CN112820545A - 一种pei薄膜电容器热定型工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PEI薄膜电容器热定型工艺,PEI薄膜电容器包括芯子，芯子热定型方法为：将芯子置于烘箱内，使烘箱内的温度经过28‑32分钟从室温升温至60±3℃，使芯子在温度为60±3℃时保持58‑62分钟；然后使烘箱内的温度经过28‑32分钟从60±3℃升温至90±3℃，使芯子在温度为90±3℃时保持58‑62分钟；然后使烘箱内得温度经过28‑32分钟从90±3℃升温至120±3℃，使芯子在温度为120±3℃保持230‑250分钟；然后使烘箱内的温度经过28‑32分钟从120±3℃升温至150±3℃，使芯子在温度为150±3℃时保持470‑490分钟，最后使芯子在烘箱内利用烘箱自带的风机自然冷却至室温。本发明的PEI薄膜电容器热定型工艺，根据PEI膜的特性参数选择了合适的热定型参数，使电容器的电性能更加稳定。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子器件技术领域，尤其是涉及一种PEI(Polyetherimide，聚醚酰亚胺)薄膜电容器的制备工艺。
背景技术
宽禁带半导体材料一般都具有比硅高得多的临界雪崩击穿电场强度、载流子饱和漂移速度、较高的热导率和相差不大的载流子迁移率。因此，基于宽禁带半导体材料(如碳化硅)的电力电子器件将具有比硅器件高得多的耐受高电压的能力、低得多的通态电阻、更好的导热性能和热稳定性以及更强的耐受高温和射线辐射的能力，并且相对于硅器件来说，宽禁带半导体材料许多方面的性能都是成数量级地提高。
随着开关器件的发展，新一代开关器件的应用环境正在逐渐向高温、高压、大电流、高频等方向接轨，这就对与之配合的电容器提出了新的要求：耐高温、耐高压、耐大电流、耐高频等。而宽禁带半导体器件的优势可满足新型开关器件的高要求。PEI薄膜电容器能够满足新一代开关器件的应用要求，但是很难摸索出能够满足PEI材料的热定型温度参数和热定型时间参数。选择合适的热定型温度和时间对电容器的电性能有非常重要的作用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种PEI薄膜电容器热定型工艺，可以制备一种具有稳定电性能的PEI薄膜电容器，并且可以提高工作温度到150℃。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种PEI薄膜电容器热定型工艺，PEI薄膜电容器包括芯子，所述芯子由两层金属化PEI薄膜绕制而成，所述芯子两端设置有喷金层，所述带有喷金层的芯子进行烘烤热定型处理，所述热定型处理的方法为：将所述芯子置于烘箱内，使烘箱内的温度经过28-32分钟从室温升温至60±3℃，使所述芯子在温度为60±3℃时保持58-62分钟；然后使所述烘箱内的温度经过28-32分钟从60±3℃升温至90±3℃，使所述芯子在温度为90±3℃时保持58-62分钟；然后使所述烘箱内的温度经过28-32分钟从90±3℃升温至120±3℃，使所述芯子在温度为120±3℃保持230-250分钟；然后使所述烘箱内的温度经过28-32分钟从120±3℃升温至150±3℃，使所述芯子在温度为150±3℃时保持470-490分钟，最后使所述芯子在烘箱内利用烘箱自带的风机自然冷却至室温。
进一步地，所述PEI薄膜上设置有蒸镀金属。
进一步地，所述蒸镀金属是锌、铝或银锌铝合金。
进一步地，所述芯子端面经过先喷锌再喷锌锡合金处理形成有所述喷金层。
进一步地，将所述芯子置于烘箱内，使烘箱内的温度从室温升温至60±3℃的升温时间设置为30分钟，使所述烘箱内的温度从60±3℃升温至90±3℃的升温时间设置为30分钟，使所述烘箱内的温度从90±3℃升温至120±3℃的升温时间设置为30分钟，使所述烘箱内的温度从120±3℃升温至150±3℃的升温时间设置为30分钟。
进一步地，将所述芯子置于烘箱内，使所述芯子在温度为60±3℃时的温度保持时间设置为60分钟，使所述芯子在温度为90±3℃时的温度保持时间设置为60分钟，使所述芯子在温度为120±3℃时的温度保持时间设置为240分钟，使所述芯子在温度为150±3℃时的温度保持时间设置为480分钟。
本发明的一种PEI薄膜电容器热定型工艺，根据PEI膜的特性参数，选择了合适的热定型参数，通过该方法制备的电容器不仅使电容的电性能更加稳定，而且可以提高可靠工作温度到150℃，具有低损耗、高绝缘电阻的特点，广泛用于高温场合。
附图说明
图1是本发明的PEI薄膜电容器一实施例的结构示意图；
图2是本发明中PEI薄膜电容器PEI薄膜一实施例的结构示意图。
图中标号说明：1、芯子；2、喷金层；3、环氧树脂；4、引线；5、塑壳；61、PEI薄膜；62、蒸镀金属。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1所示一种PEI薄膜电容器，包括芯子1、喷金层2、环氧树脂3、引线4和塑壳5。芯子1两端面设置有喷金层2，喷金层2上焊接有引线4，塑壳5包裹整个带有喷金层2的芯子1，芯子1与塑壳5之间填充环氧树脂3。
芯子1由两层金属化PEI薄膜61绕制而成，PEI薄膜61上设置有蒸镀金属62，蒸镀金属62是锌、铝或银锌铝合金。喷金层2是由喷金机在芯子1的两个端面上先喷锌再喷锌锡合金处理形成。电容器的芯子1制成之后要对其进行热定型处理，针对PEI薄膜61卷绕而成的芯子1提出了一种芯子1的热定型方法，以使最后制作的电容器具有良好的电性能指标。
本发明的电容器芯子1的热定型处理的方法为：将芯子1置于烘箱内，使烘箱内的温度经过28-32分钟从室温升温至60±3℃，使芯子1在温度为60±3℃时保持58-62分钟；然后使烘箱内的温度经过28-32分钟从60±3℃升温至90±3℃，使芯子1在温度为90±3℃时保持58-62分钟；然后使烘箱内的温度经过28-32分钟从90±3℃升温至120±3℃，使芯子1在温度为120±3℃保持230-250分钟；然后使烘箱内的温度经过28-32分钟从120±3℃升温至150±3℃，使芯子1在温度为150±3℃时保持470-490分钟，最后使芯子1在烘箱内利用烘箱自带的风机自然冷却至室温，经试验证明，在以上所述数据范围内均能制备出具有良好电性能的PEI薄膜电容器，本发明的实施例通过以下具体数据来实施：
将芯子1置于烘箱内，使烘箱内的温度经过30分钟从室温升温至60±3℃，使芯子1在温度为60±3℃时保持60分钟；然后使烘箱内的温度经过30分钟从60±3℃升温至90±3℃，使芯子1在温度为90±3℃时保持60分钟；然后使烘箱内的温度经过30分钟从90±3℃升温至120±3℃，使芯子1在温度为120±3℃保持240分钟；然后使烘箱内的温度经过30分钟从120±3℃升温至150±3℃，使芯子1在温度为150±3℃时保持480分钟，最后使芯子1在烘箱内利用烘箱自带的风机自然冷却至室温。
通过本发明热定型方法制备的电容器具有良好的电性能，电性能测试主要包括四个指标：电容器容量(CAP)、电容器损耗(DF)、电容器绝缘电阻(IR)、电容器耐压。分别在冷热冲击和高温环境下测试本发明热定型方法制备电容器的性能。每组数据采集10个电容器样本，具体测试数据如下：
冷热冲击条件：温度为-40℃时保持30min，温度为150℃时保持30min，高低温转换时间≤10s，循环1000次。
表1冷热冲击前后电容器容量变化测试数据(1KHz) 单位：μF
冷热冲击前后电容器容量的变化率是衡量电容器电气性能的指标之一，在电容器的使用环境下，要求电容器容量变化率的绝对值≤2％，由表1可知，冷热冲击前后，电容器容量变化率的绝对值均小于2％。
表2冷热冲击前后损耗变化测试数据(1KHz) 单位：无
冷热冲击前后电容器损耗的变化率是衡量电容器电气性能的指标之一，在电容器的使用环境下，要求损耗变化率的绝对值≤100％，由表2可知，冷热冲击前后，损耗变化率的绝对值均小于100％，并且损耗低至0.004左右。
表3冷热冲击前后绝缘电阻测试数据 单位：GΩ
冷热冲击前后电容器的绝缘电阻值是衡量电容器电气性能的指标之一，在电容器的使用环境下，要求冷热冲击前绝缘电阻值≥0.5GΩ，冷热冲击后绝缘电阻值≥0.25GΩ，由表3可知，冷热冲击前后的绝缘电阻值均符合要求。
高温寿命测试条件：环境温度150℃，1.5倍额定电压，测试时间1000h。
表4高温寿命测试前后电容器容量变化测试数据(1KHz) 单位：μF
高温寿命测试前后电容器容量的变化率是衡量电容器电气性能的指标之一，在电容器的使用环境下，要求电容器容量变化率的绝对值≤3％，由表4可知，高温寿命测试前后，电容器容量变化率的绝对值均小于3％。
表5高温寿命测试前后损耗变化测试数据(1KHz) 单位：无
高温寿命测试前后电容器损耗的变化率是衡量电容器电气性能的指标之一，在电容器的使用环境下，要求损耗变化率的绝对值≤100％，由表5可知，高温寿命测试后，损耗变化率的绝对值均小于100％，并且损耗低至0.004左右。
表6高温寿命测试前后绝缘电阻测试数据 单位：GΩ
高温寿命测试前后电容器的绝缘电阻值是衡量电容器电气性能的指标之一，在电容器的使用环境下，要求高温寿命测试前绝缘电阻值≥0.5GΩ，高温寿命测试后绝缘电阻值≥0.25GΩ，由表6可知，高温寿命测试前后的绝缘电阻值均符合要求。
耐压测试：1.5倍额定电压
表7耐压测试数据 单位：无
| 序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 测试结果 | PASS | PASS | PASS | PASS | PASS | PASS | PASS | PASS | PASS | PASS |
耐压是衡量电容器电气性能的指标之一，该电容器可以承受1.5倍的额定电压值，测试结果如表7所示，电容器均通过测试。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (6)
1.一种PEI薄膜电容器热定型工艺，其特征在于，所述PEI薄膜电容器包括芯子(1)，所述芯子(1)由两层金属化PEI薄膜(61)绕制而成，所述芯子(1)两端设置有喷金层(2)，所述带有喷金层(2)的芯子(1)进行烘烤热定型处理，所述热定型处理的方法为：将所述芯子(1)置于烘箱内，使烘箱内的温度经过28-32分钟从室温升温至60±3℃，使所述芯子(1)在温度为60±3℃时保持58-62分钟；然后使所述烘箱内的温度经过28-32分钟从60±3℃升温至90±3℃，使所述芯子(1)在温度为90±3℃时保持58-62分钟；然后使所述烘箱内的温度经过28-32分钟从90±3℃升温至120±3℃，使所述芯子(1)在温度为120±3℃保持230-250分钟；然后使所述烘箱内的温度经过28-32分钟从120±3℃升温至150±3℃，使所述芯子(1)在温度为150±3℃时保持470-490分钟，最后使所述芯子(1)在烘箱内利用烘箱自带的风机自然冷却至室温。
2.如权利要求1所述的PEI薄膜电容器热定型工艺，其特征在于，所述PEI薄膜(61)上设置有蒸镀金属(62)。
3.如权利要求2所述的PEI薄膜电容器热定型工艺，其特征在于，所述蒸镀金属(62)是锌、铝或银锌铝合金。
4.如权利要求1所述的PEI薄膜电容器热定型工艺，其特征在于，所述芯子(1)端面经过先喷锌再喷锌锡合金处理形成有所述喷金层(2)。
5.如权利要求1所述的PEI薄膜电容器热定型工艺，其特征在于，将所述芯子(1)置于烘箱内，使烘箱内的温度从室温升温至60±3℃的升温时间设置为30分钟，使所述烘箱内的温度从60±3℃升温至90±3℃的升温时间设置为30分钟，使所述烘箱内的温度从90±3℃升温至120±3℃的升温时间设置为30分钟，使所述烘箱内的温度从120±3℃升温至150±3℃的升温时间设置为30分钟。
6.如权利要求1所述的PEI薄膜电容器热定型工艺，其特征在于，将所述芯子(1)置于烘箱内，使所述芯子(1)在温度为60±3℃时的温度保持时间设置为60分钟，使所述芯子(1)在温度为90±3℃时的温度保持时间设置为60分钟，使所述芯子(1)在温度为120±3℃时的温度保持时间设置为240分钟，使所述芯子(1)在温度为150±3℃时的温度保持时间设置为480分钟。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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