專利名稱：低等效串聯(lián)電阻、耐高溫、長壽命型聚丙烯薄膜電容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
低等效串聯(lián)電阻、耐高溫、長壽命型聚丙烯薄膜電容器技術(shù)領(lǐng)域[0001]薄膜電容器領(lǐng)域。
技術(shù)背景[0002]薄膜電容器近些年來用于低碳節(jié)能照明、太陽能風能發(fā)電等領(lǐng)域越來越廣泛，其中用于LED燈、高頻無極燈和低頻無極燈的薄膜電容仍然為傳統(tǒng)的CBB81型，它們在85°C高溫和50KHZ高頻情況下就開始失效，平均壽命只在25000小時，出現(xiàn)容量裹減，爆裂，使整個燈隨之報廢。[0003]隨著低碳節(jié)能照明的發(fā)展，人們對頻閃效應(yīng)、紫外輻射，光污染提出了新要求，對照明燈的壽命也越來越重視，大功率LED燈和高頻無極燈和低頻無極燈的迅猛發(fā)展，適應(yīng)了時代的發(fā)展，它對薄膜電容器提出了新的挑戰(zhàn)，其中[0004]1、溫度從原來的85°C提高到105°C，最高到125°C ；[0005]2、頻率從原來的40-50KHZ提高到230KHZ，最高到2. 65MHZ ；[0006]3、壽命從原來的25000小時提高到10萬小時；[0007]面對這樣的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的CBB81型電容器是無法應(yīng)戰(zhàn)的。高價值、高附加值的大功率LED燈和高頻無極燈和低頻無極燈領(lǐng)域迫切需要低等效串聯(lián)電阻耐高溫長壽命型聚丙烯薄膜電容器，以下簡稱CBB81H型電容器。[0008]傳統(tǒng)的CBB81型薄膜電容的主要缺陷和不足是[0009]1、采用材料的局限性[0010]①傳統(tǒng)的CBB81型采用的金屬化聚丙烯膜，其方阻參數(shù)一般在10-15，這樣高的方阻是電容器的等效串聯(lián)電阻(ESR)變高的主要原因，等效串聯(lián)電阻(ESR)變高導致內(nèi)部自溫升變得很高，自溫升越高的電容器，在環(huán)境溫度升到85°C以上，內(nèi)部溫度就會超過 105 "C。[0011]②傳統(tǒng)的CBB81型采用的聚丙烯基膜是普通的聚丙烯低溫膜，在85°C以下才能正常工作，其極限溫度為95°C，當內(nèi)部溫度達到105°C時，薄膜就開始嚴重萎縮。這種萎縮會給電容器帶來致命的質(zhì)量問題容量裹減和電容器爆裂。[0012]2、采用的結(jié)構(gòu)設(shè)計不足和缺陷[0013]①聚丙烯金屬化膜只用單層，且為高方阻，使電容器自溫升很高；[0014]②電極層鋁箔向外錯幅1-1. 5mm，砸實后，堆積在電容器電極的引出端，形成夾在噴金層和電容器卷繞體之間的疏松堆積層，見圖1。這一層增大了接觸電阻，降低了噴金層與電容器卷繞體之間的附著力，也使引線與電容主體的機械強度(拉力)變得很差，一般小于IN0[0015]以上4條缺陷和不足，是傳統(tǒng)CBB81型電容器不能耐高溫、出現(xiàn)容量裹減，導致電容器迅速發(fā)熱、熔化、爆裂的根本原因。發(fā)明內(nèi)容[0016]1、要解決的技術(shù)問題[0017]①減小電容器內(nèi)部自溫升是提高電容器耐高特性的關(guān)鍵。[0018]電容器自溫升是電容器在環(huán)境溫度較高的情況失效的內(nèi)部原因之一。自溫升的高低主要受等效串聯(lián)電阻(ESR)值的影響較大，等效串聯(lián)電阻(ESR)越大，電容器的內(nèi)部自溫升越高，減小等效串聯(lián)電阻(ESR)是減小電容器自溫升的有效方法。而等效串聯(lián)電阻(ESR) 由兩部分組成[0019]第一部分(也是主要部分)是內(nèi)串結(jié)構(gòu)中串聯(lián)2個電容C1和C2的電極層一-金屬化膜的鋁金屬鍍層，鍍層的方阻越高，等效串聯(lián)電阻越大，鍍層的方阻越低，電容器的等效串聯(lián)電阻越小[0020]第二部分是噴金層與電容卷繞體(即引出電極用的鋁箔電極層)之間的結(jié)合部位，結(jié)合的越牢固，等效串聯(lián)電阻(ESR)就越小。見圖2。[0021]A、傳統(tǒng)的CBB81型電容采用單層鍍層，方阻在10_12，本實用新型專利采用雙層鍍層作C1和C2的聯(lián)接電極層，每一層的方阻在1-3范圍內(nèi)，2層對扣之后，方阻又降低一半， 只在0. 6左右；從而使電容器的等效串聯(lián)電阻的第一部分變得很小。[0022]B、傳統(tǒng)的CBB81型電容采用鋁箔向外錯幅1_1. 5結(jié)構(gòu)，見圖1。雖然采用砸實工藝，但錯出的鋁箔在電容器的端面形成疏松層，見圖2。這一層增大了接觸電阻，影響噴金層與電容器卷繞體之間的結(jié)合力和附著力。本CBB81H型實用新型專利采用了鋁箔與PPH膜 MPPH膜對齊的新工藝，在噴金層和電容器卷繞體之間無疏松層，見圖3。噴金料直接噴在電容器端部的鋁箔和PPH膜MPPH膜上，結(jié)合的好，附著力強，大幅度減小了接觸電阻，從使等效串聯(lián)電阻的第2部分也變得很小。[0023]②提高電容器材料的耐溫特性，是解決電容器耐高溫的最直接方法電容器在高溫條件下(如105°C )使用時出現(xiàn)容量裹減、失效的直接原因，是電容器的薄膜MPP膜、PP膜耐溫特性達不到要求。傳統(tǒng)的CBB81幾乎全部使用普通膜，而本實用新型專利CBB81H型使用的是耐高溫為105 110°C的高溫膜，由于材料本身是耐高溫材料，所以在105 110°C 的高溫環(huán)境下使用時，薄膜不會因受高溫而發(fā)生萎縮，所以容量不會發(fā)生裹減。[0024]③提高電容器材料的耐溫特性和將鋁箔與PPH膜MPPH膜對齊，提高噴金層與電容器卷繞體的結(jié)合力、附著力，是消除電容器在高溫條件下使用出現(xiàn)爆裂——即電流失效的最有效方法。[0025]普通聚丙烯膜(PP膜和MPP膜)耐溫極限為95°C，當環(huán)境溫度升到105°C或110°C 時，由于電容器內(nèi)部的自溫升共同作用，使電容器的內(nèi)部溫度會達到118-120°C，這時薄膜發(fā)生萎縮，使噴金層與電容器卷繞體端面出現(xiàn)縫隙，接觸變差，隙間電流就會增大，這時電容器的損耗角正切值迅速升高，它的升高又使電容器的內(nèi)部發(fā)熱加劇，隙間電流進一步增大，發(fā)熱加劇又使損耗角正切值再度升高，又導致電容器內(nèi)部再度發(fā)熱，如此循環(huán)下去，最后電容器溶化爆裂。[0026]2、技術(shù)方案[0027]我司的CBB81H型電容器這一實用新型專利主要的技術(shù)方案為[0028]①雙層低方阻金屬化聚丙烯高溫膜MPPH對扣使用，如圖3所示，[0029]②(此段刪除)[0030]③鋁箔、聚丙烯高溫膜PPH和金屬化聚丙烯高溫膜MPPH膜對齊，在電容器的卷繞體和噴金層之間無鋁箔堆積層。如圖3所示。[0031]④(此段刪除)[0032](此段刪除)[0033]3、有益效果[0034]CBB81H型電容器，與傳統(tǒng)的CBB81型電容器相比，有益效果如下[0035]①因采用了低方阻并且采用雙層對扣金屬化膜結(jié)構(gòu)，方阻比傳統(tǒng)的CBB81型電容器降低了 8-16倍，即方阻為0. 5-1. 5。所以電容器內(nèi)部等效串聯(lián)電阻也會隨之降低10倍左右，因而電容器的自溫升也就大幅度下降，解決了電容器因高溫發(fā)熱爆裂而失效的內(nèi)因。[0036]②因采用了高溫膜，膜本身的耐溫比傳統(tǒng)的CBB81型電容器的耐溫提高了 10-15°C，也就是電容器的金屬化膜MPPH和聚丙烯光膜PPH可在105°C _110°C高溫下不產(chǎn)生萎縮，從而電容器的容量不產(chǎn)生裹減，同時卷繞體與噴金層之間的結(jié)合處不會因萎縮而脫開，也就不會在此處產(chǎn)生大電流——發(fā)熱——損耗角正切值tg δ迅速升高，再度發(fā)熱環(huán)循反應(yīng)，解決了發(fā)熱而失效的又一個內(nèi)因。[0037]③因采用了 ΜΡΡΗ、ΡΡΗ和AL鋁箔完全對齊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使CBB81H型電容器無鋁箔疏松層，見圖3，進一步減小了電容器的內(nèi)部等效串聯(lián)電阻，解決了電容器因自溫升發(fā)熱快而爆裂失效的第3個內(nèi)因。[0038]解決了電容器以上3個內(nèi)因，使電容器在高溫105°C或110°C環(huán)境溫度下內(nèi)部的溫度基本上與環(huán)境溫度相同(傳統(tǒng)的CBB81型內(nèi)部溫度比環(huán)境溫度會高20-30.度)，這就是 CBB81H型電容器為什么在105°C和110°C工作時不失效的根本原因。[0039]④由于CBB81H型電容器無疏松層，噴金層與卷繞體的結(jié)合力大于4N，所以在制程中，焊接引線之后的電容器芯子的機械強度很好，此時芯子手工排板工藝改為機器全自動排板工藝，節(jié)省了人工成本，提高效率4倍以上。[0040]⑤由于以上4條原因，CBB81H型電容器比CBB81型電容器的最重要參數(shù)損耗角正 WiM. tg δ 降低了 3 倍(CBB81 型在 9-12 X KT4(IOKHZ)，而 CBB81H 型在 3-4 X KT4(IOKHZ)， 高溫105 110°C情況下的耐電壓提高了 2倍，即電性能有很大提高。[0041 ] ⑥由于以上5條原因，本實用新型專利CBB8IH型電容器比傳統(tǒng)CBB81型電容器的壽命提高了 4倍，CBB81型的壽命平均在25000小時，而CBB81H型電容器的壽命在10萬小時以上。而且失效率<< 1PPM。[0042]⑦CBB81H型電容器在生產(chǎn)工序上節(jié)省了錯幅鋁箔的砸實工藝和內(nèi)包之后的修氣泡工藝。[0043]⑧在用材料方面，節(jié)省鋁箔1/6。[0044]⑨缺點材料由1層金屬化膜MPP和3層光膜PP變成2層MPPH和2層PPH ；每只電容器的材料成本增加了 0. 006元/只左右。


[0045]
以下結(jié)合附圖和實施例對實用新型專利進一點說明[0046]圖1和圖2是目前傳統(tǒng)薄膜電容器(公知的電容器)的橫向剖面構(gòu)造圖。[0047]圖1是錯幅1-1. 5mm的鋁箔未經(jīng)過砸實的剖面構(gòu)造圖，其中①為金屬化膜的鋁鍍層；②為MPP金屬化聚丙烯膜的基膜；③為PP聚丙烯膜；④為AL電極層鋁箔；⑤為PP聚丙烯膜；⑥為PP聚丙烯膜；X為內(nèi)串結(jié)構(gòu)Cl和C2電容器的間隔；y為金屬化膜的留邊量；Z 為鋁箔的錯幅；[0048]圖2是經(jīng)過砸實之后并且噴金后的剖面構(gòu)造圖。其中①為金屬化膜的鋁鍍層；② 為MPP金屬化聚丙烯膜；③為PP聚丙烯膜 ’④為AL電極層鋁箔；⑤為PP聚丙烯膜；⑥為PP 聚丙烯膜；d層為錯幅1 1. 5mm的鋁箔砸實后的疏松堆積層；P層為鋅錫合金噴金層。[0049]圖3是實用新型專利實施例的橫向剖面構(gòu)造圖。其中①為PPH聚丙烯膜；②為 MPPH金屬化聚丙烯膜；③為金屬化膜的鋁鍍層；④為MPPH金屬化聚丙烯膜；⑤為PPH聚丙烯膜 ’⑥為AL電極層鋁箔；χ為內(nèi)串結(jié)構(gòu)Cl和C2電容器的間隔；y為金屬化膜的留邊量；P 層為鋅錫合金噴金層。在兩側(cè)噴金層的內(nèi)側(cè)，MPPH膜，PPH膜和AL電極層鉛箔的端面是對齊的，即在卷繞電容的芯子時，兩端所有材料是對齊的，鋁箔沒有向外錯幅，即錯幅為0。錫鋅合金直接噴在芯子的端面上，構(gòu)成P層一噴金層。
具體實施方式
[0050]圖3是實用新型專利實施例的橫向剖面構(gòu)造圖，在圖3中，使用了 2層MPPH耐高溫低方阻的金屬化聚丙烯膜，而且兩層對稱使用，見圖3中的②③④層。而在兩層對稱的 MPPH的上面和下面各加一層PPH聚丙烯高溫膜，見圖3中的①⑤層。又在PPH膜的下面使用2條鋁箔，見圖3中的⑥層。2條鋁箔中間留4-5mm的間隔(根據(jù)額定電壓的高低，調(diào)整間隔的大小)，構(gòu)成Cl和C2兩個電容，由MPPH的低方阻鋁金屬化鍍層將Cl和C2串聯(lián)。使用的MPPH膜和PPH膜寬度相等。兩端對齊。且與鋁箔對齊。按這樣的結(jié)構(gòu)進行卷繞，卷繞圈數(shù)的多少取決于具體電容的容量。將卷好的圓柱體電容芯子熱壓定型后在端面噴錫鋅合金，將電極層連接在一起，之后在噴金層上焊接CP線，引出電極。再用純環(huán)氧樹脂內(nèi)包，外面再進行粉末包封，一個完整的低等效串聯(lián)電阻、耐高溫、長壽命型聚丙烯薄膜電容器就生產(chǎn)出來了。[0051]由于本實用新型專利采用雙層低方阻MPPH膜和端面對齊無錯幅無鋁箔堆積層工藝，電容器的等效串聯(lián)電阻極低，所以該電容器的自溫升極小。又由于采用MPPH和PPH高溫薄膜，在高溫105°C左右薄膜不發(fā)生萎縮。這就是該電容器耐高溫、長壽命的關(guān)鍵所在。
權(quán)利要求1. 一種低等效串聯(lián)電阻、耐高溫、長壽命型聚丙烯薄膜電容器，其構(gòu)造特征是①雙層低方阻金屬化聚丙烯高溫膜MPPH對扣使用，②鋁箔、聚丙烯高溫膜PPH和金屬化聚丙烯高溫膜MPPH膜對齊，在電容器的卷繞體和噴金層之間無鋁箔堆積層。
專利摘要一種低等效串聯(lián)電阻、耐高溫、長壽命型聚丙烯膜電容器，它用雙層低方阻金屬化聚丙烯高溫膜MPPH對扣使用，雙層低方阻金屬化層作為2個內(nèi)串電容C1和C2的連接電極層，降低等效串聯(lián)電阻，上下各加一層PPH聚丙烯高溫膜，又在PPH膜的下面使用2條鋁箔作兩個內(nèi)串電容器的引出電極層，在卷繞工藝上采用端面所有材料對齊工藝，并將噴金材料直接噴在對齊的卷繞體上，降低接觸電阻。用高溫膜代替常溫膜，從而提高了電容直接抗高溫特性。該電容自溫升極小，電容器內(nèi)部的溫度與環(huán)境溫度趨于一致，從根本上解決了電容器耐高溫的問題，實現(xiàn)了電容器的壽命長達10萬小時以上。
文檔編號H01G4/14GK202258811SQ201120103159
公開日2012年5月30日 申請日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者李新安, 李驍 申請人:深圳市銅峰電子有限公司