專利名稱：高方阻金屬化聚合物薄膜電容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電容器，尤其涉及一種應(yīng)用于電力電子電路DC-Link的高方阻金屬化聚合物薄膜電容器。
背景技術(shù)：
電力電子電路DC-Link電容用于三相橋式整流或兩相整流輸出負(fù)載有突變的應(yīng)用中，防止因負(fù)載的突變造成直流母線的寄生電感產(chǎn)生感生電勢而導(dǎo)致的直流母線電壓大幅度突變。要求產(chǎn)品能滿足直線電壓波動，還要吸收來自直流母線電壓或負(fù)載的紋波電流，因此需要能承受高紋波電流的能力。現(xiàn)有鋁電解電容自身可承受的紋波電流值較低，而需要多個鋁電解電容的串聯(lián)或并聯(lián)才能滿足所需要的紋波電流要求，但鋁電解電容體積大，在空間上已不能容許；且應(yīng)用 環(huán)境決定了鋁電解電容的溫度與壽命不能滿足要求。國內(nèi)目前采用紋波電流承受能力相同的薄膜電容代替鋁電解電容，所才要能夠的金屬化薄膜分為加厚區(qū)方阻和非加厚區(qū)方阻，加厚區(qū)方阻較小，為2 4 Ω，非加厚區(qū)方阻為7.5Ω左右。其優(yōu)點是加厚區(qū)邊緣電流密度大，很快就可以自愈。但是，當(dāng)靠近金屬化膜的留邊附近有疵點時，由于電流密度較小，無法迅速自愈，電弧產(chǎn)生的熱量會引起該點鄰近層介質(zhì)發(fā)熱，介電強度下降，從而發(fā)生擊穿，此時該處企圖自愈而又無法自愈，這樣就會引起鄰近多層介質(zhì)的企圖自愈和擊穿，因擊穿使電流增大，自愈使電流減少，結(jié)果電流在較長一段時間不會劇烈增加，而連續(xù)自愈和擊穿產(chǎn)生的大量氣體就會使電容器外殼鼓脹，直到發(fā)生外殼爆裂。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，以體積小、儲能密度大的金屬化薄膜電容器為基礎(chǔ)，提供了一種能承受紋波電流和電壓，且自愈能力強、使用壽命長的高方阻金屬化聚合物薄膜電容器。本發(fā)明的技術(shù)方案如下高方阻金屬化聚合物薄膜電容器，包括電容器外殼、電容芯子、電容芯子的引出電極，以及填充到電容器內(nèi)部的環(huán)氧樹脂灌封材料，電容芯子由兩層金屬化薄膜無感卷制而成，金屬化薄膜包括聚丙烯薄膜介質(zhì)層及涂覆在薄膜介質(zhì)層之上的金屬化層，其特征在于所述金屬化層分為加厚區(qū)、高方阻區(qū)和留邊區(qū)，加厚區(qū)和留邊區(qū)位于邊沿，高方阻區(qū)位于中間；所述高方阻區(qū)采用鋅鋁復(fù)合金屬層。所述金屬化薄膜是在雙向拉伸的耐高溫聚丙烯薄膜介質(zhì)層基材上先真空蒸鍍一層導(dǎo)電性能和附著力好的鋁，形成鋁鍍層；再在鋁鍍層上真空蒸鍍一層鋅，即鋅鍍層，因為鋁鍍層和鋅鍍層厚度較薄，真空蒸鍍時熔融形成鋅鋁復(fù)合金屬層。薄膜介質(zhì)層基材耐高溫聚丙烯薄膜可耐溫120°C，使得成品電容器工作溫度_40-85°C內(nèi)長期運行都不會影響其電性能，介電強度達700V. DC/um,而普通PPTS聚丙烯薄膜介電強度只有600V. DC/um。在耐高溫聚丙烯薄膜介質(zhì)基膜上真空蒸鍍鋅鋁復(fù)合金屬層時，先在薄膜介質(zhì)基膜上鍍一層溶點高、導(dǎo)電性能和附著力好的鋁，再在鋁鍍層上蒸鍍一層鋅，鋅鍍層與噴金材料相同，不易發(fā)生電化學(xué)腐蝕；鋁層表面有一層防氧化物質(zhì)防止金屬化層氧化，提高了使用壽命。這種金屬化薄膜卷繞而成的電容容值損失小，耐壓能力強，壽命長。所述加厚區(qū)的鍍層比高方阻區(qū)厚，加厚區(qū)上設(shè)置有方阻漸變區(qū)，方阻漸變區(qū)的鍍層由高方阻區(qū)向加厚區(qū)逐漸加厚。邊緣鍍層加厚區(qū)增大了與噴金層的接觸面積，減少了等效串聯(lián)電阻。同時其電流密度分布特點是加厚區(qū)邊緣至留邊區(qū)電流密度呈遞減趨勢。這種金屬化薄膜制成的電容器其耐 壓性能與自愈性能力相關(guān)。金屬化層自愈能力越強，耐壓越好。金屬化層的自愈能力與金屬化層厚度相關(guān)，金屬化層越薄，自愈需要的能量越小，自愈越容易；反之，金屬化層越厚，自愈所需能量越大，自愈越困難，當(dāng)有自愈點時，由于不能迅速自愈，電弧產(chǎn)生的熱量會引起該點鄰近層介質(zhì)發(fā)熱，介電強度下降，發(fā)生擊穿，進而引起鄰近點多層介質(zhì)企圖自愈和擊穿，連續(xù)自愈擊穿產(chǎn)生的大量氣體就會使電容量外殼鼓脹直至暴裂，導(dǎo)致電容早期失效。由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的有益效果是首先，金屬化層采用鋅鋁復(fù)合金屬層，鋁鍍層有利于防止鍍層的進一步氧化，提高了使用壽命；鋅鋁復(fù)合金屬層的分區(qū)結(jié)構(gòu)與電容電流密度分布特點相吻合，自愈性好，顯著提高了抗電強度和自愈能力，可以降低基膜的厚度，不僅可以縮小電容器的體積，降低生產(chǎn)成本。其次，邊緣加厚區(qū)鍍層加厚使金屬化薄膜與噴金層接觸更好，減少了等效串聯(lián)電容。
圖I是本發(fā)明局部剖視圖。圖2是本發(fā)明組件電容芯子卷繞結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明組件電容芯子疊層結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明組件金屬化薄膜局部俯視圖。圖5是圖4中D-D處剖面示意圖。圖6是圖5局部放大示意圖。
具體實施方式
為更清楚地說明本發(fā)明的內(nèi)容，
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
作進一步的描述如圖I、圖2、圖4、圖5和圖6所不,高方阻金屬化聚合物薄膜電容器,包括電容器外殼2、電容芯子4、電容芯子4的引出電極1，以及填充到電容器內(nèi)部的環(huán)氧樹脂灌封材料3，電容芯子4由兩層金屬化薄膜5無感卷制而成，金屬化薄膜5包括聚丙烯薄膜介質(zhì)層52及涂覆在薄膜介質(zhì)層52之上的金屬化層51，金屬化層51分為加厚區(qū)a、高方阻區(qū)b和留邊區(qū)C，加厚區(qū)a和留邊區(qū)c位于邊沿，高方阻區(qū)b位于中間，高方阻區(qū)b采用鋅鋁復(fù)合金屬層。如圖3和圖6所示，金屬化薄膜5是在雙向拉伸的耐高溫聚丙烯薄膜介質(zhì)層52基材上先真空蒸鍍一層導(dǎo)電性能和附著力好的鋁，形成鋁鍍層511 ;再在鋁鍍層511上真空蒸鍍一層鋅，即鋅鍍層512，因為鋁鍍層511和鋅鍍層512厚度較薄，真空蒸鍍時熔融形成鋅鋁復(fù)合金屬層513。[0020]薄膜介質(zhì)層52基材耐高溫聚丙烯薄膜可耐溫120°C，使得成品電容器工作溫度-40-85°C內(nèi)長期運行都不會影響其電性能，介電強度達700V. DC/um,而普通PPTS聚丙烯薄膜介電強度只有600V. DC/um。在耐高溫聚丙烯薄膜介質(zhì)52基膜上真空蒸鍍鋅鋁復(fù)合金屬層513時，先在基膜上鍍一層溶點高、導(dǎo)電性能和附著力好的鋁，再在鋁層上蒸鍍一層鋅，鋅鍍層512與噴金材料相同，不易發(fā)生電化學(xué)腐蝕；鋁鍍層511表面有一層防氧化物質(zhì)防止金屬化層氧化，提高了使用壽命。使得金屬化薄膜卷繞而成的電容容值損失小，耐壓能力強，壽命長。如圖4、圖5和圖6所示，加厚區(qū)a的鍍層比高方阻區(qū)b厚，加厚區(qū)a上設(shè)置有方阻漸變區(qū)d，方阻漸變區(qū)d的鍍層由高方阻區(qū)b向加厚區(qū)a逐漸加厚。邊緣鍍層加厚區(qū)a增大了與噴金層的接觸面積，減少了等效串聯(lián)電阻。同時其電流密度分布特點是加厚區(qū)a邊緣至留邊區(qū)c電流密度呈遞減趨勢。上述實施例不能認(rèn)為是對本發(fā)明保護范圍的限制，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員基于本發(fā) 明的技術(shù)方案或手段做出的改變或改進，若屬于本申請的權(quán)利要求及其等同技術(shù)范疇內(nèi)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.高方阻金屬化聚合物薄膜電容器，包括電容器外殼、電容芯子、電容芯子的引出電極，以及填充到電容器內(nèi)部的環(huán)氧樹脂灌封材料，電容芯子由兩層金屬化薄膜無感卷制而成，金屬化薄膜包括聚丙烯薄膜介質(zhì)層及涂覆在薄膜介質(zhì)層之上的金屬化層，其特征在于所述金屬化層分為加厚區(qū)、高方阻區(qū)和留邊區(qū)，加厚區(qū)和留邊區(qū)位于邊沿，高方阻區(qū)位于中間；所述高方阻區(qū)采用鋅鋁復(fù)合金屬層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高方阻金屬化聚合物薄膜電容器，其特征在于所述金屬化薄膜是在雙向拉伸的耐高溫聚丙烯薄膜介質(zhì)層基材上先真空蒸鍍一層導(dǎo)電性能和附著力好的鋁，再在鋁鍍層上真空蒸鍍一層鋅。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高方阻金屬化聚合物薄膜電容器，其特征在于所述加厚區(qū)的鍍層比高方阻區(qū)厚，加厚區(qū)上設(shè)置有方阻漸變區(qū)，方阻漸變區(qū)的鍍層由高方阻區(qū)向加厚區(qū)逐漸加厚。
專利摘要本實用新型涉及一種電容器，尤其涉及一種應(yīng)用于電力電子電路DC-Link的高方阻金屬化聚合物薄膜電容器，包括電容器外殼、電容芯子、電容芯子的引出電極，以及填充到電容器內(nèi)部的環(huán)氧樹脂灌封材料，電容芯子由兩層金屬化薄膜無感卷制而成，金屬化薄膜包括聚丙烯薄膜介質(zhì)層及涂覆在薄膜介質(zhì)層之上的金屬化層，其特征在于所述金屬化層分為加厚區(qū)、高方阻區(qū)和留邊區(qū)，加厚區(qū)和留邊區(qū)位于邊沿，高方阻區(qū)位于中間；所述高方阻區(qū)采用鋅鋁復(fù)合金屬層。本實用新型提供了一種能承受紋波電流和電壓，且自愈能力強、使用壽命長的高方阻金屬化聚合物薄膜電容器。
文檔編號H01G4/005GK202678109SQ20122034678
公開日2013年1月16日 申請日期2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月16日
發(fā)明者葉海鋒 申請人:佛山市意殼電容器有限公司