CN114171321A - 一种贴装式薄膜电容器及制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种贴装式薄膜电容器及制作方法,该薄膜电容器更加小型化,符合小型化电路元件集成需求。该薄膜电容器其包括端面呈椭圆形的电容器芯子,电容器芯子的两端分别连接电极,电极为一体成型结构、且呈近似“Z”字形,电极的内电极面与电容器芯子固定连接;其还包括凵形外壳,外壳的两个外侧面的端部设有缺口部,缺口部内部设有插齿,两个电极上设有与插齿相配合的插孔,外壳套装于电容器芯子的外部,且外壳的插齿插入电极的插孔中插接配合,外壳内部与电容器芯子之间使用环氧树脂灌封料封装。

Description

一种贴装式薄膜电容器及制作方法
技术领域
本发明涉及薄膜电容器技术领域,具体为一种贴装式薄膜电容器及制作方法。
背景技术
近年来,军用电子整机朝着高性能、小型化、轻量化不断发展,对体积小、重量轻、电性能优异的表贴式有机薄膜电容器的需求与日俱增。有机薄膜电容器是以有机塑料薄膜做介质,以金属箔或金属化薄膜做电极,通过卷绕方式制成。同时有机薄膜电容器在高频特性稳定,大容量,低ESR和ESL,大电流,高电压的应用上有不可替代的优势。然而目前使用的有机薄膜电容器,采用现有的薄膜电容器体积仍然较大,因而应用时,难以满足小型化电路元件集成的需求。
发明内容
针对采用目前的制作工艺制作的有机薄膜电容器体积较大,难以满足小型化电路元件集成的需求,同时耐温度性差,易导致开裂的问题,本发明提供了一种贴装式薄膜电容器,该薄膜电容器更加小型化,符合小型化电路元件集成需求。
其技术方案是这样的:一种贴装式薄膜电容器,其特征在于:其包括端面呈椭圆形的电容器芯子,所述电容器芯子的两端分别连接电极,所述电极为一体成型结构、且呈近似“Z”字形,所述电极的内电极面与所述电容器芯子固定连接;其还包括凵形外壳,所述外壳的两个外侧面的端部设有缺口部,所述缺口部内部设有插齿,两个所述电极上设有与所述插齿相配合的插孔,所述外壳套装于所述电容器芯子的外部,且所述外壳的插齿插入所述电极的插孔中插接配合,所述外壳内部与所述电容器芯子之间使用环氧树脂灌封料封装。
所述电极的内电极面的底部设有用于与所述电容器芯子焊接连接的内电极端子,所述电极的外电极面的顶部设有外电极端子,所述外电极端子向内部折弯与所述灌封料表面贴合;
所述电极使用紫铜,所述外壳则采用聚苯硫醚材料。
一种实现上述贴装式薄膜电容器的制作方法包括以下步骤:
S1,在有机介质薄膜PET上以真空蒸镀工艺制作一定厚度的铝层作为电容器本体;
S2,使用卷绕机将S1中的所述电容器本体卷绕成电容器芯子,卷绕过程中控制加工的温度为22~28℃,湿度<45%RH;
S3,先通过硫化机将S2中的所述电容器芯子热聚合,热压温度为95-120℃,热压时间为5-40min,再采用阶梯升温工艺进一步将所述电容器芯子聚合定型;
S4,通过电弧融化喷涂工艺对S3中的所述电容器芯子的两端端面喷涂锌锡合金层,并且锌锡合金层的厚度为0.3-0.5mm;
S5,采用逆变电阻焊接工艺将电极焊接于S4中的电容器芯子的两端, 所述电极选择紫铜材料、并且外部还电镀有锡铅层,所述锡铅层的厚度为5-10um;焊接时焊接电流500-1000A,焊接时间1-2S;
S6,将S5中电容器芯子及其两端的电极安装于相匹配的外壳后,采用真空灌封工艺将环氧树脂灌封料灌入,控制温度120℃固化,其中所述外壳采用聚苯硫醚材质制成。
其进一步特征在于:
S2中,所述电容器本体采用无电清洗插膜式卷绕工艺进行卷绕,卷绕前,使用烙铁将PP聚丙烯光膜分别烫封在所述电容器本体的内衬面和外包面上,再使用卷绕机卷绕;
S1中,所述铝层厚度为10-50nm;
S3中,所述阶梯升温工艺包括将所述电容器芯子置于鼓风烘箱内部,第一阶段持续30min使得烘箱由50℃升温至85℃,然后保持该温度热烘1h;第二阶段持续30min使得温度升至110℃,保持该温度热烘3h;第三阶段持续30min升温至120℃,保持该温度热烘1h;最后持续30分钟降温至50℃,则将电容器芯子出炉取出。
采用了上述结构后,通过特殊形状的电极设计与外壳可以插装组合的方式,使得电极与电容器芯子贴合度更高,更加小型化,同时电极一体化成型,则其阻抗变小,可以满足高压、大容量、大电流的需求。
采用了上述制作方法后,由于电极选择使用紫铜材料,外壳则采用聚苯硫醚PPS材质,与环氧树脂灌封料的线胀系数相接近,因而封装成整体后,该薄膜电容器的耐温性好,可以适用于各种环境中而不开裂,增加了产品的可靠性;同时电容器芯子采用硫化机热聚合,同时进一步采用阶梯升温工艺聚合定型,使得电容器芯子可以更薄,更加小型化,以满足小型化电路元件封装的需求。
同时,卷绕前,先使用烙铁将PP聚丙烯光膜分别烫封在电容器本体的内衬面和外包面上,再使用卷绕机卷绕,使得其在绕卷过程中也不会损伤,保证了薄膜电容器性能的稳定可靠。
附图说明
图1为本发明电容器芯子与电极的连接示意图;
图2为本发明的电极的结构示意图;
图3为本发明的电极的另一视角的结构示意图;
图4为本发明的外壳的结构示意图;
图5为本发明的薄膜电容器的整体结构示意图;
图6为本发明的薄膜电容器的整体结构剖视图;
图中:1、电容器芯子;2、电极;21、内电极面;22、外电极面;23、连接片;3、外壳;31、缺口部;311、插齿;4、灌封料。
具体实施方式
如图1至图6所示,一种薄膜电容器,包括端面呈椭圆形的电容器芯子1,电容器芯子1的两端分别焊接连接有引出电极2,电极2呈近似的Z形,电极2为一体成型结构,其包括内电极面21和外电极面22,内电极面21和外电极面22之间通过连接片23连接,内电极面21、外电极面22分别与连接片23垂直,其还包括凵形外壳3,外壳3的两个外侧面的端部设有缺口部31,缺口部31内部设有插齿311,两个电极2上设有与插齿311相配合的插孔24,外壳3套装于电容器芯子1的外部,且外壳3的插齿311插入电极2的插孔24中插接配合,外壳3内部与电容器芯子1之间使用环氧树脂灌封料4封装。通过“Z”形电极2与外壳3可以插装组合的方式,可以节约外壳3的空间,使得外壳3与电容器芯子1贴合度更高,更加小型化,同时电极2采用一体成型结构,其可以避免使用另外铜板转接,连接更加牢固,满足振动要求,同时也减少了阻抗,使得该电容器可以满足高压、大容量、大电流的需求。
电极2的内电极面21的底部设有用于与电容器芯子1焊接连接的内电极端子,电极2的外电极面22的顶部设有外电极端子,外电极端子向内部折弯与灌封料4贴合。
一种实现上述贴装式薄膜电容器的制作方法,包括以下步骤:
S1,在机介质薄膜PET上以真空蒸镀上一定厚度的铝层作为电容器本体,铝层厚度为10-50nm;
S2,电容器本体采用无电清洗插膜式卷绕工艺进行卷绕,卷绕前,使用烙铁将PP聚丙烯光膜分别烫封在电容器本体的内衬面和外包面上,再 使用卷绕机将S1中的电容器本体卷绕成电容器芯子,卷绕过程中控制加工的温度为22~28℃,湿度<45%RH;
S3,先通过硫化机将S2中的电容器芯子热聚合,热压温度为95-120℃,热压时间为5-40min,再采用阶梯升温工艺进一步将电容器芯子聚合定型,具体的,阶梯升温工艺包括将电容器芯子置于鼓风烘箱内部,第一阶段持续30min使得烘箱由50℃升温至85℃,然后保持该温度热烘1h;第二阶段持续30min使得温度升至110℃,保持该温度热烘3h;第三阶段持续30min升温至120℃,保持该温度热烘1h;最后持续30分钟降温至50℃,则将电容器芯子出炉取出;
S4,通过电弧融化喷涂工艺对S3中的电容器芯子的两端端面喷涂锌锡合金层,并且锌锡合金层的厚度为0.3-0.5mm;
S5,采用逆变电阻焊接工艺将电极焊接于S4中的电容器芯子的两端, 电极选择紫铜材料、并且外部还电镀有锡铅层,锡铅层的厚度为5-10um;焊接时焊接电流500-1000A,焊接时间1-2S;
S6,将S5中电容器芯子及两端的电极安装于相匹配的外壳后,采用真空灌封工艺将环氧树脂灌封料灌入,控制温度120℃固化,其中外壳采用聚苯硫醚PPS材质制成。
采用上述方法制成的薄膜电容器由于其电极、外壳与环氧树脂灌封料的线胀系数相接近,因而封装成整体结构后,使得该薄膜电容器的耐温性好,可以适用于各种环境中而不开裂,增加了产品的可靠性;同时电容器芯子采用硫化机热聚合,同时进一步采用阶梯升温工艺聚合定型,使得电容器芯子更加小型化,从而满足小型化电路元件封装的需求。
同时,卷绕前,先使用烙铁将PP聚丙烯光膜分别烫封在电容器本体的内衬面和外包面上,再使用卷绕机卷绕,保证了薄膜电容器性能的稳定可靠,在绕卷过程中也不会损伤。经试验数据证明,采用该工艺生产的产品,与普通工艺生产的产品相比较,其损耗平均降低15%左右,产品的击穿电压(BDV)将能提升10%~15%,因而有效提升产品在用户使用过程中的可靠性。
以上,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种贴装式薄膜电容器,其特征在于:其包括端面呈椭圆形的电容器芯子,所述电容器芯子的两端分别连接电极,所述电极为一体成型结构、且呈近似“Z”字形,所述电极的内电极面与所述电容器芯子固定连接;其还包括凵形外壳,所述外壳的两个外侧面的端部设有缺口部,所述缺口部内部设有插齿,两个所述电极上设有与所述插齿相配合的插孔,所述外壳套装于所述电容器芯子的外部,且所述外壳的插齿插入所述电极的插孔中插接配合,所述外壳内部与所述电容器芯子之间使用环氧树脂灌封料封装。
2.根据权利要求1所述的一种贴装式薄膜电容器,其特征在于:所述电极的内电极面的底部设有用于与所述电容器芯子焊接连接的内电极端子,所述电极的外电极面的顶部设有外电极端子,所述外电极端子向内部折弯与所述灌封料表面贴合。
3.根据权利要求2所述的一种贴装式薄膜电容器,其特征在于:所述电极使用紫铜,所述外壳则采用聚苯硫醚材料。
4.一种贴装式薄膜电容器的制作方法,其包括以下步骤:
S1,在有机介质薄膜PET上以真空蒸镀工艺制作一定厚度的铝层作为电容器本体;
S2,使用卷绕机将S1中的所述电容器本体卷绕成电容器芯子,卷绕过程中控制加工的温度为22~28℃,湿度<45%RH;
S3,先通过硫化机将S2中的所述电容器芯子热聚合,热压温度为95-120℃,热压时间为5-40min,再采用阶梯升温工艺进一步将所述电容器芯子聚合定型;
S4,通过电弧融化喷涂工艺对S3中的所述电容器芯子的两端端面喷涂锌锡合金层,并且锌锡合金层的厚度为0.3-0.5mm;
S5,采用逆变电阻焊接工艺将电极焊接于S4中的电容器芯子的两端, 所述电极选择紫铜材料、并且外部还电镀有锡铅层,所述锡铅层的厚度为5-10um;焊接时焊接电流500-1000A,焊接时间1-2S;
S6,将S5中电容器芯子及其两端的电极安装于相匹配的外壳后,采用真空灌封工艺将环氧树脂灌封料灌入,控制温度120℃固化,其中所述外壳采用聚苯硫醚材质制成。
5.根据权利要求4所述的一种贴装式薄膜电容器的制作方法,其特征在于:S2中,所述电容器本体采用无电清洗插膜式卷绕工艺进行卷绕,卷绕前,使用烙铁将PP聚丙烯光膜分别烫封在所述电容器本体的内衬面和外包面上,再使用卷绕机卷绕。
6.根据权利要求4所述的一种贴装式薄膜电容器的制作方法,其特征在于:S1中,所述铝层厚度为10-50nm。
7.根据权利要求4所述的一种贴装式薄膜电容器的制作方法,其特征在于:S3中,所述阶梯升温工艺包括将所述电容器芯子置于鼓风烘箱内部,第一阶段持续30min使得烘箱由50℃升温至85℃,然后保持该温度热烘1h;第二阶段持续30min使得温度升至110℃,保持该温度热烘3h;第三阶段持续30min升温至120℃,保持该温度热烘1h;最后持续30分钟降温至50℃,则将电容器芯子出炉取出。
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