專利名稱：Cbb81h型低等效串聯(lián)電阻、耐高溫、長(zhǎng)壽命聚丙烯薄膜電容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
薄膜電容器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
薄膜電容器近些年來用于低碳節(jié)能照明、太陽(yáng)能風(fēng)能發(fā)電等領(lǐng)域越來越廣泛，其中用于LED燈、高頻無(wú)極燈和低頻無(wú)極燈的薄膜電容仍然為傳統(tǒng)的CBB81型，它們?cè)?5°C高溫和50KHZ高頻情況下就開始失效，平均壽命只在25000小吋，出現(xiàn)容量裹減，爆裂，使整個(gè) 燈隨之報(bào)廢。隨著低碳節(jié)能照明的發(fā)展，人們對(duì)頻閃效應(yīng)、紫外輻射，光污染提出了新要求，對(duì)照明燈的壽命也越來越重視，大功率LED燈和高頻無(wú)極燈和低頻無(wú)極燈的迅猛發(fā)展，適應(yīng)了時(shí)代的發(fā)展，它對(duì)薄膜電容器提出了新的挑戰(zhàn)，其中I、溫度從原來的85°C提高到105°C，最高到125°C ；2、頻率從原來的40-50KHZ提高到230KHZ，最高到2. 65MHZ ；3、壽命從原來的25000小時(shí)提高到10萬(wàn)小時(shí)；面對(duì)這樣的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的CBB81型電容器是無(wú)法應(yīng)戰(zhàn)的。高價(jià)值、高附加值的大功率LED燈和高頻無(wú)極燈和低頻無(wú)極燈領(lǐng)域迫切需要耐高溫長(zhǎng)壽命的新型薄膜電容器。傳統(tǒng)的CBB81型薄膜電容的主要缺陷和不足是I、采用材料的局限性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(dǎo)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(huì)超過105 0C o②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(dāng)內(nèi)部溫度達(dá)到105°C時(shí)，薄膜就開始嚴(yán)重萎縮。這種萎縮會(huì)給電容器帶來致命的質(zhì)量問題容量裹減和電容器爆裂。2、采用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不足和缺陷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；②電極層鋁箔向外錯(cuò)幅1-1. 5mm，砸實(shí)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I。這ー層増大了接觸電阻，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(jī)械強(qiáng)度(拉力)變得很差，一般小于IN。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(dǎo)致電容器迅速發(fā)熱、熔化、爆裂的根本原因。

發(fā)明內(nèi)容
I、要解決的技術(shù)問題①減小電容器內(nèi)部自溫升是提聞電容器耐聞特性的關(guān)鍵。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)由兩部分組成第一部分(也是主要部分)是內(nèi)串結(jié)構(gòu)中串聯(lián)2個(gè)電容C1和C2的電極層——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。A、傳統(tǒng)的CBB81型電容采用單層鍍層，方阻在10-12，本發(fā)明專利采用雙層鍍層作C1和C2的聯(lián)接電極層，每ー層的方阻在1-3范圍內(nèi)，2層對(duì)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。B、傳統(tǒng)的CBB81型電容采用鋁箔向外錯(cuò)幅1_1. 5結(jié)構(gòu)，見圖I。雖然采用砸實(shí)エ藝，但錯(cuò)出的鋁箔在電容器的端面形成疏松層，見圖2。這ー層増大了接觸電阻，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型發(fā)明專利采用了鋁箔與PPH膜MPPH膜對(duì)齊的新エ藝，在噴金層和電容器卷繞體之間無(wú)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(qiáng)，大幅度減小了接觸電阻，從使等效串聯(lián)電的第2部分也變得很小。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(shí)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(dá)不到要求。傳統(tǒng)的CBB81幾乎全部使用普通膜，而本發(fā)明專利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(shí)，薄膜不會(huì)因受高溫而發(fā)生萎縮，所以容量不會(huì)發(fā)生裹減。③提高電容器材料的耐溫特性和將鋁箔與PPH膜MPPH膜對(duì)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。普通聚丙烯膜(PP膜和MPP膜)耐溫極限為95°C，當(dāng)環(huán)境溫度升到105°C或110°C時(shí)，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(huì)達(dá)到118-120°C，這時(shí)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(huì)増大，這時(shí)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(jìn)ー步增大，發(fā)熱加劇又使損耗角正切值再度升高，又導(dǎo)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。2、技術(shù)方案我司的CBB81H型電容器這ー發(fā)明專利主要的技術(shù)方案為①用低方阻材料代替CBB81型中的高方阻材料CBB81型金屬化膜的方阻10-12 ；
CBB81H型金屬化膜MPPH的方阻為1-3。②用雙層低方阻材料代替CBB81型中的單層高方阻材料CBB81H型是用2個(gè)方阻為1_3的MPPH膜對(duì)扣使用，如圖3所示，結(jié)果方阻降至0. 5 I. 5 ;③用高溫膜MPPH和PPH分別代替低溫膜MPP和PP，材料的耐溫分別為MPP和PP耐溫指標(biāo)為95 °C ；MPPH 和 PPH 耐溫指標(biāo)為 105°C -110°C。④傳統(tǒng)的CBB81型電容，鋁箔錯(cuò)幅為1-1. 5mm，本發(fā)明專利CBB8IH型電容器采用鋁 箔與MPPH、PPH對(duì)齊的卷繞エ藝，如圖3所示。噴金層與電容器卷繞體端面直接接觸結(jié)合，由于溶化的錫鋅合金直接噴射到電容器對(duì)齊的端面，并淀積在端面上，所以附著力比CBB81型大4倍以上。即噴金層與電容器卷繞體的端面結(jié)合力在4N以上，而CBB81型的結(jié)合力在IN以下，同時(shí)減小了內(nèi)阻，損耗角正切值降低了 3倍，解決了 CBB81無(wú)法解決的問題。3、有益效果CBB81H型電容器，與傳統(tǒng)的CBB81型電容器相比，有益效果如下①因采用了低方阻并且采用雙層對(duì)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(huì)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。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(shí)卷繞體與噴金層之間的結(jié)合處不會(huì)因萎縮而脫開，也就不會(huì)在此處產(chǎn)生大電流——發(fā)熱——損耗角正切值tg 6迅速升高，再度發(fā)熱環(huán)循反應(yīng)，解決了發(fā)熱而失效的又ー個(gè)內(nèi)因。③因采用了 MPPH、PPH和AL鋁箔完全對(duì)齊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使CBB81H型電容器無(wú)鋁箔疏松層，見圖3，進(jìn)ー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(gè)內(nèi)因。解決了電容器以上3個(gè)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(huì)高20-30.度)，這就是CBB81H型電容器為什么在105°C和110°C工作時(shí)不失效的根本原因。④由于CBB81H型電容器無(wú)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(jī)械強(qiáng)度很好，此時(shí)芯子手工排板エ藝改為機(jī)器全自動(dòng)排板エ藝，節(jié)省了人工成本，提高效率4倍以上。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)損耗角正切值 tgS 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。⑥由于以上5條原因，本發(fā)明專利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(shí)，而CBB81H型的壽命在10萬(wàn)小時(shí)以上。而且失效率<< 1PPM。⑦CBB81H型電容器在生產(chǎn)エ序上節(jié)省了錯(cuò)幅鋁箔的砸實(shí)エ藝和內(nèi)包之后的修氣泡エ藝。
⑧在用材料方面，節(jié)省鋁箔1/6。⑨缺點(diǎn)材料由I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。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)發(fā)明專利進(jìn)一點(diǎn)說明圖I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。圖I是錯(cuò)幅1-1.5mm的鋁箔未經(jīng)過砸實(shí)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^為內(nèi)串結(jié)構(gòu)Cl和C2電容器的間隔け為金屬化膜的留邊量'z為招猜的錯(cuò)幅；圖2是經(jīng)過砸實(shí)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
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(cuò)幅I I. 5mm的鋁箔砸實(shí)后的疏松堆積層；P層為鋅錫合金噴金層。圖3是發(fā)明專利實(shí)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；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；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(duì)齊的，即在卷繞電容的芯子吋，兩端所有材料是對(duì)齊的，鋁箔沒有向外錯(cuò)幅，即錯(cuò)幅為0。錫鋅合金直接噴在芯子的端面上，構(gòu)成P層-噴金層。
具體實(shí)施例方式圖3是發(fā)明專利實(shí)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(duì)稱使用，見圖3中的②③④層。而在兩層對(duì)稱的MPPH的上面和下面各加ー層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(gè)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(duì)齊。且與鋁箔對(duì)齊。按這樣的結(jié)構(gòu)進(jìn)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(jìn)行粉末包封，一個(gè)完整的CBB81H型低等效串聯(lián)電阻、耐高溫、長(zhǎng)壽命聚丙烯薄膜電容器就生產(chǎn)出來了。由于本發(fā)明專利采用雙層低方阻MPPH膜和端面對(duì)齊無(wú)錯(cuò)幅無(wú)鋁箔堆積層エ藝，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(zhǎng)壽命的關(guān)鍵所在。
權(quán)利要求
1.ー種低等效串聯(lián)電阻、耐高溫、長(zhǎng)壽命聚丙烯薄膜電容器。它用雙層低方阻金屬化聚丙烯高溫膜MPPH對(duì)扣使用代替用單層高方阻金屬化聚丙烯常溫膜，而且在卷繞結(jié)構(gòu)上，將低方阻耐高溫金屬化膜MPPH與耐高溫PPH膜以及鋁箔兩端對(duì)齊，代替錯(cuò)幅エ藝。其特征是 (1)采用雙層低方阻金屬化膜，降低了電容器電極層的方阻； (2)采用對(duì)齊卷繞エ藝，取消了鋁箔錯(cuò)幅而形成的鋁箔堆積層，使噴金層與電極層直接接觸減少了電容器的接觸電阻； (3)采用高溫膜提高了電容器直接抗高溫特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電容器，其特征是兩個(gè)低方阻的金屬化膜對(duì)扣使用又成倍地降低了電極層的方阻，從而使電容器的等效串聯(lián)電阻大幅度降低。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電容器，其特征是在電容器的卷繞體和噴金層之間無(wú)鋁箔堆積層，噴金層與卷繞體之間的接觸電阻大幅度降低從而減小了噴金層與卷繞體之間的發(fā)熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2和3所述的電容器，其特征是減小了電容器自溫升的產(chǎn)生的根本條件和原因，電容器的自溫升減小了，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(shí)現(xiàn)了電容器的壽命長(zhǎng)達(dá)10萬(wàn)小時(shí)以上。
全文摘要
一種低等效串聯(lián)電阻、耐高溫、長(zhǎng)壽命的聚丙烯膜電容器。它用雙層低方阻金屬化聚丙烯高溫膜MPPH對(duì)扣使用，雙層低方阻金屬化層作為2個(gè)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(gè)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(duì)齊工藝，并將噴金材料直接噴在對(duì)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(shí)現(xiàn)了電容器的壽命長(zhǎng)達(dá)10萬(wàn)小時(shí)以上。
文檔編號(hào)H01G4/14GK102737835SQ20111008877
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)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(qǐng)人:深圳市銅峰電子有限公司