一种汽车用扁平化薄膜电容器制造技术

本实用新型专利技术公开一种汽车用扁平化薄膜电容器，包括：壳体、上层铜排、下层铜排、铜排绝缘层、及若干扁平电容芯子。所述若干扁平电容芯子呈矩阵排布，矩阵长度方向的每一排扁平电容芯子一端与上层铜排连接，另一端与下层铜排连接；所述铜排绝缘层置于两层铜排之间；所述壳体包裹住上述若干电容芯子、上层铜排、铜排绝缘层、下层铜排；所述两层铜排上均设有引脚，延伸到壳体外部。本实用新型专利技术通过电容芯子矩阵排列及叠层母排方式实现电容器的扁平化设计，为电动汽车，电力机车领域提供长寿命，高可靠性的产品。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及新能源电动汽车领域，尤其涉及一种汽车用扁平化薄膜电容器。
技术介绍
对于电动汽车中的电容器应用，往往采用以下三种技术：1、铝电解电容器技术，应用时一般采用多颗并联，优点为成本低，缺点为寿命达不到应用要求（尤其是汽车行业10年5万公里），电气性能不理想，失效率高；2、油浸式薄膜电容器技术，优点为电气性能理想，散热条件好，缺点为失效模式不安全，成本高；3、圆柱形干式薄膜电容器技术，应用时一般采用多颗并联，优点为较铝电解电容器寿命长，较油浸式薄膜电容器更安全，但较本专利技术扁平化薄膜电容器体积大，重量大，空间利用率低。因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种汽车用扁平化薄膜电容器。本技术的技术方案如下：一种汽车用扁平化薄膜电容器，包括：壳体、上层铜排、下层铜排、铜排绝缘层、及若干扁平电容芯子，所述若干扁平电容芯子呈矩阵排布，矩阵长度方向的每一排扁平电容芯子一端与上层铜排连接，另一端与下层铜排连接，所述铜排绝缘层置于两层铜排之间，所述壳体包裹住上述若干电容芯子、上层铜排、铜排绝缘层、下层铜排；所述两层铜排上均设有引脚，延伸到壳体外部。较佳地，所述矩阵为两排构型，两排扁平电容芯子相邻的一端均与上层铜排相连，另一端均与下层铜排相连。较佳地，所述扁平电容芯子由两层金属化聚丙烯薄膜错边卷绕而成。较佳地，每一层金属化聚丙烯薄膜留白宽度为0.5~1.0mm。较佳地，两铜排采用T2紫铜板或1060铝板，绝缘层材质选自采用PI（聚酰亚胺）薄膜，大面积正对方式组合成叠层母排。采用上述方案，本技术具有以下有益效果：1、相比铝电解电容器寿命和电气性能达不到应用要求，相比油浸式薄膜电容器失效模式不安全等缺点，为电动汽车，电力机车领域提供长寿命，高可靠性的电容器产品；2、相比圆柱形干式薄膜电容器体积大、重量大、空间利用率低等缺点，为电动汽车，电力机车领域提供高能量密度，高功率密度，轻量化的产品；3、相比普通方形干式薄膜电容器热阻大、使用温升高、使用寿命短等缺点，为电动汽车，电力机车领域提供大电流，低温升，长寿命的产品。附图说明图1为本技术的装配图；图2为本技术中扁平电容芯子机构示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例，对本技术进行详细说明。参照图1至图2所示，本技术提供一种汽车用扁平化薄膜电容器，包括：壳体1、上层铜排2、下层铜排3、铜排绝缘层4、及若干扁平电容芯子5，所述若干扁平电容芯子5呈矩阵排布，矩阵长度方向的每一排扁平电容芯子5一端与上层铜排2连接，另一端与下层铜排3连接，所述铜排绝缘层4置于两层铜排2、3之间，所述壳体1包裹住上述若干电容芯子5、上层铜排2、铜排绝缘层4、下层铜排3；所述两层铜排2、3上均设有引脚6，延伸到壳体1外部。所述矩阵为两排构型，两排扁平电容芯子5相邻的一端均与上层铜排2相连，另一端均与下层铜排3相连。参照图2，所述扁平电容芯子5由两层金属化聚丙烯薄膜7错边卷绕而成；每一层金属化聚丙烯薄膜7均涂覆有一金属层71与一留白部72，两层金属化聚丙烯薄膜7的留白部72相对错开，在卷绕过程中的两端均涂覆有导电的喷金层8。本技术一实施例中，其原材料选择、结构设计、及产品制备详述如下：1改良原材料薄膜电容器的主要原材料包括金属化聚丙烯薄膜7、上下层铜排2、3，铜排绝缘层4，外壳1、喷金料层8等。（1）金属化聚丙烯薄膜所述电容器采用高结晶性聚丙烯(PP)耐高温膜“YK67”，熔点达到163℃，且在室温和高温条件下有更好的耐电压特性。高温聚丙烯薄膜通过真空蒸镀镀膜工艺，将锌/铝金属颗粒蒸镀蒸镀到薄膜表面，形成电极，称为金属化薄膜。通过改进金属化薄膜蒸镀设备的精度，镀膜Margin（留边量）最小可达到0.5~1.0mm，使薄膜有效容量增加。（2）铜排绝缘层将上下铜排2、3通过中间铜排绝缘层4做成叠层母排，电极的主要材料采用T2紫铜板或1060铝板，绝缘层一采用PI（聚酰亚胺）薄膜，可以减小母排寄生电感量，解决功率开关峰值电压过高问题，使电容器达到高耐压、高可靠性、更薄更轻量化。（3）灌封材料将石墨烯和EP（环氧树脂）复配后制成的复合材料，提高材料的导热性、电磁性、拉伸强度和模量，大幅降低膜电容的热阻系数（热导率提高了146.9%），提升了薄膜电容器的耐纹波电流能力。2、结构设计电容器结构设计主要包括：产品外形、电容芯子、多芯子排列方式、内部连接设计等。（1）产品外形所述电容器外形采用扁平化设计，满足汽车工况的空间狭小，振动强度高，气候条件恶劣等要求，与IGBT的安装既可以采用同一安装层前后左右关系，也可以采用2个安装层上下关系。设计原则为产品长宽高最佳比例6:2:1；同时设计灌封面在产品顶部，加大散热面积，减低温升；引出方式---正负母线电极设计在电容器后部，IGBT设计在电容器前部，有效屏蔽高频感应涡流，合理分布电流走向。（2）电容芯子所述电容芯子5，由两层金属化聚丙烯薄膜7卷绕而成，其创新点有3处：其一为采用金属化聚丙烯薄膜7宽度尽可能小（如由常规的40mm减少为25mm），方法通过调整裁切刀具尺寸实现；其二为两层薄膜的错边量由常规的1.0~2.0mm（与膜电容的额定电压有关）减少到0.7~1.0mm，方法是提升卷绕机的卷绕精度；其三为电容芯子设计制造由常规的圆柱体变为椭圆柱体，方法为卷绕时采用大直径轴芯（如由常规D5mm变为D20mm），其后热定型工序将芯子由圆柱形热压成椭圆柱体。通过以上3项创新，可以降低40%的电容器体积。（3）多芯子排列方式为提升电容器的电气性能（如等效串联电阻ESR，可承受纹波电流Irms），本技术将（2）所述电容器芯子通过排列组合并联使用，采用的芯子尺寸大小和数量决定了电容器的电气性能和空间利用率，芯子尺寸越小数量越多则电气性能越好，空间利用率越高，但同时下述内部连接工序越复杂，成本越高，必须取一个平衡。本实施例芯子采用1层2排8列的排列组合方式，满足扁平化的产品结构和高要求的汽车工况。（4）内部连接所述电容器采用内置大面积叠层母排和紫铜带做内部连接，叠层母排由上铜排，聚酰亚胺绝缘层，下铜排等组成，优点为：通过减少铜排厚度和加大上下母排面积，使电流走向相反有效降低互感。采用较薄较宽紫铜带，电气性能可以满足要求且易焊接成型。3、产品制备由金属化聚丙烯薄膜卷绕，经过热定型、喷金、赋能、电气检测等工序而成的芯子，按对应位置编号排列。同时将上下铜排和中间绝缘层压合组装成叠层母排，即可进行芯子组装焊接工序，先依次将1#-8#焊接于上层铜排2连接铜带上，再调转方向焊9#-16#，同理焊接1#-8#、9#-16#另一端于下层铜排，则1#-16#芯子与叠层母安排完成组装。以上组装好的半成品经过功能测试OK，工装定位灌封后，电容器成品就完成了。以上仅为本技术的较佳实施例而已，并不用于限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车用扁平化薄膜电容器，其特征在于，包括：壳体、上层铜排、下层铜排、铜排绝缘层、及若干扁平电容芯子，所述若干扁平电容芯子呈矩阵排布，矩阵长度方向的每一排扁平电容芯子一端与上层铜排连接，另一端与下层铜排连接，所述铜排绝缘层置于两层铜排之间，所述壳体包裹住上述若干电容芯子、上层铜排、铜排绝缘层、下层铜排；所述两层铜排上均设有引脚，延伸到壳体外部。

【技术特征摘要】
1.一种汽车用扁平化薄膜电容器，其特征在于，包括：壳体、上层铜排、下层铜排、铜排绝缘层、及若干扁平电容芯子，所述若干扁平电容芯子呈矩阵排布，矩阵长度方向的每一排扁平电容芯子一端与上层铜排连接，另一端与下层铜排连接，所述铜排绝缘层置于两层铜排之间，所述壳体包裹住上述若干电容芯子、上层铜排、铜排绝缘层、下层铜排；所述两层铜排上均设有引脚，延伸到壳体外部。2.根据权利要求1所述的扁平化薄膜电容器，其特征在于，所述矩阵为两排构型，两...

【专利技术属性】
技术研发人员：李贵生，
申请(专利权)人：深圳市汇北川电子技术有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44