CN106935405B - 一种折叠薄膜电容器及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种折叠薄膜电容器和制作方法，折叠薄膜电容器包括金属化膜、两个喷金层(4a、4b)、分别连接在两个喷金层(4a、4b)上的两个电极端子和外壳，其特征在于，所述的金属化膜包括第一金属蒸镀膜(2a)、第二金属蒸镀膜(2b)和夹在两层金属蒸镀膜(2a、2b)之间的电绝缘聚合物基层(1)，所述的金属化膜在纵向上反复折叠形成长方体状的块状物，第一金属蒸镀膜(2a)和第二金属蒸镀膜(2b)折叠角叠加分别形成该块状物的第一侧面和第二侧面，所述的两个喷金层(4a、4b)分别位于所述的第一侧面和第二侧面上。本发明的折叠薄膜电容器及制作方法，解决了薄膜电容器端部喷金电极与金属膜接触点偏少问题，降低了电容器端部发热，减小了电容器内感和内阻，提高了寿命，特别适用于大电流应用领域。
Description
技术领域
本发明属于电子元器件技术领域，具体涉及一种折叠薄膜电容器及制作方法。
背景技术
一直以来，在各种电子设备、电气设备、电磁发射装置中使用电容器，近年来，为了应对电子设备、电气设备、电磁发射装置的小型化的要求，逐渐大量地使用金属化薄膜电容器作为上述电容器。金属化膜电容器的特点在于采用蒸镀方法将金属膜附着在绝缘介质上，因此金属膜的厚度通常在10nm左右，对应的金属膜方阻约为毫欧。由于金属膜的厚度远小于绝缘薄膜的厚度，因此可以实现高储能密度；同时金属膜的厚度足够小使得电弱点击穿时产生的能量能够将附近的金属气化，从而再次实现击穿点的电绝缘，只是损失了微小的电容器容量及能量。但正是金属膜厚度小的特点限制了金属膜的应用范围，特别是在大电流应用需求领域。能量损耗与电流的平方成正比关系，因此电流过大时将产生较大的热量，由于金属膜厚度相对于薄膜厚度要小几个量级，因此金属薄膜电容器的等效热导率与薄膜(0.2W/m.℃)自身的热导率相当，这就使得金属膜的温度上升明显。
目前，金属化膜电容器的制作方法主要采用两种：一是将薄膜卷绕在绝缘芯上；另一种则是采用多层叠片形式，如图1所示，可以看出第一极性膜和第二极性膜有多片，与隔离膜从分离状态下叠加在一起的。这两种方法均存在同样的缺陷，即在制作金属化薄膜电容器的电极时，现有技术是对第一极性膜2a’、第二极性膜2b’和隔离膜1’叠加的端部采用喷金形式，使喷涂金属4’与二种极性的金属膜2a’、2b’连接，喷涂粒子的典型尺寸与相邻层之间的金属膜厚相当甚至更大，这就使得喷涂粒子很难与金属膜之间完全紧密接触，更多的是点接触形式，如图2所示。这就使得接触点电流密度大、损耗大、发热严重，在电、热、机械应力的共同作用下，使得电极终端很容易出现脱落现象。
现有技术中在制作金属化膜电容器时，为解决电容器端部在大电流应用场合的缺陷问题，也有采用在金属膜边缘采用加厚镀膜，从而使边缘的电阻减小为原来的3～4分之一，同时增加喷镀粒子与金属膜的接触面积，但改善效果并不理想。另外也有在相邻电极层之间进行错边，即相互相邻的金属化膜以使其中的一个金属化膜端部从另一个金属化膜的端部突出的方式相互叠合，由此同一电极中相邻两个金属化膜形成缝隙，喷镀金属粒子可侵入到缝隙内，粘着在突出部分的有机薄膜和金属蒸镀膜上，增强了电极与金属化膜之间的连接牢固度。但这种工艺复杂、成本高，并且错边距离小则接触面积小不能有效改善电极端部接触电阻大易脱落等问题；错边距离大则造成非层叠部分增加，使得电容器储能密度下降。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种折叠薄膜电容器及制作方法，解决了金属化薄膜电容器端部喷金电极与金属膜接触点偏少问题，降低了电容器端部发热，提高了薄膜电容器的寿命，特别适用于大电流应用领域。
本发明的具体技术方案是一种折叠薄膜电容器，包括金属化膜、两个喷金层、分别连接在两个喷金层上的两个电极端子和外壳，其特征在于，
所述的金属化膜包括第一金属蒸镀膜、第二金属蒸镀膜和夹在两层金属蒸镀膜之间的电绝缘聚合物基层，所述的电绝缘聚合物基层蒸镀第二金属蒸镀膜的表面在纵向的两端具有空白留边，
所述的金属化膜在纵向上反复折叠形成长方体状的块状物，所述的空白留边分别位于该块状物的上下表面，第一金属蒸镀膜和第二金属蒸镀膜折叠角叠加分别形成该块状物的第一侧面和第二侧面，
所述的两个喷金层分别位于所述的第一侧面和第二侧面上。
更进一步地，所述的金属化膜的相邻的两个折叠角错开叠加，即所述的第一侧面和第二侧面上的奇数折叠角分别相对于偶数折叠角外伸，并且奇数折叠角的折角线位于同一平面上。
更进一步地，所述的电绝缘聚合物基层为双面蒸镀金属的有机薄膜，或者为两个单面蒸镀金属的有机薄膜叠加而成，如是由两个单面蒸镀金属的有机薄膜叠加而成的，两个单面有机薄膜之间可增加一层或者多层没有蒸镀金属的有机薄膜。
更进一步地，所述的所述有机薄膜材料为聚丙烯、聚苯硫醚、聚酯、聚苯乙烯或聚碳酸酯。
一种折叠薄膜电容器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)取料切边：用切膜机将金属化膜原料切割成电容器所需宽度；
2)折叠：将切割好的金属化膜一端固定，用直径为1mm表面光滑的圆棒带动金属化膜平移至折叠位置，再用表面光滑平板在圆棒处折叠并压紧，抽出圆棒后，反复上述动作实现多层折叠；
3)热压：对折叠后的金属化膜素子进行热压定型，热压温度为100±5℃，压力为30～35kg/m2；
4)包裹：用胶带将热压定型后的金属化膜素子包裹起来；
5)金属喷镀：在金属化膜素子的两个电极端面喷镀金属，喷金压力为0.5Mpa，粒子温度为65～75℃，喷金厚度为0.5mm；
6)热力老化：将经过金属喷镀后的金属化膜素子放入烘箱内，在温度调整至80～85℃下，烘烤12小时进行热处理；
7)外包封：将经过热处理的金属化膜素子采用胶带包裹三层，胶带收尾处采用胶水对胶带进行粘接；
更进一步地，所述的步骤1)中金属化膜原料应与切膜机的切刀无相对滑动，使金属化膜边缘处无毛刺。
与现有技术相比，本发明的有益结果是：1)在本发明的薄膜电容器中，需喷镀金属粒子的两个电极端面以整面的形式具有金属蒸镀膜，因此，喷金过程中的喷涂粒子可与金属蒸镀膜全面完全紧密接触，有效降低电极端部接触点电流密度和损耗，避免了电极端部由于电应力作用出现脱落，提高了金属化薄膜电容器的可靠性及寿命；2)相对于传统的层叠和卷绕两种结构形式，如果叠加错边距离相同，本发明的结构提高了喷镀金属粒子与金属蒸镀膜的接触面积，如果为采用叠加错边增加电极喷镀金属粒子与金属蒸镀膜的接触面积，可使相邻层的错边距离较小，从而提高了电容器的储能密度；3)本发明的薄膜电容器中，相邻两个极性膜之间的绝缘在金属喷镀电极的两个侧面实现了体绝缘，由此可有效的消除从金属喷镀电极的两个侧面产生的漏电流。同时在金属喷镀电极的两个侧面基本上不需要考虑金属空白留边作为爬电距离，也因此提高了电容器的储能密度。
本发明的折叠薄膜电容器的采用简单的结构，就解决了金属化薄膜电容器端部喷金电极与金属膜接触点偏少问题，降低了电容器端部发热，提高了薄膜电容器的寿命和电容器的储能密度，并且加工方法步骤少、成本低，特别适用于大电流应用领域。
附图说明
图1为现有技术中金属化膜电容器结构示意图；
图2为现有技术中多层叠片形式的金属化膜电容器喷金层处的结构示意图；
图3为本发明的折叠薄膜电容器的结构示意图；
图4为本发明的折叠薄膜电容器的双面金属化薄膜结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体技术方案作进一步地描述。
如图3-4所示，本发明的一种折叠薄膜电容器，薄膜电容器具有多层金属化薄膜相互折叠而成的层叠体，且金属化薄膜的有机薄膜和金属蒸镀膜为交替层叠的方式，需要说明的是，本发明的薄膜折叠薄膜电容器中的金属化薄膜的折叠层数不受附图的任何限制。
通过折叠在薄膜电容器的两个侧面以整面的方式存在金属蒸镀膜，通过在侧面的金属蒸镀膜上喷镀金属粒子而形成喷金层4a和4b，喷金层可靠地与侧面的金属蒸镀膜连接在一起。上述两个喷金层的构成材料没有特别限制，可将锌、铝等一直以来常规使用的物质作为两个喷金层的构成材料使用。需要说明的是，根据需要，在上述喷金层上可分别连接图上未给出的端子等。
金属化薄膜包括有机薄膜1和在有机薄膜1的表明蒸镀金属后形成的金属蒸镀膜2a和2b，有机薄膜为聚丙烯、聚苯硫醚、聚酯、聚苯乙烯或聚碳酸酯，有机薄膜1的两侧边缘设有未蒸镀金属蒸镀膜的空白留边3a和3b。金属化薄膜的有机薄膜1和金属蒸镀膜的各自厚度没有特别限制，但通常有机薄膜1的厚度为1μm～25μm，金属蒸镀膜的厚度在0.3nm～30nm左右。
需要说明的是，为了使本发明的薄膜折叠薄膜电容器的结构容易理解，分别以夸大的尺寸表示出了金属化薄膜的有机薄膜1及金属蒸镀膜、喷金层的厚度，同时还以极少于实际数目的数目例示了薄膜电容器中金属化薄膜的折叠层数。
为增加喷金层和金属蒸镀膜之间的附着，可在折叠时将相邻电极层之间进行错边，即相互相邻的金属化膜以使其中的一个金属化膜端部从另一个金属化膜的端部突出的方式相互叠合，由此同一电极中相邻两个金属化膜形成缝隙，从而使喷镀金属粒子可侵入到缝隙内，与缝隙及突出部分的金属蒸镀膜紧密连接。
本发明的折叠薄膜电容器的制作方法是，包括以下步骤：
1)取料切边：用切膜机将金属化膜原料切割成电容器所需宽度，金属化膜原料应与切膜机的切刀无相对滑动，使金属化膜边缘处无毛刺；
2)折叠：将切割好的金属化膜一端固定，用直径为1mm表面光滑的圆棒带动金属化膜平移至折叠位置，再用表面光滑平板在圆棒处折叠并压紧，抽出圆棒后，反复上述动作实现多层折叠；
3)热压：对折叠后的金属化膜素子进行热压定型，热压温度为100±5℃，压力为30～35kg/m2；
4)包裹：用胶带将热压定型后的金属化膜素子包裹起来，以免折叠热压后的金属化膜反弹；
5)金属喷镀：在金属化膜素子的两个电极端面喷镀金属，喷金压力为0.5Mpa，粒子温度为65～75℃，喷金厚度为0.5mm；
6)热力老化：将经过金属喷镀后的金属化膜素子放入烘箱内，在温度调整至80～85℃下，烘烤12小时进行热处理；
7)外包封：将经过热处理的金属化膜素子采用胶带包裹三层，胶带收尾处采用胶水对胶带进行粘接，从而提高产品的密封性、绝缘性。
最后再安装导电引脚和外壳，最终制成本发明的折叠薄膜电容器。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。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，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种折叠薄膜电容器，包括金属化膜、两个喷金层(4a、4b)、分别连接在两个喷金层(4a、4b)上的两个电极端子和外壳，其特征在于，
所述的金属化膜包括第一金属蒸镀膜(2a)、第二金属蒸镀膜(2b)和夹在两层金属蒸镀膜(2a、2b)之间的电绝缘聚合物基层(1)，所述的电绝缘聚合物基层(1)蒸镀第二金属蒸镀膜(2b)的表面在纵向的两端具有空白留边(3a、3b)，
所述的金属化膜在纵向上反复折叠形成长方体状的块状物，所述的空白留边(3a、3b)分别位于该块状物的上下表面，第一金属蒸镀膜(2a)和第二金属蒸镀膜(2b)折叠角叠加分别形成该块状物的第一侧面和第二侧面，
所述的两个喷金层(4a、4b)分别位于所述的第一侧面和第二侧面上，
所述的金属化膜的相邻的两个折叠角错开叠加，即所述的第一侧面和第二侧面上的奇数折叠角分别相对于偶数折叠角外伸，并且奇数折叠角的折角线位于同一平面上。
2.如权利要求1所述的一种折叠薄膜电容器，其特征在于，所述的电绝缘聚合物基层(1)为双面蒸镀金属的有机薄膜，或者为两个单面蒸镀金属的有机薄膜叠加而成。
3.如权利要求2所述的一种折叠薄膜电容器，其特征在于，所述的有机薄膜材料为聚丙烯、聚苯硫醚、聚苯乙烯或聚碳酸酯。
4.如权利要求1-3所述的一种折叠薄膜电容器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)取料切边：用切膜机将金属化膜原料切割成电容器所需宽度；
2)折叠：将切割好的金属化膜一端固定，用直径为1mm表面光滑的圆棒带动金属化膜平移至折叠位置，再用表面光滑平板在圆棒处折叠并压紧，抽出圆棒后，反复上述动作实现多层折叠；
3)热压：对折叠后的金属化膜素子进行热压定型，热压温度为100±5℃，压力为30～35kg/m2；
4)包裹：用胶带将热压定型后的金属化膜素子包裹起来；
5)金属喷镀：在金属化膜素子的两个电极端面喷镀金属，喷金压力为0.5Mpa，粒子温度为65～75℃，喷金厚度为0.5mm；
6)热力老化：将经过金属喷镀后的金属化膜素子放入烘箱内，在温度调整至80～85℃下，烘烤12小时进行热处理；
7)外包封：将经过热处理的金属化膜素子采用胶带包裹三层，胶带收尾处采用胶水对胶带进行粘接。
5.如权利要求4所述的一种折叠薄膜电容器的制作方法，其特征在于，所述的步骤1)中金属化膜原料应与切膜机的切刀无相对滑动，使金属化膜边缘处无毛刺。
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