一种高温薄膜电容器及其制作方法技术

一种高温薄膜电容器及其制作方法，属于薄膜电容器技术领域。包括步骤：根据电容器耐压特性选取适当厚度的聚酰亚胺薄膜和铜箔；按照电容器尺寸要求将聚酰亚胺薄膜和铜箔切成适合的宽度；将聚酰亚胺薄膜和铜箔从两端重叠后圈绕成电容器容芯本体；将电容器容芯本体置入真空干燥箱内完成热定型；形成喷金层并制成内电极；在内电极上设置外部引线、装头，制成电容器容芯；对电容器容芯进行封装，制成成品。优点：可以在高温下正常工作，同时可改善电容器耐压特性，提高电容器存储密度并提高使用寿命和可靠性；另外还可以兼容现行的薄膜电容器制造工艺。

A High Temperature Thin Film Capacitor and Its Fabrication Method

【技术实现步骤摘要】
一种高温薄膜电容器及其制作方法
本专利技术属于薄膜电容器
，具体涉及一种高温薄膜电容器及其制作方法，适用于高温环境下的测量电路。
技术介绍
薄膜电容器被广泛用于各种电路中，以有机薄膜作为介质，并用蒸镀(金属化)或金属箔作为电极，从两端重叠后卷绕在容芯柱上以构成圆筒状结构。目前常用的薄膜电容器的有机介质主要有聚乙酯，聚丙烯，聚苯乙烯，聚碳酸酯和聚酰亚胺等，但这些有机薄膜所制成的电容器通常的工作温度只能低于105oC，不能满足特殊环境下的应用，如：深井测量、核电测量等。上述有机介质中，聚酰亚胺是综合性能最佳的有机高分子材料之一，耐高温达400℃以上，长期使用的温度范围在-200～300℃之间。然而其耐压性能在薄膜达到25mm后会随薄膜厚度的增加而降低，如：339kV/mm(25mm)、265kV/mm(50mm)、209kV/mm(75mm)。以双层25mm(共50mm)与单层50mm的耐压特性为例，可以看出理论耐压分别为16950V和13250V，降低了27%。此外，若采用单层膜的结构来制作高压电容器，则制得的高压电容器的储存密度也会降低。另外，现行的制膜工艺不可避免地会造成介质弱点，再加之由于聚酰亚胺为非极化膜，无法用传统的蒸镀工艺进行金属化(只能用金属箔作为电极)，因而，电容器失去自愈能力，必将导致电容器“短路”，从而对电路造成极大“危害”。鉴于上述已有技术，本申请人作了有益的设计，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
技术实现思路
本专利技术的首要任务在于提供一种高温薄膜电容器，改善了在高压条件下的耐压特性，提高了使用可靠性。本专利技术的另一任务在于提供一种高温薄膜电容器的制作方法，该方法步骤简单并且能够保障所述高温薄膜电容器的所述技术效果的全面体现。本专利技术的首要任务是这样来完成的，一种高温薄膜电容器，包括薄膜介质层以及结合在薄膜介质层上、下表面的电极层，薄膜介质层和电极层从两端重叠后通过圈绕以构成圆柱状的电容器容芯本体，其特征在于：所述的薄膜介质层由多层聚酰亚胺薄膜叠加而成，所述的电极层为铜箔，所述的薄膜介质层的左边沿与下表面的电极层的左边沿之间以及薄膜介质层的右边沿与上表面的电极层的右边沿之间均设有留边，在所述的电容器容芯本体的端面设有喷金层，所述的喷金层与电极层连接而构成内电极。在本专利技术的一个具体的实施例中，所述的铜箔的厚度为10~30mm，宽度为90mm。在本专利技术的另一个具体的实施例中，所述的聚酰亚胺薄膜的厚度为20~25mm，宽度为100mm。在本专利技术的又一个具体的实施例中，所述的留边的留边量为11～13mm。本专利技术的另一任务是这样来完成的，一种高温薄膜电容器的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：S1）根据电容器耐压特性选取适当厚度的聚酰亚胺薄膜(300V/1mm)和铜箔(10~30mm)；S2）按照电容器尺寸要求将聚酰亚胺薄膜和铜箔切成适合的宽度；S3)将步骤S1)所选取的聚酰亚胺薄膜和铜箔从两端重叠后通过圈绕机圈绕成电容器容芯本体；S4)将所述的电容器容芯本体置入真空干燥箱内，将真空干燥箱温度从室温升至200oC，用于去除电容器容芯本体中的杂质并完成热定型，干燥时间为4h；S5）对热定型完成后的所述电容器容芯本体的端面通过喷金处理来形成喷金层，并使喷金层与铜箔连接而制成内电极；S6)对所述的电容器容芯本体施加直流电压，并在内电极上设置外部引线、装头，制成电容器容芯；S7)对电容器容芯进行封装，制成成品。在本专利技术的再一个具体的实施例中，在所述的步骤S4）中，所述真空干燥箱的真空度小于10Pa/升温速率1oC/min。本专利技术由于采用了上述结构，与现有技术相比，具有的有益效果是：利用聚酰亚胺宽工作温度的特性制造宽工作温度范围的薄膜电容器，可以保证其在175oC温度以下正常工作；由于聚酰亚胺的厚度与其抗电场能力直接有关，因此通过设置多层的聚酰亚胺薄膜，可以改善电容器耐压特性，提高电容器存储密度；同时可以降低介质弱点对电器造成的伤害，提高电容器寿命和可靠性；另外还可以兼容现行的薄膜电容器制造工艺。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图中：1.薄膜介质层；2.电极层；3.留边；4.电容器容芯本体；5.喷金层；6.内电极。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式详细描述，但对实施例的描述不是对技术方案的限制，任何依据本专利技术构思作形式而非实质的变化都应当视为本专利技术的保护范围。在下面描述中凡是涉及上、下、左、右、前和后的方向性（或者称方位性）的概念均是针对正在被描述的图所处的位置状态而言的，目的在于方便公众理解，因而不能将其理解为对本专利技术提供的技术方案的特别限定。请参阅图1，本专利技术涉及一种高温薄膜电容器包括薄膜介质层1以及结合在薄膜介质层1上、下表面的电极层2，薄膜介质层1和电极层2从两端重叠后通过圈绕而构成圆柱状的电容器容芯本体4，所述的圈绕方式采用现行工艺。所述的薄膜介质层1由多层聚酰亚胺薄膜叠加而成，此处示意了两层，聚酰亚胺薄膜的厚度为20~25mm，宽度为100mm。所述的电极层2为铜箔，铜箔的厚度为10~30mm，宽度为90mm。在实际应用中，需要根据电容器工件电压确定聚酰亚胺薄膜和铜箔的厚度及层数。所述的薄膜介质层1的左边沿与下表面的电极层2的左边沿之间以及薄膜介质层1的右边沿与上表面的电极层2的右边沿之间均设有留边3，所述的留边3的留边量为11～13mm，具体尺寸需要根据电容器工作电压来确定。在所述的电容器容芯本体4的端面设有喷金层5，所述的喷金层5与电极层2连接而构成内电极6。以下，以10mF/12.5kＶ/20A电容器为例对本专利技术的制作方法进行说明，具体包括如下步骤：S1)准备原料，原料包括聚酰亚胺薄膜、铜箔、喷金丝、引线、装头以及固体封装材料，根据电容器耐压特性选定聚酰亚胺薄膜和铜箔的厚度，此处聚酰亚胺薄膜采用双层，厚度为25mm，铜箔的厚度为10mm；S2）按照电容器尺寸要求将聚酰亚胺薄膜切成100mm的宽度，将铜箔切成90mm的宽度；S3)将步骤S1)选取的聚酰亚胺薄膜和铜箔从两端重叠后通过圈绕机(>6轴)圈绕而制成圆柱状电容器容芯本体4，电容器容芯本体4的尺寸为f150mm´103mm，所述的留边3的留边量为12mm；S4)将所述的电容器容芯本体4置入真空干燥箱内，将真空干燥箱温度从室温升至200oC，用于去除电容器容芯本体4中的湿气等杂质并完成热定型，所述真空干燥箱的真空度小于10Pa/升温速率1oC/min，干燥时间为4h；S5）对热定型完成后的所述电容器容芯本体4的端面通过喷金处理而形成喷金层5并制成内电极6；S6)对所述的电容器容芯本体4施加直流电压(即进行附能处理)，并通过焊接的方式将内电极6与外部引线、装头连接，制成电容器容芯；S7)对电容器容芯用硅胶进行封装，制成成品。本专利技术制成的电容器具有高温特性好，耐酸碱等优点，可以广泛应用于使用环境苛刻的领域，尤其可适用于高温环境下的测量电路，如：深井测量、核电测量和其它高温下工作的电路等。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温薄膜电容器，包括薄膜介质层(1)以及结合在薄膜介质层(1)上、下表面的电极层(2)，薄膜介质层(1)和电极层(2)从两端重叠后通过圈绕而构成圆柱状的电容器容芯本体(4)，其特征在于：所述的薄膜介质层(1)由多层聚酰亚胺薄膜叠加而成，所述的电极层(2)为铜箔，所述的薄膜介质层(1)的左边沿与下表面的电极层(2)的左边沿之间以及薄膜介质层(1)的右边沿与上表面的电极层(2)的右边沿之间均设有留边(3)，在所述的电容器容芯本体(4)的端面设有喷金层(5)，所述的喷金层(5)与电极层(2)连接而构成内电极(6)。

【技术特征摘要】
1.一种高温薄膜电容器，包括薄膜介质层(1)以及结合在薄膜介质层(1)上、下表面的电极层(2)，薄膜介质层(1)和电极层(2)从两端重叠后通过圈绕而构成圆柱状的电容器容芯本体(4)，其特征在于：所述的薄膜介质层(1)由多层聚酰亚胺薄膜叠加而成，所述的电极层(2)为铜箔，所述的薄膜介质层(1)的左边沿与下表面的电极层(2)的左边沿之间以及薄膜介质层(1)的右边沿与上表面的电极层(2)的右边沿之间均设有留边(3)，在所述的电容器容芯本体(4)的端面设有喷金层(5)，所述的喷金层(5)与电极层(2)连接而构成内电极(6)。2.根据权利要求1所述的一种高温薄膜电容器，其特征在于所述的铜箔的厚度为10~30mm，宽度为90mm。3.根据权利要求1所述的一种高温薄膜电容器，其特征在于所述的聚酰亚胺薄膜的厚度为20~25mm，宽度为100mm。4.根据权利要求1所述的一种高温薄膜电容器，其特征在于所述的留边的留边量为11～13mm。5.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛翔宇，龚瑞良，王鸣光，祁芳菲，包凯成，卢建安，
申请(专利权)人：常熟瑞特电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32