CN219677068U - 一种使用寿命长的金属化安全膜及其电容器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种使用寿命长的金属化安全膜及其电容器，包括基膜和金属镀层，金属镀层上的第一绝缘空隙、第二绝缘空隙和第三绝缘空隙将其工作区分隔形成多个极板单元，连接区和极板单元之间、相邻的两个极板单元之间通过保险丝连接。通过以上结构设计方式，当任意一个极板单元内发生击穿时，瞬间大电流涌向击穿点，保险丝在电流达到动作阀值时瞬间动作，击穿点周围的金属镀层形成一个绝缘区域，将击穿点隔离，自愈性能良好，可提高电容器的耐压性能和绝缘性能。此外，金属镀层为铝锌复合镀层结构，铝含量为5％‑10％，锌含量为90％‑95％。通过该结构设计方式，可显著降低金属镀层的蒸镀时间，从而显著降低高温对金属化安全膜损伤的影响。

Description

一种使用寿命长的金属化安全膜及其电容器

技术领域

本实用新型涉及电容器薄膜技术领域，尤其涉及一种使用寿命长的金属化安全膜及其电容器。

背景技术

薄膜电容器是电容器的一种，具有损耗小、绝缘电阻高、频率特性好、可靠性高、温度特性好、耐压特性优异、规格品种多等优点，有着较为广泛的用途，可以形成不同的系列产品。

传统薄膜电容器在使用过程中，如果遇到瞬时高压或介质薄膜有电弱点，会出现击穿，击穿产生的电弧能量极高，可能造成多层介质连续击穿造成电容器损耗角正切值上升、可靠性下降，甚至发生爆炸酿成火灾，造成不可挽回的损失。现有技术中，普通金属化有机薄膜电容器多采用机械防爆装置进行防爆，但特殊情况下仍不能满足要求。并且，目前薄膜电容器采用的介质薄膜大多为复合锌铝金属化薄膜，铝的含量达到95％以上，由于铝的蒸镀温度达到1200-1300℃，蒸镀较高含量的铝需要较长的时间，长时间高温使介质薄膜的耐压性能下降，降低电容器的使用寿命。

因此，现有技术中亟需发明一种使用寿命长的薄膜电容器。

实用新型内容

为了克服上述现有技术所述的金属化薄膜电容器的使用寿命短的技术问题，本实用新型提供一种使用寿命长的金属化安全膜及其电容器，该使用寿命长的金属化安全膜及其电容器具有结构设计简单合理、绝缘性能好以及耐压性能好的特点。

本实用新型为解决其问题所采用的技术方案是：

在本实用新型的第一个实施例中，提供了一种使用寿命长的金属化安全膜，其包括金属镀层，所述金属镀层设有：

第一绝缘空隙，所述第一绝缘空隙将所述金属镀层分隔形成连接区和工作区；

第二绝缘空隙和第三绝缘空隙，所述第二绝缘空隙和所述第一绝缘空隙相互平行设置，所述第三绝缘空隙的端部和所述第一绝缘空隙、所述第二绝缘空隙连通，以通过所述第一绝缘空隙、所述第二绝缘空隙和所述第三绝缘空隙将所述工作区分隔形成多个极板单元；

其中，所述第一绝缘空隙和所述第二绝缘空隙中间隔设有保险丝，所述连接区和所述极板单元之间、相邻的两个所述极板单元之间通过所述保险丝连接。

进一步地，所述第一绝缘空隙所在的直线和所述第三绝缘空隙所在的直线之间设有第一夹角，所述第一夹角大于等于60°且小于等于90°，以使所述第一绝缘空隙和所述第三绝缘空隙组合形成第一T型空隙。

进一步地，所述第二绝缘空隙所在的直线和所述第三绝缘空隙所在的直线之间设有第二夹角，所述第二夹角大于等于60°且小于等于90°，以使所述第二绝缘空隙和所述第三绝缘空隙组合形成第二T型空隙。

进一步地，所述极板单元呈平行四边形，且所述极板单元的面积大小相等。

在本实用新型的第二个实施例中，在第一个实施例的技术上公开了一种关于金属镀层的具体结构组成的技术方案。

在该实施例的技术方案中，所述金属镀层为铝锌复合镀层结构，且在该铝锌复合镀层结构中，铝含量为5％-10％，锌含量为90％-95％。

在本实用新型的第三个实施例中，在第一个实施例的技术上公开了一种关于金属镀层的具体结构设置的技术方案。

在该实施例的技术方案中，所述金属镀层包括加厚区和活动区，所述加厚区和所述活动区沿所述连接区至所述工作区的方向依次设置，且所述加厚区的厚度大于所述活动区的厚度。

进一步地，所述金属镀层还包括过渡区，所述过渡区倾斜设置于所述加厚区和所述活动区之间，用于连接所述加厚区和所述活动区。

在本实用新型的第四个实施例中，在第一个实施例的技术上公开了一种关于基膜和金属镀层的具体结构设置技术方案。

在该实施例的技术方案中，使用寿命长的金属化安全膜还包括基膜，所述金属镀层蒸镀设置在所述基膜的表面。

进一步地，所述金属镀层的宽度小于所述基膜的宽度，以使所述基膜的一侧形成留边区。

基于同一种设计思路，本实用新型还提供了一种电容器的实施例，该电容器包括以上实施例所述的使用寿命长的金属化安全膜。

综上所述，本实用新型提供的使用寿命长的金属化安全膜及其电容器相比于现有技术，至少具有以下技术效果：

1)本实用新型提供的使用寿命长的金属化安全膜包括金属镀层，金属镀层上的第一绝缘空隙、第二绝缘空隙和第三绝缘空隙将其工作区分隔形成多个极板单元，连接区和极板单元之间、相邻的两个极板单元之间通过保险丝连接。通过以上结构设计方式，本实用新型可将金属镀层的工作区分隔形成多个由保险丝相互连接的极板单元，任意一个极板单元内发生击穿时，瞬间大电流涌向击穿点，当电流达到保险丝动作阀值时，保险丝会瞬间动作，击穿点周围的金属镀层也被迅速蒸发，形成一个绝缘区域，使击穿点所在的极板单元与薄膜整体脱离(也即将击穿点隔离)，提高薄膜的耐压性能和绝缘性能。并且，采用该分隔结构形式的金属化安全膜后，电容器无需内置机械式防爆机构，结合良好的自愈性能可大大提高产品的可靠性和使用寿命。

2)此外，金属镀层为铝锌复合镀层结构，在该铝锌复合镀层结构中，铝含量为5％-10％，锌含量为90％-95％。通过以上结构设计方式，可显著降低金属镀层的蒸镀时间，从而显著降低高温对金属化安全膜损伤的影响，进一步提高耐压性能和绝缘性能。

附图说明

图1为本实用新型的使用寿命长的金属化安全膜的结构示意图；

图2为本实用新型的使用寿命长的金属化安全膜的剖面示意图；

其中，附图标记含义如下：

1、第一绝缘空隙；2、第二绝缘空隙；3、第三绝缘空隙；4、连接区；5、极板单元；6、保险丝；7、基膜；71、留边区；8、加厚区；9、活动区。

具体实施方式

为了更好地理解和实施，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

除非另有定义，本文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。本文中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例的目的，不是旨在限制本实用新型。

实施例1

参见图1和图2所示，根据本实用新型的第一个实施例，使用寿命长的金属化安全膜包括金属镀层，该金属镀层设有第一绝缘空隙1，第一绝缘空隙1将金属镀层分隔形成连接区4和工作区。其中，连接区4用于和喷金层接触，从而便于将电容器电极引出，且为电流流入的始端位置；工作区为金属镀层的有效工作区域，用于起到导电作用。

该金属镀层还设有第二绝缘空隙2和第三绝缘空隙3，第二绝缘空隙2和第一绝缘空隙1相互平行设置，第三绝缘空隙3的端部分别和第一绝缘空隙1、第二绝缘空隙2连通，从而通过第一绝缘空隙1、第二绝缘空隙2和第三绝缘空隙3将工作区分隔形成多个极板单元5。具体来说，加工本实用新型的金属化安全膜时，通过真空镀膜技术形成均匀分布的金属镀层，并在金属镀层设置间距较小的多个绝缘空隙，从而将金属镀层的工作区分隔形成多个极板单元5。

在现有技术中，普通金属化薄膜电容器击穿自愈的结果会引起损耗角正切增加，耐压降低，进而导致寿命下降。而在该实施例的技术方案中，第一绝缘空隙1和第二绝缘空隙2中间隔设有保险丝6，连接区4和极板单元5之间、相邻的两个极板单元5之间通过保险丝6连接。通过该结构设计方式，当任意一个极板单元5内发生击穿时，瞬间大电流涌向击穿点，保险丝在电流达到动作阀值时瞬间动作，击穿点周围的金属镀层也被迅速蒸发，形成一个绝缘区域，使击穿点所在的极板单元与薄膜整体脱离(也即将击穿点隔离)，由一自愈能量能控制在一个合适数值，自愈过程极短，自愈后不会引起损耗角正切增加，也不会影响相邻层薄膜介电强度，提高薄膜的耐压性能和绝缘性能。并且，采用该分隔结构形式的金属化安全膜后，电容器无需内置机械式防爆机构，结合良好的自愈性能可大大提高产品的可靠性和寿命。

参见图1所示，在该实施例的一个优选方案中，第一绝缘空隙1所在的直线和第三绝缘空隙3所在的直线之间设有第一夹角，第一夹角大于等于60°且小于等于90°，以使第一绝缘空隙1和第三绝缘空隙3组合形成第一T型空隙。具体来说，通过第一绝缘空隙1和第三绝缘空隙3组合形成的第一T型空隙实现极板单元5的分隔，可在使用电容器过程中，确保任意一个极板单元5内发生击穿时会被迅速隔离，自愈过程极短，自愈后不会引起损耗角正切增加，也不会影响相邻层薄膜介电强度，提高薄膜的耐压性能和绝缘性能。更为具体地，第一夹角优选设置为85°。

参见图1所示，在该实施例的另一个优选方案中，第二绝缘空隙2所在的直线和第三绝缘空隙3所在的直线之间设有第二夹角，第二夹角大于等于60°且小于等于90°，以使第二绝缘空隙2和第三绝缘空隙3组合形成第二T型空隙。同理，通过第二绝缘空隙2和第三绝缘空隙3组合形成的第二T型空隙实现极板单元5的分隔，可在使用电容器过程中，确保任意一个极板单元5内发生击穿时会被迅速隔离，自愈过程极短，自愈后不会引起损耗角正切增加，也不会影响相邻层薄膜介电强度，提高薄膜的耐压性能和绝缘性能。更为具体地，第二夹角优选设置为85°。

参见图1所示，在该实施例的另一个优选方案中，极板单元5呈平行四边形(或者菱形)，且各个极板单元5的形状相同、面积大小相等。其中，各个极板单元5之间通过保险丝6连接。

实施例2

在本实用新型的第二个实施例中，在第一个实施例的技术上公开了一种关于金属镀层的具体结构组成的技术方案。

在现有技术的技术方案中，电容器薄膜大多为复合锌铝金属化非隔膜，具体为“铝-锌”的两层复合镀层结构，方阻中心值在40-90Ω之间，其中铝的含量达到95％以上，由于铝的蒸镀温度达到1200-1300℃，蒸镀较高含量的铝需要较长的时间，长时间的高温使电容器介质薄膜的耐压性能下降，降低电容器的使用寿命。

而在该实施例的技术方案中，金属镀层为铝锌复合镀层结构，且在该铝锌复合镀层结构中，铝含量为5％-10％，锌含量为90％-95％，方阻中心值在10～30Ω之间。其中，由于铝含量较低，从而可显著减少真空蒸镀工艺的时间，降低高温对介质薄膜损伤的影响，进一步提高金属化安全膜的耐压性能和绝缘性能。

实施例3

在本实用新型的第三个实施例中，在第一个实施例的技术上公开了一种关于金属镀层的具体结构设置的技术方案。

参见图2所示，在该实施例的技术方案中，金属镀层包括加厚区8和活动区9，加厚区8和活动区9沿连接区4至工作区的方向(也即图1和图2中所示的电流方向a)依次设置，且加厚区8的厚度大于活动区9的厚度。具体来说，电流是从加厚区8流向活动区9的，呈递减趋势(由于金属镀层的厚度和方阻值成反比关系)，为了顺应电流密度在金属化安全膜上的分布，加厚区8的电流密度较大，活动区9的电流密度较小，分成加厚区8和活动区9可满足金属化薄膜自愈特性所需能量。更为具体地，若将金属镀层均设置成加厚区8或者活动区9，造成自愈能量过小或过大，都会造成自愈失效，极间耐压不良，从而导致电容器失效。此外，设置加厚区8有利于喷金接触，便于将电容器电极引出，降低接触损耗。

参见图2所示，在该实施例的另一个优选方案中，金属镀层还包括过渡区10，过渡区10倾斜设置于加厚区8和活动区9之间，过渡区10用于连接加厚区8和活动区9。具体而言，通过设置倾斜的过渡区10连接加厚区8和活动区9，可使二者之间平滑过渡，若不设置过渡区10，会造成该位置的两极板单元5之间存在气隙而导致残留气体，成为介质薄膜上的薄弱点，进而容易成为击穿位置，造成耐压不良等现象。

实施例4

在本实用新型的第四个实施例中，在第一个实施例的技术上公开了一种关于基膜7和金属镀层的具体结构设置技术方案。

参见图2所示，在该实施例的技术方案中，使用寿命长的金属化安全膜还包括基膜7，金属镀层通过真空蒸镀工艺设置在基膜7的表面。具体来说，基膜7可优选采用PP材料(聚丙烯材料)，作为电容器两极间的绝缘物质，金属镀层起到导电作用，用作电容器电极。

参见图1和图2所示，在该实施例的一个优选方案中，金属镀层在沿电流方向a上的宽度小于基膜7的宽度，以使基膜7的一侧形成空白的留边区71，便于金属化安全膜后续的卷绕工序。

实施例5

在本实用新型的第五个实施例中，提供了一种关于电容器的实施例，该电容器包括以上三个实施例所述的使用寿命长的金属化安全膜。

在该实施例的技术方案中，电容器优选为薄膜电容器。

综上所述，本实用新型提供的使用寿命长的金属化安全膜中，金属镀层上的第一绝缘空隙1、第二绝缘空隙2和第三绝缘空隙3将其工作区分隔形成多个极板单元5，连接区4和极板单元5之间、相邻的两个极板单元5之间通过保险丝6连接。通过该结构设计方式，本实用新型可将金属镀层的工作区分隔形成多个由保险丝6相互连接的极板单元5，且任意一个极板单元5内发生击穿时，瞬间大电流涌向击穿点，当电流达到保险丝6动作阀值时，保险丝6会瞬间动作，击穿点周围的金属镀层也被迅速蒸发，形成一个绝缘区域，使击穿点所在的极板单元5与介质薄膜整体脱离(也即将击穿点隔离)，提高介质薄膜的耐压性能和绝缘性能。

并且，采用该分隔结构形式的介质薄膜后，电容器无需内置机械式防爆机构，结合良好的自愈性能可大大提高产品的可靠性和寿命。此外，本实用新型的金属镀层为铝锌复合镀层结构，在该铝锌复合镀层结构中，铝含量为5％-10％，锌含量为90％-95％。通过以上结构设计方式，可显著降低金属镀层的蒸镀时间，从而显著降低高温对金属化安全膜损伤的影响，进一步提高耐压性能和绝缘性能，进而提高产品使用寿命。

值得一提的是，本实用新型中所述的保险丝为电容器领域较为常见的微型保险丝，具体结构不在此详细阐述。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种使用寿命长的金属化安全膜，其特征在于，包括金属镀层，所述金属镀层设有：

第一绝缘空隙，所述第一绝缘空隙将所述金属镀层分隔形成连接区和工作区；

第二绝缘空隙和第三绝缘空隙，所述第二绝缘空隙和所述第一绝缘空隙相互平行设置，所述第三绝缘空隙的端部和所述第一绝缘空隙、所述第二绝缘空隙连通，以通过所述第一绝缘空隙、所述第二绝缘空隙和所述第三绝缘空隙将所述工作区分隔形成多个极板单元；

其中，所述第一绝缘空隙和所述第二绝缘空隙中间隔设有保险丝，所述连接区和所述极板单元之间、相邻的两个所述极板单元之间通过所述保险丝连接。

2.根据权利要求1所述的使用寿命长的金属化安全膜，其特征在于，所述第一绝缘空隙所在的直线和所述第三绝缘空隙所在的直线之间设有第一夹角，所述第一夹角大于等于60°且小于等于90°，以使所述第一绝缘空隙和所述第三绝缘空隙组合形成第一T型空隙。

3.根据权利要求2所述的使用寿命长的金属化安全膜，其特征在于，所述第二绝缘空隙所在的直线和所述第三绝缘空隙所在的直线之间设有第二夹角，所述第二夹角大于等于60°且小于等于90°，以使所述第二绝缘空隙和所述第三绝缘空隙组合形成第二T型空隙。

4.根据权利要求3所述的使用寿命长的金属化安全膜，其特征在于，所述极板单元呈平行四边形，且所述极板单元的面积大小相等。

5.根据权利要求1所述的使用寿命长的金属化安全膜，其特征在于，所述金属镀层为铝锌复合镀层结构，且在该铝锌复合镀层结构中，铝含量为5％-10％，锌含量为90％-95％。

6.根据权利要求1所述的使用寿命长的金属化安全膜，其特征在于，所述金属镀层包括加厚区和活动区，所述加厚区和所述活动区沿所述连接区至所述工作区的方向依次设置，且所述加厚区的厚度大于所述活动区的厚度。

7.根据权利要求6所述的使用寿命长的金属化安全膜，其特征在于，所述金属镀层还包括过渡区，所述过渡区倾斜设置于所述加厚区和所述活动区之间，用于连接所述加厚区和所述活动区。

8.根据权利要求1所述的使用寿命长的金属化安全膜，其特征在于，该使用寿命长的金属化安全膜还包括基膜，所述金属镀层蒸镀设置在所述基膜的表面。

9.根据权利要求8所述的使用寿命长的金属化安全膜，其特征在于，所述金属镀层的宽度小于所述基膜的宽度，以使所述基膜的一侧形成留边区。

10.一种电容器，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的使用寿命长的金属化安全膜。