CN100474469C - 双层树脂膜铝箔电子元件外壳,该外壳的生产方法及使用树脂膜铝箔制成的外壳的电子设备 - Google Patents

双层树脂膜铝箔电子元件外壳,该外壳的生产方法及使用树脂膜铝箔制成的外壳的电子设备 Download PDF

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Abstract

将一种包含第一和第二层的双层聚酯树脂膜,以其第一树脂层面向铝箔的方式,附着于被加热到高于第一树脂层的熔点温度的铝箔上。以如此制成一种双层聚酯膜铝箔。所述第一树脂层由熔点低于250℃、且含有对邻苯二甲酸二甲酯和间苯二甲酸二甲酯作为其主要重复单元的共聚酯制成;所述第二树脂层由熔点高于250℃、且含有聚对苯二甲酸乙二醇酯作为其主要重复单元的共聚酯制成。以其第二树脂层作为杯状外壳的外表面的方式,将该树脂膜铝箔拉制成杯状外壳。并在第一树脂层的初始附着温度到第二树脂层的初始熔化温度之间的温度范围内对拉制的外壳进行热处理。通过热处理可使铝箔与树脂膜之间的附着力得以加强。将电容器设备装入热处理后的外壳中,再经过装配程序,例如压制凹缘和卷边,可制造出一个片状电容器。

Description

双层树脂膜铝箔电子元件外壳,该外壳的生产方法及使用树脂膜铝箔制成的外壳的电子设备
技术领域
本发明涉及到电子元件的外壳,尤其涉及到一种双层树脂膜铝箔,其生产方法,以及装在由该双层树脂膜铝箔制成的外壳中的电容器。
背景技术
目前,铝箔被广泛用作如电解质电容器等电子元件外壳的主要材料。为了与被装配在其中的电子元件隔离开,或者是印刷电子元件的特征参数或标识,铝箔被制作成杯状壳体,并在其外表面包一个热缩管。当然,也可在拉制之前在该铝箔上涂敷树脂或附着树脂膜。
上述热缩管主要由聚氯乙烯、聚酯或类似物制成。该热缩管覆盖在铝箔制成的外壳外面,然后在该外壳内装电解质电容器。但是,按这种方式装配的电解质电容器是有缺陷的,在附着到基片时,其绝缘管会由于焊接温度而被损坏变质或溶解,或在附着到基片上之后,绝缘管甚至会在通常的使用温度范围内产生收缩或破裂,从而使电解质电容器的绝缘性能无法保持。
在用涂有树脂的铝箔拉制成的电解质电容器外壳中,存在一个问题,即很难把树脂膜涂得很厚,从而导致电解质电容器的绝缘性不足。另一个问题是所涂的树脂膜难以拉制且可加工性差,在进行深度拉制加工时,树脂膜会破裂或剥离分层。
目前建议的方法是在使用前对附着有由尼龙、聚酯和类似物制成的树脂膜的铝箔进行拉制加工。但是,这类方法存在下列问题。
第一,在一种电子元件外壳中,其采用的树脂膜铝箔是通过以下方法制成的,通过将树脂膜加热至其熔点温度,将尼龙膜热附着于铝箔上,再拉制铝箔使树脂膜成为外壳的外表面,再对拉制好的铝箔进行热处理,热处理的温度是壳中,树脂膜与铝箔之间的附着力经拉制后会显著减小,导致树脂膜从铝箔上剥离分层。为克服结合力减少的问题,提出了在后热处理措施。该在后热处理应在高于尼龙膜的初始熔化温度的条件下进行,使得尼龙膜再次熔合在铝箔上,以提高两者之间的附着力。但是,当在高于尼龙膜初始熔化温度的条件下进行在后热处理时,尼龙膜会熔化。由于该原因,当大量的外壳同时进行热处理时,各个外壳之间必须以一定间隙互相隔离。如果在不隔离的条件下对大量外壳进行热处理,各个外壳外表面的尼龙膜会互相粘连,或者导致外壳的断面与其外表面膜相互接触,最终产生许多次品。但是,如果要将各个外壳隔离开来进行热处理,则需要相应的隔离设备并需要增加热处理成本,并使外壳的生产率降低。而且,为生产不同尺寸大小的外壳,需要根据外壳大小提供特殊的热处理设备,从而需要更多的生产设备。
而且,尼龙膜的热特性比较差。所以,当装配在附着有尼龙膜的铝箔外壳中的电解质电容器被焊接到基片上时,必须采用低温焊接。自然,低温焊接会导致生产率下降。另外,如果采用最新发展的无铅焊接方式在高温下进行焊接,则可能发生如损坏变质、变色等若干问题。
第二,在另一种电子元件的外壳中,采用熔点高于240℃度聚酯树脂膜,并将其附着于已加热到高于其熔点温度的铝箔上,以制成树脂膜铝箔,热附着之后,以附着的树脂膜成为外壳的外表面的方式,将该树脂膜铝箔拉制成外壳结构,然后对拉制出的外壳进行热处理,热处理的温度范围是从树脂膜的初始熔化温度到加热后其重量减小10%或更少时的温度。
这种情况下,为避免在对外壳进行批量热处理时附着于各个外壳外表面的聚酯膜互相粘结,各个外壳需要以既定的间隙分隔开来进行热处理。其带来的问题是需要更多的热处理成本,且外壳的生产效率会降低。在生产不同大小的外壳时,还存在一个需要根据外壳大小提供特殊的热处理设备,从而需要更多生产设备的问题。
第三,有一种用下列方法制作的电解质电容器外壳。该方法使用一种双层聚酯,其中包括熔点高于250℃的第一共聚酯树脂层和熔点低于250℃的第二共聚酯树脂层。该方法中,双层聚酯按第二层面向铝箔的方式被热附着于预先共聚酯树脂层。该方法中,双层聚酯按第二层面向铝箔的方式被热附着于预先加热到高于第二层之熔点温度的铝箔上。然后再对制成的树脂膜铝箔进行加热,加热温度范围在第二层的熔点温度到其分解温度之间,然后以树脂膜成为外壳的外表面的方式,将上述树脂膜铝箔拉制成一个外壳。
该情况下,形成外壳最外层的树脂膜具有相对较高的热阻。因此,当需要将外壳焊接于基片上时,可在高温条件下进行以提高生产率。另外,即便在无铅焊接方式的高温条件下,诸如膜的损坏变质和变色等问题也不会发生。但是,如果在生产外壳产品时进行深度拉制加工,则树脂膜与铝箔之间的界面附着力会减弱,其结果是,在电容器的组装过程中,如在进行压出凹缘和卷边加工时,可能会使铝箔上附着的树脂膜产生剥离分层或剥脱等各种问题。
发明内容
相应地,本发明要解决现有技术中存在的上述问题,本发明的目的之一是提供一种电子元件外壳,该电子元件外壳具有优良的绝缘性能和热阻性能,尤其是在深度拉制加工之后,其铝箔与树脂膜之间仍具有良好的界面附着力;本发明还提供一种生产该外壳的方法。本发明的另一个目的是提供一种采用上述外壳生产的电子元件。
为达到上述目的,一方面,本发明提供一种使用树脂膜铝箔生产电子元件外壳的方法,其中将包含有相互碾压在一起且具有不同熔点的第一和第二聚酯树脂层的双层聚酯树脂膜附着于铝箔的至少一面;或者将所述双层聚酯树脂膜附着于铝箔的其中一面,并将变性聚烯烃树脂膜附着于铝箔的另一面,所述变性聚烯烃树脂膜对电解液具有绝缘性能和抗腐蚀力;该方法的步骤如下:
以所述第二聚酯树脂层作为杯状外壳外表面的方式,将树脂膜铝箔拉制成一个杯状外壳;在第一树脂层的初始附着温度到第二聚酯层的初始熔化温度之间的温度范围内,对所述杯状外壳进行热处理。
本发明方法中所用的第一聚酯树脂层最好由熔点低于250℃、且含有对邻苯二甲酸二甲酯和间苯二甲酸二甲酯作为其主要重复单元的共聚酯制成。第二聚酯树脂层最好由熔点高于250℃、且含有聚对苯二甲酸乙二醇酯作为其主要重复单元的共聚酯制成。
在本发明对外壳进行热处理的步骤中,将大量外壳同时放入一个加热装置中进行加热,而不管各外壳间是否相互接触。例如,将大量的外壳放入一个容器中,然后将该容器放入所述加热装置;或者是将大量的外壳放在一个按可经过所述加热装置的方式设置的传送带上,然后让所述传送带连续或间歇地经过所述加热装置。
另一方面,本发明中提供一种电子元件杯状外壳,其中将包含有相互碾压在一起且具有不同熔点的第一和第二聚酯树脂层的双层聚酯树脂膜附着于铝箔的至少一面;然后以所述双层聚酯树脂膜作为杯状外壳的外表面的方式,将该树脂膜铝箔拉制成杯状外壳;并在第一树脂层的初始附着温度到第二聚酯层的初始熔化温度之间的温度范围内对杯状外壳进行热处理;从而使铝箔与双层聚酯树脂膜之间的附着力得以加强。
所述树脂膜铝箔可以是这样的一种结构,即在铝箔的其中一面附着双层聚酯树脂膜,另一面则附着变性聚烯烃树脂膜,所述变性聚烯烃树脂膜对电解液具有绝缘性能和抗腐蚀力。
一般地,用双层聚酯树脂摸铝箔拉制电子元件外壳时,会产生一个问题,即铝箔与双层聚酯树脂之间的界面结合力会降低。为解决该问题,依照本发明,在第一层聚酯树脂层的初始附着温度到第二层聚酯层的初始熔化温度之间的温度范围内,对杯状外壳进行热处理。通过热处理可以对减弱的界面结合力进行补偿和加强,从而使制得的电子元件外壳具有优良的阻热和绝缘特性,尤其是铝箔与树脂膜之间具有优良的界面附着力,即便在深度拉制加工之后也如此。
附图说明
下面将结合附图进一步说明本发明的上述和其它目的,以及其特点、优点等,附图中:
图1示出了本发明中作为电子元件外壳原材料的双层聚酯树脂膜铝箔的横截面结构;
图2是一个工艺流程图,其中示出了制造图1中所示的双层树脂膜铝箔的系列工艺,以及用该树脂膜铝箔生产外壳的过程;
外壳的流程;
图4是将电容器装配到一个通过图3所示的流程制成的全杯状外壳之中后所制成的片状电容器的局部剖示图;
图5是从外壳的侧壁上局部切下并展开后的一个样本的放大照片图,该外壳是按图3中所示流程由双层聚酯树脂膜铝箔拉制而成,在树脂膜铝箔外表面印有精细的彩色点,并使这些精细彩色点规则分布于树脂膜铝箔的外表面;
图6为一个用于检测热处理加工对于铝箔与树脂膜之间界面附着力的影响的测试样本。
图7为一个图表,其中示出了采用微分扫描测热法(DSC)(模型名:PERKIN-ELMER DSC7)对熔点为207℃、以对邻苯二甲酸二甲酯和间苯二甲酸二甲酯为主要重复单元的第一共聚酯树脂层进行分析所得的结果;
图8是对熔点为255℃的第二共聚酯树脂层的进行DSC分析所得的结果图表;
图9是对双层树脂膜铝箔进行DSC分析所得的结果图表。
具体实施方式
图1是双层聚酯树脂膜铝箔的横截面结构图,它是用于制成电子元件外壳的原材料。该树脂膜铝箔10是按图2所示的流程生产的。如图1所示,树脂膜铝箔10中包括铝箔2和由第一聚酯树脂层4与第二聚酯树脂层6组成的双层聚酯膜,该双层聚酯膜被碾压于铝箔2的一面或两面。在图1所示的例子中,双层聚酯树脂膜只附着于铝箔2的其中一面。其中第一聚酯树脂层4直接附着在铝箔2上,第二聚酯树脂层6附着在第一树脂层4上。为了增大第一聚酯树脂层4与铝箔2之间的附着力,可对铝箔的表面进行特殊处理,以便在铝箔2与第一聚酯树脂层之间形成一个层8。
第一聚酯树脂层4和第二聚酯树脂层6是由共聚酯制成的。在共聚酯中可以加入酸性成分作为其共聚用单体,这里的酸性成分包括芳香类(dicarbonic)酸,例如异酞酸、酞酸、和萘(dicarbonic)酸;还包括脂肪族(dicarbonic)酸,例如脂肪酸、壬二酸和癸二酸、以及其它替代(dicarbonic)酸。还可以在共聚酯中加入醇类成分,这里的醇类成分包括(alithatic)二醇,例如二甲基乙二醇、二甘醇、丁二醇以及己二醇;还包括替代二醇,例如环己烷(dimethanol)。这些共聚用单体可单独使用,或者以两种或更多种组合的方式使用。其中必须控制酸性成分和乙醇成分的共聚反应比例,才能使制成的膜的熔点落在第一聚酯树脂层4的熔点到第二聚酯树脂层6的熔点范围内。
其中的第一聚酯树脂层4最好由熔点低于250℃的共聚对苯二甲酸乙二醇酯制成。若使用熔点高于250℃的聚酯树脂膜作为第一聚酯树脂层4,则聚酯树脂膜与铝箔2之间的附着力会降低,导致树脂膜与铝箔很难相互紧密粘合,在拉制工艺中,还可能发生不希望有的聚酯树脂膜从铝箔2上剥离分层的情况。
第二聚酯树脂层6最好由熔点高于250℃并包含有聚对苯二甲酸乙二醇酯作为其主要重复单元的共聚乙烯制成。若使用熔点低于250℃的聚酯树脂膜作为第二聚酯树脂层6,则在拉制加工或把电容器装到基片上的热加工过程中,聚酯树脂膜可能产生部分剥离分层或损坏变质的情况。
铝箔2最好用铝、或用纯度高于95%且压展性能良好的铝镁合金钢制成。
在现有技术中,为了提高铝箔2、聚酯树脂层4和6之间的附着力,在把聚酯树脂层4和6碾压于铝箔2上之前;铝箔2经铬酸盐、磷酸盐或铬磷酸盐溶液化学处理,在其表面形成一个用于与树脂层接触的镀铬层8。目前,还可用能在一定程度上降低环境污染的钛酸盐或锆酸盐来对铝箔2进行化学处理。此化学处理层8与树脂膜形成一个羟化粘结层以提高铝箔2与聚酯树脂层4之间的附着力。另外,为了提高铝箔2与第一聚酯树脂层4之间的附着力,可以用一种腐蚀性溶液对铝箔2进行处理。对铝箔2的表面用酸或碱溶液进行粗糙化处理后,第一聚酯树脂层4附着在具有理想的表面粗糙度的铝箔2上时,两者之间的附着力会大大增加。
但是,采用本发明中后面要讲到的热处理后拉制的方法,即便不对铝箔2的表面进行上述的化学处理,铝箔2、树脂层4和6之间的界面附着力也会显著提高。当然,对铝箔2的表面处理和本发明的热处理后拉制的方法可联合应用,以提供更出色的界面结合力。
在下文中将介绍双层聚酯树脂膜铝箔的生产方法。
图2是一个工艺流程图,其中示出了制造图1中所示的双层树脂膜铝箔的系列流程,以及用该树脂膜铝箔生产外壳的流程。
在该生产流程中,铝箔和双层聚酯树脂膜被卷成卷盘状,考虑到生产率,为了把包含第一和第二聚酯树脂层的双层聚酯树脂膜卷20附着到铝箔卷10a上,这里使用传统的热附着技术。
铝箔卷10a被特地安放在拆卷设备(未在图中画出)上进行拆卷,并进行预处理,如洗涤、表面处理、干燥等等。对铝箔卷10a进行洗涤和干燥处理是为了除去表面污物,而后对其进行加热。对铝箔卷10a的加热温度最好高于直接附着于铝箔卷10a的第一聚酯树脂层4的熔点温度。洗涤后,还可对铝箔卷10a进行前述的表面处理,目的是为了增加铝箔卷10a与第一聚酯树脂层4之间的界面结合力。
在对铝箔进行加热的同时,双层聚酯树脂膜卷20被放置在另一个拆卷设备(未在图中画出)上进行拆卷。
热处理后的铝箔卷10b和双层聚酯树脂膜卷20一起放入碾压卷制机30中进行碾压,当热处理后的铝箔卷10b和双层聚酯树脂膜卷20一起通过碾压卷制机30时,双层聚酯树脂膜卷20的第一聚酯树脂层4附着于铝箔10b的至少一面上。其中第一聚酯树脂层4直接附着于铝箔卷10b,第二聚酯树脂层6碾压在第一聚酯树脂层上。为了补偿热处理后的铝箔卷10b在送到碾压卷制机30时下降的温度,保证在铝箔与树脂膜之间获得较强的附着力,还可将碾压卷制机30也加热到适宜的温度。
对刚通过碾压卷制机30的树脂膜铝箔卷10c,最好在给定时间内迅速冷却以进行淬火。还可在淬火加工之前增加一个再加热工艺,例如可以进一步采用二次加热或裂化加热过程。通过二次加热过程,铝箔10b与第一聚酯树脂层4之间的界面结合力,以及第一聚酯树脂层4与第二聚酯树脂层6之间的界面结合力,都会进一步加强。对树脂膜铝箔卷10c的冷却工艺可采用慢速冷却工艺或淬火工艺,最好是采用淬火工艺。而且水和空气都可以用于冷却工艺中。
铝箔10b的温度,碾压卷机30的压力和表面温度,附着了树脂膜后的铝箔的二次加热温度和时间,裂化加热的温度和时间,以及冷却的温度和时间等箔的二次加热温度和时间,裂化加热的温度和时间,以及冷却的温度和时间等等,都可以由相应树脂膜的种类和图2中所示生产线的速度来决定。
冷却后,再对树脂膜铝箔进行干燥处理,若通过质量检测,则将其卷绕成为双面聚酯树脂膜铝箔卷10d。由上述加工过程生产出的双层聚酯树脂膜铝箔卷10d,可通过拉制和热处理工艺制成电子元件的外壳。
其中,可按双层聚酯树脂层4和6只附着于铝箔2的其中一面,并用变性聚烯烃树脂膜附着于铝箔2的另一面的方式来生产上述树脂膜铝箔。在用该树脂膜铝箔制作外壳时,以变性聚烯烃树脂膜作为外壳内表面的方式进行拉制。所述变性聚烯烃树脂膜对电解液具有优良的绝缘性能和抗腐蚀力,因此可以使外壳和电容器设备之间具有良好的绝缘性。
图3示出了通过拉制图2中制成的双层聚酯树脂膜铝箔,以生产出电容器外壳的流程。首先,双层聚酯树脂膜铝箔被切割成多个圆箔100。该圆箔100被装入多级拉制器,该多级拉制器有一个模200和一个冲压机210,然后以第二聚酯树脂层6作为外壳外表面的方式进行拉制。
除了用圆箔100外,还可将带状箔110装入多级拉制器拉制成外壳。然后将拉制的外壳从带状箔110上切割分离开。
本发明中,关于制造外壳的原材料箔的形状,没有特殊的重要性。原材料箔的形状没有特别的意义,因为圆形、长方形或其他形状对于拉制程序来说都是相同的。因此,为方便起见,下面的介绍以圆箔100为例。为生产具有较大深度的外壳,一般使用多级拉制器进行拉制。多级拉制器是一种可将一个加工等级分成几个等级、并使拉制深度逐渐加深的设备,若有需要,其直径也可逐渐减小。使用这种多级拉制器进行拉制加工时,圆箔100首先被逐渐拉制成图3B中所示的半杯状外壳100a,再按图3C和3D所示继续拉制,可拉制出逐渐加深并变窄的外壳100b和100c。然后用切割器(未在图中画出)将外壳100c的上部切割掉,最后制成如图3E所示的全杯状外壳100d。
图4是将电容器设备300装入按图3A至3E所示流程拉制出的全杯状外壳100d之后所制成的一个片状电容器的局部剖面图。从图4中可以看出,将电容器300装入全杯状外壳100d中之后,还要对外壳100d的上部进行压制凹缘和卷边加工,以形成一个凹缘部分120和卷边部分130。然后将盖子310装在上述成型的结构上,电容器的电极连接线320则穿过盖子310伸出到外面。通过这样的装配步骤,就制成了一个片状电容器。
但是,将这种包含不同的熔点的第一和第二聚酯树脂层的双层聚酯树脂膜热附着于铝箔的至少一面上,或者将该双层聚酯树脂膜附着于铝箔的一面、而变性聚烯烃树脂膜附着于铝箔的另一面,以制成树脂膜铝箔后,如果用上述方法进行拉制,应当注意可能发生如下的不同问题。在拉制生产出的杯状外壳100d中,铝箔2与聚酯树脂层4之间的界面附着力及聚酯树脂层4、6之间的附着力可能会降低,甚至于可能发生树脂膜从铝箔上剥离分层的情况。
产生这些问题的原因如下。对平面箔如圆箔或矩形箔进行拉制后,其中心部分下凹,从而变成杯状结构。在拉制过程中,杯状外壳100d的侧壁122与杯状外壳100d的底部120相比,所受到的拉制力更强。尤其是当外壳侧壁的高度比起底部尺寸来足够大的时,铝箔的拉制程度会变得更高。铝箔2和聚酯树脂层4、6具有不同的机械应力和抗拉性能。如果树脂膜铝箔被深度拉制,则树脂层4和6可能会从铝箔上剥落,特别是在侧壁122处更为严重,最终使得铝箔与树脂层之间的界面附着力显著减弱。如果剥落程度严重,则会发生聚酯树脂层4、6从铝箔2上剥离分层的严重问题。
图5示出了一个从由上述的双层聚酯树脂膜铝箔拉制成的外壳的侧壁122上局部切下的样本的放大图。在该外壳中,双层聚酯树脂膜铝箔的表面被印上了精细的彩色点,这些彩色点规则分布于双层聚酯树脂膜的表面。在该放大图中,黑色点即为所印制的彩色点,垂直轴代表外壳侧壁122的高度,水平轴代表侧壁122的周边。在拉制加工之前,印制点是按在水平和垂直方向以统一间隔相邻排列的方式进行印制的。但是,由于各位置之间的拉制程度不同,可以发现各个点之间在垂直和水平方向的间隔会因拉制而改变成为不规则的排列。如图5所示,在拉制之前,A点、B点和C点位于同一水平线上,拉制后,B点位于比A点和C点高得多的位置。拉制程度较大的部分400a、400b、...和拉制程度较小的部分410a、410b、...,会环绕侧壁122交替重复,间隔h2大于间隔h1。从后面的事实可以发现,靠近底部120的侧壁122所受的拉制程度较小,但是沿侧壁向上方的拉制程度会逐渐增加。这样,在侧壁122会显示出拉制程度,该拉制程度会根据在侧壁122位置的不同而变化很大,并沿侧壁向上方向逐渐增加。由于这个原因,会产生一个问题,即侧壁122的铝箔2与第一聚酯树脂层4之间界面附着力,以及第一与第二聚酯树脂层4、6之间的界面附着力都会大大减小。这种界面附着力减少的现象也会发生在附着于外壳内表面的变性聚烯烃树脂膜与外壳铝箔之间。
为了补偿和加强前述减少的界面附着力,本发明还对被拉制成的外壳100d进行热处理。热处理过程最好在电容器设备300装入外壳之前进行。
在热处理外壳100d时,其加热温度可以依据第一和第二树脂层的种类而有所不同。实验发现,当一个因受拉制而导致其界面附着力减少的外壳(也就是后面将描述的附着测试被评为“差”的外壳),在100~110℃的温度下被热处理30秒钟或更长时间后,其铝箔2与双层聚酯树脂层4、6之间的分层脱离表面会重新开始附着,最终使该外壳被评为“优良”。而且,还发现变性聚烯烃树脂膜也会重新附着,从而保证了变性聚烯烃树脂膜与铝箔之间良好的附着状态。
热处理过程中的最低温度最好为选用初始附着温度,在该温度下,已从铝箔2上剥离的第一聚酯树脂层4与铝箔2之间会恢复到强界面结合力的状态。上述实验中是以件为单位的方式对外壳进行热处理的。与这种方式不同的是,如果将大量外壳放进一个容器中并同时进行热处理,则最低加热温度和最少加热时间都需要提升和延长。另外,如果热处理的温度比所述最低温度稍微高一点,则经热处理的外壳会表现出更好的附着性能,在后面的描述附着测试中将被评为“非常优良”。
在热处理中,加热温度的上限需要由所需的附着性、热处理效果、以及生产率等等因素来决定。在对大量外壳进行热处理时,热处理温度最好低于第二聚酯树脂层6的初始熔化温度。该初始熔化温度表明了树脂膜开始熔化时的温度。如果热处理温度高于第二聚酯树脂层6的初始熔化温度,则第二聚酯树脂层6也会被熔化。这样,当大量的外壳被放进同一个容器中并同时进行热处理时,如果外壳被加热到高于第二聚酯树脂层6的初始熔化温度,则相邻的外壳会因外表面被熔化而互相粘在一起,从而产生劣质产品。另外,即便外壳的加热温度不高于第二聚酯树脂层6的初始熔化温度,也完全可以得到理想的界面附着力。
聚酯树脂膜的初始附着温度和初始熔化温度会因聚酯树脂的种类、分子量等因素而有所不同,并可通过实验用图表将其表示出来。例如,对于熔点分别为207℃和255℃的第一和第二聚酯树脂层4、6,其初始熔化温度分别大约是177℃和226℃,在该情况下,第一聚酯树脂层4的初始附着温度大约为100℃。另一例子中,对于熔点分别为224℃和255℃的第一和第二聚酯树脂层4、6,其初始熔化温度分别大约为187℃和226℃,在该情况下,第一聚酯树脂层4的初始附着温度大约为110℃。据实验可知,初始附着温度大约比初始熔化温度低70-80℃。对于选择附着于外壳内表面的变性聚烯烃树脂膜,其熔点温度约为220℃或更低,并随变性聚烯烃树脂膜的种类而有一点变化。这样,由于变性聚烯烃树脂膜的熔点低于第二聚酯树脂层的熔点,在上述的热处理条件下,变性聚烯烃树脂膜会再次被有效地附着。
如上所述,当拉制的外壳在第一聚酯树脂4的初始附着温度到第二聚酯树脂6的初始附着温度之间的温度范围内进行热处理时,第一聚酯树脂层4会再次紧密附着到铝箔上。在该情况下,由于第二聚酯树脂层6是在初始附着温度以下进行加热的,所以其不会熔化。最终会由第一聚酯树脂层4产生附着力增大的效果。
当拉制的外壳在上述温度范围内进行热处理时,铝箔2、树脂膜4、和树脂膜6之间的附着力会得到很大的提高。这一结果尤其可有效解决经常会在某些加工之后,比如在将电容器设备300装入到外壳时需要进行的压出凹缘和卷边加工之后,所发生的诸如树脂层4和6可能从铝箔2上剥离的问题。
另外,这种热处理可大大提高生产率。进行热处理时的温度是形成最外层的第二聚酯树脂层6的初始熔化温度,所以最外层不会被熔化。这表示,即便热处理时邻近的外壳互相接触,也不会发生互相粘连或损坏的现象。这样,大量的外壳10c可以被装入加热装置中同时进行热处理,而不必互相留有间隙,即无论它们是否互相接触都不会产生影响。这样就显著提高了热处理过程的单位生产率。例如,热处理可以通过以下工艺完成:把大量外壳放入一个容器中,或者是通过另一工艺完成:把大量外壳放在一个传送线上,该传送线可经过如电炉等加热装置,然后在传送线连续或间歇地经过加热装置时对外壳加热。当然,即使在某一生产线上外壳是以互相分隔开的状态进行热处理,本发明的方案在热处理成本、时间以及生产率方面仍然有效。
而且,依据本发明的在后热处理还有一个重要的效果,即可以增加树脂膜与铝箔之间在拉制后的界面附着力。从而提高对装在电容器中的电解液的抵抗力。装配一个传统的电解质电容器时,先把包含阳极片和阴极片的设备完全浸润在电解液,而后再放入外壳中。或者是先将设备放进外壳中,而后使用另外的装置把电解液灌注进去。在该情况下,电解液通常是乙二醇、或者是伽玛-丁内酯(C4H6O2)与乙二醇的混合液。在上述的装配过程中,会发生电解液渗漏出来的现象,或粘在与外部树脂层接触的装配设备(日语通常称为“Koma”)上的现象,在这种状态时,外壳会产生严重变形。此时,如果包覆的树脂层对电解液没有抵抗力,则树脂层会发生外观改变或脱离分层现象。
一般说来,常用的聚酯树脂膜对不同的化学物质都具有良好的抵抗力,尤其是对电解液具有良好的抵抗力。这是因为聚酯树脂摸本身的结晶度因生产过程中的机械拉伸和热结晶而得到增加。由于其结晶度的增加,该树脂膜对外部影响具有优良的抵抗力。
为了使铝箔和双层聚酯树脂膜之间的界面附着程度足以抵挡通常的加工处理,最好在将树脂层加热并附着到铝箔上之后,在高于树脂膜的第二树脂层的初始附着温度或熔点温度的条件下对外壳进行二次加热。二次加热时,第二树脂层变为不定形状态。不定形状态聚酯树脂的内在特性会显著减弱,尤其是对伽玛-丁内酯(C4H6O2)的化学抵抗力会显著降低。此时,如果树脂膜在电容器装配过程中暴露于电解液,可能会导致树脂膜的外观发生变化,或者导致树脂膜脱落分层。
但是,对于包含熔点不同的第一和第二聚酯树脂层的外壳,如果根据本发明的方案在从第一聚酯树脂层的初始附着温度到第二聚酯树脂层的初始熔化温度之间的温度范围内对其进行热处理,则在将树脂膜附着到铝箔上的二次加热过程中变得不定形的第二聚酯树脂层会被再次结晶化。这样,第二树脂层对不同的化学物质将会具有更高的抵抗力,尤其是对电解液具有非常出色的抵抗力。
为了检查结晶度和结晶化温度,本发明人对第一聚酯树脂层、第二聚酯树脂层、以及包含有碾压在一起的第一和第二聚酯树脂层的双面膜,分别进行了微分扫描测热法(DSC)分析(使用的DSC设备的型号:PERKIN-ELMERDSC7)。图7是对熔点为207℃、且包含有对邻苯二甲酸二甲酯和间苯二甲酸二甲酯作为其主要重复单元的第一聚酯树脂层进行的DSC分析所得的结果图表。图8是对熔点为255℃的第二聚酯树脂层进行DSC分析所得的结果图表。其中,厚度为0.27毫米的铝箔,其表面被电感应加热器加热到207~250℃。而后,将加热的铝箔与15微米厚的双层聚酯树脂膜以第一树脂层面向铝箔的方式通过碾压卷制机,所述双层聚酯树脂膜中,包含熔点为207℃且以对邻苯二甲酸二甲酯和间苯二甲酸二甲酯作为其主要重复单元的第一共聚酯树脂层,以及熔点为255℃的第二共聚酯树脂层。这样,树脂膜被附着于铝箔上。然后,再于225~270℃对双层聚酯树脂膜铝箔进行加热,然后再淬火。图9是对附着于铝箔上的双层聚酯树脂膜进行DSC分析所得的结果图表。
如图9所示,附着于铝箔的双层聚酯树脂膜显示出的结晶温度在128℃(初始结晶温度)到197℃之间,结晶峰值温度为158℃。这个结晶温度同铝箔与树脂膜之间的界面附着力显著增加的效果是一致的,其中界面附着力显著增加的效果是通过在从第一树脂层的初始附着温度到第二树脂层的初始熔化温度之间的温度范围内对外壳进行热处理后所产生。可以设想到的是,相邻铝箔的第一树脂层会由于上述温度范围内的热处理被结晶化,从而导致第一树脂层与铝箔之间的界面附着力减弱。但是,如图7所示,由于它含有很难被结晶的间苯二甲酸二甲酯,第一聚酯树脂层将难以被热结晶。另外,由于第一聚酯树脂层是高于其初始附着温度的条件下被热处理的,所以由第一聚酯树脂层的结晶而造成界面附着力下降的情况就不会发生。
为了对本发明与现有技术进行比较,熔点高于240℃的聚酯树脂膜被热附着于已被加热到高于该树脂膜的熔点温度的铝箔上,然后对所得的树脂膜铝箔进行拉制,使附着的树脂膜作为结构的外表面,而后,所拉制成的结构在从树脂膜的初始熔化温度到加热后其重量减少10%或更少时的温度之间的温度范围脂膜的初始熔化温度到加热后其重量减少10%或更少时的温度之间的温度范围内进行热处理,最后制成电子元件的外壳。然后测量该外壳对前述电解液的化学抵抗力,并将测量结果与本发明所得的结果相比较。比较结果是,与本发明不同的是,根据现有技术生产的外壳,在把注有电解液的电容器装入外壳的加工过程中,相当大部分树脂膜产生了脱落分层。这可能是因为拉制的外壳是在高于树脂膜的初始附着温度的条件被热处理的,而在该温度下树脂膜的大部分变成了不定形状态。由上述对比可知,本发明是一个有效且经济的解决方式,可以大幅度增加铝箔与附着于其上的树脂膜之间的界面附着力,并提高电容器外壳所需要的化学抵抗特性。
下面将通过实例和对比实例对本发明作进一步详细描述。但应牢记的是,本发明并不限于这些实示例。
实例1
厚度为0.27毫米的铝箔,其表面用电感应加热器加热到195~250℃。而后,经加热的铝箔和15微米厚的双层聚酯树脂膜以第一树脂层面向铝箔的方式通过碾压卷制机,从而将树脂膜附着在铝箔上,其中的双层聚酯树脂膜中包含熔点为195℃且以对邻苯二甲酸二甲酯和间苯二甲酸二甲酯为主要重复单元的第一共聚酯树脂层、以及熔点为255℃的第二共聚酯树脂层。而后在225~260℃条件下对所制成的双层聚酯树脂膜铝箔进行加热,之后再淬火。接着,把树脂膜铝箔切割成圆箔,并以树脂膜作为外壳外表面的方式,对圆箔进行拉制加工,以制成电解质电容器的外壳,每一个外壳的直径为4毫米、高度为5.3毫米。把100个电解质电容器外壳放进一个带孔的铝制容器里,并在电炉中以120℃热处理1分钟。热处理后,相邻外壳的外表面(第二聚酯树脂层)之间没有相互粘连。然后对热处理过的电解质电容器外壳进行外观检查,并对其附着力、可加工性、耐溶剂性、绝缘性、热阻等项目进行检测。
实例2
厚度为0.27毫米的铝箔,其表面用感应加热器加热到205~250℃。而后,经加热的铝箔、15微米厚的双层聚酯树脂膜、以及熔点为190℃的变性聚烯烃树脂膜,以第一树脂层面向铝箔的其中一面而变性树脂膜面向铝箔的另一面的方式,一起通过碾压卷制机,从而将聚酯树脂膜和变性聚酯树脂膜都附着于铝箔上,其中的双层聚酯树脂膜中包含熔点为205℃且以对邻苯二甲酸二甲酯和间苯二甲酸二甲酯为主要重复单元的第一共聚酯树脂层、以及熔点为258℃的第二共聚酯树脂层。而后,在225~260℃条件下对所制成的双层聚酯树脂膜铝箔进行加热,之后再淬火。接着把树脂膜铝箔切割成圆箔,并以树脂膜作为外壳外表面的方式,对圆箔进行拉制加工,以制成电解质电容器的外壳,每一个外壳的直径为5毫米、高度为5.3毫米。然后把100个电解质电容器外壳放进一个带孔的铝制容器里,并在电炉中以150℃热处理2分钟。热处理后,相邻外壳的外表面(第二聚酯树脂层)之间没有相互粘连。然后对热处理过的电解质电容器外壳进行外观检查,并对其附着力、可加工性、耐溶剂性、绝缘性、热阻等项目进行检测。
实例3
厚度为0.3毫米的铝箔,其表面用感应加热器加热到225~250℃。而后,经加热的铝箔和25微米厚的双层聚酯树脂膜以第一树脂层面向铝箔的方式通过碾压卷制机,从而将树脂膜附着在铝箔上,其中的双层聚酯树脂膜包含熔点为225℃且以对邻苯二甲酸二甲酯和间苯二甲酸二甲酯为主要重复单元的第一共聚酯树脂层、以及熔点为260℃的第二共聚酯树脂层。而后在225~270℃条件下对双层聚酯树脂膜铝箔进行加热,之后再淬火。接着把树脂膜铝箔切割成圆箔,并以树脂膜作为外壳外表面的方式,对圆箔进行拉制加工,以制成电解质电容器的外壳,每一个外壳的直径为8毫米、高度为10毫米。然后把100个电解质电容器外壳放进一个带孔的铝制容器里,并在电炉中以205℃热处理30分钟。热处理后,相邻外壳的外表面(第二聚酯树脂层)之间有一些可忽略的粘连,但其外观没有改变,且未发现不良的外壳。然后对热处理过的电解质电容器外壳进行外观检查,并对其附着力、可加工性、耐溶剂性、绝缘性、热阻等项目进行检测。
实例4
厚度为0.27毫米的铝箔,其表面用感应加热器加热到185~250℃。而后,经加热的铝箔和20微米厚的双层聚酯树脂膜以第一树脂层面向铝箔的方式通为185℃且以对邻苯二甲酸二甲酯和间苯二甲酸二甲酯为主要重复单元的第一共聚酯树脂层、以及熔点高于260℃的第二共聚酯树脂层。而后,在225~260℃条件下对双层聚酯树脂膜铝箔进行加热,之后再淬火。接着,把树脂膜铝箔切割成圆箔,并以树脂膜作为外壳外表面的方式,对圆箔进行拉制加工,制成电解质电容器的外壳,每一个外壳的直径为6毫米、高度为5.9毫米。把50,000个电解质电容器外壳放进一个直径为350毫米,高度为550毫米的带孔的不锈钢容器里,在电炉中以15℃热处理40分钟。热处理后,相邻外壳的外表面(第二聚酯树脂层)之间没有相互粘连。然后对热处理过的电解质电容器外壳进行外观检查,并对其附着力、可加工性、耐溶剂性、绝缘性、热阻等项目进行检测。
实例5
厚度为0.3毫米的铝箔,其面表面用感应加热器加热到230~250℃。而后,经加热的铝箔和15微米厚的双层聚酯树脂膜以第一树脂层面向铝箔的方式通过碾压卷制机,从而将树脂膜附着在铝箔上,其中的双层聚酯树脂膜包含熔点为230℃且以对邻苯二甲酸二甲酯和间苯二甲酸二甲酯为主要重复单元的第一共聚酯树脂层、以及熔点高于260℃的第二共聚酯树脂层。而后,在225~260℃条件下对双层聚酯树脂膜铝箔进行加热,之后再淬火。接着,把树脂膜铝箔切割成圆箔,并以树脂膜作为外壳外表面的方式,对圆箔进行拉制加工,制成电解质电容器的外壳,每一个外壳的直径为8毫米、高度为10毫米。把50,000个电解质电容器外壳放进一个直径为350毫米高度为550毫米的带孔的不锈钢容器里,在电炉中以215℃热处理30分钟。热处理后,相邻外壳的外表面(第二聚酯树脂层)之间有一些可忽略的粘连,但其外观没有改变,且未发现不良的外壳。然后对热处理过的电解质电容器外壳进行外观检查,并对其附着力、可加工性、耐溶剂性、绝缘性、热阻等项目进行检测。
实例6
厚度为0.27毫米的铝箔,其表面用感应加热器加热到205~250℃。而后,经加热的铝箔和15微米厚的双层聚酯树脂膜以第一树脂层面向铝箔的方式通过碾压卷制机,从而将树脂膜附着在铝箔上,其中的双层聚酯树脂膜包含熔点为250℃且以对邻苯二甲酸二甲酯和间苯二甲酸二甲酯为主要重复单元的第一共聚酯树脂层、以及熔点高于260℃的第二共聚酯树脂层。而后,在225~260℃条件下对双层聚酯树脂膜铝箔进行加热,之后再淬火。接着,把树脂膜铝箔切割成圆箔,并以树脂膜作为外壳外表面的方式,对圆箔进行拉制加工,制成电解质电容器的外壳,每一个外壳的直径为6毫米、高度为5.9毫米。把100,000个电解质电容器外壳放进10个带孔的不锈钢容器里,以0.1毫米每分钟的传送速率通过一个连续的电炉对外壳进行热处理。这个用于热处理的连续电炉的长度为3米,其入口温度维持为120℃、中心温度为180℃,入口和出口开放,并安装有连续的传送系统以便热处理操作可以连续进行。热处理后,相邻外壳的外表面(第二聚酯树脂层)之间有一些可忽略的粘连,但其外观没有改变,且未发现不良的外壳。然后对热处理过的电解质电容器外壳进行外观检查,并对其附着力、可加工性、耐溶剂性、绝缘性、热阻等项目进行检测。
对比实例1
厚度为0.27毫米的铝箔,其表面用感应加热器加热到195~250℃。而后,经加热的铝箔和15微米厚的双层聚酯树脂膜以第一树脂层面向铝箔的方式通过碾压卷制机,从而将树脂膜附着在铝箔上。其中的双层聚酯树脂膜包含熔点为185℃且以对邻苯二甲酸二甲酯和间苯二甲酸二甲酯为主要重复单元的第一共聚酯树脂层、以及熔点为260℃的第二共聚酯树脂层。而后,在225~260℃条件下对双层聚酯树脂膜铝箔进行加热,之后再淬火。然后,以将树脂膜作为外壳外表面的方式,对圆箔进行拉制加工,制成电解质电容器的外壳,每一个外壳的直径为4毫米、高度为5.3毫米。对电解质电容器的热处理过的外壳的表面、结合力、耐溶剂性、可加工性、绝缘性进行检测和热阻测试。
对比实例2
厚度为0.27毫米的铝箔,其表面用感应加热器加热到250~270℃。而后,经加热的铝箔与20微米厚且熔点为245℃的共聚酯树脂膜一起通过碾压卷制机,从而将聚酯树脂膜附着在铝箔上。而后,以树脂膜作为外壳外表面的方式,对所述单层树脂膜铝箔进行拉制加工,制成电解质电容器的外壳,每一个外壳的直径为4毫米、高度为5.3毫米。把按上述方法制得的100个外壳放入一个带孔的铝制容器中,在电炉中以120℃热处理1分钟。热处理后,相邻外壳的外表面(第二聚酯树脂层)之间没有粘连。然后对热处理过的电解质电容器外壳进行外观检查,并对其附着力、可加工性、耐溶剂性、绝缘性、热阻等项目进行检测。
对比实例3
厚度为0.3毫米的铝箔,其表面用感应加热器加热到250~270℃。而后,经加热的铝箔与20微米厚且熔点为245℃的共聚酯树脂膜一起通过碾压卷制机,从而将树脂膜附着于铝箔上。而后,以树脂膜作为外壳外表面的方式,对单层树脂膜铝箔进行拉制加工,制成电解质电容器的外壳,每一个外壳的直径为8毫米、高度为10毫米。把按上述方法制得的100个外壳放入一个带孔的铝制容器中,在电炉中以150℃热处理2分钟。热处理后,相邻外壳的外表面之间没有粘连。然后对热处理过的电解质电容器外壳进行外观检查,并对其附着力、可加工性、耐溶剂性、绝缘性、热阻等项目进行检测。
对比实例4
厚度为0.27毫米的铝箔,其表面用感应加热器加热到260~280℃。而后,经加热的铝箔与20微米厚且熔点为250℃的共聚酯树脂膜一起通过碾压卷制机,从而将树脂膜附着在铝箔上。而后,以树脂膜作为外壳外表面的方式,对单层树脂膜铝箔进行拉制加工,制成电解质电容器的外壳,每一个外壳的直径为5毫米、高度为5.3毫米。把按上述方法制得的100个外壳放入一个带孔的铝制容器中,在电炉中以240℃热处理1分钟。热处理后,相邻外壳的外表面之间严重粘连,当将相互粘连的外壳分开时,观察到树脂膜表面被损坏的情况。然后对热处理过的电解质电容器外壳进行外观检查,并对其附着力、可加工性、耐溶剂性、绝缘性、热阻等项目进行检测。
对比实例5
厚度为0.3毫米的铝箔,其表面用感应加热器加热到250~280℃。而后,经加热的铝箔与20微米厚且熔点为255℃的共聚酯树脂膜一起通过碾压卷制机,从而将树脂膜附着于铝箔上。而后,按树脂膜作为外壳外表面的方式,对单层树脂膜铝箔进行拉制加工,制成电解质电容器的外壳,每一个外壳的直径为8毫米、高度为10毫米。把按上述方法制得的50,000个电解质电容器的外壳放入一个直径350毫米、高度550毫米的带孔的不锈钢容器中,在电炉中以240℃热处理30分钟。热处理后,相邻外壳的外表面之间严重粘连,当将相互粘连的外壳分开时,观察到树脂膜表面被损坏的情况。然后对热处理过的电解质电容器外壳进行外观检查,并对其附着力、可加工性、耐溶剂性、绝缘性、热阻等项目进行检测。
对比实例6
厚度为0.27毫米的铝箔,其表面用感应加热器加热到220~260℃。而后,经加热的铝箔与20微米厚且熔点为245℃的共聚酯树脂膜一起通过碾压卷制机,从而将树脂膜附着于是铝箔上。而后,按树脂膜作为外壳外表面的方式,对单层树脂膜铝箔进行拉制加工,制成电解质电容器的外壳,每个外壳的直径为6毫米、高度为5.9毫米。把按上述方法制得的50,000个电解质电容器的外壳放入一个直径350毫米、高度550毫米的带孔的不锈钢容器中,在电炉中以230℃热处理30分钟。热处理后,相邻外壳的外表面之间严重粘连,当将相互粘连的外壳分开时,观察到树脂膜表面被损坏的情况。然后对热处理过的电解质电容器外壳进行外观检查,并对其附着力、可加工性、耐溶剂性、绝缘性、热阻等项目进行检测。
对上述实例和对比实例中制得的电解质电容器外壳进行测试,其结果如表1所示。
<外观检查>
观察各个外壳截面的情况。并检查外壳的树脂膜是否损坏。
<附着测试>
各个外壳的侧壁表面按1毫米的间隔形成50个刻痕后,用3M胶带进行剥离测试。
<可加工性测试>
用各个外壳制成铝电解质电容器后,检测卷边部分和凹缘部分的加工条件。
<耐溶剂性测试>
分别将外壳浸入甲醇和异丙醇中,检测树脂膜的外观变化和溶解度,并比较浸入前后的电阻。
<电解液浸润测试1>
将各个外壳浸入室温条件的含有伽玛-丁内酯(C4H6O2)和乙二醇的电解液中30分钟后,观察其外观变化。在完成把电容器装入外壳时所需的卷边加工后,检查树脂膜是否脱离分层的情况。
<电解液浸润测试2>
将各个外壳浸入含有伽玛-丁内酯(C4H6O2)和乙二醇的80电解液中30分钟后,观察其外观变化。在完成把电容器装入外壳时所需的卷边加工后,检查树脂膜是否脱离分层的情况。
<绝缘性测试>
将各个外壳浸入含有5克每升的硫酸铜(CuSO4-5H2O)和5克每升的盐酸的溶液中3分钟后,观察外壳的外表面是否有铜沉积。若有铜沉积,则可以推测出树脂膜有破裂、脱离分层或损坏现象。
<热阻测试1>
把各个外壳放在加热到250℃的热盘中,且外壳的上部与热盘接触。并给外壳加100公斤的负重30秒钟,然后检查外壳上部的树脂膜脱离分层情况。
<热阻性测试2>
把外壳放进加热到300℃的电炉中30秒钟。然后检查外壳外表面的树脂膜是否有收缩、脱离分层、变色等情况。
上述测试结果由表1给出。
<表1>测试结果
 
项目 外观 附着 可加工性 耐溶剂性     浸润电解液1  浸润电解液2  绝缘性 热阻性能1    热阻性能2   
实例1 A A A A A A A A A
实例2 A A A A A A A A A
实例3 A A A A A A A A A
实例4 A A A A A A A A A
实例5 A A A A A A A A A
实例6 A A A A A A A A A
对照实例1 A B B A X X B A A
 
对照实例2 A X X A A A B C C
对照实例3 A C X A A A B C C
对照实例4 X A A A B C C B B
对照实例5 X A A A B C C B B
对照实例6 X A A A A A C C X
注:A=优,B=良,C=中,X=差
从表1的测试结果可以看出,本发明的实例在所有评估项目中都显示出良好的特性。
为检测本发明的热处理是否对铝箔和树脂膜之间的界面附着力有改善效果,根据温度的变化,对界面附着力进行如下测试。
(1)测试样本的构成
厚度为0.3毫米的铝箔500,其表面用感应加热器加热到195~250℃。而后,经加热的铝箔与15微米厚的双层聚酯树脂膜510以第一树脂层面向铝箔的方式通过碾压卷制机,从而将树脂膜附着于铝箔上。其中的双层聚酯树脂膜包含熔点为195℃且以对邻苯二甲酸二甲酯和间苯二甲酸二甲酯为主要重复单元的第一共聚酯树脂层、以及熔点为255℃的第二共聚酯树脂层。而后在225~255℃条件下对双层聚酯树脂膜铝箔进行加热,之后再淬火。
把厚度为0.285毫米的树脂膜铝箔切割成块,每块为100毫米 x 150毫米大小,然后用卷压方式把铝箔块制成不同的块,其厚度分别为0.25毫米(厚度减少18%)、0.22毫米(厚度减少23%)、0.20毫米(厚度减少30%)、0.16毫米(厚度减少44%)、0.12毫米(厚度减少58%)、0.10毫米(厚度减少65%)。从单个的卷制的树脂膜铝箔可得到测试样本的大小为25毫米X100毫米。
(2)测试方法
如图6所示,将保护用3M胶带520附着于各个测试样本的PET膜510的表面。用刀切开铝箔的另一面,并对铝箔进行弯折,得出一个180度的剥离测试样本。使用张力检测仪检测上述样本的树脂膜剥落时的最大负载。并计算出其T型剥落力。测试结果如下表2所列。
(3)测试结果
<表2>对应于热处理温度的界面附着力的变化(千克力/25毫米)
 
非热处理 90 120 150 180 210 260
0.25毫米 2.56 1.88 I.M. I.M. I.M. I.M. I.M.
 
(厚度减少18%)    
0.22毫米(厚度减少23%)     2.44 1.84 I.M. I.M. I.M. I.M. I.M.
0.20毫米(厚度减少30%)     2.18 1.56 I.M. I.M. I.M. I.M. I.M.
0.16毫米(厚度减少44%)     2.02 1.40 2.96 I.M. I.M. I.M. I.M.
0.12毫米(厚度减少58%)     1.20 1.22 2.70 I.M. I.M. I.M. I.M.
0.10毫米(厚度减少65%)     0.65 0.74 2.50 I.M. I.M. I.M. I.M.
注:I.M.=不可能测量
进行剥落测试时,样本必须有如图6中D部分所示的剥落部分。但是,表2中表示为“不可能测量”的样本在PET膜510从样本上被剥离之前都破裂了。这证明除非树脂膜破裂,否则即便是经过深度拉制加工过程,树脂膜也不会从铝箔上剥离下来。测得的PET膜510破裂强度是4.6-6.8公斤力/25毫米(最大负重),并与热处理温度和卷压比率有关。这样可以发现,在表示为“不可能测量”的测试样本中,其树脂膜剥落强度高于4.6公斤力/25毫米。
(4)结论
从测试结果可以发现,树脂膜的剥落力对应于卷压比率的上升会迅速下降。表明深度拉制加工附着的树脂膜可能在制造电容器外壳的过程中和电容器装配的过程中被剥离。在测试结果表1中,对比实例1没有表现出优良的附着性,在电容器外壳制作过程中拉制深度较大的外壳侧壁与在此过程中拉制深度较小的外壳底部相比,两者的厚度差约为30%,拉制的电容器外壳在随后进行电容器制造过程中还会进行卷边和压出凹缘的加工。考虑到这些事实可以发现,为了在整个电容器的生产过程中外壳与铝箔之间都能表现出优良的界面附着力,即使经过严格的加工后,界面附着力都必须至少为2.2公斤力/25毫米。
从本发明的上述详细说明可知,在第一树脂层的初始附着温度与第二树脂层的初始熔化温度之间的温度范围内进行热处理后的测试样本中,除了某些厚度严重减少了44%或更多、并在120℃下进行热处理的测试样本之外,都不会产生剥脱现象。这表明树脂膜的剥离强度比破裂强度大,以致于树脂膜被拉破裂后仍未剥脱。相应地,如果实施本发明中介绍的热处理程序,即使在生产电容器外壳过程中受到拉制,以及考虑到30%的电容器外壳在制成电容器的过程中会受到的深度拉制或变形,树脂膜也不会剥脱。
根据本发明的测试样本所得出的剥脱强度的测试结果,与根据在一定温度范围内完全熔化的测试样本所得出的测试结果之间,并没有太大的不同。该一定的温度范围是指在前面描述过的现有技术中,从树脂膜的初始熔化和加热后其重量减少10%或更少的温度之间的温度范围,或者是从树脂膜的初始熔化温度到树脂膜的分解温度之间的温度范围。
同时可以发现,在90℃条件下热处理过的测试样本的剥离强度会稍低于未热处理过的测试样本。表明第一树脂层的初始附着温度高于90℃,在低于第一树脂层的初始附着温度条件下经过热处理后,因拉制和卷压而导致其附着力有所减小的树脂膜会被轻微结晶化,进一步致使树脂膜的附着性稍微有所下降。
根据本发明的上述描述可知,在现有技术的热处理过程中发生的诸如额外的热处理成本、生产率的降低、对应于不同的外壳尺寸的需要独立的热处理设备从而需要额外的设备成本等问题,本发明均可予以解决。而且,本发明为电子元件提供了一种具有良好热阻的外壳,尤其是其铝箔与附着于其上的树脂膜之间、即使在深度拉制之后也有非常好的界面附着力,本发明还可提供一种生产该外壳的方法。
因为其铝箔上包了双层聚酯树脂膜,由本发明生产的电子元件外壳100d具有良好的绝缘性能。而且,作为外壳外层的第二树脂层6具有良好的热阻性,当一个装在该外壳内的电容器被固定到一个基片上时,即使在诸如焊接和无铅焊等高温下加工条件下,聚酯树脂层4和6也不会变色和损坏,并能在正常使用温度下表现出良好的特性。而且,铝箔2与树脂膜层4、6之间由于拉制而减少的附着力会又被大大加强,所以即使在电容器装配加工过程,外壳也能表现出良好的组装性能,不会产生诸如树脂层剪切或分层脱落等缺陷。又因为外壳的热处理温度高于第一聚酯树脂层4的初始附着温度、但低于第二聚酯树脂层6的初始熔化温度,在热处理过程中第二聚酯树脂层6不会熔化,从而使外壳外表面之间不会相互粘连。这样,就可将大量的外壳同时进行热处理,以提高生产率。另外,外壳是在树脂膜的结晶温度范围内进行热处理的,该条件下聚酯树脂膜会结晶,从而增加了其对不同化学物质尤其是对电解液的抵抗力。
本发明虽然为了说明之目的而描述了优选实施例,但可以理解的是,本领域的技术人员可在不脱离权利要求书的范围和精神的前提下,进行各种修改、增加或者替换。

Claims (12)

1、一种使用树脂膜铝箔制造电子元件外壳的方法,其中将包含相互碾压在一起且具有不同熔点的第一和第二聚酯树脂层的双层聚酯树脂膜附着于铝箔的至少一面;或者将所述双层聚酯树脂膜附着于铝箔的其中一面,并将变性聚烯烃树脂膜附着于铝箔的另一面,所述变性聚烯烃树脂膜对电解液具有绝缘性能和抗腐蚀力;该方法包括以下步骤:
以所述第二聚酯树脂层作为杯状外壳外表面的方式,将所述树脂膜铝箔拉制成一个杯状外壳;
在第一树脂层的初始附着温度到第二聚酯层的初始熔化温度之间的温度范围内,对所述杯状外壳进行热处理。
2、根据权利要求1中所述的方法,所述第一聚酯树脂层由熔点低于250℃、且含有对邻苯二甲酸二甲酯和间苯二甲酸二甲酯作为其主要重复单元的共聚酯制成;所述第二聚酯树脂层由熔点高于250℃、且含有聚对苯二甲酸乙二醇酯作为其主要重复单元的共聚酯制成。
3、根据权利要求1或2所述的方法,在所述对外壳进行热处理的步骤中,将大量外壳同时放入一个加热装置中进行加热,而不管各外壳间是否相互接触。
4、根据权利要求3所述的方法,所述热处理过程是将大量的外壳放入一个容器中,然后将该容器放入所述加热装置;或者是将大量的外壳放在一个按可经过所述加热装置的方式设置的传送带上,然后让所述传送带连续或间歇地经过所述加热装置。
5、一种制造电子元件外壳的方法,包括如下步骤:
取双层聚酯树脂膜,其中包含,由熔点低于250℃且含有对邻苯二甲酸二甲酯和间苯二甲酸二甲酯作为其主要重复单元的共聚酯制成的第一聚酯树脂层,以及由熔点高于250℃且含有聚对苯二甲酸乙二醇酯作为其主要重复单元的共聚酯制成的第二聚酯树脂层;利用碾压卷制机,以第一聚酯树脂层面向铝箔的方式,将所述双层聚酯树脂膜附着于已被加热到高于所述第一聚酯树脂层的熔化温度的铝箔的至少一面上;
在第一聚酯树脂层的附着温度和第二聚酯树脂层的熔化温度之间的温度范围内,加热树脂膜铝箔,然冷却该树脂膜铝箔;
把所述树脂膜铝箔切割成至少一块具有给定形状的箔片;
以所述第二聚酯树脂层作为外壳的外表面的方式,将所述箔片拉制成杯状外壳;
在所述第一聚酯树脂层的初始附着温度到所述第二聚酯树脂层的初始熔化温度之间的温度范围内,对所述外壳进行热处理。
6、根权利要求5所述的方法,当所述双层聚酯树脂膜只附着于铝箔的其中一面时,还包括用碾压卷制机将变性聚烯烃树脂膜附着于铝箔的另一面的步骤,所述变性聚烯烃树脂膜对电解液具有绝缘性能和抗腐蚀力。
7、根据权利要求5或6所述的方法,在所述对外壳进行热处理的步骤中,将大量外壳同时放入一个加热装置中进行加热,而不管各外壳间是否相互接触。
8、根据权利要求7所述的方法,所述热处理过程是将大量的外壳放入一个容器中,然后将该容器放入所述加热装置;或者是将大量的外壳放在一个按可经过所述加热装置的方式设置的传送带上,然后让所述传送带连续或间歇地经过所述加热装置。
9、一种电子元件外壳,包括双层聚脂树脂膜和铝箔,其中,所述双层聚脂树脂膜附着在所述铝箔的至少一面;以所述双层聚脂树脂为外表面,通过拉制,该树脂膜铝箔形成杯状外壳;所述双层聚脂树脂包括第一和第二聚脂树脂层,所述第一和第二聚脂树脂层具有不同的熔点,并通过相互碾压,形成所述双层聚脂树脂膜;以第一聚脂树脂层的初始附着温度到第二聚脂树脂层的初始熔化温度之间的温度范围内对杯状外壳进行热处理,从而使所述铝箔与双层聚脂树脂膜之间的附着力加强。
10、一种电子元件外壳,其中,在铝箔的其中一面附着双层聚酯树脂膜,另一面附着变性聚烯烃树脂膜,所述变性聚烯烃树脂膜对电解液具有绝缘性能和抗腐蚀力。
11、一种使用树脂膜铝箔制成的外壳的电子设备,其中包括:
一个电子元件;以及
一个用于装所述电子元件的外壳,
所述外壳的制造是通过将包含有相互碾压在一起且具有不同熔点的第一和第二聚酯树脂层的双层聚酯树脂膜被附着于铝箔的至少一面,然后以所述双层聚酯树脂膜作为杯状外壳的外表面的方式将该树脂膜铝箔拉制成杯状外壳,并在第一树脂层的初始附着温度到第二聚酯层的初始熔化温度之间的温度范围内对杯状外壳进行热处理,从而使铝箔与双层聚酯树脂膜之间的附着力得以加强。
12、根据权利要求11中所述的使用树脂膜铝箔制成的外壳的电子设备,所述电子元件为电容器。
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