CN207250332U - 一种薄膜电容器芯子及高频降压薄膜电容器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及电子元器件技术领域，提供的一种薄膜电容器芯子及高频降压薄膜电容器。其中，所述薄膜电容器芯子包括依次层叠卷绕的内芯子层和外芯子层；所述内芯子层包括第一基膜和蒸镀在所述第一基膜上的第一金属镀层，所述第一金属镀层包括第一内金属条和第二内金属条，所述第一内金属条包括若干串联的第一金属单元；所述外芯子层包括第二基膜和蒸镀在所述第二基膜上的第二金属镀层，所述第二金属镀层包括第一外金属条和第二外金属条，所述第二外金属条包括若干串联的第二金属单元。能够保证所述高频降压薄膜电容器具有较高的耐压，降低薄膜电容器的尺寸，有效地提高可靠性和产品使用寿命。

Description

一种薄膜电容器芯子及高频降压薄膜电容器

【技术领域】

本实用新型实施例涉及电子元器件技术领域，尤其涉及一种薄膜电容器芯子及高频降压薄膜电容器。

【背景技术】

随着技术水平的发展，电子、家电、通讯等多个行业更新换代周期越来越短，而薄膜电容器凭借其良好的电工性能和高可靠性，成为推动上述行业更新换代不可或缺的电子元件。

随着电子照明行业的普及和发展，薄膜电容器也迎来了机遇和挑战。在LED灯管替换为日光灯管的过程中，由于日光灯管和LED灯管的供电方式不同，需要采用高频降压电路进行相关的供电转换，转换实现需要采用薄膜电容器进行高频降压。薄膜电容器作为关键元器件，尺寸需要控制得尽可能小，但性能要求更高，例如良好的高频特性，耐高压大电流等。所以需要一款满足高频降压电路使用要求的前提下，保证具有可靠的品质稳定性和长寿命的高频降压薄膜电容器。

【实用新型内容】

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种耐高压，尺寸小，提高可靠性和产品使用寿命的薄膜电容器芯子及高频降压薄膜电容器。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供以下技术方案：

本实用新型实施例提供了一种薄膜电容器芯子，包括依次层叠卷绕的内芯子层和外芯子层；其中，

所述内芯子层包括第一基膜和蒸镀在所述第一基膜上的第一金属镀层，所述第一金属镀层包括第一内金属条和第二内金属条，所述第一内金属条包括若干串联的第一金属单元；

所述外芯子层包括第二基膜和蒸镀在所述第二基膜上的第二金属镀层，所述第二金属镀层包括第一外金属条和第二外金属条，所述第二外金属条包括若干串联的第二金属单元。

进一步的，所述第一内金属条和第二内金属条间隔设置，所述第一外金属条和第二外金属条间隔设置。

进一步的，所述第一基膜在长度方向上并且在所述第二内金属条远离所述第一内金属条的一侧设置有第一留边区，所述第一留边区的长度与所述第一基膜的长度一致。

进一步的，所述第二基膜在长度方向上并且在所述第二外金属条远离所述第一外金属条的一侧设置有第二留边区，所述第二留边区的长度与所述第二基膜的长度一致。

进一步的，所述第一金属镀层的方阻控制在0.7Ω-1.3Ω。

进一步的，所述第二金属镀层的方阻控制在0.7Ω-1.3Ω。

进一步的，所述第一基膜和所述第二基膜为聚丙烯基膜。

本实用新型实施例还提供了一种高频降压薄膜电容器，包括

上述任一项所述的薄膜电容器芯子；

喷金层，所述喷金层附着在所述薄膜电容器芯子的端面；

引出线，所述引出线熔接在所述喷金层内；

环氧树脂内包层，包覆所述薄膜电容器芯子，所述环氧树脂内包层采用酸酐类高温型高纯度环氧树脂；

阻燃环氧粉末外包层，包覆所述环氧树脂内包层，所述阻燃环氧粉末外包层采用PBT材料。

进一步的，所述引出线为纯铜镀锡线，用于作为电极引出线。

进一步的，所述阻燃环氧粉末外包层的形状包括圆柱形、边缘平滑过渡的长方体或正方体。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比较，本实用新型实施例提供了一种薄膜电容器芯子及高频降压薄膜电容器。通过采用依次层叠卷绕的内芯子层和外芯子层，利用串联分压的原理，使薄膜电容器可使用在更高电压或更高脉冲的场合下；所述内芯子层包括第一基膜和蒸镀在所述第一基膜上的第一金属镀层，所述第一金属镀层包括第一内金属条和第二内金属条，所述第一内金属条包括若干串联的第一金属单元，所述外芯子层包括第二基膜和蒸镀在所述第二基膜上的第二金属镀层，所述第二金属镀层包括第一外金属条和第二外金属条，所述第二外金属条包括若干串联的第二金属单元。与电极连接的所述第一内金属条和所述第二外金属条采用安全膜的结构，远离电极的所述第二内金属条和所述第一外金属条为普通的镀层结构，除了在耐压性能比普通的薄膜电容器提高20％，同时也减小了薄膜电容器的尺寸，使之满足安装需求；当所述第二内金属条或所述第一外金属条的某个区域的金属镀层因高压击穿后，大电流熔断击穿金属块对应区域的所述第一金属单元或第二金属单元，隔离所述第二内金属条或所述第一外金属条的某个区域的金属镀层，可以防止所述第一金属镀层或所述第二金属镀层因高电压局部击穿后导致破坏持续；由于所述第一金属镀层和第二金属镀层的结构设计降低了电阻，控制了在高频大电流通过时的温升，提高可靠性及寿命；所述环氧树脂内包层采用酸酐类高温型高纯度环氧树脂，所述阻燃环氧粉末外包层采用高阻燃性能的PBT材料，保证电容器产品在特殊环境下使用时(如高温、高湿)的电气性能，有效增加薄膜电容器产品使用寿命。

【附图说明】

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本实用新型实施例提供的一种高频降压薄膜电容器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种薄膜电容器芯子的展开截面图；

图3为本实用新型实施例提供的一种薄膜电容器芯子的展开图。

【具体实施方式】

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。此外，下面所描述的本申请不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

需要说明的是，附图2标记的虚线仅仅是为了更好地对薄膜电容器芯子的结构进行阐释，并不代表高频降压薄膜电容器本身存在与虚线对应的结构或其他不可视结构，附图3标记的X方向为薄膜电容器芯子展开图的长度方向。

请参阅图1至图3，高频降压薄膜电容器100包括薄膜电容器芯子10，喷金层20，引出线30，环氧树脂内包层40以及阻燃环氧粉末外包层50。

所述薄膜电容器芯子10包括依次层叠卷绕的内芯子层1和外芯子层2，即将所述内芯子层1和外芯子层2按照一定的次序和位置叠放在一起，然后依照一定的规则卷绕起来，比如，从卷绕的起始位置设定卷绕的第一圈时的直径或宽度。在一些实施例中，所述薄膜电容器芯子10可以是将所述内芯子层1和外芯子层2反复层叠，在给定电势差的情况下，利用所述内芯子层1和外芯子层2上的上下对应的金属镀层存储电荷，即电容量。

所述内芯子层1包括第一基膜11和蒸镀在所述第一基膜11上的第一金属镀层12，所述第一金属镀层12包括第一内金属条121和第二内金属条122，所述第一内金属条121包括若干串联的第一金属单元1211。

在本实施例中，所述第一基膜11为耐高温型聚丙烯基膜，聚丙烯基膜为金属化薄膜电容器所采用的一种塑胶薄膜，由于普通的薄膜卷绕而成的电容器随着其工作时间的增加，其内部的温升较快，导致电容器的稳定性急剧下降，甚至容易造成电容器的失效，给电气整机或电网的安全带来严重的隐患。所以，在本实施例中采用双向拉伸的聚丙烯基膜，具有较高的机械性能和电气性能，比如，具有较高的使用温度。在聚丙烯基膜的熔点为165度的基础上，还可以进一步提高聚丙烯基膜的使用温度。

在一些实施例中，所述第一基膜11可以采用其他的塑胶薄膜替代，例如，聚乙酯薄膜、聚丙烯薄膜、聚碳酸酯薄膜等。金属化薄膜是在塑胶薄膜的表面蒸镀一层金属膜代替金属箔做为电极，由于金属膜的厚度小于金属箔的厚度，所以卷绕或层叠后的电容器也比金属箔式的电容器的体积要小，更利于实现电容器小型化；金属化薄膜的电容器还具有“自愈”特性，假设在薄膜介质由于在某点存在缺陷以及在过电压作用下出现击穿短路，而击穿点的金属化层可在电弧的作用下瞬间融化蒸发形成一个很小的无金属区，使得电容器的两个电极重新互相绝缘而仍能继续工作，因此极大地提高了电容器工作的可靠性。

所述第一金属镀层12是蒸镀在所述第一基膜11一表面上，可以是上表面或下表面，蒸镀是将待成膜的物质置于真空中进行蒸发或升华，使之在工件或基片表面析出的过程。在本实施例中，所述第一金属镀层12为铝镀层，所述第一金属镀层12还可以为银、锌、铜、铝合金或其他复合金属镀层。

在本实施例中，所述第一金属镀层12的方阻控制在0.7Ω-1.3Ω，在一些实施例中，也可以依据产品的形态以及实际需求设计在不同范围。所述第一金属镀层12的方阻与所述第一金属镀层12的厚度成反比，即当所述第一金属镀层12越厚时，相对应的方阻控制得越小，控制了在高频大电流通过时的温升，提高所述高频降压薄膜电容器100的可靠性及使用寿命。

另外，所述第一金属镀层12包括相互独立的第一内金属条121和的第二内金属条122，所述第一内金属条121和的第二内金属条122之间间隔设置，相当于所述第一内金属条121和的第二内金属条122之间具有绝缘的留边区，所述第一基膜11在长度方向上并且在所述第二内金属条122远离所述第一内金属条121的一侧设置有第一留边区13，所述第一留边区13的长度与所述第一基膜11的长度一致。

优选的，为尽量减少所述高频降压薄膜电容器100的层间电容等寄生参数，所有所述第一内金属条121和的第二内金属条122的厚度一致，在一些实施例中，所述第一内金属条121和的第二内金属条122的厚度可以高低错落或是渐变递增或渐变递减，所述第一内金属条121和的第二内金属条122是薄厚均匀地覆盖在所述第一基膜11上的金属镀层，也可以是在镀层的表面镶刻着各式花纹、图案或线条的，即所述镀层的表面可以是镂空的。

所述外芯子层2包括第二基膜21和蒸镀在所述第二基膜21上的第二金属镀层22，所述第二金属镀层22包括第一外金属条221和第二外金属条222，所述第二外金属条222包括若干串联的第二金属单元2221。

在本实施例中，所述第二基膜21为高温聚丙烯基膜，所述第二金属镀层22为铝镀层。在一些实施例中，所述第二基膜21可以采用其他的塑胶薄膜替代，例如，聚乙酯薄膜、聚丙烯薄膜、聚碳酸酯薄膜等，所述二金属镀层22还可以为银、锌、铜、铝合金或其他复合金属镀层。

在本实施例中，所述第二金属镀层22的方阻控制在0.7Ω-1.3Ω，在一些实施例中，也可以依据产品的形态以及实际需求设计在不同范围。所述第二金属镀层22的方阻与所述第二金属镀层22的厚度成反比，即当所述第二金属镀层22越厚时，相对应的方阻控制得越小，控制了在高频大电流通过时的温升，提高所述高频降压薄膜电容器100的可靠性及使用寿命。

另外，所述第二金属镀层22包括相互独立的第一外金属条221和的第二外金属条222，所述第一外金属条221和的第二外金属条222之间间隔设置，相当于所述第一外金属条221和的第二外金属条222之间具有绝缘的留边区，所述第二基膜21在长度方向上并且在所述第二外金属条222远离所述第一外金属条221的一侧设置有第二留边区14，所述第二留边区14的长度与所述第二基膜21的长度一致。

当所述内芯子层1和外芯子层2层叠时，所述第一金属镀层12和所述第二金属镀层22会产生多段正对区域，两个正对的金属板在通电时，相当于一个电容器，那么，所述高频降压薄膜电容器100相当于多个电容器串联。在本实施例中，所述第一金属镀层12和所述第二金属镀层22一共有3段正对区域，假设，每一个电容器的耐压值为300千伏，那么3个电容器串联的耐压值为900千伏。利用串联分压的原理，使得所述高频降压薄膜电容器100能承受超高电压，提高电容器耐压能力或耐压参数。由于电容器耐压能力的提升，所述高频降压薄膜电容器100可用于更高的电压或更高脉冲的场合。在一些实施例中，所述第一金属镀层12和所述第二金属镀层22可以包括若干段正对区域，本实施例不作具体限定。

所述第一内金属条121与所述第二基膜11对应的一端错开的区域为第一电极连接区31，所述第二外金属条222与所述第一基膜11对应的一端错开的区域为第二电极连接区32，对应的，所述第一基膜11沿长度方向且远离所述第一留边区13的一侧以及所述第二基膜21沿长度方向且远离所述第二留边区14的一侧分别为电极连接区。所以，若干串联的第一金属单元1211和若干串联的第二金属单元2221分别为第一电极连接区31和第二电极连接区32。可以理解，当所述第一内金属条121连接正极，所述第一金属单元1211带上正电荷，此时，所述第二外金属条222连接负极，所述第二金属单元2221带上负电荷。由于正负电荷的相互吸引，所述第一外金属条221靠近所述第二留边区14且与所述第一内金属条121正对的区域带上负电荷，所述第一外金属条221远离所述第二留边区14且与所述第二内金属条122正对的区域带上正电荷，所述第二内金属条122靠近所述第一留边区13且与所述第二外金属条222正对的区域带上正电荷,所述第二内金属条122远离所述第一留边区13且与所述第一外金属条221正对的区域带上负电荷。

当所述第二内金属条122或所述第一外金属条221上某一区域的金属区域由于高电压击穿，大电流熔断击穿金属块对应区域的所述第一金属单元1211或第二金属单元2221。当所述第一金属单元1211或第二金属单元2221被熔断，断开了所述第一金属单元1211或第二金属单元2221原本与电极的连接，隔离第二内金属条122或所述第一外金属条221上击穿的金属区域，防止所述第一金属镀层12或所述第二金属镀层22因高电压局部击穿后导致破坏持续，不影响所述高频降压薄膜电容器100的正常使用，为了保证所述高频降压薄膜电容器100的尺寸采用更薄的所述第一金属镀层12和所述第二金属镀层22，即使采用更薄的金属镀层仍然可以保证所述高频降压薄膜电容器100的可靠性。

在本实施例中，所述第一金属镀层12上包括具有安全镀层结构的第一内金属条121和普通镀层结构的第二内金属条122，所述第二金属镀层22包括具有安全镀层结构的第二外金属条222和普通镀层结构的第一外金属条221。基于上面对所述第一金属镀层12和第二金属镀层22结构的描述，所述第一金属镀层12的设计与普通镀层设计的既可以在耐压方面提高20％，也可以保证较小的尺寸形态。

所述喷金层20附着在所述薄膜电容器芯子10的表面，采用电弧或火焰等热源，将需要喷涂的各类焊料丝材融化并在高压空气的作用下雾化，粉碎后的金属粒子以高速喷涂在对热能具有极高灵敏度的所述薄膜电容器芯子10的端面薄膜层间隙中，使所述薄膜电容器芯子10从内绕层至外绕层形成一个等电位的金属电极面，为电极引出提供一个桥接平台。

所述薄膜电容器芯子10在喷金机上的行走方式主要有履带式和转盘式，所述喷金层20的工艺一般要使金属涂层与金属化膜具有良好的结合强度，喷金涂层的颗粒度需要更为细小、使得表面粗糙度较小，喷金涂层的径向厚薄要较为均匀。所述喷金层20可以采用锌丝、巴氏合金(锡锑铜合金)、锡锌合金或四元合金(锡锑铜锌合金)等。

在本实施例中，所述喷金层20采用高比例锡锌合金，所述高比例锡锌合金的喷金颗粒更为细小，有利于使得喷金颗粒渗透到所述薄膜电容器芯子10，更有效地降低端面的接触电阻，进一步减小等效串联电阻。使得所述高频降压薄膜电容器100在高频电流下，越小的等效串联电阻发热量越小，保证了所述高频降压薄膜电容器100的品质稳定性，提升了产品寿命。

所述引出线30的一端熔接在所述喷金层20，并且另一端依次穿过所述环氧树脂内包层40和阻燃环氧粉末外包层50。在本实施例中，所述引出线为纯铜镀锡线，用于作为电极引出线。在一些实施例中，所述引出线30可以利用金属箔作为电极引出线，所述引出线30还可以利用任意的导电金属丝线作为电极引出线，例如，银、锡、铜等或在上述的金属表面加上用于防止生锈和利于焊接的其他金属镀层，即所述引出线30可以为片状或者线状。

由于PCB板的开孔大多为圆形，所以，所述引出线30的横截面也为圆形。一般，所述引出线30有两种形态，分别为立式和卧式，立式的所述高频降压薄膜电容器100的两根引脚位于同一侧，相互平行且垂直于所述高频降压薄膜电容器100的下表面；卧式的所述高频降压薄膜电容器100的两根引脚位于相对的两侧，处于同一水平线上且分别垂直于所述高频降压薄膜电容器100的上表面和下表面。在一些实施例中，所述引出线30的引线可以通过机械加工的方式，将所述高频降压薄膜电容器100的引脚变成预期的形状，用以满足插装过程的工艺要求，此过程的工艺要求不仅包括插装时的尺寸要求，而且还包括应力稀放、散热、高度等要求，所述高度的最大允许值为焊点到产品外壳的距离。

所述环氧树脂内包层40包覆所述薄膜电容器芯子10，在本实施例中，所述环氧树脂内包层40采用酸酐类高温型高纯度环氧树脂。所述酸酐类高温型高纯度环氧树脂可以保证所述高频降压薄膜电容器100可以在特殊的环境(例如高温、高湿)下使用，有效地增加所述高频降压薄膜电容器100的产品使用寿命。所述环氧树脂内包层40还可以采用其他一些具有耐高温特性、良好渗透性、优良密闭性的材料作为所述高频降压薄膜电容器100的填充材料。

所述阻燃环氧粉末外包层50包覆所述环氧树脂内包层40，所述阻燃环氧粉末外包层50可以为密封及阻燃等级较高的环氧粉末，例如，UL94/V-0级的PBT材料，也可以为金属材料的外壳。所述阻燃环氧粉末外包层50的形状包括圆柱形、边缘平滑过渡的长方体或正方体。在一些实施例中，所述阻燃环氧粉末外包层50的内壁为粗糙的限位结构，用以阻止所述环氧树脂内包层40在所述阻燃环氧粉末外包层50内滑动；所述阻燃环氧粉末外包层50与所述薄膜电容器芯子10之间设置有固定支架；在所述阻燃环氧粉末外包层50上设置有散热筋，可以增加所述高频降压薄膜电容器100的散热面积。

在本实施例中，所述薄膜电容器芯子10经过喷金工序后，与所述引出线30熔接，然后装入所述阻燃环氧粉末外包层50，即PBT外壳，最后灌注所述环氧树脂内包层40。在一些实施例中，所述高频降压薄膜电容器100的制作方法包括：1、将薄膜金属化；2、卷绕、定型；3、喷金；4、赋能；5、焊接装配；6、测试，筛选良品，以上的步骤可以通过流水线上不同的自动化设备顺序完成，也可以通过同一种自动化设备顺序完成。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种薄膜电容器芯子，其特征在于，包括依次层叠卷绕的内芯子层和外芯子层；其中，

所述内芯子层包括第一基膜和蒸镀在所述第一基膜上的第一金属镀层，所述第一金属镀层包括第一内金属条和第二内金属条，所述第一内金属条包括若干串联的第一金属单元；

所述外芯子层包括第二基膜和蒸镀在所述第二基膜上的第二金属镀层，所述第二金属镀层包括第一外金属条和第二外金属条，所述第二外金属条包括若干串联的第二金属单元。

2.根据权利要求1所述的薄膜电容器芯子，其特征在于，所述第一内金属条和第二内金属条间隔设置，所述第一外金属条和第二外金属条间隔设置。

3.根据权利要求1所述的薄膜电容器芯子，其特征在于，所述第一基膜在长度方向上并且在所述第二内金属条远离所述第一内金属条的一侧设置有第一留边区，所述第一留边区的长度与所述第一基膜的长度一致。

4.根据权利要求1所述的薄膜电容器芯子，其特征在于，所述第二基膜在长度方向上并且在所述第二外金属条远离所述第一外金属条的一侧设置有第二留边区，所述第二留边区的长度与所述第二基膜的长度一致。

5.根据权利要求1所述的薄膜电容器芯子，其特征在于，所述第一金属镀层的方阻控制在0.7Ω-1.3Ω。

6.根据权利要求1所述的薄膜电容器芯子，其特征在于，所述第二金属镀层的方阻控制在0.7Ω-1.3Ω。

7.根据权利要求1所述的薄膜电容器芯子，其特征在于，所述第一基膜和所述第二基膜为聚丙烯基膜。

8.一种高频降压薄膜电容器，其特征在于，包括

权利要求1-7任一项所述的薄膜电容器芯子；

喷金层，所述喷金层附着在所述薄膜电容器芯子的端面；

引出线，所述引出线熔接在所述喷金层内；

环氧树脂内包层，包覆所述薄膜电容器芯子，所述环氧树脂内包层采用酸酐类高温型高纯度环氧树脂；

阻燃环氧粉末外包层，包覆所述环氧树脂内包层，所述阻燃环氧粉末外包层采用PBT材料。

9.根据权利要求8所述的高频降压薄膜电容器，其特征在于，所述引出线为纯铜镀锡线，用于作为电极引出线。

10.根据权利要求8所述的高频降压薄膜电容器，其特征在于，所述阻燃环氧粉末外包层的形状包括圆柱形、边缘平滑过渡的长方体或正方体。