2021年汽车电子行业研究报告-薄膜电容专题.pdf

【导语】 薄膜电容又称塑料薄膜电容，是以金属箔片为电极、以塑料薄膜为电介 质，通 过卷绕或叠层工艺制成的电容。箔片和薄膜的不同排列衍生出许多不同 的薄膜 电容结构。 一、薄膜电容：性能优异，驱动力转换薄膜电容性能优异，主要用于高精度 应用场景薄膜电容又称塑料薄膜电容，是以金属箔片为电极、以塑料薄 膜为电介 质，通过卷绕或叠层工艺制成的电容。箔片和薄膜的不同排列 衍生出许多不同 的薄膜电容结构。薄膜电容可按电介质分为：聚对苯二 甲酸乙二酯（PET， Polyethylene Terephthalate）、聚萘二甲酸乙二 醇酯（PEN，Polyethylene Naphthalate）、聚丙烯（PP， Polypropylene）、聚苯硫醚（PPS， Polyphenylene Sulphide）；可按 线端分为：直流薄膜电容、交流薄膜电容；也 可按结构和加工方式分 为：卷绕型、积层型、有感型与无感型。薄膜电容有以上四种电介质， 下游客户根据用途选择合适的产品。就应用 场景而言，PPS 和 PEN 由 于具有较高的耐热性，可用于表面贴装薄膜电容；就 电气特性而言， PEN 接近 PET，PPS 接近 PP。以前通常使用小型、廉价的 PET 作为通 用材料，但高频/大电流的应用领域多使用具有优良的高频特性（低 ESR）的 PP。PP 电介质具有高安全性和高耐湿性的特点，随着 PP 电介 质薄 膜电容小型化技术的发展，PP 现在被广泛使用。薄膜电容产业链 上下游较为稳定。产业链上游主要是原材料，包括导线、 金属箔、基 膜、外包装树脂等材料。其中，基膜是薄膜电容的电介质，电介质 材料 不同，薄膜电容的性能也有所不同，所以基膜是最重要的上游原料，占 材 料成本的 60%-70%。产业链下游主要包括家电、LED 照明、轨道交通 等传统行 业，以及新能源汽车、光伏风电等新兴行业。受益于下游传统 行业的稳定发展 以及新兴行业的快速成长，薄膜电容市场规模稳步扩 大。相较于陶瓷电容（MLCC 等）而言，薄膜电容以及铝电解电容在电介 质的 材料技术及加工工艺方面较难提升附加价值性，中国厂商可通过外 购材料及设 备而部分实现量产。另外，相较于陶瓷电容（MLCC 等）， 薄膜电容具有良好的 温度特性/静电容量得以应对需要高精度的应用场 景，并且不存在直流偏置特 性、音鸣、以及因温度/物理冲击导致的裂 纹问题等，因此性能较陶瓷电容器更 为优越。但由于形状大且价格昂 贵，薄膜电容主要应用于陶瓷电容器无法覆盖 的电压/电容范围，以及 高性能/高精度应用场景中，最典型的应用端诸如电动车 及光伏逆变器 等特定场景。薄膜电容可靠性高，混合动力车崭露头角薄膜电容的高可 靠性：自愈性及自我保安性。如前所述，得益于其最显著的特长之一 （即高可靠性），薄膜电容可用于车载用途。高可靠性来源于自愈性 （自我恢复性）和自我保安性，所谓的双重安全机制。对作为电介质的 薄膜世家电压时，如果遇到绝缘缺陷等， 该缺陷会导致电路短路。然 而，得益于自愈性，即原本流入缺陷点的短路电流 会使缺陷点周边的蒸 镀电极飞散，从而确保绝缘状态。由于对电容元件的电极 面积而言，飞 散面积非常微小，因此几乎不会造成容量减少。所谓自我保安性，就是 说即使在自愈性机能无法恢复绝缘状态的情况下， 可通过保险丝机能将 绝缘缺陷区域切断、从而恢复绝缘状态的机制。原本由方形间隔所形成 的分割电极之间，用带有保险丝机能的蒸镀膜相 连接，一旦发生绝缘缺 陷，保险丝就自动切断，将短路部分的分割电极切断。由于这种性能特 征能切断分割电极，即使切断后容量会稍有减少，但可保持耐 电压的性 能。金属电极通过真空蒸镀形成的蒸镀膜以两 片一对的方式重叠在作为 电介质的高分子膜上，在其端面通过金属熔射（超高 硅）形成外部电极 结构。特别是，上述混合动力车用途对高耐电压及低损失有 较高要求， 因此在电介质材料方面使用 PP 电介质。另外，考虑到电气特性、耐 蚀 性、以及性价比等，也可以使用铝作为金属电极材料。第二代丰田普锐 斯混合动力车崭露头角对于需要大容量的应用端来说，铝电解电容曾是 最主要的解决方案，而打 破这个技术格局的就是薄膜电容在混合动力车 上的使用。混合动力车是由内燃 机构（发动机）及马达（电机）所驱动 的车辆，通过逆变器来制御马达或启动 电机，从而实现效率化。丰田于 1997 年发售了全球第一款量产型混合动力车普 锐斯（生产时期 1997 年 12 月~2003 年 8 月），但初代普锐斯并未使用薄膜电 容。由于薄 膜电容的低损失、高耐电压、波纹电流高兼容性等优异的电气特 性，首 先考虑到的用途是马达驱