CN104078237A - 一种滤波电容器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滤波电容器及其制造方法，涉及电器元件领域，解决现有技术中滤波电容器综合性能不足的技术问题，本发明的滤波电容器包括芯子、连接在芯子上的引脚和包履在芯子外的封装层，芯子包括至少两层交替设置的第一金属化薄膜和第二金属化薄膜，第一金属化薄膜包括聚丙烯介质层，第二金属化薄膜包括聚脂介质层，聚丙烯介质层和聚脂介质层上设有金属电极层。本发明应用于电器电路。

Description

一种滤波电容器及其制造方法

【技术领域】

本发明涉及电器元件领域。

【背景技术】

随着LED照明灯具的小型化、轻量化和高效率以及应用范围的扩大，相应的就要求采用的滤波电容器能达到小型化、大容量、高频低阻抗、耐高温、长寿命和更适应高密度组装的要求。当是现有电容器不能够同时达到多方面的要求，不能多时兼顾多种要求。

【发明内容】

本发明解决的技术问题是提供一种滤波电容器及其制造方法，体积小、容量大、综合性能优异。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种滤波电容器，包括芯子、连接在芯子上的引脚和包履在芯子外的封装层，所述芯子包括至少两层交替的第一金属化薄膜和第二金属化薄膜，所述第一金属化薄膜包括聚丙烯介质层，所述第二金属化薄膜包括聚脂介质层，所述聚丙烯介质层和聚脂介质层上设有金属电极层。

进一步的，所述第一金属化薄膜和第二金属化薄膜的一端设有边上留边，所述第一金属化薄膜和第二金属化薄膜另一端的金属电极层上设有边缘加厚部。

进一步的，所述边缘加厚部上设有喷金层。

进一步的，：所述金属电极层为锌铝电极层。

进一步的，所述聚丙烯介质层和金属电极层之间以及所述聚脂介质层和金属电极层之间设有粘连层。

进一步的，所述粘连层为镍金属层或是钛金属层。

进一步的，所述封装层为环氧树脂封装层。

一种滤波电容器的制造方法，包括以下步骤：

a、制作聚丙烯介质层和聚脂介质层；

b、在聚丙烯介质层和聚脂介质层上蒸镀沉积形成金属电极层，控制沉积过程的温度接近电容器工作时能达到的内部温度；

c、通过卷绕设备将层叠的聚丙烯介质层和聚脂介质层卷绕成芯子，同时采用无触点的磁感应电位器反馈检测张力来保持张力恒定，卷绕过程的转速采用分段速度控制，成型的芯子外端接口处通过热封处理进行去金属化；

d、利用喷金机将锌、锑、锡、铜熔化，并用高压气流在芯子的端部喷涂喷金层；

e、对芯子进行热处理；

f、在芯子的喷金层上焊接引脚；

g、对芯子用封装层进行外包封。

进一步的，b步骤前，先在聚丙烯介质层和聚脂介质层上蒸镀粘连层。

进一步的，所述封装层的粉末原料中加入流平助剂、光引发剂、光敏感剂以及紫外线吸收剂。

本发明的有益效果：

本发明的滤波电容器，第一金属化薄膜的介质层为聚丙烯介质层，第二金属化薄膜的介质层为聚脂介质层，利用聚丙烯薄膜制造的电容器具有低介质损耗、高绝缘阻抗、低介电吸收和高绝缘强度的特征，有自愈功能，可长期稳定地工作；而利用聚脂薄膜制造的电容器具有高介电常数，单位体积电容高、高绝缘强度、机械强度高、吸收率较低、耐温高、自我复原的特点，在各类薄膜电容器中，金属化聚脂薄膜电容器以最低的成本实现了最佳的体积效率，聚丙烯薄膜呈负温度系数，制成的电容器其电容量随温度增大而减小；金属化聚脂薄膜呈正温度系数，制成的电容器其容量随温度升高而增加。该电容器同时采用了两者作为介质层的材料，两者进行补偿，获得的电容器具有体积小、容量大、耐压高、介质损耗小、绝缘电阻大、频率特性好、耐温性能好、能承受大电流冲击、寿命长等特点。

本发明的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。

【附图说明】

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为第一金属化薄膜和第二金属化薄膜的结构示意图；

图2为电容器的结构示意图。

【具体实施方式】

本发明提供一种滤波电容器，包括芯子、连接在芯子上的引脚和包履在芯子外的封装层，芯子包括至少两层交替设置的第一金属化薄膜和第二金属化薄膜，第一金属化薄膜包括聚丙烯介质层，第二金属化薄膜包括聚脂介质层，聚丙烯介质层和聚脂介质层上设有金属电极层。聚丙烯介质层和聚脂介质层的相互补偿作用，使得该电容器比现有电容器体积更小、容量更大、寿命方面长、耐温性能更突出。同类产品耐温通常在85℃至105℃，本项目产品可达120℃，可满足在环境更恶劣的条件下的使用。

下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。

参考图1和图2，所示一种滤波电容器，包括芯子1、连接在芯子1上的引脚4和包履在芯子1外的封装层2，芯子1包括至少两层交替的第一金属化薄膜和第二金属化薄膜，第一金属化薄膜和第二金属化薄膜绕卷形成芯子1，第一金属化薄膜包括聚丙烯介质层5，第二金属化薄膜包括聚脂介质层6，聚丙烯介质层5和聚脂介质层6上设有金属电极层7。

制造电容器薄膜介质的材料，主要有聚酯、聚丙烯、聚碳酸脂、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚苯硫醚等。综合比较各种薄膜介质材料的性能、成本及薄膜金属化技术的成熟度，比较理想且最常用的是聚丙烯薄膜和聚脂薄膜。利用聚丙烯薄膜制造的电容器具有低介质损耗、高绝缘阻抗、低介电吸收和高绝缘强度特征，且有自愈功能，可长期稳定地工作；而利用聚脂薄膜制造的电容器具有高介电常数、高绝缘强度、机械强度高、吸收率较低、耐温高、自我复原特点，聚丙烯薄膜呈负温度系数，制成的电容器其电容量随温度增大而减小；聚脂薄膜呈正温度系数，制成的电容器其容量随温度升高而增加。通过负温度系数的聚丙烯薄膜和正温度系数的聚脂薄膜进行补偿，配对叠加后卷绕成电容器芯子，在较高温度下工作时，电容器的损耗较小，能满足开关电源在不同的工作环境的要求。

本发明中第一金属化薄膜和第二金属化薄膜的一端设有边上留边9，第一金属化薄膜和第二金属化薄膜另一端的金属电极层7上设有边缘加厚部8。第一金属化薄膜和第二金属化薄膜叠合后无感式卷绕成芯子1，通过该方式绕绕后，边缘加厚部8在芯子1上形成外端接口，通过其连接，起过流的作用。

并且绕卷后在边缘加厚部8上设有喷金层3。喷金层3的原料由锌、锑、锡、铜四种金属融合而成，可形成致密的可焊接金属层，与引脚4焊接，保证焊接牢固。

其中金属电极层7为锌铝电极层。锌铝电极层的耐压强度高，并且锌铝电极层自愈性比铝电极层好。

在聚丙烯介质层5和金属电极层7之间以及聚脂介质层6和金属电极层7之间设有粘连层。预先蒸镀一层极薄的粘结性能良好的粘连层，然后再在粘连层上沉积金属电极层，以此提高相互之间的粘结性能，避免金属沉积过程或使用过程中因温度升高而导致起皮、脱落现象。优选的，粘连层为镍金属层或是钛金属层。

采用的封装层2为环氧树脂封装层。环氧树脂封不但具有密实、抗水、抗渗漏好、强度高等特点，同时具有附着力强的良好工艺性，可以起到绝缘、防潮、和机械防护等作用，进一步提高产品性。

该滤波电容器的制造方法，包括以下步骤：

第一步，制作聚丙烯介质层5和聚脂介质层6。

第二步，在聚丙烯介质层5和聚脂介质层6上蒸镀沉积形成金属电极层7，金属电极层和有机物介质层之间由于存在巨大的物理和力学性能上的差异，在高真空蒸镀工艺中容易导致沉积的金属层呈岛状生长或混合型生长，岛状生长或混合型生长的薄膜将存在不连续或容易引起击穿的突出物，导致金属膜导的电能力下降及抗击穿能力下降，而且在工作中容易引起粘合不良甚至起皮等现象。本方案通过合金沉积技术，抑制岛状生长，使得金属电极层成平滑的二维生长，获得厚度一致性高、表面起伏小、导电性能好、击穿极限高的金属电极层。

传统金属电极层沉积是在常温下完成的，但是滤波电容器工作时内部温度往往较高，可达80℃-100℃度，这将导致沉积的金属电极层与介质层之间存在严重的应力，严重时可导致金属电极层褶皱生长断裂，影响金属电极层的导电能力或引起电容器内部短路。因此沉积过程改为在电容器工作时可能达到的内部温度下进行，通过预先施加预应力技术，使电容器工作时内部应力减小。

并且可在b步骤前，在聚丙烯介质层5和聚脂介质层6上蒸镀粘连层，然后再在粘连层上沉积金属电极层7，提高了金属电极层和介质层之间的粘合能力，避免在沉积过程或使用过程中因温度升高而导致起皮、脱落现象，从而进一步提高电容器的稳定性。

第三步，通过卷绕设备将层叠的聚丙烯介质层5和聚脂介质层6卷绕成芯子1，卷绕设备卷绕过程中控制放卷直流伺服电机的输出力矩和方向，同时用无触点的磁感应电位器反馈检测张力来保持张力恒定。

芯子的容量与卷绕的圈数密切相关,对于芯子的精度控制就成为一项关键技术，卷绕圈数的控制以及计数通常采用高速计数模块或有较高检测精度的传感器实现。本方案中卷绕过程的转速采用分段速度控制，通过加减速，避免抖动现象产生。

卷绕后芯子的外端接口处需要热封处理去金属化。该技术采用对金属电极层加电压短路烧掉的方式进行。在不增加塑料膜材料的情况下，通过去金属技术将其金属导电特性去除，此项技术既可以节约材料成本,同时又可以减小电容芯子的外径，避免断头短路的情况出现，可极大地提高卷绕芯子成品率。

第四步，利用喷金机将锌、锑、锡、铜熔化，并用高压气流在芯子的端部的边缘加厚部上喷涂喷金层3；喷金时对温度、距离、喷金气体的压力及压缩空气洁净度加以控制，使芯子外端接口处的金属电极层形成致密的可焊接金属层，使焊接更为牢固，大大提高了薄膜电容器的脉冲电流处理能力。

第五步，对芯子进行热处理；卷绕后芯子经加热，使芯子内部在横向和纵向产生收缩，把卷绕残留在匝间间隙中的空气排出，消除在元件卷绕中带来的潮气，提高电容器元件的紧密度，使电容量的稳定性得以改善,它还可以进一步消除卷绕应力，有助于改善电气性能，对提高产品质量、减少元件报废率起着重要作用。

第六步，在芯子1的喷金层3上焊接引脚4，并在该过程中加强质量自检和专检工作，及时监测焊后产品的损耗情况，发现问题及时反馈调整。对芯子的分选测量，将性能不良品剔除，降低后道工序的加工成本。

第七步，对芯子1用封装层2进行外包封，封装层可以起到绝缘、防潮、和机械防护等作用，对电容器的质量和电性能有重要影响。封装层为环氧树脂封装层。替换的本项目中自行研制另一种封装层，该封装层的封料采用了硼、锌、铝复合而成，该封装层在遇火时，产品自身吸热慢，反应慢，达到一定高温后即膨胀、隔氧，燃烧过程中，提高了产品成碳率，生成碳后保护了下层高聚物，同时生成水，水蒸气与可稀释可燃气体，从而达到阻燃效果，且不含卤素。

封装层加工的固化过程中消耗大量的能源，增加了生产的成本，而且固化时间长，导致生产周期加长，因此本方案在封装层的原料中加入光引发剂、光敏感剂以及紫外线吸收剂，经紫外光照射后，能够迅速达到固化效果，只用紫光灯照射3分钟即能产生固化反映，固化时间大幅缩短、能源消耗少、生产效率高。

封装层的原料中加入流平助剂可降低流平温度，从整体上改善流平效果，保证达到最佳流平状态，并产生更好的外观。

并且还在封装层中加入一种无铅的光显色剂，该物质在激光照射时产生色变，从而使电容器表面获得了清晰、稳定、牢固的激光打印效果，改变了传统的油墨打标，减少了环境污染，提高了显色效果。

通过上述实施例，本发明的目的已经被完全有效的达到了。熟悉该项技术的人士应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (10)

1.一种滤波电容器，包括芯子、连接在芯子上的引脚和包履在芯子外的封装层，所述芯子包括至少两层交替的第一金属化薄膜和第二金属化薄膜，其特征在于：所述第一金属化薄膜包括聚丙烯介质层，所述第二金属化薄膜包括聚脂介质层，所述聚丙烯介质层和聚脂介质层上设有金属电极层。

2.根据权利要求1所述的一种滤波电容器，其特征在于：所述第一金属化薄膜和第二金属化薄膜的一端设有边上留边，所述第一金属化薄膜和第二金属化薄膜另一端的金属电极层上设有边缘加厚部。

3.根据权利要求2所述的一种滤波电容器，其特征在于：所述边缘加厚部上设有喷金层。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种滤波电容器，其特征在于：所述金属电极层为锌铝电极层。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种滤波电容器，其特征在于：所述聚丙烯介质层和金属电极层之间以及所述聚脂介质层和金属电极层之间设有粘连层。

6.根据权利要求5所述的一种滤波电容器，其特征在于：所述粘连层为镍金属层或是钛金属层。

7.根据权利要求1或2或3所述的一种滤波电容器，其特征在于：所述封装层为环氧树脂封装层。

8.一种滤波电容器的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

a、制作聚丙烯介质层和聚脂介质层；

b、在聚丙烯介质层和聚脂介质层上蒸镀沉积形成金属电极层，控制沉积过程的温度接近电容器工作时能达到的内部温度；

c、通过卷绕设备将层叠的聚丙烯介质层和聚脂介质层卷绕成芯子，同时采用无触点的磁感应电位器反馈检测张力来保持张力恒定，卷绕过程的转速采用分段速度控制，成型的芯子外端接口处通过热封处理进行去金属化；

d、利用喷金机将锌、锑、锡、铜熔化，并用高压气流在芯子的端部喷涂喷金层；

e、对芯子进行热处理；

f、在芯子的喷金层上焊接引脚；

g、对芯子用封装层进行外包封。

9.根据权利要求8所述一种滤波电容器的制造方法，其特征在于：b步骤前，先在聚丙烯介质层和聚脂介质层上蒸镀粘连层。

10.根据权利要求8或9所述一种滤波电容器的制造方法，其特征在于：所述封装层的粉末原料中加入流平助剂、光引发剂、光敏感剂以及紫外线吸收剂。