CN104319095A - 一种电容器用金属化薄膜及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电容器用金属化薄膜及其制造工艺，所述金属化薄膜包括基膜和镀制在基膜上的多个镀层单元，所述镀层单元由若干层金属镀层依次叠置覆盖构成，其特征在于，所述镀层单元沿横向在基膜上依次排列，镀层单元之间设有留边区；所述镀层单元的纵向截面左右镜像对称，镀层单元两侧为渐变方阻区,中间为加厚方阻区,所述加厚方阻区包含的金属镀层厚于渐变方阻区中的对应的金属镀层,使加厚方阻区呈向上拱起的圆弧形，所述渐变方阻区呈弧线形。本发明制造工艺通过真空蒸镀将银、铝、锌等材料镀制在基膜上，之后覆盖抗氧化材料构成的保护层，形成吸附附着力好、耐压性能、耐电流性能及自愈性能强的电容器用金属化薄膜产品。

Description

一种电容器用金属化薄膜及其制造工艺

技术领域

本发明涉及一种真空蒸发镀膜产品及其制造工艺。

背景技术

金属化薄膜电容器是利用聚酯薄膜或聚丙烯薄膜等材料作为介质，锌铝合金通过真空蒸镀方式将其附着在薄膜表面，形成电极。而电容器用的金属化薄膜的质量对电容器的寿命有着很大的影响。金属化薄膜在蒸镀过程中，如能控制合适的加厚区宽度及方阻值、非加厚区渐变型方阻值，选择合适的镀层厚度和工艺，使产品的耐电压与耐电流性达到最佳，可显著提高电容器的性能。

发明内容

本发明的技术目的是提供一种耐高压、耐电流冲击的电容器用金属化薄膜及其制造工艺。

本发明公开的技术方案为：

一种电容器用金属化薄膜，包括基膜和镀制在基膜上的多个镀层单元，所述镀层单元由若干层金属镀层依次叠置覆盖构成，其特征在于，所述镀层单元沿横向在基膜上依次排列，镀层单元之间设有留边区；所述镀层单元的纵向截面左右镜像对称，镀层单元两侧为渐变方阻区,中间为加厚方阻区,所述加厚方阻区包含的金属镀层厚于渐变方阻区中的对应金属镀层,使加厚方阻区呈向上拱起的圆弧形，所述渐变方阻区呈弧线形。

进一步的技术方案还包括：

所述镀层单元包括自基膜表面向上分别蒸镀的银层、铝层和锌层，按质量百分比，所述镀层单元中含有1～3％的银元素、3～7％的铝元素、90～92％锌元素,余量为杂质,所述杂质的质量含量为≥0％。

在蒸镀过程中，各蒸镀源材料，尤其是相邻膜层之间不可避免的会发生物质的物理或化学反应，产生除蒸镀源材料单质之外的合金物质或氧化物等化合物,同时蒸镀源材料本身也会因纯度问题存在不可避免的杂质。

所述镀层单元自外侧边向中心线依次分为R1区、R2区、R3区及R4区，所述R1区、R2区、R3区为渐变方阻区的部分,所述R4区为加厚方阻区的部分，所述R1区包括2～4Ω/□的方阻值渐变范围区间、R2区包括6～12Ω/□的方阻值渐变范围区间、R3区包括15～20Ω/□的方阻值渐变范围区间,所述R4区包括25～40Ω/□的方阻值渐变范围区间。

所述渐变方阻区的纵向截面自R3区至R1区呈渐屈线型。

优选的，所述R1区的纵向宽度为5±1mm，所述R2区的纵向宽度为38.5±1mm，所述R3区的纵向宽度为25±1mm，所述R4区的纵向宽度为4±1mm，所述留边区的纵向宽度为5±0.5mm。在实际加工中，以上参数无法避免绝对误差。

一种电容器用金属化薄膜的制造工艺，在真空环境中进行，其特征在于，包括以下步骤：

将基膜料卷安装在合适的卷轴上，并将膜料绕过相应的限位导辊，将位于各蒸发器上方的一段膜料展平，使膜料移动过程中依次经过屏蔽油蒸发器、银蒸发器、铝蒸发器、锌蒸发器、保护油蒸发器的上方，蒸镀后在基膜一面形成了沿其延伸方向依次排布的若干镀层单元；

所述蒸发器之间保持一定间距，蒸发源材料的蒸发面积与预设镀层单元的覆盖区域同宽同长，蒸镀前，根据预设的留边区和镀层单元的形状、尺寸，膜层下方对应各蒸发器的位置设置相应的挡板结构，屏蔽油蒸镀在基膜上预设留边区的位置；镀膜过程中，真空环境的真空度为3～5(10E-4)Pa，膜料移动速度为18～20m/s；

银蒸发器中银材料的加热温度为980～1030℃，在蒸发源至膜料的垂直方向上的蒸气流速度为0.4～0.6m/s；

铝蒸发器蒸发舟的加热电流为70～90A，送铝速度为500～700mm/min，在蒸发源至膜料的垂直方向上的蒸气流速度为0.4～0.6m/s，铝丝直径为2mm；

锌蒸发器中锌材料的加热温度为650～700℃，在蒸发源至膜料的垂直方向上的蒸气流速度为6～7m/s。

进一步的技术方案还包括：

经保护油蒸发器蒸镀后的膜料从冷却辊的下方绕过，蒸镀时，所述冷却辊的制冷温度设置为-20℃至-25℃。

所述屏蔽油和保护油为全氟聚醚材料，所述屏蔽油蒸发器、保护油蒸发器的加热温度设为240～280℃，在蒸汽源至膜料的垂直方向上的蒸气流速度为0.4～0.6m/s。

施加在所述冷却辊和膜料之间的偏压值为100V/μm，所述μm为基膜的厚度。

镀膜结束后，关闭真空系统，所述冷却辊加热到40～45℃后，破真空，取出膜料。

本发明的有益效果：

本发明金属化薄膜附着力好、抗氧化性强，具有显著提高的耐压性能、耐电流性能以及自愈性能。本发明制造工艺科学合理，有效保障了产品镀膜的质量。

附图说明

图1为设有四个镀层单元的一段膜料的俯视图；

图2为镀层单元的纵向剖视图；

图3为真空蒸镀设备的结构示意简图；

图4为本发明金属化薄膜制造电容器与普通产品的寿命投切试验对比图；

图5为本发明金属化薄膜制造电容器与普通产品的加速老化试验对比图；

上图中，1-基膜，2-放料轴，3-卷收轴，4-展平辊，5-张力辊，6-冷却辊，7-测量辊，8-真空室，9-留边区。

具体实施方式

为了进一步说明本发明的技术目的和技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的阐述。

如图1、图2所示的一种电容器用金属化薄膜，包括聚丙烯薄膜基膜和镀制在基膜一面的若干镀层单元，所述镀层单元由银、铝、锌等若干层金属镀层依次叠置覆盖构成，所述镀层单元沿横向在基膜上依次排列，镀层单元之间设有留边区9。所述镀层单元的纵向截面左右镜像对称，镀层单元两侧为渐变方阻区,中间为加厚方阻区。

所述镀层单元包括自基膜表面向上分别蒸镀的银层、铝层和锌层，按质量百分比，所述镀层单元中含有1～3％的银元素、3～7％的铝元素、90～92％锌元素,余量为杂质,所述杂质的质量含量为≥0％。,所述加厚方阻区包含的银、铝、锌镀层均厚于渐变方阻区中的对应金属镀层,使加厚方阻区呈向上拱起的圆弧形，所述渐变方阻区则呈弧线形

所述镀层单元自外侧边向中心线依次分为R1区、R2区、R3区及R4区，所述R1区、R2区、R3区为渐变方阻区的部分,所述R4区为加厚方阻区的部分。以采用常规四探针电阻率测量法为例(位于同一直线上的四根探针之间等距间隔约为1mm)，在上述各区不同厚度位置进行若干次测量，根据测量结果的变化，所述R1区的包括2～4Ω/□的一段方阻值渐变范围区间、R2区包括6～12Ω/□的方阻值渐变范围区间、R3区包括15～20Ω/□的方阻值渐变范围区间,所述R4区包括25～40Ω/□的方阻值渐变范围区间，如图2所示。所述渐变方阻区的纵向截面自R3区至R1区呈渐屈线(渐曲线)型。

作为优选实施例，所述R1区的纵向宽度为5mm，所述R2区的纵向宽度为38.5mm，所述R3区的纵向宽度为25mm，所述R4区的纵向宽度为4mm，实际生产中，四区加起来后宽度约为145±0.5mm，所述留边区为5±0.2mm左右。

所述电容器用金属化薄膜可采用如下制造工艺在真空蒸发镀膜设备上进行，包括以下步骤：

将基膜料卷安装在合适的卷轴上，并将膜料绕过相应的限位导辊，包括放料辊2、展平辊4、冷却辊6、张力辊5、测量辊7、卷收辊3和其它导辊等，将位于各蒸发器上方的一段膜料展平，各种准备工作完成后，将真空室8真空环境的真空度调节为4(10E-4)Pa(即0.0004Pa)。

随着放料辊2和卷收辊3的动作，膜料移动过程中依次经过屏蔽油蒸发器、银蒸发器、铝蒸发器、锌蒸发器、保护油蒸发器的上方，各蒸发器之间保持一定间距。蒸发源材料的蒸发面积与预设镀层单元的覆盖区域同宽同长，蒸镀前，根据预设的留边区和镀层单元的形状、尺寸，膜层下方对应各蒸发器的位置设置了相应的挡板结构，所述屏蔽油蒸镀在基膜上预设留边区的位置，防止蒸发源材料附着，而保护油用于防止镀层氧化。

镀膜过程中，膜料移动速度为20m/s，并设置各蒸发器参数如下：

所述屏蔽油蒸发器的加热温度为260℃，其在蒸汽源至膜料的垂直方向上的蒸气流速度约为0.5m/s。

银蒸发器中银材料的加热温度为980～1030℃，其在蒸发源至膜料的垂直方向上的蒸气流速度约为0.5m/s；

铝蒸发器蒸发舟的加热电流为70～90A，送铝速度为500～700mm/min，在蒸发源至膜料的垂直方向上的蒸气流速度为0.4～0.6m/s，送入的铝丝直径为2mm；

锌蒸发器中锌源的加热温度为650～700℃，其在蒸发源至膜料的垂直方向上的蒸气流速度约为6.3m/s；

所述保护油蒸发器的加热温度为260℃，其在蒸汽源至膜料的垂直方向上的蒸气流速度为0.5m/s。

上述各蒸发源材料，如铝丝、锌条等，其材料纯度应选择纯度在99.99％以上的材料。

经保护油蒸发器蒸镀后的膜料从冷却辊6的下方绕过，蒸镀时，所述冷却辊的制冷温度设置为-20℃至-25℃。用于吸附冷却辊和膜料的偏压系统(静电吸附)施加在所述冷却辊6和膜料之间的偏压值为100V/μm，所述μm为基膜的厚度，即随着基膜的增厚，偏压值增加。

镀膜结束后，关闭真空系统，所述冷却辊6加热到40～45℃之后，破真空，取出膜料，防止冷却辊6在低温下凝结水汽，影响镀膜质量。

镀膜完成后得到的金属化薄膜(MPP)材料，经分切、卷绕、喷金、焊接、浸渍、灌装等工序，可制成低压电力电容器。如图4本发明金属化薄膜制造电容器与普通产品的寿命投切试验对比图、图5本发明金属化薄膜制造电容器与普通产品的加速老化试验对比图可见，本发明金属化薄膜制成的电容器与普通产品对比，具有显著的性能提高。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进。本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种电容器用金属化薄膜，包括基膜和镀制在基膜上的多个镀层单元，所述镀层单元由若干层金属镀层依次叠置覆盖构成，其特征在于，所述镀层单元沿横向在基膜上依次排列，镀层单元之间设有留边区；所述镀层单元的纵向截面左右镜像对称，镀层单元两侧为渐变方阻区,中间为加厚方阻区,所述加厚方阻区包含的金属镀层厚于渐变方阻区中的对应金属镀层,使加厚方阻区呈向上拱起的圆弧形，所述渐变方阻区呈弧线形。

2.根据权利要求1所述的一种电容器用金属化薄膜，其特征在于，所述镀层单元包括自基膜表面向上分别蒸镀的银层、铝层和锌层，按质量百分比，所述镀层单元中含有1～3％的银元素、3～7％的铝元素、90～92％锌元素,余量为杂质,所述杂质的质量含量为≥0％。

3.根据权利要求1或2所述的一种电容器用金属化薄膜，其特征在于,所述镀层单元自外侧边向中心线依次分为R1区、R2区、R3区及R4区，所述R1区、R2区、R3区为渐变方阻区的部分,所述R4区为加厚方阻区的部分,所述R1区包括2～4Ω/□的方阻值渐变范围区间、R2区包括6～12Ω/□的方阻值渐变范围区间、R3区包括15～20Ω/□的方阻值渐变范围区间,所述R4区包括25～40Ω/□的方阻值渐变范围区间。

4.根据权利要求3所述的一种电容器用金属化薄膜，其特征在于,所述渐变方阻区的纵向截面自R3区至R1区呈渐屈线型。

5.根据权利要求3所述的一种电容器用金属化薄膜，其特征在于,所述R1区的纵向宽度为5±1mm，所述R2区的纵向宽度为38.5±1mm，所述R3区的纵向宽度为25±1mm，所述R4区的纵向宽度为4±1mm，所述留边区的纵向宽度为5±0.5mm。

6.一种电容器用金属化薄膜的制造工艺，在真空环境中进行，其特征在于，包括以下步骤：

将基膜料卷安装在合适的卷轴上，并将膜料绕过相应的限位导辊，将位于各蒸发器上方的一段膜料展平，使膜料移动过程中依次经过屏蔽油蒸发器、银蒸发器、铝蒸发器、锌蒸发器、保护油蒸发器的上方，蒸镀后在基膜一面形成沿其延伸方向依次排布的若干镀层单元；

所述蒸发器之间保持一定间距，蒸发源材料的蒸发面积与预设镀层单元的覆盖区域同宽同长；蒸镀前，根据预设的留边区和镀层单元的形状、尺寸，膜层下方对应各蒸发器的位置设置相应的挡板结构，屏蔽油蒸镀在基膜上预设留边区的位置；镀膜过程中，真空环境的真空度为3～5(10E-4)Pa，膜料移动速度为18～20m/s；

银蒸发器中银材料的加热温度为980～1030℃，在蒸发源至膜料的垂直方向上的蒸气流速度为0.4～0.6m/s；

铝蒸发器蒸发舟的加热电流为70～90A，送铝速度为500～700mm/min，在蒸发源至膜料的垂直方向上的蒸气流速度为0.4～0.6m/s，铝丝直径为2mm；

锌蒸发器中锌材料的加热温度为650～700℃，在蒸发源至膜料的垂直方向上的蒸气流速度为6～7m/s。

7.根据权利要求6所述的一种电容器用金属化薄膜的制造工艺，其特征在于，经保护油蒸发器蒸镀后的膜料从冷却辊的下方绕过，蒸镀时，所述冷却辊的制冷温度设置为-20℃至-25℃。

8.根据权利要求7所述的一种电容器用金属化薄膜的制造工艺，其特征在于，所述屏蔽油和保护油为全氟聚醚材料，所述屏蔽油蒸发器、保护油蒸发器的加热温度设为240～280℃，在蒸汽源至膜料的垂直方向上的蒸气流速度为0.4～0.6m/s。

9.根据权利要求7所述的一种电容器用金属化薄膜的制造工艺，其特征在于，施加在所述冷却辊和膜料之间的偏压值为100V/μm，所述μm为基膜的厚度。

10.根据权利要求6-9中任一权项所述的一种电容器用金属化薄膜的制造工艺，其特征在于，镀膜结束后，关闭真空系统，所述主鼓加热到40～45℃后，破真空，取出膜料。