CN115483027B - 能够通过引出片对电容器芯组定位的表贴式薄膜电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能够通过引出片对电容器芯组定位的表贴式薄膜电容器，包括电容器壳体、电容器芯组、引出片和盖板，引出片包括一体成型的引脚片、连接片以及内端片，两个连接片分别置于电容器壳体的相对两侧外壁上部的外侧；每一个引出片中，连接片的上端两侧分别与两个引脚片连接，连接片的上端中部通过过渡片与内端片连接，过渡片包括相互连接且一体成型的第一倒“L”形片和第二倒“L”形片，电容器壳体的壳壁的上端设有凹槽且对应的第一倒“L”形片的上部横向片置于该凹槽内。本发明能够通过引出片对电容器芯组在前后左右各方向实现定位功能，有利于电容器的快速组装，提高了组装效率并降低了组装成本，并提高了电容器的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种表贴式薄膜电容器，尤其涉及一种能够通过引出片对电容器芯组定位的表贴式薄膜电容器。
背景技术
有机薄膜电容器简称薄膜电容器，通常是指采用了有机薄膜作为介质材料的电容器，是现代电气电路系统中重要的基础电子元器件。薄膜电容器具有自愈特性、耐纹波电流能力强以及开路失效等优点，使其在航空航天等领域具有广泛的应用；薄膜电容器通常采用直插式结构，即引出端采用插针，但对于现代集成电路的小型化要求以及表面贴装技术(SMT)的应用需求则不适用。随着现今宇航型号对整机提出的性能高可靠、体积小型化以及重量轻型化等指标要求，针对薄膜电容器的表面贴装应用是宇航用薄膜电容器的重要技术方向，便于表面贴装的薄膜电容器则称为表贴式薄膜电容器。
如图1所示，传统表贴式薄膜电容器包括外壳1和引出电极2，外壳1内设有芯组(图中不可视)，多个片状的引出电极2分别与芯组对应连接，外壳1内灌装有环氧树脂。安装时，将引出电极2分别对准电路板(为PCB板)4上的焊盘3，再采用手工烙铁焊接的方式完成焊接。这种传统表贴式薄膜电容器的缺陷在于：引出电极2与芯组之间仅具有导电连接功能，引出电极2无法对外壳1内的芯组实现定位功能，在组装电容器过程中，要么需要其它结构对芯组定位使其与外壳1的内壁之间保持一定间距，该间距确保引出电极2与芯组的连接部位与外壳1的内壁之间也留有间隙以便于填充环氧树脂，提高环氧树脂对芯组的全包覆密封效果，要么没有其它定位结构使芯组的引出电极2与芯组的连接部位与外壳1的内壁之间没有间隙，环氧树脂无法到达该位置，导致环氧树脂不能对芯组实现全包覆密封效果，降低电容器可靠性。
比如，专利号为“ZL 202120587470.8”、名称为“一种无气泡灌装薄膜电容器封装结构”的发明专利，其引出电极贴合于外壳侧壁，但是其引出电极通过导电柱与外壳内部的芯组连接，引出电极不能在与外壳定位连接的同时对芯组定位，组装时必须通过其它定位机构对芯组定位。
其实普通的插针式薄膜电容器也存在上述问题，但是表贴式薄膜电容器的芯组一般为两个或更多个，所以在组装时对其定位更加困难，而片状的引出电极2相比插针来说具有更大表面积，因此更加具备通过引出电极2对芯组定位的可能性。
另外，传统表贴式薄膜电容器能够满足减小电子产品小型化的要求，但是焊接稳定性提高并不显著，不能满足航天航空等抗振要求高的应用需求，其原因是传统表贴式薄膜电容器不能采用汇流焊接的方式焊接在电路板上。回流焊接是指利用焊膏(焊料和助焊剂的膏状混合物)将电子元件预先粘接到PCB板的焊盘上，再通过热风、红外辐射等控制加热的热流作用于焊膏，使焊料熔化达到焊接永久可靠的效果。回流焊接的最大优点是焊接面积大，焊接稳固，可靠性强且持久，所以越来越多地被应用在各种电子元件的焊接流程中。
但是，为使焊膏内的焊料发生熔化，回流焊接的温度一般高达245℃，在该温度作用下，传统的表贴式薄膜电容器容易被损坏，具体原因如下：
其一，传统表贴式薄膜电容器的外壳采用工程塑料(PBT)外壳，其耐温性较低难以承受回流焊接高温；其二，焊接时，引出电极位于下部且外露部分表面全部与焊盘接触，在回流焊接过程中，焊接热风通常从上向下吹拂，考虑到热风在吹拂过程中的热量散失，到达下部时热量散失较多，若要使下部的焊膏发生熔化回流，则需要提高回流焊接的温度或延长回流焊接的时间，这将会导致产品本体承受更多的热量，影响产品的可靠性；其三，引出电极通常采用锡铅合金(SnPb)作为镀层，该镀层耐温性较低，在回流焊接过程中，与电容器芯组连接的部分有重熔的可能，影响产品在使用过程中的可靠性。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种能够通过引出片对电容器芯组定位的表贴式薄膜电容器。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种能够通过引出片对电容器芯组定位的表贴式薄膜电容器，包括电容器壳体、电容器芯组、引出片和盖板，所述电容器壳体的一端开口且所述盖板安装于其开口端并以该开口端为上端，所述电容器芯组置于所述电容器壳体内，两个所述引出片分别与所述电容器芯组的两端对应连接，所述引出片包括位于所述盖板上方且为横向的引脚片、位于所述电容器壳体外壁外侧且为竖向的连接片以及位于所述电容器壳体内并与所述电容器芯组连接的内端片，所述引脚片、所述连接片和所述内端片为一体成型结构，两个所述引出片的连接片分别置于所述电容器壳体的相对两侧外壁上部的外侧；每一个所述引出片中，所述引脚片为两个，所述连接片的上端两侧分别与两个所述引脚片连接，所述连接片的上端中部通过过渡片与所述内端片连接，所述过渡片包括一体成型的第一倒“L”形片和第二倒“L”形片，所述第一倒“L”形片的上部横向片与所述连接片的上端中部连接，所述第一倒“L”形片的竖向片的下端与所述第二倒“L”形片的上部横向片连接，所述第二倒“L”形片的竖向片的下端与两个所述内端片连接，所述连接片与所述第一倒“L”形片的竖向片分别位于所述电容器壳体的对应壳壁上部的外侧和内侧且紧密接触，所述第二倒“L”形片的竖向片与所述电容器壳体的对应内壁之间具有间隙，所述电容器壳体的壳壁的上端位于对应的所述引出片的两个引脚片之间的位置设有下凹的凹槽且对应的所述第一倒“L”形片的上部横向片置于该凹槽内。
作为优选，为了避免电容器壳体安装时与电路板刚性接触以提升安装后承受冲击和振动的机械性能，所述第一倒“L”形片的上部横向片的上表面低于所述电容器壳体的壳壁上端表面。
作为优选，为了避免在回流焊接中高温烫坏电容器壳体并使引出片与电容器芯组的连接部位因传统的锡铅合金镀层产生重熔现象而影响电容器的可靠性，同时为了便于实现引出片与电路板的可靠焊接并避免银镀层迁移到电路板上的其它元器件，所述电容器壳体为聚醚醚酮(即PEEK)壳体，所述引出片的所有表面均设有银镀层，所述引脚片和所述连接片的银镀层外设有锡铅合金镀层。
作为优选，为了将回流焊接的高温热流快速传导至引出片的连接片以缩短回流焊接峰值温度区间的回流时间、减小热流对电容器本体的热作用以进一步保障电容器的可靠性，所述电容器壳体的相对两侧外壁上分别设有内凹且竖向贯通的引流槽，两个所述引出片的连接片分别置于两个所述引流槽的上部内。
作为优选，为了对引出片实现更好的限位功能，所述引流槽的上部两侧设有限位槽，所述引出片的连接片的两侧分别置于对应的所述限位槽内。
作为优选，为了避免将电容器贴装到电路板上后与其它元器件之间产生爬电现象，所述连接片的竖向高度为所述电容器壳体竖向高度的20-40％，更优选为25％。
作为优选，为了便于在灌注环氧树脂时从多个位置排气以提供灌注质量，长方形的所述盖板的四角设有灌注通孔，所述盖板上与两个所述引出片对应的两侧边缘中部对应的位置设有内凹的盖板凹槽，所述盖板的另外两个相对的两侧边缘中段设有内凹的排气槽，所述盖板的中部设有排气通孔。
作为优选，为了将回流焊接的热量均匀分散到多个电容器芯子上从而使每个电容器芯子的热量减小以避免高温导致电容器芯子的耐电压水平下降、容量漂移等性能恶化现象，所述电容器芯组包括多个电容器芯子，每个所述引出片的内端片为多个并与多个所述电容器芯子一一对应且该多个所述内端片的上端相互连接后与所述第二倒“L”形片的竖向片的下端，每个所述引出片的多个内端片与多个所述电容器芯子的对应端连接，每个所述电容器芯子的两端均喷镀有锡铅合金层作为过渡电极。
作为优选，为了提高引出片的导电性能和强度，所述引出片为紫铜片。
本发明的有益效果在于：
本发明通过设置两个引脚片，并在引脚片的连接片的上端中部与引脚片的内端片之间设置包括一体成型的第一倒“L”形片和第二倒“L”形片的过渡片，电容器壳体的对应侧壁置于第一倒“L”形片与连接片之间的间隙内，且在电容器壳体上设置对应的凹槽并将第一倒“L”形片的上部横向片置于该凹槽内，使引出片能够与电容器壳体之间实现前后左右各方向的定位功能，而引脚片的内端片与电容器芯组对应连接，从而实现了对电容器芯组在前后左右各方向的定位功能，从而在组装时不再需要其它定位机构对电容器芯组进行定位，有利于电容器的快速组装，提高了组装效率并降低了组装成本，同时，内端片与电容器芯组的连接部位与电容器壳体的内壁之间留有间隙以便于填充环氧树脂，提高了环氧树脂对电容器芯组的全包覆密封效果，提高了电容器的可靠性。
另外，本发明通过改变电容器壳体的材质和引出片的镀层结构，使表贴式薄膜电容器在安装到电路板时可以采用回流焊接方式，焊接面积大，焊接稳固，可靠性强且持久，满足宇航等领域应用的高可靠要求，具体优点如下：通过采用聚醚醚酮壳体作为电容器壳体，其耐高温性能远高于传统工程塑料外壳，能够适应回流焊接高温；通过在引出片的所有表面设置银镀层，能够避免在回流焊接中高温使引出片与电容器芯组的连接部位因传统的锡铅合金镀层产生重熔现象而影响电容器的可靠性，同时通过在引脚片和连接片的银镀层外设置锡铅合金镀层，能够实现引出片与电路板的可靠焊接，同时避免可能出现的银迁移现象，在宇航应用过程中，银迁移现象可能会造成短路失效，这在电路中会造成灾难性的影响；同时，利用连接片缩短了回流焊接时引脚片与上方热源的距离，回流热风的热量首先作用在连接片上，通过紫铜基材的高导热率，热量迅速传递到引脚片上，可以降低回流焊接的峰值温度或缩短回流时间来减少热量对于电容器本体的热作用，提升电容器的可靠性。
附图说明
图1是传统表贴式薄膜电容器安装到电路板时的立体结构示意图；
图2是本发明所述能够通过引出片对电容器芯组定位的表贴式薄膜电容器组装前的立体图，图中的电容器芯组、引出片和盖板已经组装在一起，但未与电容器壳体组装在一起；
图3是本发明所述能够通过引出片对电容器芯组定位的表贴式薄膜电容器组装后的立体图；
图4是本发明所述能够通过引出片对电容器芯组定位的表贴式薄膜电容器的引出片的立体图；
图5是本发明所述能够通过引出片对电容器芯组定位的表贴式薄膜电容器的电容器壳体的立体图；
图6是本发明所述能够通过引出片对电容器芯组定位的表贴式薄膜电容器的盖板的立体图；
图7是本发明所述能够通过引出片对电容器芯组定位的表贴式薄膜电容器组装后并安装到电路板时的立体结构示意图。
图中，1-外壳，2-引出电极，3-焊盘，4-电路板，5-盖板，51-盖板凹槽，52-排气通孔，53-灌注通孔，54-排气槽，6-引出片，61-连接片，62-引脚片，63-第一倒“L”形片，64-过渡片，65-第二倒“L”形片，66-连接段，67-内端片，7-电容器芯组，8-电容器壳体，81-方波形台阶，82-凹槽，83-上部，84-限位槽，85-引流槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图2-图6所示，本发明所述能够通过引出片对电容器芯组定位的表贴式薄膜电容器包括电容器壳体8、电容器芯组7、引出片6和盖板5，电容器壳体8的一端开口且盖板5安装于其开口端并以该开口端为上端，电容器芯组7置于电容器壳体8内，两个引出片6分别与电容器芯组7的两端对应连接，引出片6包括位于盖板5上方且为横向的引脚片62、位于电容器壳体8的外壁外侧且为竖向的连接片61以及位于电容器壳体8内并与电容器芯组7连接的内端片67，引脚片62、连接片61和内端片67为一体成型结构，两个引出片6的连接片61分别置于电容器壳体8的相对两侧外壁上部的外侧；每一个引出片6中，引脚片62为两个，连接片61的上端两侧分别与两个引脚片62连接，连接片61的上端中部通过过渡片64与内端片67连接，过渡片64包括一体成型的第一倒“L”形片63和第二倒“L”形片65，第一倒“L”形片63的上部横向片与连接片61的上端中部连接，第一倒“L”形片63的竖向片的下端与第二倒“L”形片65的上部横向片连接，第二倒“L”形片65的竖向片的下端与两个内端片67连接，连接片61与第一倒“L”形片63的竖向片分别位于电容器壳体8的对应壳壁上部的外侧和内侧且紧密接触，第二倒“L”形片65的竖向片与电容器壳体8的对应内壁之间具有间隙，电容器壳体8的壳壁的上端位于对应的引出片6的两个引脚片62之间的位置设有下凹的凹槽82且对应的第一倒“L”形片63的上部横向片置于该凹槽82内。
如图2-图7所示，本发明还公开了以下多种更加优化的具体结构，根据实际需要可以将上述结构与下述一种或多种结构进行叠加组合形成更加优化的技术方案：
作为优选，为了避免电容器壳体8安装时与电路板4刚性接触以提升安装后承受冲击和振动的机械性能，第一倒“L”形片63的上部横向片的上表面低于电容器壳体8的壳壁上端表面。
为了避免在回流焊接中高温烫坏电容器壳体8并使引出片6与电容器芯组7的连接部位因传统的锡铅合金镀层产生重熔现象而影响电容器的可靠性，同时为了便于实现引出片6与电路板4的可靠焊接并避免银镀层迁移到电路板上的其它元器件，电容器壳体8为聚醚醚酮(即PEEK)壳体，引出片6的所有表面均设有银镀层(图中不可视，但易于理解，具有耐高温特性)，引脚片62和连接片61的银镀层外设有锡铅合金镀层(图中不可视，但易于理解)。
为了将回流焊接的高温热流快速传导至引出片6的连接片61以缩短回流焊接峰值温度区间的回流时间、减小热流对电容器本体的热作用以进一步保障电容器的可靠性，电容器壳体8的相对两侧外壁上分别设有内凹且竖向贯通的引流槽85，两个引出片6的连接片61分别置于两个引流槽85的上部83内。
为了对引出片6实现更好的限位功能，引流槽85的上部83的两侧设有限位槽84，引出片6的连接片61的两侧分别置于对应的限位槽84内。
为了避免将电容器贴装到电路板4上后与其它元器件之间产生爬电现象，连接片61的竖向高度为电容器壳体8竖向高度的20-40％，更优选为25％。
为了便于在灌注环氧树脂时从多个位置排气以提供灌注质量，长方形的盖板5的四角设有灌注通孔53，盖板5上与两个引出片6对应的两侧边缘中部对应的位置设有内凹的盖板凹槽51，盖板5的另外两个相对的两侧边缘中段设有内凹的排气槽54，盖板5的中部设有排气通孔52。
为了将回流焊接的热量均匀分散到多个电容器芯子上从而使每个电容器芯子的热量减小以避免高温导致电容器芯子的耐电压水平下降、容量漂移等性能恶化现象，电容器芯组7包括多个电容器芯子(图中未单独标记)，每个引出片6的内端片67为多个并与多个所述电容器芯子一一对应且该多个内端片67的上端通过横向的连接段66相互连接后与第二倒“L”形片65的竖向片的下端，每个引出片6的多个内端片67与多个所述电容器芯子的对应端连接，每个所述电容器芯子的两端均喷镀有锡铅合金层作为过渡电极。
为了提高引出片6的导电性能和强度，引出片6为紫铜片，引出片6采用冲压+多次折弯的工艺，在不同的折弯阶段采用不同的电镀工艺即可实现在引出片6的不同区域电镀不同镀层的实施。
图4还示出了设于电容器壳体8的内壁上的方波形台阶81，方波形台阶81的上沿与电容器壳体8的上端之间的距离为盖板5的厚度，如此实现盖板5的竖向定位，同时提高盖板5与环氧树脂的接触面积。
如图2-图6所示，组装时，先将电容器芯组7与两个引出片6对应焊接好，再整体置于电容器壳体8内，将两个引出片6分别对应安装在电容器壳体8上，实现电容器芯组7、引出片6和电容器壳体8三者之间的定位连接，电容器芯组7从前后左右方向均被定位在电容器壳体8内的中部，然后盖上盖板5，通过灌封设备同时向盖板5的4个灌注通孔53内灌注环氧树脂，环氧树脂通过重力作用向电容器壳体8内填充，同时电容器壳体8内的大部分气体通过中部的排气通孔52排出，而电容器壳体8内残留的气体在环氧树脂的填充过程中会汇集到电容器壳体8内侧的方波形台阶81处，并从两侧的排气槽54排出，避免灌封气泡的残留，提升产品的结构稳定性和环境适应性，完成灌封并凝固后即完成电容器组装。
如图2-图7所示，完成组装后，将本发明所述表贴式薄膜电容器通过回流焊接的方式与电路板4的焊盘3焊接时，先将电容器整体倒置，使每个引出片6的两个引脚片62分别与对应的两个焊盘3对应接触，利用焊膏(焊料和助焊剂的膏状混合物)将引脚片62与对应的焊盘3预先粘接，再通过热风、红外辐射等控制加热的热流作用于焊膏，使焊料熔化达到焊接永久可靠的效果；回流焊接的高温热流由上而下快速传导至引出片6的连接片61，通过引出片6的紫铜基材的高导热率，热量迅速传递到引脚片62上，使焊膏快速熔化，待其冷却后即完成引脚片62与焊盘3之间的回流焊接。
说明：上述电容器壳体8、引出片6分别与背景技术内容中的外壳1、引出电极2相互对应，但因其结构发生了变化，所以采用了不同的部件名称和标记数字。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。
Claims (9)
1.一种能够通过引出片对电容器芯组定位的表贴式薄膜电容器，包括电容器壳体、电容器芯组、引出片和盖板，所述电容器壳体的一端开口且所述盖板安装于其开口端并以该开口端为上端，所述电容器芯组置于所述电容器壳体内，两个所述引出片分别与所述电容器芯组的两端对应连接，其特征在于：所述引出片包括位于所述盖板上方且为横向的引脚片、位于所述电容器壳体外壁外侧且为竖向的连接片以及位于所述电容器壳体内并与所述电容器芯组连接的内端片，所述引脚片、所述连接片和所述内端片为一体成型结构，两个所述引出片的连接片分别置于所述电容器壳体的相对两侧外壁上部的外侧；每一个所述引出片中，所述引脚片为两个，所述连接片的上端两侧分别与两个所述引脚片连接，所述连接片的上端中部通过过渡片与所述内端片连接，所述过渡片包括一体成型的第一倒“L”形片和第二倒“L”形片，所述第一倒“L”形片的上部横向片与所述连接片的上端中部连接，所述第一倒“L”形片的竖向片的下端与所述第二倒“L”形片的上部横向片连接，所述第二倒“L”形片的竖向片的下端与两个所述内端片连接，所述连接片与所述第一倒“L”形片的竖向片分别位于所述电容器壳体的对应壳壁上部的外侧和内侧且紧密接触，所述第二倒“L”形片的竖向片与所述电容器壳体的对应内壁之间具有间隙，所述电容器壳体的壳壁的上端位于对应的所述引出片的两个引脚片之间的位置设有下凹的凹槽且对应的所述第一倒“L”形片的上部横向片置于该凹槽内。
2.根据权利要求1所述的能够通过引出片对电容器芯组定位的表贴式薄膜电容器，其特征在于：所述第一倒“L”形片的上部横向片的上表面低于所述电容器壳体的壳壁上端表面。
3.根据权利要求1或2所述的能够通过引出片对电容器芯组定位的表贴式薄膜电容器，其特征在于：所述电容器壳体为聚醚醚酮壳体，所述引出片的所有表面均设有银镀层，所述引脚片和所述连接片的银镀层外设有锡铅合金镀层。
4.根据权利要求3所述的能够通过引出片对电容器芯组定位的表贴式薄膜电容器，其特征在于：所述电容器壳体的相对两侧外壁上分别设有内凹且竖向贯通的引流槽，两个所述引出片的连接片分别置于两个所述引流槽的上部内。
5.根据权利要求4所述的能够通过引出片对电容器芯组定位的表贴式薄膜电容器，其特征在于：所述引流槽的上部两侧设有限位槽，所述引出片的连接片的两侧分别置于对应的所述限位槽内。
6.根据权利要求3所述的能够通过引出片对电容器芯组定位的表贴式薄膜电容器，其特征在于：所述连接片的竖向高度为所述电容器壳体竖向高度的20-40％。
7.根据权利要求1或2所述的能够通过引出片对电容器芯组定位的表贴式薄膜电容器，其特征在于：长方形的所述盖板的四角设有灌注通孔，所述盖板上与两个所述引出片对应的两侧边缘中部对应的位置设有内凹的盖板凹槽，所述盖板的另外两个相对的两侧边缘中段设有内凹的排气槽，所述盖板的中部设有排气通孔。
8.根据权利要求1或2所述的能够通过引出片对电容器芯组定位的表贴式薄膜电容器，其特征在于：所述电容器芯组包括多个电容器芯子，每个所述引出片的内端片为多个并与多个所述电容器芯子一一对应且该多个所述内端片的上端相互连接后与所述第二倒“L”形片的竖向片的下端，每个所述引出片的多个内端片与多个所述电容器芯子的对应端连接，每个所述电容器芯子的两端均喷镀有锡铅合金层作为过渡电极。
9.根据权利要求1或2所述的能够通过引出片对电容器芯组定位的表贴式薄膜电容器，其特征在于：所述引出片为紫铜片。
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