CN105428065A - 一种开路模式多芯组合陶瓷电容器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种开路模式多芯组合陶瓷电容器，多芯组合陶瓷电容器包括树脂体、引线框、多层陶瓷电容器、熔断器和引脚；熔断器串联在引线框上，多层陶瓷电容器串联或并联在引线框上；引线框、多层陶瓷电容器和熔断器封装在树脂体中，且引线框的端部伸出树脂体并与引脚连接。本发明能在引线框上串联或并联多个多层陶瓷电容器，能实现电容器的小体积、耐高压和大容量等特征。在多层陶瓷电容器两端的电极上涂抹上防飞弧保护液，且烘焙固化后用环氧树脂进行模压成型，能有效防止多层陶瓷电容器的电极之间产生飞弧损坏电路，也不易因机械应力而损坏。
Description
技术领域
本发明涉及一种陶瓷电容器及其制备方法，具体涉及由多个多层陶瓷电容器和熔断器组合而成的陶瓷电容器及其制备方法。
背景技术
多层片式陶瓷电容器即MLCC，是电路、电器、电子装备中最为常用的元件之一。目前已被广泛应用于电子产品、通信通讯、计算机等电器产品和电子设备上。就单机使用MLCC数量而言，以笔记本电脑、数字电视、IPAD及手机用量最大，每台笔记本电脑MLCC量约为500-900只，每台数字电视用量约600-800只，每部手机MLCC量200-700只不等。
电容器在科技的推动下正朝着小型化、微型化、大容量的方向发展。单个的MLCC仅靠改变生产工艺和制作产品的材料，难以在大容量、耐高压和低等效串联电阻上取得很大的进步。如果在电路中直接采用多个MLCC串联或并联则会增加电路设计的复杂程度，还会增加MLCC在电路板上占用的空间。
通常每个MLCC在电路板上有2个焊接引脚，密集的多个MLCC之间引脚之间的间距会很小，这不仅增加了将MLCC安装到电路板上的难度，还会增加维修时更换单个MLCC的难度，且当灰尘或其它异物在电路板上堆积时，MLCC之间还有产生电弧闪络而损坏电路的安全隐患。多个MLCC焊接在电路板上时，还易出现电路板因于机械应力而使MLCC出现脱焊、内部断裂等问题。
通过国内检索发现以下专利与本发明有相似之处：
申请号为201520126655.3，名称为“一种芯子分立串联式电容器”的实用新型公开了一种芯子分立串联式电容器，涉及电容器设计技术领域，包括壳体、置于壳体内部的电容器芯子，灌注在壳体与电容器芯子之间的浸渍剂、设置在壳体上的端盖和设置在端盖上的接线端子，电容器芯子包括第一芯子组和第二芯子组，第一芯子组设置在第二芯子组的上方，第一芯子组的上端设置有一上定位卡件，第一芯子组和第二芯子组之间设置有一中定位卡件，第二芯子组的下端设置有一下定位卡件，第一芯子组和第二芯子组之间通过导线串联且连接于顶部的接线端子上。其有益效果是：结构简单、设计合理，通过在同一壳体内串联设计两组电容器芯子，减小了壳体耗材的同时，增加了电容器的功率，便于同一维修管理，节省成本。
此实用新型为了增加电容器的功率将多个电容器芯子串联在一起，与本发明有相似之处。但此实用新型是采用导线将多个电容器芯子进行串联的，与本发明中采用引线框上焊接多个多层陶瓷电容器的结构不同。本发明中在引线框上焊接多层陶瓷电容器的个数能更多，占用的空间小，且采用树脂体封装后，整个多芯组合陶瓷电容器更牢固。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对电器中需要大容量、耐高压、体积小的电容器时，目前的电容器难以满足要求，而提出一种将多个多层陶瓷电容器并联或串联在引线框上并进行封装的一种小体积、耐高压、大容量的多芯组合陶瓷电容器。
针以上述问题，本发明提出的技术方案是：一种开路模式多芯组合陶瓷电容器，多芯组合陶瓷电容器包括树脂体、引线框、多层陶瓷电容器、熔断器和引脚；熔断器串联在引线框上，多层陶瓷电容器串联或并联在引线框上；引线框、多层陶瓷电容器和熔断器封装在树脂体中，且引线框的端部伸出树脂体并与引脚连接。
进一步地，引线框包括引线框基体和引线框镀层，引线框基体为银或铜，引线框镀层的内层为镍层，引线框镀层的外层为锡层。
进一步地，引线框基体的厚度为1.5mm，引线框镀层的镍层的厚度为1-7μm，引线框镀层的锡层的厚度为3-9μm。
进一步地，多层陶瓷电容器和熔断器通过焊锡膏焊接固定在引线框上，引线框上焊接的熔断器的个数为1个以上，引线框上焊接的多层陶瓷电容器的个数为2个以上。
进一步地，引线框是一个闭合的线框，引线框有2个以上的端部，引线框的端部伸出了树脂体并进行了折弯。
一种开路模式多芯组合陶瓷电容器的制备方法，至少包括如下工序:
a)引线框制作，将金属片通过冲压或蚀刻的方法形成所需的引线框基体，然后采用挂镀工艺将镍电镀在引线框基体上，接着采用挂镀工艺将锡电镀在镍层上；
b)组装，采用回流焊接工艺将多层陶瓷电容器和熔断器通过焊锡膏焊接固定在引线框上；
c)防飞弧，在多层陶瓷电容器两端的金属部位涂上防飞弧保护液，并进行烘焙固化。
d)模压塑封，将多层陶瓷电容器、熔断器、引线框和环氧树脂放入模具中，模压成型，并对成型的产品进行塑封；
e)喷砂，使用喷砂机喷射出砂子打磨塑封后的产品表面，使被塑封的引线框的端部露出来；
f)弯角，将喷砂后露出的引线框的端部进行弯角，折弯引线框的端部使其贴近树脂体；
g)表面处理，将塑封、喷砂后的产品浸入表面处理液中，使裸露在树脂体外的引线框上镀上一层锡铅合金，以便更好的进行焊接；
h)贴片，将金属片的引脚和折弯后的引线框的端部进行SMD贴装；
i)测试，使用LCR表对产品的容量、损耗进行测试；使用绝缘电阻测试仪对产品的绝缘电阻进行测试；使用耐压测试仪对产品的耐电压性能进行测试。
进一步地，所述工序a中电镀镍的时间是10-40分钟，电镀镍的电流是3-14A；电镀锡的时间是20-60分钟，电镀锡的电流是5-15A。
进一步地，所述工序b中焊锡膏焊接的温度是270-320℃。
进一步地，所述工序c中防飞弧保护液的涂抹厚度为0.1mm，烘焙固化的温度为110-170℃，烘焙固化的时间为3-6小时。
进一步地，所述工序d中多层陶瓷电容器的容量为22.1-23.7μF，损耗角正切为1.8%-2.2%，绝缘电阻大于或等于100MΩ·μF。
本发明的优点是：
1.在引线框上焊接的多个多层陶瓷电容器能紧密的排列在一起，能实现电容器的小体积、耐高压、大容量等特征。
2.将树脂体外的引线框浸在表面处理液中，使得引线框上镀上一层锡铅合金，使得引脚焊接后更为牢固。
3.在每个多层陶瓷电容器两端的电极上都涂抹上防飞弧保护液，且烘焙固化后用环氧树脂进行模压成型，能有效防止多层陶瓷电容器的电极之间产生飞弧损坏电路。
4.引线框、多层陶瓷电容器和熔断器都封装在树脂体中，使得整个组合陶瓷电容器结构坚固、不易因机械应力而损坏。
附图说明
图1为实施例一的结构示意图；
图2为图1的等效电路图；
图3为实施例二的结构示意图；
图4为图3的等效电路图；
图5为实施例三的结构示意图；
图中：1引线框、2多层陶瓷电容器、3熔断器、4引脚、5树脂体。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做一步的描述：
实施例一
如图1所示，多芯组合陶瓷电容器包括树脂体（5）、引线框（1）、多层陶瓷电容器（2）、熔断器（3）和引脚（4）。多个多层陶瓷电容器（2）焊接在引线框（1）中，且引线框（1）的端部焊接有熔断器（3）和引脚（4），从而组成一串联电路。其中引线框（1）、多层陶瓷电容器（2）和熔断器（3）封装在树脂体（5）中，引脚（4）焊接在树脂体（5）外。
引线框（1）的端部伸出了树脂体（5）并进行了折弯，金属的片状引脚（4）与伸出的引线框（1）的端部进行SMD贴装，引脚（4）优选为厚度小于2mm的金属薄片。熔断器（3）串联在引线框（1）上，且熔断器（3）串联在片式多层陶瓷电容器（2）与引脚（4）之间。
引线框（1）包括引线框（1）基体和引线框（1）镀层，引线框（1）基体为银或铜，是通过冲压或蚀刻的方法将中间镂空成引线框（1）基体，引线框（1）基体的厚度为1.5mm。引线框（1）镀层的内层为镍层，镍层的厚度为1-7μm，引线框（1）镀层的外层为锡层，锡层的厚度为3-9μm，都是通过挂镀工艺镀成。根据多芯组合陶瓷电容器中的多层陶瓷电容器（2）是进行串联还是并联，以及串联或并联的多层陶瓷电容器（2）的个数，来设计引线框（1）基体的形状。
引线框（1）镀层的镍层的电镀时间是10-40分钟，电镀电流是3-14A；引线框（1）镀层的锡层的电镀时间是20-60分钟，电镀电流是5-15A。多层陶瓷电容器（2）和熔断器（3）都是通过焊锡膏焊接固定在引线框（1）上的，焊锡膏焊接的温度是270-320℃。
如图1所示，多个多层陶瓷电容器（2）焊接在引线框（1）上形成的是一串联电路，其中多个多层陶瓷电容器（2）和两个熔断器（3）都是串联在电路中，其等效电路图如图2所示。如图3所示，多个多层陶瓷电容器（2）是并联在电路中，而四个熔断器（3）是与多层陶瓷电容器（2）串联，其等效电路如图4所示。图5与图3类似，仅将四个熔断器（3）与多层陶瓷电容器（2）串联改成了两个熔断器（3）与多层陶瓷电容器（2）串联。
下面的表1中显示了本实施例中采用的多层陶瓷电容器（2）的容量、损耗角正切和绝缘电阻的值：
表1：开路模式多层陶瓷电容器基本参数
| 容量（μF） | 损耗角正切(%) | 绝缘电阻（Ω） |
| 22.1-23.7 | 1.8-2.2 | ≥100MΩ·μF |
下面的表2中显示了本实施例中采用不同的额定电流和额定电压的熔断器（3）FUSE时，在熔断器（3）熔断时，其不同的熔断时间：
表2：FUSE参数选择
| 试验号 | 额定电流（A） | 额定电压（V） | 熔断时间（S） |
| 1 | 5 | 25 | 1 |
| 2 | 10 | 16 | 0.5 |
| 3 | 15 | 10 | 0.1 |
通过表2的熔断器（3）FUSE的参数可以看出，FUSE的额定电流越大其额定电压越低。选用适当的熔断器（3）FUSE焊接在引线框（1）中是本次发明中很重要的一个环节。
下面的表3中显示了多层陶瓷电容器（2）MLCC和熔断器（3）FUSE通过焊锡膏与引线框（1）焊接时，不同的温度对产品性能的影响。
表3：焊接产品性能
由于多个多层陶瓷电容器（2）两端的电极较近，尤其是在电极上有尖锐的突起时，易产生飞弧。为防止电极间的飞弧，采用了两种保护方法：其一是在多层陶瓷电容器（2）两端的电极上涂上防飞弧保护液，并进行烘焙固化。其二是将环氧树脂放入模具中模压成型，用树脂体（5）对多层陶瓷电容器（2）两端的电极进行绝缘包裹。
下面的表4中显示了防飞弧保护液在不同的工艺参数下，对模压质量的影响。
表4：防飞弧保护液工艺参数
涂抹并固化防飞弧保护液后，将多层陶瓷电容器（2）、熔断器（3）、引线框（1）和环氧树脂放入模具中，模压成型，并对成型的产品进行塑封。模压塑封后使用喷砂机喷射出砂子打磨塑封后的产品表面，使被塑封的引线框（1）的端部露出来。喷砂后将喷砂后露出的引线框（1）的端部进行弯角，折弯引线框（1）的端部使其贴近树脂体（5）。弯角后将塑封、喷砂后的产品浸入表面处理液中，使裸露在树脂体（5）外的引线框（1）上镀上一层锡铅合金，以便更好的进行焊接。表面处理后将金属片的引脚（4）和折弯后的引线框（1）的端部进行SMD贴装。贴片后使用LCR表对产品的容量、损耗进行测试；使用绝缘电阻测试仪对产品的绝缘电阻进行测试；使用耐压测试仪对产品的耐电压性能进行测试。
当多层陶瓷电容器（2）是通过串联的方式焊接在引线框（1）中时，能提高多芯组合陶瓷电容器的耐电压性能；当多层陶瓷电容器（2）是通过并联的方式焊接在引线框（1）中时，能使多芯组合陶瓷电容器成为大容量的电容器。且多层陶瓷电容器（2）焊接在引线框（1）上的个数可根据具体的电路需要来焊接，还可以通过改变引线框（1）的形状来增加或减少多层陶瓷电容器（2）的焊接个数，使得多层陶瓷电容器（2）能非常灵活的组成能适用于各种高要求的电路的多芯组合陶瓷电容器。
另外，为保护电路不会被过电流或过电压烧毁，多芯组合陶瓷电容器中可根据具体的电路需要来焊接不同的额定电流和额定电压的熔断器（3）。
很显然，在不脱离本发明所述原理的前提下，作出的若干改进或修饰都应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种开路模式多芯组合陶瓷电容器，其特征在于，多芯组合陶瓷电容器包括树脂体（5）、引线框（1）、多层陶瓷电容器（2）、熔断器（3）和引脚（4）；熔断器（3）串联在引线框（1）上，多层陶瓷电容器（2）串联或并联在引线框（1）上；引线框（1）、多层陶瓷电容器（2）和熔断器（3）封装在树脂体（5）中，且引线框（1）的端部伸出树脂体（5）并与引脚（4）连接。
2.根据权利要求1所述的一种开路模式多芯组合陶瓷电容器，其特征在于，引线框（1）包括引线框（1）基体和引线框（1）镀层，引线框（1）基体为银或铜，引线框（1）镀层的内层为镍层，引线框（1）镀层的外层为锡层。
3.根据权利要求2所述的一种开路模式多芯组合陶瓷电容器，其特征在于，引线框（1）基体的厚度为1.5mm，引线框（1）镀层的镍层的厚度为1-7μm，引线框（1）镀层的锡层的厚度为3-9μm。
4.根据权利要求1所述的一种开路模式多芯组合陶瓷电容器，其特征在于，多层陶瓷电容器（2）和熔断器（3）通过焊锡膏焊接固定在引线框（1）上，引线框（1）上焊接的熔断器（3）的个数为1个以上，引线框（1）上焊接的多层陶瓷电容器（2）的个数为2个以上。
5.根据权利要求1所述的一种开路模式多芯组合陶瓷电容器，其特征在于，引线框（1）是一个闭合的线框，引线框（1）有2个以上的端部，引线框（1）的端部伸出了树脂体（5）并进行了折弯。
6.一种开路模式多芯组合陶瓷电容器的制备方法，其特征在于，至少包括如下工序:
a)引线框（1）制作，将金属片通过冲压或蚀刻的方法形成所需的引线框（1）基体，然后采用挂镀工艺将镍电镀在引线框（1）基体上，接着采用挂镀工艺将锡电镀在镍层上；
b)组装，采用回流焊接工艺将多层陶瓷电容器（2）和熔断器（3）通过焊锡膏焊接固定在引线框（1）上；
c)防飞弧，在多层陶瓷电容器（2）两端的金属部位涂上防飞弧保护液，并进行烘焙固化；
d)模压塑封，将多层陶瓷电容器（2）、熔断器（3）、引线框（1）和环氧树脂放入模具中，模压成型，并对成型的产品进行塑封；
e)喷砂，使用喷砂机喷射出砂子打磨塑封后的产品表面，使被塑封的引线框（1）的端部露出来；
f)弯角，将喷砂后露出的引线框（1）的端部进行弯角，折弯引线框（1）的端部使其贴近树脂体（5）；
g)表面处理，将塑封、喷砂后的产品浸入表面处理液中，使裸露在树脂体（5）外的引线框（1）上镀上一层锡铅合金，以便更好的进行焊接；
h)贴片，将金属片的引脚（4）和折弯后的引线框（1）的端部进行SMD贴装；
i)测试，使用LCR表对产品的容量、损耗进行测试；使用绝缘电阻测试仪对产品的绝缘电阻进行测试；使用耐压测试仪对产品的耐电压性能进行测试。
7.根据权利要求6所述的多芯组合陶瓷电容器的制备方法，其特征在于，所述工序a中电镀镍的时间是10-40分钟，电镀镍的电流是3-14A；电镀锡的时间是20-60分钟，电镀锡的电流是5-15A。
8.根据权利要求6所述的多芯组合陶瓷电容器的制备方法，其特征在于，所述工序b中焊锡膏焊接的温度是270-320℃。
9.根据权利要求6所述的多芯组合陶瓷电容器的制备方法，其特征在于，所述工序c中防飞弧保护液的涂抹厚度为0.1mm，烘焙固化的温度为110-170℃，烘焙固化的时间为3-6小时。
10.根据权利要求6所述的多芯组合陶瓷电容器的制备方法，其特征在于，所述工序d中多层陶瓷电容器（2）的容量为22.1-23.7μF，损耗角正切为1.8%-2.2%，绝缘电阻大于或等于100MΩ·μF。
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