TWI445025B - Manufacturing method of cylindrical capacitor - Google Patents

Description

圓柱型電容器的製造方法

本發明是一種電子元件的製造技術，尤其是指一種薄膜式電容器的製造方法。

電容器是儲存電荷的電子元件，它在工業生產和生活中的用途很廣，是電子、電力領域不可缺少的元件，主要是作為阻絕直流、耦合交流、濾波、調諧、相移、儲存能量、作為旁路、耦合電路、喇叭系統的網路等等，甚至也被應用於相機之中的閃光燈等儲電放電用途。

而根據材料及結構的不同，電容器又可分為電解電容、固態電容、薄膜電容、陶瓷電容、鉭電解電容、雲母電容、玻璃釉電容、聚苯乙烯電容、玻璃膜電容、合金電解電容、滌綸電容、聚苯烯電容等。

其中薄膜電容是先在絕緣材質的薄膜上蒸鍍一層導體材質而形成薄膜導體，並把薄膜導體捲成素子後、於素子兩旁加上引腳線做成的，由於薄膜電容具有良好的頻率響應特性、輕巧的體積以及優良的自我恢復能力，因此被廣泛應用於音響電路之中。此外，隨著現今以小容量電容並聯代替高價的大容量電容形勢下，薄膜電容在供電線路的旁路電路(bypass)部位亦大量的被使用。

然而薄膜電容與電解電容，陶瓷電容或是鉭電解電容相比之下雖具有較大的電容量。卻也因此在製造方面相對較困難，特別是電容器中的薄膜導體部分，隨著製造工程和方法的不同，所製造出來的電容在抑制雜訊噪音和品質品質方面的表現會有顯著差異，甚至影響製造出來的電容用途。

例如一般的聚丙烯產品多用於繼電器發射信號的部位。聚酯薄膜電容由於是低端的產品，多用於低價的安定器的信號部。薄膜電容聚丙烯電容，聚酯薄膜電容不僅可以用於繼電器電容而且可以根據材質以及製造方法的不同，擁有多樣的音質以及音色的特性。

現請參閱第1圖，如圖所示，習用的薄膜電容製造方法是先將捲取機依據捲取容量的中心值來設置回轉數、寬度。並把薄膜導體以捲取機捲成圓柱狀的素子，接著取一定數量的素子置放在熱壓縮機的熱壓縮板上，以熱壓縮機對上述素子進行加熱以及壓平的動作，藉以使素子的結構定型，增加機械強度，排除內部氣體以及提高電容量的穩定性。熱壓處理後，再對素子進行遮蔽封裝作業。遮蔽封裝作業是後續噴灑工程的前置作業，為避免素子的側面直接沾附金屬材料，而在素子周圍包了一層紙膠帶。在完成遮蔽封裝後接著在素子兩端噴灑上錫粉，以將素子的薄膜導體有效引出。接著是熔焊工程，為了去除素子兩邊薄膜的殘渣，在熔焊工程時進行電壓處理，並且在素子兩邊熔焊上兩條引腳線，在熔焊的同時，在引腳線部漆離型劑。

然後以鋁條為單位進行組合。接著是預熱乾燥工程。把預熱乾燥完的產品進行浸漬後，便是在產品外進行上粉處理的上粉階段。按刻印式樣進行刻印後，再使用樹脂切割機切除樹脂。接著經過1次，2次硬化乾燥階段。最後，通過構造檢查，自動選別，最終檢查工程，判定選別出不良後，一批薄膜電容就製造出來了。

在上述製造過程中，由於生產製造用的機台運轉時會產生的振動，雖然對電容本身的電氣性能及壽命沒有影響，但振動可能引發噪音，降低了薄膜電容的品質。此外薄膜電容在捲取作業時，由於自動捲取機的彈性，使薄膜之間存在間隔。或是捲取後的素子在浸漬時，當臘沒有完全浸漬的情況下。以及在電壓處理時，由於電氣引起的振動也能造成噪音。

綜合上述現有技術之缺點，本發明的目的在於提供一種薄膜電容的製造方法，使製造出的電容器與一般經熱壓縮的薄膜電容器相比較下具有更小的噪音，以及更高的可用電流。

本發明之另一目的在於，以施加物理特性的力的基礎上來提高電容器在電子電路方面的特性。

為了達到上述目的，本發明圓柱型電容器的製造方法包含以下步驟：

首先以捲取機將薄膜導體卷成圓柱形的素子；再將素子進行熱處理，使素子定型並排除內部溼氣；接著進行遮蔽封裝階段；完成遮蔽封裝後在素子兩端噴灑錫粉，使薄膜導體中的極板順利導出，再於素子噴上錫粉的兩端進行熔焊，將引腳線熔焊於素子兩端；完成熔焊之後的素子以蠟或灌膠進行浸漬後，在產品外進行上粉處理以形成外殼的上粉階段。按刻印式樣進行刻印後，再使用樹脂切割機切除樹脂。接著分別經過1次硬化乾燥階段以及2次硬化乾燥階段。最後，通過構造檢查，自動選別，最終檢查工程，判定選別出不良後，便完成了圓柱型電容的製造。

而在上述的熱處理階段中，為了保持素子本身的圓柱形狀態，並未對素子施加壓力，僅單純的進行熱處理。並且在噴灑過程增大所噴灑的錫粉顆粒，避免因錫粉填滿捲心孔而導致電性連通。

在熔焊階段中，引腳線熔焊到素子面的三分之二距離的支點上，讓引腳線封閉捲心孔的兩端，使素子中的捲心孔形成一氣密空間，避免捲心孔處漏出空氣的同時，也避免了外部空氣進入捲心孔。

本發明藉著利用引腳線將素子中的捲心孔封閉形成氣密空間，使素子可在保有捲心孔的同時維持高機械強度，並藉著未經壓縮的圓柱型結構而增加電容器抑制噪音的功效，以及使用於旁路電路時提高可用電流的效果。

為便於對本發明的結構、使用及其特徵有更進一步明確、詳實的認識與瞭解，現舉出較佳實施例，並配合圖式說明如下。

現請參考第2圖，以本發明製造方法所製造的圓柱型電容器100基本構造具有由薄膜導體捲繞而成的素子110，然後在素子110的兩側熔焊上引腳線140後封裝而成。上述引腳線140是熔焊到素子110的兩側，且兩引腳線140的熔焊方向是相同的；且引腳線140的前端熔焊到素子110側面直徑三分之二的位置上，使引腳線140封閉捲心孔130的兩端而讓捲心孔130形成一氣密空間。

再請參照第7a圖與第7b圖，如圖所示，習用的壓縮式電容在引腳線140熔焊時，引腳線140的熔焊部位約為素子110側面直徑的三分之一處。而本發明提到的圓柱型電容器100的引腳線140的熔焊部位是橫過素子110的捲心孔130，並在側面三分之二的位置進行熔焊。

採用上述方法進行熔焊的目的是為了防止在上粉後乾燥的過程中，在捲心孔130的位置發生氣孔不良，同時也有密封捲心孔130的作用。

現請參閱第3圖，為了更明確的說明本發明圓柱型電容器的製造方法，現配合程序流程圖按順序進行詳細說明。

在卷取階段(S210)使用捲取機，對捲取的容量中心值，回轉數，寬度進行設置後，把薄膜導體捲成素子110。

需注意的是，一般壓縮式電容的薄膜導體在卷取成素子110時，使用的捲軸的直徑為2~7公釐。而圓柱型電容器100在捲取成型時，使用的卷軸的直徑為1~3公釐。

而為了使中央具有捲心孔130的素子110保持足夠的機械強度，以及避免薄膜導體從捲心孔130處發生自動開封的現象。在習用的壓縮式電容製程中採取了熱壓縮的工序，而本發明的圓柱型電容器100使用了較小直徑的捲軸，因而不用進行此一熱壓縮步驟。

現請參閱第4a圖及第4b圖，如圖中所示，習用的壓縮式電容必須經過壓縮作業才能使素子110具有足夠的機械強度，再壓縮過程中素子110的上下面受力，使捲心孔130的部位也被壓縮。而本發明所提到的圓柱型電容器僅僅在一定的時間內對素子110進行熱處理。並不施加壓力。所以在作業完成後，素子110仍然保持圓形的形態。

所以壓縮式電容受到了物理性的壓力作業，會造成電氣方面的特性如壓降，額定電壓或絕緣電阻等都將同步受到影響。

再請參閱第3圖，在噴灑工程(S216)，通過調節噴灑距離、厚度、壓力、電壓、電流、熔化速度，在素子110的兩側噴灑上金屬錫粉，只有經過了噴灑工程才能使引腳線140堅固的熔焊到素子110上。

此階段作業時，要求噴灑的錫粉顆粒必須比一般的壓縮式電容所使用的錫粉顆粒大。目的是為了在噴灑的同時堵住素子110兩側的捲心孔130。使捲心孔130保持中空而不至於連接，造成短路現象。

現請參閱第5圖、第6a圖以及第6b圖，在噴灑作業時，金屬錫粉噴灑在素子110的兩側，在噴灑圓柱型電容器100時，如果同樣的調節噴灑小顆粒錫粉的話，錫粉就會從素子110兩側進入圓柱型電容器100的捲心孔130內，並塞滿捲心孔130，使捲心孔130連通而發生短路的不良現象。

而於第6a圖及第6b圖中所示是在噴灑時所用的錫粉顆粒放大圖。第6a圖是將一般壓縮式電容於噴灑時所使用的錫粉顆粒放大50倍的相片，由比例尺可知每個錫粉顆粒約3公釐左右。而第6b圖中所示的是圓柱型電容器100所使用的錫粉顆粒經放大50倍的照片，由圖中顯示每個顆粒約為7公釐。在此使用的照片是由韓國產業技術測試中心(KTL)進行放大測試的結果，也就是說，圓柱型電容器100所使用的錫粉顆粒不但比一般壓縮電容所用的錫粉顆粒尺寸要大2倍以上，同時也比捲心孔130的直徑還大。則當錫粉顆粒噴灑於素子110的兩端時，除了可將薄膜導體的極板引出之外，更可將捲心孔130的兩端封閉。

再請參閱第7a圖以及第7b圖，在熔焊作業時，習用的壓縮式電容在熔焊引腳線140時，引腳線140粘貼到素子110側面的位置是素子110直徑的三分之一。而圓柱型電容器100的引腳線140橫過中央的捲心孔130，熔焊到素子110側面的距離是素子110直徑的三分之二。這是為了防止在上粉後的乾燥階段，捲心孔130部位發生氣孔不良。因此在熔焊步驟時便利用引腳線140再次密封捲心孔130。

現請參閱第3圖，其中浸漬階段(S220)到最後的包裝出貨階段(S228)與一般的壓縮式電容製作過程是相同的，在些就不詳細介紹。

由本發明所製造出的圓柱型電容器100具有中空且氣密的捲心孔130，整體的薄膜導體也保持為圓柱型未經壓縮，因此由本發明所製造出的圓柱型電容器100與習用的壓縮式電容相比較下，不但減少了噪音，更增加了可用電流。

現請參閱第8圖，如圖中所示，壓縮式電容的噪音平均為72，最小值與最大值分別是69和75。而圓柱型電容器100的平均噪音值是51，最小值與最大值分別是50和52。由此資料看來，圓柱型電容器100比壓縮式電容能減少30%~40%的噪音效果。

再請參考第9圖，如圖所示當電容器在各種不同溫度情況下所測得的可用電流值，習用的壓縮式電容器在溫度分別為1℃，3℃，5℃，7℃以及10℃的條件下，可用電流分別是“1.53，3.28，5.14，6.43以及6.79”而在本發明所提到的圓柱型電容器100，在同樣的溫度條件下，可用電流分別是“1.72，3.86，5.61，6.59及7.23”。

再請參閱第10a圖與第10b圖，圖中所示是圓柱型電容器100和壓縮式電容的電氣性比較資料。由圖表所列的數據中可知本發明所述的圓柱型電容器100在電氣性能方面，諸如損失值、耐電壓、絕緣電阻等方面都有了顯著的改善。

以上所舉實施例，僅用為方便說明本創作並非加以限制，在不離本創作精神範疇，熟悉此一行業技藝人士依本創作申請專利範圍及創作說明所作之各種簡易變形與修飾，均仍應含括於以下申請專利範圍中。

100‧‧‧圓柱型電容器

110‧‧‧素子

120a‧‧‧側面

120b‧‧‧側面

130‧‧‧捲心孔

140‧‧‧引腳線

第1圖為習用薄膜電容器製造方法的流程圖；第2圖為本發明圓柱型電容器的立體示意圖；第3圖為本發明詳細製造步驟的製造步驟流程圖；第4a圖及第4b圖為習用的壓縮式電容與本發明的圓柱型電容進行熱處理的比較圖；第5圖是噴灑錫粉顆粒的大小不同情況下，噴灑的效果示意圖；第6a圖及第6b圖是噴灑時錫粉顆粒大小的放大示意圖；第7a圖及第7b圖是引腳線熔焊時習用壓縮式電容與本發明的圓柱型電容器比較圖；

100‧‧‧圓柱型電容器

110‧‧‧素子

120a‧‧‧側面

120b‧‧‧側面

130‧‧‧捲心孔

140‧‧‧引腳線

Claims (10)

1. 一種圓柱型電容器的製造方法，其步驟包含：將薄膜導體捲成圓柱型的素子；在不對上述素子施加壓力的情況下，對素子單純進行熱處理；使用紙膠帶對素子進行封裝，防止噴灑過程中將錫粉灑到素子側面；使用大顆粒的錫粉噴灑於素子兩端以蓋住捲心孔，並避免素子中的捲心孔相連通；再於素子兩側熔焊上引腳線，使引腳線覆蓋於捲心孔上，熔焊的同時在引腳線塗上離型劑後以紙膠帶連接成盤；上蠟或灌膠之其中一種方式對素子進行浸漬；進行外部上粉；對素子進行乾燥硬化，並進行構造檢查、自動選別、最終檢查等一系列檢查操作；以及進行引腳線加工。
2. 如申請專利範圍第1項所述之圓柱型電容器的製造方法，其中，上述的錫粉顆粒大於噴灑於一般壓縮式電容的錫粉顆粒。
3. 如申請專利範圍第1項所述之圓柱型電容器的製造方法，其中，上述引腳線熔焊到素子的兩端面。
4. 一種圓柱型電容器的製造方法，其步驟包含：將薄膜導體捲成圓柱型的素子；在不對上述素子施加壓力的 情況下，對素子單純進行熱處理；在保持上述素子的捲心孔中空的情況下，使用大顆粒的錫粉噴灑於素子兩端以蓋住捲心孔；再於素子兩側熔焊上引腳線；最後經過浸漬，上粉以及乾燥程序。
5. 如申請專利範圍第4項所述之圓柱型電容器的製造方法，其中，上述引腳線覆蓋於捲心孔上。
6. 如申請專利範圍第5項所述之圓柱型電容器的製造方法，其中，上述錫粉顆粒大於噴灑於一般壓縮式電容的錫粉顆粒。
7. 如申請專利範圍第6項所述之圓柱型電容器的製造方法，其中，上述引腳線黏貼至素子側面的長度是整個素子側面直徑的三分之二。
8. 一種圓柱型電容器的製造方法，其步驟包含：使用顆粒大於噴灑於一般壓縮式電容的錫粉顆粒對捲製而成的素子兩端進行噴灑，使上述素子中的捲心孔保持不連通，再於素子兩側熔焊上引腳線，使引腳線覆蓋於捲心孔上。
9. 如申請專利範圍第8項所述之圓柱型電容器的製造方法，其中，上述引腳線黏貼至素子側面的長度是整個素子側面直徑的三分之二。
10. 如申請專利範圍第9項所述之圓柱型電容器的製造方法，其中，上述引腳線的熔焊過程之後進一步以上蠟或灌膠之其中一種方式浸漬素子，並於浸漬後再進行上粉程序。