚合物膜为聚脲树脂膜。

当所述至少一层气相沉积聚合物膜为聚脲树脂膜时，优选的是 所述多种单体包括芳香族二胺和芳香族二异氰酸酯。优选地，通过 在富含芳香族二胺的气氛下聚合芳香族二胺和芳香族二异氰酸酯而 获得所述至少一层气相沉积聚合物膜，所述气氛中芳香族二胺蒸气 压高于芳香族二异氰酸酯蒸气压。此外，优选地，所述芳香族二胺 为4，4’-二氨基二苯基甲烷，所述芳香族二异氰酸酯为4，4’-二苯基甲 烷二异氰酸酯。

本发明的第二个方面提供了包括具有上文所述结构的薄膜电容 器元件的薄膜电容器。

本发明的第三个方面提供了制造包括层合体的薄膜电容器元件 的方法，所述层合体包括至少一层电介质膜和至少一层金属蒸镀膜， 所述方法包括下述步骤：(a)获得层合体，使得所述至少一层金属蒸 镀膜和所述至少一层电介质膜各自被交替地设置；以及(b)使用所述 层合体获得薄膜电容器元件，其中所述至少一层电介质膜中的至少 一层为通过沉积聚合多种单体而形成的气相沉积聚合物膜，所述多 种单体各自具有其中两个苯环经由连接基团相连接的结构。

优选地，所述多种单体各自具有位于连接基团的对位的官能团， 并且所述多种单体经由所述官能团聚合。

优选地，所述方法还包括对所述至少一层气相沉积聚合物膜进 行热处理、紫外线处理、电子束处理、磁处理、电场处理和等离子 体处理中的至少一种的步骤。

优选地，所述多种单体包括芳香族二胺和芳香族二异氰酸酯， 并且通过沉积聚合所述芳香族二胺和所述芳香族二异氰酸酯而形成 由聚脲树脂膜形成的所述至少一层气相沉积聚合物膜。

当将芳香族二胺和芳香族二异氰酸酯用作所述多种单体时，优 选地，通过在富含芳香族二胺的气氛下聚合芳香族二胺和芳香族二 异氰酸酯而形成所述至少一层气相沉积聚合物膜，所述气氛中芳香 族二胺蒸气压高于芳香族二异氰酸酯蒸气压。此外，优选地，所述 芳香族二胺为4，4’-二氨基二苯基甲烷，所述芳香族二异氰酸酯为 4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯。

在根据本发明的薄膜电容器中，至少一层电介质膜中的至少一 层为气相沉积聚合物膜。通过在真空中沉积聚合而形成所述气相沉 积聚合物膜。因而，所述气相沉积聚合物膜可以具有优良的质量且 杂质很少，并且可以具有足够小的厚度。相应地，包括这样的气相 沉积聚合物膜的电介质膜的耐受电压和相对介电常数可高于仅包括 树脂膜的电介质膜的耐受电压和相对介电常数。

此外，通过沉积聚合芳香族单体而形成所述气相沉积聚合物膜， 所述芳香族单体各自具有通过连接基团相连接的两个苯环。因而， 进一步有效地改善了所述气相沉积聚合物膜的相对电介质常数。此 外，由于有利地降低了芳香族单体的分子量，所以有利地改善了所 述气相沉积聚合物膜的沉积速率。

因此，根据本发明的薄膜电容器元件可以具有较小尺寸和较高 电容，同时获得足够高的耐受电压。此外，可以通过改善气相沉积 聚合物膜的沉积速率而有效地改善生产率。

根据本发明的薄膜电容器可以具有与所述薄膜电容器元件获得 的基本上相同的优势。

根据本发明的薄膜电容器元件的制造方法，可以以优良的生产 率有利地制造具有上文所述的优良特性的薄膜电容器元件。

附图说明

当结合考虑附图时，通过阅读本发明优选实施方式的下述详细 说明，本发明的上述及其它目的、特征、优势以及技术和工业重要 性将得到更好地理解，附图中：

图1为示出根据本发明的薄膜电容器元件的一个实施例的部分 放大截面图；以及

图2为示出用于制造图1所示的薄膜电容器的设备的示意图。

具体实施方式

为进一步说明本发明，将参照附图以本发明的具体实施方式进 行描述。

首先，图1以竖直截面示出了根据本发明的薄膜电容器元件的 一个实施方式。如图1所示，本实施方式的薄膜电容器元件10包括 金属化膜15，该金属化膜15包括金属蒸镀膜14a和树脂膜12，该 树脂膜12作为金属蒸镀膜14a表面上的电介质膜。薄膜电容器元件 10在金属化膜15上还包括处于金属蒸镀膜14a侧的相对侧(树脂膜 12的另一个表面)上的金属蒸镀膜14b以及金属蒸镀膜14b上的气 相沉积聚合物膜16。也就是说，在本实施方式中，薄膜电容器元件 10为层合体，其按顺序包括金属蒸镀膜14a、树脂膜12、金属蒸镀 膜14b和气相沉积聚合物膜16。

更具体地，树脂膜12由聚丙烯制成的双轴拉伸膜形成，且具有 约1至10μm的小厚度。树脂膜12可以是可构成常规薄膜电容器的 电介质膜的任何已知树脂膜。所述树脂膜可以由例如聚对苯二甲酸 乙二醇酯、聚苯硫醚或聚萘二甲酸乙二醇酯制成。所述树脂膜并非 必须由双轴拉伸膜形成。

此处，金属蒸镀膜14a、14b由铝制成。相应的金属蒸镀膜14a、 14b构成了使用层合体10制造的薄膜电容器的内电极，且通过常规 工艺形成于树脂膜12的相应表面上。具体而言，金属蒸镀膜14a、 14b通过常规已知的真空沉积工艺形成于树脂膜12的相应表面上， 所述常规已知的真空沉积工艺与PVD和CVD为同一类别，所述PVD 和CVD通过使用常规已知的金属材料作为形成薄膜电容器的内电极 的沉积材料。因而，金属蒸镀膜14a、14b并非必须由铝制成，而是 可以由例如锌制成。将金属蒸镀膜14a、14b的膜阻抗调节为约1至 50Ω/cm²，并且依据例如膜阻抗而适当地确定其厚度。

气相沉积聚合物膜16由聚脲树脂膜形成。气相沉积聚合物膜16 通过常规真空沉积聚合形成于金属蒸镀膜14a上。因而，气相沉积 聚合物膜16可具有高质量和很少杂质以及足够小于树脂膜的厚度。 因此，包括薄膜电容器元件10的薄膜电容器可以具有较小尺寸和较 高电容。

尽管气相沉积聚合物膜16的厚度不特别受限，但是优选的是其 厚度为约0.001至10μm。由于难以形成厚度小于0.001μm的气相 沉积聚合物膜16，所以气相沉积聚合物膜16的厚度为0.001μm或 更大是实用的。此外，厚度大于10μm的气相沉积聚合物膜16无法 足够缩小包括气相沉积聚合物膜16作为电介质的薄膜电容器的尺 寸。

气相沉积聚合物膜16的种类不特别受限，只要其为可以通过真 空沉积而形成的树脂膜即可。代替聚脲树脂膜，气相沉积聚合物膜 16可以由聚酰胺树脂膜、聚酰亚胺树脂膜、聚酰胺酰亚胺树脂膜、 聚酯树脂膜、聚甲亚胺树脂膜或聚氨酯树脂膜形成。在所列出的树 脂膜中，优先地使用相对介电常数高于树脂膜12的树脂膜。通过使 用这样的树脂膜形成气相沉积聚合物膜16，可以有效地提高薄膜电 容器的电容。

构成气相沉积聚合物膜的聚脲树脂获得了高于树脂膜12的相对 介电常数，并且在单体的聚合(二异氰酸酯和二胺)时不需要热处 理。此外，在加成聚合反应中形成聚脲树脂，所述加成聚合反应无 需去除水、醇等。所以，不需要用于单体聚合时的热处理的设备(设 施)，并且可以降低成本。此外，可以有效地避免由热处理期间生 成的热造成的树脂膜12变形。并且，无需从其中进行聚合反应的真 空室中去除水、醇等(水、醇在聚合反应期间消除)。因此，不需 要用于去除所消除的水或醇的设备，这同样降低了成本。此外，由 于聚脲树脂具有优良的防潮性，可以稳定地获得气相沉积聚合物膜 16的高耐受电压。

在本实施方式中，具体而言，在聚脲树脂中，气相沉积聚合物 膜16由芳香族聚脲树脂形成。通过沉积聚合芳香族二异氰酸酯和芳 香族二胺而形成由芳香族聚脲树脂膜形成的气相沉积聚合物膜16， 所述芳香族二异氰酸酯和芳香族二胺各自具有其中两个苯环经由连 接基团相连接的结构。

此外，在本实施方式中，将由下式(化学式1)表示的4，4’-二 苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)用作所述芳香族二异氰酸酯，将由下式 (化学式2)表示的4，4’-二氨基二苯基甲烷(MDA)用作所述芳香族 二胺。由于通过沉积聚合芳香族二异氰酸酯和芳香族二胺而形成气 相沉积聚合物膜16，所以改善了气相沉积聚合物膜16的相对介电常 数和沉积速率。

化学式1

化学式2

更具体描述地，具有苯环的芳香族单体具有平面分子结构，因 此其结构比具有直链结构或脂环结构的单体稳定。通过沉积聚合此 类芳香族单体(即MDI和MDA)而形成的气相沉积聚合物膜16被 密集地层合于树脂膜12上的金属蒸镀膜14b上的平面中。因而，提 高了气相沉积聚合物膜16的密度，从而改善了气相沉积聚合物膜16 的相对介电常数。

由于形成气相沉积聚合物膜16的MDI和MDA中的每一个具有 两个苯环，MDI和MDA中的每一个的分子量小于具有三个或更多 个苯环的芳香族二异氰酸酯和芳香族二胺中的每一个的分子量。因 而，在通过沉积聚合MDI和MDA而形成气相沉积聚合物膜16时， 由于其分子量较小，相比其中使用各自具有三个或更多个苯环的芳 香族二异氰酸酯和芳香族二胺的情况，MDI和MDA中的每一个的 蒸发速率得到有效改善。因此，改善了气相沉积聚合物膜16的沉积 速率。

通常，相比芳香族二异氰酸酯和芳香族二胺，具有直链结构或 脂环结构的二异氰酸酯和二胺中的每一个的分子结构不稳定。具体 而言，具有脂环结构的二异氰酸酯和二胺中的每一个具有弯曲的结 构，且经历较大的空间位阻。因而，如果使用具有脂环结构的二异 氰酸酯或具有脂环结构的二胺、通过沉积聚合而形成气相沉积聚合 物膜16，则不可避免地使得气相沉积聚合物膜16的密度小，且相对 介电常数也不会得到进一步改善。此外，仅具有一个苯环或直接(无 连接基团)相连接的两个苯环的芳香族二异氰酸酯或芳香族二胺具 有下述限制：分子中的原子团仅能够围绕聚合二异氰酸酯和二胺的 官能团运动。因而，可能难以使分子结构变直。

另一方面，各自具有经由连接基团相连接的两个苯环的为芳香 族二异氰酸酯的MDI和为芳香族二胺的MDA，具有稳定的分子结 构。此外，由于允许原子团围绕分子中的官能团和连接基团运动， 可以显著地使分子结构变直。通过沉积聚合MDI和MDA而形成的 气相沉积聚合物膜16可以形成于树脂膜12上的金属蒸镀膜14b上， 使得其紧密地层合于其上。因此，改善了气相沉积聚合物膜16的相 对介电常数。

此外，从上文的化学式1和2显而易见，形成气相沉积聚合物 膜16的为芳香族二异氰酸酯的MDI和为芳香族二胺的MDA，分别 具有异氰酸酯基团(-NCO)和氨基(-NH₂)，作为处于连接基团[甲基 (-CH₂-)]的对位上的官能团。换而言之，MDI和MDA各自具有位于 连接基团的对位的官能团，并且经由这些官能团聚合MDI和MDA。 因而，MDI和MDA的分子结构可以基本上在直线上。因此，进一 步改善了气相沉积聚合物膜16的相对介电常数。

用于形成由芳香族聚脲树脂膜形成的气相沉积聚合物膜16的芳 香族二异氰酸酯和芳香族二胺不特别限于MDI和DMA。可以使用 其中两个苯环经由连接基团相连接的任何芳香族二异氰酸酯和芳香 族二胺。芳香族二胺的实例包括双(4-氨基苯基)硫醚、4，4’-二氨基二 苯基醚和4，4’-二氨基苯基砜。

在上述芳香族二异氰酸酯和芳香族二胺中，优选具有甲基 (-CH₂-)、醚基(-O-)或硫醚基(-S-)作为使用的连接基团的物质。尤其 是，优选使用具有甲基(-CH₂-)作为连接基团的物质。通过使用这样 的芳香族二异氰酸酯和芳香族二胺，由沉积的芳香族聚脲制成的气 相沉积聚合物膜16可具有改善的相对介电常数，且可以提高气相沉 积聚合物膜16的沉积速率。

在使用具有上文所述结构的薄膜电容器元件10制造缠绕式薄膜 电容器时，首先缠绕薄膜电容器元件10一次或多次，使得气相沉积 聚合物膜16位于最内部，由此获得卷。可以在此工艺中使用规定的 芯。然后，使外电极形成于获得的卷的每个侧面上，并将外部端附 接至该外电极。然后，根据需要，在规定的盒中密封该层合体，由 此获得预期的缠绕式薄膜电容器。

可以使用多个薄膜电容器元件10而获得薄膜电容器。在这种情 况下，由多个薄膜电容器元件10构成作为薄膜电容器的基础元件的 层合体，并且首先，叠堆薄膜电容器元件10，使得一个薄膜电容器 元件10中的金属蒸镀膜14a和另一个薄膜电容器元件10中的气相 沉积聚合物膜16彼此接触。然后，一次或多次缠绕获得的层合体以 获得卷。接下来，使外电极形成于获得的卷(缠绕式薄膜电容器元 件)的每个侧面上，并将外部端附接至该外电极。然后，根据需要， 在规定的盒中密封层合体，由此获得预期的缠绕式薄膜电容器。

可以使用薄膜电容器元件10制造叠堆式薄膜电容器。同样在这 种情况下，由多种薄膜电容器元件10构成作为薄膜电容器的基础元 件的层合体，并且首先，叠堆薄膜电容器元件10以获得层合体，使 得一个薄膜电容器元件10中的金属蒸镀膜14a和另一个薄膜电容器 元件10中的气相沉积聚合物膜16彼此接触。然后，使外电极形成 于层合体的每个侧面上，并将外部端附接至该外电极。然后，根据 需要，在规定的盒中密封该层合体，由此获得预期的叠堆式薄膜电 容器。

通过例如示于图2的制造设备18制造上文所述的薄膜电容器元 件10。下文将详细描述薄膜电容器元件10的制造设备18。

如图2所示，制造设备18包括具有规定尺寸的真空室20。在真 空室20中设置隔断壁22，使得真空室20的内部空间被分成两个。 隔断壁22限定了真空室20中的第一真空部分24和第二真空部分 26。

将排气管28、28各自连接至第一真空部分24和第二真空部分 26，使得相应的真空部分24、26的内部空间与外部连通。在排气管 28、28上分别设置了真空泵30、30。通过操作真空泵30、30，使得 第一真空部分24和第二真空部分26中的每一个都处于真空状态。 此外，可以单独地控制真空泵30、30。因而，可以改变第一真空部 分24和第二真空部分26的真空度。

在真空室20的第一真空部分24中，设置进料辊32和卷取辊34， 在进料辊32上，安装膜卷36，该膜卷36通过缠绕其中金属蒸镀膜 14a形成于树脂膜12的一个表面上的金属化膜15而获得。在卷取辊 34上，以可去除的方式缠绕从安装在进料辊32的膜卷36上解下的 金属化膜15的顶端部分。通过例如电机(未示出)旋转地驱动卷取 辊34。通过这种设置方式，从膜卷36上解下的金属化膜15经卷取 辊34的旋转驱动而被卷取辊34卷取。

在第一真空部分24中，设置了罐辊38。罐辊38由例如铁的金 属制成的圆柱形主体形成，并且通过例如电机(未示出)旋转地驱 动。将罐辊38的一部分通过隔断壁22提供的窗口40暴露于第二真 空部分26中。

将从膜卷36上解下的金属化膜15以金属化膜15与罐辊38紧 密接触的方式缠绕于罐辊38的外周表面上，然后缠绕在卷取辊34 上。相应地，在罐辊38的旋转驱动下，使从膜卷36上解下的金属 化膜15以罐辊38的周向中的一个方向(在以图2中的箭头所示的 方向A上)行进，同时使设置于金属蒸镀膜14a的相对侧的树脂膜 12的表面暴露于真空室20。然后，将金属化膜15送至卷取辊34且 被卷取辊34卷取。

在罐辊38的内部，设置了冷却机构42。冷却机构42具有已知 结构，在该结构中通过例如冷却介质的循环而冷却罐辊35的外周表 面。通过与被冷却机构42冷却的罐辊38的外周表面接触，将缠绕 于罐辊38上的金属化膜15冷却。

围绕真空室20中的罐辊38，设置用于形成金属蒸镀膜44的装 置、用于形成气相沉积聚合物膜46的装置、红外辐射装置48和等 离子体辐射装置50，且设置成在罐辊38的周向上成一线。以说明书 的顺序，从在罐辊38的旋转下行进的金属化膜15行进方向上的上 游方向至下游方向，设置这4个装置44、46、48、50。在4个装置 44、46、48、50中，仅将用于形成金属蒸镀膜44的装置设置在第二 真空部分26中，将其它装置46、48、50设置在第一真空部分24中。

用于形成金属蒸镀膜44的装置包括加热器54和用于储存沉积 材料(未示出)的储存罐52，所述沉积材料包括金属，例如铝。将 用于形成金属蒸镀膜44的装置构造成通过使用加热器54蒸发储存 罐52中的沉积材料而生成金属蒸气，并且使金属蒸气沉积在缠绕于 罐辊38上的金属化膜15上。因此，在树脂膜12的与金属蒸镀膜14a 侧相反的一侧上，形成金属蒸镀膜14b。

用于形成气相沉积聚合物膜46的装置包括壳56。将壳56的内 部作为混合室58。壳56包括通向罐辊38的外周表面的出口60，由 此通过出口60使混合室58与第一真空部分连通。此外，在壳56中 设置了第一和第二加热器64a、64b以及用于容纳液体状态的单体的 第一和第二单体罐62a、62b。

将用于形成气相沉积聚合物膜46的装置构造成通过使用第一和 第二加热器64a、64b蒸发各自容纳在第一和第二单体罐62a、62b 中的两种单体而生成两种单体蒸气。在将该两种单体蒸气在混合室 58中混合后，将经混合的两种单体蒸气从出口60吹到缠绕于罐辊 38上的金属化膜15上。因而，使该两种单体蒸气沉积于金属化膜 15的与金属蒸镀膜14a相对侧的树脂膜12上，并且在其上聚合以形 成气相沉积聚合物膜16。

红外辐射装置48具有用于生成红外线的常规已知结构，并且可 以将生成的红外线发射于罐辊38的外周表面上。因此，使行进且同 时被缠绕于罐辊38上的金属化膜15可以经受红外辐射的热处理。

等离子体辐射装置50具有用于生成等离子体(例如氩气等离子 体)的常规已知结构，并且可以将生成的等离子体发射于罐辊38的 外周表面上。因此，使行进且同时被缠绕于罐辊38上的金属化膜15 可以经受等离子体辐射的等离子体处理。

此处，将从等离子体辐射装置50发射的等离子体和从红外辐射 装置48发射的红外线靶向在罐辊38的外周表面的相同位置处。因 而，在缠绕于罐辊38上的金属化膜15的一部分上同时进行热处理 和等离子体处理。

在用具有上文所述结构的制造设备18(如图2所示)制造薄膜 电容器元件10时，初始时将膜卷36安装在进料辊32的外部。然后， 在将金属化膜15从膜卷36上解下并且缠绕于罐辊38上之后，将金 属化膜15的端部附接至进料辊34。

与将金属化膜15缠绕到罐辊38上的操作同时、或其之前或之 后，开动设置在罐辊38中的冷却机构42以冷却罐辊38的外周表面。 因而，冷却缠绕于罐辊38上的金属化膜15。用冷却机构42冷却金 属化膜15的冷却温度并不特别受限。通常，该温度为约-15至30℃， 这是由于可以稳定地进行将在下文描述的蒸气沉积聚合过程。

与将金属化膜15缠绕于罐辊38上的操作分开地，将铝沉积材 料容纳在用于形成金属蒸镀膜44的装置的储存罐52中。此外，将 规定量的具有特定分子结构的芳香族二异氰酸酯(例如MDI)以液 体状态容纳在用于形成气相沉积聚合物膜46的装置的第一单体罐 62a中。此外，将规定量的具有特定分子结构的芳香族二胺(例如 MDA)以液体状态容纳在第二单体罐62b中。

然后，开动真空泵30、30，以降低真空室20的第一和第二真空 部分24、26中的压力，使得它们处于真空状态。因此，将第一真空 部分24中的压力调节到约10^-1至100Pa，将第二真空部分26中的 压力调节到约10^-2至5Pa，低于第一真空部分24。此外，开动用于 形成金属蒸镀膜44的装置的加热器54以及用于形成气相沉积聚合 物膜46的装置的第一和第二加热器64a、64b，以分别加热和蒸发储 存罐52的铝沉积材料以及第一和第二单体罐62a、62b中的芳香族 二异氰酸酯和芳香族二胺。

然后，旋转地驱动电机以在图2中的箭头A所示方向上旋转罐 辊35。同时，旋转地驱动卷取辊34。因而，使从膜辊36上解下的 金属化膜15在图2中的箭头A所示方向上行进，并且由卷取辊34 卷取从罐辊38输送的金属化膜15。

通过罐辊38的旋转，使缠绕于罐辊38上的金属化膜15的一部 分进入第二真空部分26。在其中，将通过用于形成金属蒸镀膜44 的装置生成的铝蒸气喷涂于金属化膜15的与罐辊38侧相对的一侧 的表面(暴露于真空室20的表面)上。因此，在金属化膜15的与 金属蒸镀膜14a相对的一侧上形成金属蒸镀膜14b。

在上述操作过程中，由于第二真空部分26的内压低于第一真空 部分24的内压，有利地防止通过用于形成金属蒸镀膜44的装置生 成的铝蒸气从第二真空部分26进入第一真空部分24。此外，由于通 过与被冷却机构42冷却的罐辊38的外周表面接触而冷却金属化膜 15，可以有利地防止高温铝蒸气与树脂膜接触或附着于树脂膜，并 且有利地防止树脂膜被热损坏。

通过罐辊38的旋转，使金属化膜15上沉积金属蒸镀膜14b的 那部分从第二真空部分26进入第一真空部分24，由此沉积于设置用 于形成气相沉积聚合物膜46的装置的区域中。然后，将在用于形成 气相沉积聚合物膜46的装置的壳56的混合室58中混合的芳香族二 异氰酸酯蒸气和芳香族二胺蒸气沉积在形成于金属化膜15上的金属 蒸镀膜14b上，以进行自聚合。因此，使由芳香族聚脲树脂膜形成 的气相沉积聚合物膜16形成于金属蒸镀膜14b上。由此获得了预期 的薄膜电容器元件10。

优选地，在用于形成气相沉积聚合物膜46的装置的混合室58 内部处于富含芳香族二胺的气氛的同时，进行气相沉积聚合物膜16 的形成，所述气氛中芳香族二胺蒸气压高于芳香族二异氰酸酯蒸气 压。换而言之，在富含芳香族二胺的气氛下进行沉积聚合。因此， 有利地改善了气相沉积聚合物膜16的相对介电常数。这可能基于下 述原因。

在富含芳香族二胺的气氛下，芳香族二胺的分子数大于芳香族 二异氰酸酯的分子数。相比通过在其中芳香族二胺和芳香族二异氰 酸酯的组成比率为1∶1的气氛下沉积聚合形成的芳香族聚脲，通过在 这样的状态下沉积聚合芳香族二胺和芳香族二异氰酸酯而形成的芳 香族聚脲具有较短的分子链(低聚状态)。相比具有长分子链的芳 香族聚脲膜中的分子，具有较短分子链的芳香族聚脲膜中的分子可 以更自由地运动，从而得到更为活跃的分子运动。因此，通过沉积 聚合芳香族二胺和芳香族二异氰酸酯而形成的气相沉积聚合物膜16 的相对介电常数可以更高。

在富含芳香族二胺的气氛下，芳香族二异氰酸酯的分子数大于 芳香族二胺的分子数。在这样的状态下，异氰酸酯基团更易于与空 气中的湿气反应。因而，在将含有芳香族二异氰酸酯的单体罐设置 于真空室20的外部的情况下，相比在富含芳香族二胺的气氛下通过 沉积聚合芳香族二胺和芳香族二异氰酸酯而形成的气相沉积聚合物 膜16的相对介电常数，在富含芳香族二异氰酸酯的气氛下通过沉积 聚合芳香族二胺和芳香族二异氰酸酯而形成的气相沉积聚合物膜16 的相对介电常数未得到如此改善。

易于提供富含芳香族二胺的气氛，例如通过用用于形成气相沉 积聚合物膜46的装置的第二加热器64b将第二单体罐62b中的芳香 族二胺的热温度调节为高于用第一加热器64a调节的第一单体罐62a 中的芳香族二异氰酸酯的热温度。尽管芳香族二胺和芳香族二异氰 酸酯在富含芳香族二胺的气氛中的组成比率并不特别受限，优选的 是芳香族二胺的量高于芳香族二异氰酸酯的量，但低于芳香族二异 氰酸酯的量的4倍。在芳香族二胺的量是芳香族二异氰酸酯的量的4 倍的气氛中，二胺的量太多，因此芳香族二胺和芳香族二异氰酸酯 未得到充分聚合。这可能导致难以形成由芳香族聚脲树脂制成的气 相沉积聚合物膜16。

然后，通过罐辊38的旋转，使金属化膜15上沉积金属蒸镀膜 14b和气相沉积聚合物膜16的那部分行进至红外辐射装置48发射红 外线和等离子体辐射装置50发射等离子体的位置。接下来，同时将 红外线和等离子体从红外辐射装置48和等离子体辐射装置50发射 至气相沉积聚合物膜16。相应地，同时在气相沉积聚合物膜16上进 行热处理和等离子体处理。例如，在160℃下用红外辐射进行热处 理10分钟。

通过该热处理和等离子体处理而改善气相沉积聚合物膜16的相 对介电常数。这可能是由于通过热处理和等离子体处理使气相沉积 聚合物膜16中的偶极取向于相同方向上(极性)，以使得提高气相 沉积聚合物膜16中的极化。

通过热处理和等离子体处理进行气相沉积聚合物膜16的后处 理，以便帮助取向气相沉积聚合物膜16中的偶极。相应地，气相沉 积聚合物膜16的后处理可以是除了同时进行热处理和等离子体处理 之外的任何处理，只要获得相同结果即可。例如，可以初始进行热 处理和等离子体处理中的一种，然后可对气相沉积聚合物膜16进行 其另一种。此外，替代热处理和等离子体处理，可以进行紫外线处 理、电子束处理、磁处理和电场处理中的一种。此外，可以同时或 单独进行热处理、等离子体处理、紫外线处理、电子束处理、磁处 理和电场处理中的至少两种。

当进行紫外线处理和电子束处理时，围绕罐辊38设置紫外线辐 射装置和电子束辐射装置。通过使用这些装置将紫外线和电子束施 加到气相沉积聚合物膜16上，进行紫外线处理和电子束处理。当进 行磁处理时，例如，将获得的薄膜电容器元件10设置在由线圈等产 生的磁场中预定的时间。当进行电场处理时，例如，通过将规定电 压施加至设置方式为使得获得的薄膜电容器元件10在其之间的两个 电极，将薄膜电容器元件10设置在电场气氛中预定的时间。

在完成气相沉积聚合物膜16的后处理后，通过罐辊38的旋转 将获得的薄膜电容器元件10从罐辊38送至卷取辊34。因此，获得 了由薄膜电容器元件10的卷构成的膜卷66。

如上文所述，在本实施方式的薄膜电容器元件10中，除树脂膜 12之外，使具有小厚度的气相沉积聚合物膜16形成为电介质膜。通 过沉积聚合芳香族二异氰酸酯和芳香族二胺而形成气相沉积聚合物 膜16，所述芳香族二异氰酸酯和芳香族二胺各自具有其中两个苯环 经由连接基团相连接的结构。因而，在气相沉积聚合物膜16中，有 利地改善了相对介电常数且提高了沉积速率，同时获得了足够的电 压。

因此，根据本实施方式的薄膜电容器元件10具有较小尺寸和较 高电容，同时获得高水平的足够高的耐受电压。此外，通过改善气 相沉积聚合物膜16的沉积速率，可以有效改善生产率。

此外，在薄膜电容器元件10中，在富含芳香族二胺的气氛下， 聚合各自具有位于连接基团的对位的官能团的为芳香族二异氰酸酯 的MDI和为芳香族二胺的MDA，以形成气相沉积聚合物膜16。此 外，使气相沉积聚合物膜16经受热处理和等离子体处理，以将气相 沉积聚合物膜16中的偶极取向于相同方向。因此，充分地改善了气 相沉积聚合物膜16的相对介电常数。因而，在薄膜电容器元件10 中，进一步有效地改善了电容。

下文，详细描述本发明人进行的实验，以证实根据本发明的薄 膜电容器元件具有上文所述的优良特性。

首先，进行了下述实验以证实通过沉积聚合各自具有根据本发 明的结构的芳香族二异氰酸酯和芳香族二胺而形成的气相沉积聚合 物膜具有高相对介电常数和高沉积速率。

初始时，提供规定量的MDI作为具有其中两个苯环经由连接基 团相连接的结构的芳香族二异氰酸酯。此外，提供规定量的每一种 MDA，即双(氨基苯基)硫醚和4，4’-二氨基二苯基醚，作为具有其中 两个苯环经由连接基团相连接的结构的芳香族二胺。此外，提供了 可商业购得的金属化膜，其包括聚丙烯膜和在该聚丙烯膜表面上的 铝气相沉积膜，并且提供了用于制造具有常规结构的气相沉积聚合 物膜的设备。

在将金属化膜设置在用于制造气相沉积聚合物膜的设备中后， 使真空室的内部处于真空状态。然后，将MDI蒸气和MDA蒸气导 入真空室中，并在金属化膜的铝气相沉积膜上聚合，由此在铝气相 沉积膜上形成由芳香族聚脲膜形成的气相沉积聚合物膜，因此获得 了层合膜。将此层合膜称为样本1。

除了将MDI和双(4-氨基苯基)硫醚用作单体外，通过和样本1 的层合膜的形成过程相同的过程，制造了另一个层合膜，其包括由 与样本1的层合膜的气相沉积聚合物膜不同类型的芳香族聚脲树脂 膜形成的气相沉积聚合物膜。将此层合膜称为样本2。

除了将MDI和4，4’-二氨基二苯基醚用作单体外，通过和样本1 的层合膜的形成过程相同的过程，制造了又一个层合膜，其包括由 与样本1的层合膜的气相沉积聚合物膜又一不同类型的芳香族聚脲 树脂膜形成的气相沉积聚合物膜。将此层合膜称为样本3。

通过常规方法测量形成于样本1至3的每一个层合膜中的气相 沉积聚合物膜的相对介电常数。其结果示于下表1。在排出压力为1 Pa、沉积时间为5分钟且芳香族二胺蒸气压和芳香族二异氰酸酯蒸 气压中的每一个均为2Pa下，形成样本1至3的每一个层合膜中的 气相沉积聚合物膜。

然后，如表1所示制备二胺和二异氰酸酯的组合。一个组合α 包括为芳香族的二胺和芳香族的二异氰酸酯，但是它们中的一者不 具有其中两个苯环经由连接基团相连接的结构，而一个组合β包括 二胺和二异氰酸酯，其中它们中的至少一个不是芳香族。

组合α包括下述组合：(a)具有其中两个苯环直接相连接的结构 的二胺和具有其中两个苯环经由连接基团相连接的结构的二异氰酸 酯的组合(将在之后进一步描述的样本4)；(b)具有其中三个苯环 经由连接基团相连接的结构的二胺和具有其中两个苯环经由连接基 团相连接的结构的二异氰酸酯的组合(将在之后进一步描述的样本 5)；和(c)具有其中四个苯环经由连接基团相连接的结构的二胺和具 有其中两个苯环经由连接基团相连接的结构的二异氰酸酯的组合 (将在之后进一步描述的样本6)。

组合β包括下述组合：(a)具有直链结构的二胺和具有脂环结构 的二异氰酸酯的组合(将在之后描述的样本7和8)；(b)具有脂环 结构的二胺和具有脂环结构的二异氰酸酯的组合(将在之后描述的 样本9)；(c)具有脂环结构的二胺和芳香族二异氰酸酯的组合(将 在之后描述的样本10、11、13、14)；和(d)具有直链结构的二胺和 芳香族二异氰酸酯的组合(将在之后描述的样本12)。

在11个金属化膜中的每一个的表面上，使用上文所述组合中的 二胺和二异氰酸酯而形成由具有各种分子结构的聚脲树脂膜形成的 气相沉积聚合物膜，以获得11个层合膜。将该11个层合膜称为样 本4至14。

在和样本1的气相沉积聚合物膜相同的条件下，形成样本4至 14的气相沉积聚合物膜。如下表1所示，在样本中使用下述二胺和 二异氰酸酯：将1，5-二氨基萘用作具有其中两个苯环直接相连接的结 构的二胺；将1，3-双(4-氨基苯氧基)苯用作具有其中三个苯环经由连 接基团相连接的结构的二胺；将双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]砜用作具 有其中四个苯环经由连接基团相连接的结构的二胺；和将1，8-二氨基 辛烷、N，N’-二甲基-1，6-二氨基己烷和1，12-二氨基十二烷用作具有直 链结构的二胺；将1，3-双(氨基甲基)环己烷(顺式、反式混合物)和 4，4′-亚甲基双(环己胺)(异构体混合物)用作具有脂环结构的二胺； 以及将MDA用作芳香族二胺。将1，3-双(异氰酸甲酯基)环己烷用作 具有脂环结构的二异氰酸酯。除了MDI之外，将间苯二甲撑二异氰 酸酯和1，4-苯二异氰酸酯用作芳香族二异氰酸酯。

在样本1至14的层合膜中，在其制造过程中考察样本1至6的 每一个层合膜的气相沉积聚合物膜的沉积速率。与此单独地，在制 造样本1至14的层合膜后，使用常规已知方法测量形成在每一个层 合膜中的气相沉积聚合物膜的相对介电常数。其结果同样示于下表 1。

表1

从示于表1的结果明显可知，在样本1至3的每一个层合膜(其 中通过沉积聚合芳香族二胺和芳香族二异氰酸酯而形成气相沉积聚 合物膜，所述芳香族二胺和芳香族二异氰酸酯各自具有其中两个苯 环经由连接基团相连接的结构)中，该气相沉积聚合物膜的相对介 电常数在4.68至5.08的范围内，沉积速率在0.214至0.500μm/min 的范围内。与此相比，在样本4的层合膜(其中通过沉积聚合二胺 和二异氰酸酯的组合而形成气相沉积聚合物膜，所述二胺和二异氰 酸酯中的一者(此处为二胺)具有其中两个苯环直接相连接的结构) 中，该气相沉积聚合物膜具有4.27的相对介电常数，小于形成在样 本1至3的每一个层合膜中的气相沉积聚合物膜的相对介电常数。

在样本5和6的每一个层合膜(其中由二胺和二异氰酸酯的组 合制成气相沉积聚合物膜，但是所述二胺和二异氰酸酯中的一者(此 处为二胺)具有包括三个或更多个苯环的结构)中，沉积速率在0.004 至0.035μm/min的范围内，小于形成在样本1至3的每一个层合膜 中的气相沉积聚合物膜的沉积速率。

此外，样本7至14的每一个层合膜(其中由二胺和二异氰酸酯 的组合制成气相沉积聚合物膜，但是所述二胺和二异氰酸酯中的至 少一者为非芳香族)中，该气相沉积聚合物膜的相对介电常数为4.53 或更低，小于形成在样本1至3的每一个层合膜中的气相沉积聚合 物膜的相对介电常数。

由上文结果可以清楚认识到，在通过沉积聚合具有根据本发明 的结构的芳香族二胺和芳香族二异氰酸酯而形成的气相沉积聚合物 膜中，充分改善了相对介电常数，且有利地改善了沉积速率。

第二，进行下述实验，以考察在沉积聚合各自具有根据本发明 的结构的芳香族二异氰酸酯和芳香族二胺中，芳香族二异氰酸酯蒸 气和芳香族二胺蒸气的组成比率对气相沉积聚合物膜的介电常数的 影响。

初始时，提供规定量的可商业购买的MDI和MDA中的每一种 作为芳香族二异氰酸酯和芳香族二胺。此外，提供七个可商业购买 的金属化膜，在每一个中使铝气相沉积膜形成于聚丙烯膜的一个表 面上。此外，提供了和用于形成样本1的气相沉积聚合物膜的装置 相同的装置，作为用于形成气相沉积聚合物膜的装置。

然后，如表2所示，在和形成样本1的气相沉积聚合物膜相同 的条件下，采用各种MDI和MDA蒸气压，使气相沉积聚合物膜形 成于七个金属化膜的每一个的铝气相沉积膜上，由此获得七个层合 膜。将该七个层合膜称为样本15至21。

表2

从示于表2的结果明显可知，通过沉积聚合、且其中MDI蒸气 压和MDA蒸气压相同(即其中芳香族二异氰酸酯和芳香族二胺的组 成比率(基于重量)为1∶1)而形成的样本15的气相沉积聚合物膜 具有5.08的相对介电常数。与此相比，通过沉积聚合、且其中MDI 蒸气压为2Pa和MDA蒸气压为4Pa(即其中芳香族二异氰酸酯和 芳香族二胺的组成比率(基于重量)为1∶2，为富含芳香族二胺的气 氛)而形成的样本17的气相沉积聚合物膜具有5.75的相对介电常数。 此外，通过沉积聚合、且其中MDA蒸气压小于MDI蒸气压(即在 富含芳香族二异氰酸酯的气氛下)而形成的样本19至21的气相沉 积聚合物膜中的每一个的相对介电常数小于样本15的气相沉积聚合 物膜的相对介电常数。

从上文明显可知，通过在富含芳香族二胺的气氛下沉积聚合而 形成气相沉积聚合物膜，可以有效地改善该气相沉积聚合物膜的相 对介电常数。此外，在MDA蒸气压为5Pa且MDI蒸气压为2Pa的 状态下，不形成气相沉积聚合物膜，因为芳香族二胺蒸气过多。

第三，进行下述实验，以考察通过沉积聚合芳香族二异氰酸酯 和芳香族二胺而形成的气相沉积膜的后处理对气相沉积聚合物膜的 相对介电常数的影响。

分别提供规定量的可商业购买的MDI和MDA作为芳香族二异 氰酸酯和芳香族二胺。此外，提供四个可商业购买的金属化膜，该 金属化膜包括聚丙烯膜和在聚丙烯膜的表面上的铝膜。此外，提供 了和用于制造样本1的气相沉积聚合物膜相同的装置，作为用于形 成气相沉积聚合物膜的装置。

通过和制造样本1的气相沉积聚合物膜相同的过程，使气相沉 积聚合物膜形成于该四个金属化膜的铝气相沉积膜的每一个上，由 此获得四个层合膜。

然后，将氩气等离子体施加至形成于该四个层合膜中的一个上 的气相沉积聚合物膜，以进行等离子体处理。将经受等离子体处理 的包括气相沉积聚合物膜的层合膜称为样本22。此外，在160℃下， 在形成于该四个层合膜中的另一个上的气相沉积聚合物膜上进行热 处理10分钟。将经受热处理的包括气相沉积聚合物膜的层合膜称为 样本23。此外，在形成于该四个层合膜中的又一个上的气相沉积聚 合物膜上，同时进行热处理和等离子体处理，其中该热处理通过在 160℃下加热10分钟进行，该等离子体处理通过施加氩气等离子体 进行。将经受热处理和等离子体处理的包括气相沉积聚合物膜的层 合膜称为样本24。此外，将没有经受后处理的包括气相沉积聚合物 膜的层合膜称为样本25。通过常规方法测量样本22至25的层合膜 中的每一个的气相沉积聚合物膜的相对介电常数。其结果示于表3。

表3

从示于表3的结果明显可知，经受热处理和等离子体处理中的 至少一种的样本22至24的气相沉积聚合物膜中的每一个的相对介 电常数高于没有经受后处理的样本25的气相沉积聚合物膜的相对介 电常数。相应地，可以清楚地认识到，通过例如热处理和等离子体 处理的后处理，可以改善气相沉积聚合物膜的相对介电常数。

尽管仅出于说明目的已详细描述了本发明的具体实施方式，但 是应该理解本发明不限于示例的实施方式的细节。

例如，树脂膜12上气相沉积聚合物膜16和金属蒸镀膜14a、14b 的次序不特别受限于上文所述的次序。可以以说明书的次序在树脂 膜12上形成金属蒸镀膜14a、气相沉积聚合物膜16和金属蒸镀膜 14b。

此外，气相沉积聚合物膜16的数量可以是两个或更多个。具体 而言，可以在树脂膜12的一个或两个表面上交替地形成气相沉积聚 合物膜16和金属蒸镀膜14b。或者，可以在树脂膜12的每一个表面 上都形成气相沉积聚合物膜16，且在其间形成相应的金属蒸镀膜 14a、14b。或者，在树脂膜12的一个表面上形成气相沉积聚合物膜 16且在其间形成金属蒸镀膜14a，并且可以在树脂膜12的另一个表 面上各自交替地形成气相沉积聚合物膜16和金属蒸镀膜14b。在形 成气相沉积聚合物膜16的情况下，应该理解的是，气相沉积聚合物 膜16可以由相同类型的树脂膜形成，或气相沉积聚合物膜16中的 至少一层可以由不同类型的树脂膜形成。

电介质膜可以仅包括气相沉积聚合物膜16而无树脂膜12。在这 种情况下，使多个层合体彼此叠堆，该层合体包括一个气相沉积聚 合物膜16和在该气相沉积聚合物膜16的一个表面上的一个金属蒸 镀膜14a，使得交替地设置气相沉积聚合物膜16和金属蒸镀膜14a。 可以由包括一个气相沉积聚合物膜16和形成于该气相沉积聚合物膜 16的相应表面上的金属蒸镀膜14a、14b的层合体构成薄膜电容器元 件。此外，可以由包括各自交替地设置的多个气相沉积聚合物膜16 和多个金属蒸镀膜14a的层合体构成薄膜电容器元件。

制造了包括仅由气相沉积聚合物膜16构成的电介质膜的薄膜电 容器元件，例如，采用具有和示于图2的制造设备18相同的结构的 制造设备，不同的是未提供进料辊32和卷取辊34，且在真空室20 中提供了用于形成金属蒸镀膜44的装置和用于形成气相沉积聚合物 膜46的装置，其数字对应于金属蒸镀膜14a(14b)和气相沉积聚合物 膜16的层数。在这样的制造设备中，围绕罐辊38在其周向上交替 地设置用于形成金属蒸镀膜44的装置和用于形成气相沉积聚合物膜 46的装置。

此外，尽管在本文描述的样本中仅使用了两种单体，但是取决 于气相沉积聚合物膜的类型，可以将多于两种单体用于形成气相沉 积聚合物膜。

尽管本文未描述其它细节，应该理解的是，在并不脱离本发明 的精神和范围内，本发明可以包括本领域技术人员可知的各种其它 变化和修改。