一种金属化薄膜制造技术

本发明专利技术提供了一种具有优异的耐湿热性的用于电容器的金属化薄膜。该金属化薄膜经105℃、100％RH处理3hr后，经XPS测定的490eV处的强度与498eV处的强度的比大于0.1，使用该金属化薄膜制备得到的电容器耐湿热性优良，在高温高湿的环境下，电容器容量的下降速度会明显下降，电容器的使用寿命大大延长。

A kind of metallized film

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种金属化薄膜
本专利技术涉及金属化薄膜电容器领域，特别涉及一种具有特殊结构的金属化薄膜及其制备方法和包含该金属化薄膜的电容器，本专利技术涉及改进金属化薄膜的耐湿热性的技术。
技术介绍
随着我国经济的高速发展，人们的生活水平不断提高，电子产品大量进入家庭，由于这些设备存在触电、火灾、有害辐射、化学、爆炸及机械伤人的危险，为了保护用户的生命财产安全，维护消费者利益，促进企业提高产品质量，国家相继制定了有关产品的安全标准，将上述危险减到最小，并通过立法保证安全标准的贯彻执行。被国家认可的国家认证机构，对通过有关检验的电子产品，予以认可，承认这些产品符合有关安全标准。安规电容器就在这种背景下被大量采用。安规电容是指电容器失效后，不会导致电击，不危及人身安全的安全电容器。安规电容通常只用于抗干扰电路中的滤波作用。它们用在电源滤波器里，起到电源滤波作用，分别对共模、差模干扰起滤波作用。对于安规电容器的要求越来越高，耐湿热性的要求也变得更加严苛。采用寿命极长的金属化薄膜电容器的趋势也较为显著。金属化薄膜电容器一般大致划分为：将金属箔用作电极的金属化薄膜电容器；和将设置在电介质薄膜上的蒸镀金属用作电极的金属化薄膜电容器。其中，较之将金属箔用作电极的金属化薄膜电容器而言，将蒸镀金属用作电极(以下称作金属蒸镀电极)的金属化薄膜电容器中电极所占的体积小，可谋求小型轻便化。此外，金属蒸镀电极具有缺陷部周边的金属蒸镀电极蒸发、飞溅后电容器的功能能够得到恢复的特有功能，这一般被称作自我恢复功能。由于自恢复功能而使得其针对绝缘破坏的可靠性高，因此以蒸镀金属用作电极的金属化薄膜电容器被广泛使用。金属化薄膜经常采用铝或锌铝合金作为其电极层材料。电容器会在高温高湿的环境中使用，尤其是在带电压的状态下，锌和铝在湿热环境下容易被氧化，形成金属氧化物、氢氧化物和盐类等不导电的物质。金属化薄膜的耐湿热性不良会导致在湿热环境下，电容器容量的快速衰减。电容器的耐湿热性与很多因素有关，包括灌封的树脂、电容器壳体、导线的焊接、喷金的处理以及电容器薄膜的耐湿热性能，其中电容器薄膜的耐湿热性能直接影响了电容器的耐湿热性能，对于电容器的耐湿热性具有重要的意义。电容器薄膜的耐湿热性能的改进可以采用氧化物、油类等作为保护层来保护金属层。如CN97114365.X采用氧化硅作为锌铝层的保护层；CN95120817.9采用氧化铝作为锌铝层的保护层。但是氧化物的镀层需要在高真空和高温度下形成，增加了生产的难度；而且氧化物具有脆性，厚度较高保护层容易出现脆裂，从而降低保护性能，低厚度的氧化物不足以形成足够的保护作用。因此氧化物作为金属化薄膜的保护层的方法并不实用。CN95191020.5采用硅基油类、氟基油类、烷基萘、聚二苯醚、脂肪酸类、脂肪酸盐类和石蜡中的至少一种作为保护层，但是实际的保护效果不能令人满意，随着电容器耐湿热要求的提高，在高温高湿条件下，保护效果不能达到要求。
技术实现思路
基于以上情况，本专利技术提供了一种耐湿热性优秀的金属化薄膜。该金属化薄膜在基材薄膜的两个面的至少一侧具有金属层。金属层是指含有金属单质或金属化合物的层，具体来说，金属层含有金属单质，但也涵盖含有金属化合物的情况。本专利技术的金属化薄膜经105℃、100％RH处理3hr后，经XPS(X射线光电子能谱仪)测定的490eV处的强度与498eV处的强度的比大于0.1。需要说明，490eV对应Zn金属单质，498eV对应+2价形态的Zn。本专利技术所提供的金属化薄膜，经过高温高湿处理后，能够具备上述性能，即，本专利技术所提供的金属化薄膜经过高温高湿处理后，仍然有一定比例以上的金属锌保持在金属单质状态。这样的金属化薄膜在制备成电容器后，因为其自身耐湿热性能优良，即使在水气和氧化性气体侵入电容器后，金属化薄膜在较长的时间内金属部分仍然能保持在单质状态，从而使电容器在长时间内可以保持容量及其他性能的稳定，从而使电容器具有优良的耐湿热性能。上述的XPS测试的具体方法如下：金属化薄膜的金属面使用XPS(Thermo scientific K-Alpha)进行表面分析。分析条件如下：使用Monochromatic Al Kα1，2线(1486.6eV)，X射线的直径为400μm，光电子脱出的角度为90°。得到的XPS谱线采用Savitzky and Golay smoothing进行平滑处理，C1s在284.6eV进行校准。在谱线上得到490eV和498eV处的强度值，其比值即为所需数据。进一步的，本专利技术提供的锌铝合金金属化薄膜，优选为经105℃、100％RH处理3hr后，经XPS测定的490eV处的强度与498eV处的强度的比大于0.2。即有更多的金属锌保持在金属单质状态。耐湿热性更佳的金属化薄膜，可以给电容器提供更好的耐湿热性能。进一步的，为了提高金属化薄膜的耐湿热性能，可以在金属化薄膜中引入氧。如可以在金属化薄膜的基膜上蒸镀氧化物，但优选诸如将金属化薄膜在有氧的环境中进行加工的方法。金属化薄膜中含有氧，具有以下效果：提高基膜和金属层的附着力，抑制金属层在基膜侧被氧化；在基膜和金属层的界面上，于金属层表面形成金属的含氧化合物具有阻隔氧化性气体(如氧气、水蒸气等)效果，可以提高金属化薄膜的耐湿热性能。基于以上效果，可以认为氧元素的分布会影响金属层的耐湿热性能。优选金属化薄膜的基材表面存在氧元素，且金属层断面方向至少有两处氧元素富集。氧元素的富集情况的具体测试方法如下：将金属化薄膜使用STEM-EDX(JEOL公司JEM-ARM200F Dual-X，检出器：JEOL公司JED2300)进行断面分析。分析条件如下：使用树脂包埋-FIB(SIINT公司SMI3200SE、日立公司FB-2000A-2和FEI公司Strata 400S)的方法制备金属化薄膜的断面，对得到的样品断面在200kV下进行STEM-EDX的分析，得到氧元素在断面方向上的分布状态，根据金属化薄膜的金属层和保护层断面方向上的分布曲线上的氧元素含量极大值的点的数目来确定，每个极大值对应一处氧元素的富集。进一步的，金属化薄膜可以使用铝、锌、镁、锡、铜等中的一种或多种作为其金属层的材料，本专利技术优选使用锌铝合金作为金属化薄膜的金属层的材料。铝和锌相对于其他常用的金属稳定性较好，其中铝的耐湿热性能又相对较好，但是铝的耐电晕性能较差，在耐湿热测试中，加载电压的条件下，电容器内微量的空气会被击穿，出现电晕现象，导致金属的飞散，从而导致电容器容量的下降。锌则耐电晕性较好，为了平衡耐湿热性和抗电晕性，所以本专利技术中优选使用锌铝合金作为金属化薄膜的电极材料，进一步的优选为金属化薄膜中铝元素和锌元素的重量比为1∶99-10∶90。与氧元素的富集类似的，铝元素在金属层厚度方向上的富集更进一步提高了金属化薄膜的耐湿热性。铝的耐湿热性能优于锌，其在金属化薄膜断面方向上的富集可以有效地阻止湿气和氧化性气体对于金属锌的氧化，而且铝会被氧化成铝的氧化物、氢氧化物和碳酸盐等，这类物质的阻隔氧化性气体的性能比较好，从而提高了电容器薄膜的耐湿热性能。因此，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属化薄膜，其特征在于：基材薄膜的至少一侧具有金属层，所述的金属层指含有金属单质或金属化合物的层，且所述的金属化薄膜经105℃、100％RH处理3hr后，经XPS测定的490eV处的强度与498eV处的强度的比大于0.1。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180427 CN 2018103920066一种金属化薄膜，其特征在于：基材薄膜的至少一侧具有金属层，所述的金属层指含有金属单质或金属化合物的层，且所述的金属化薄膜经105℃、100％RH处理3hr后，经XPS测定的490eV处的强度与498eV处的强度的比大于0.1。


根据权利要求1所述的金属化薄膜，其特征在于：经105℃、100％RH处理3hr后，经XPS测定的490eV处的强度与498eV处的强度的比大于0.2。


根据权利要求1所述的金属化薄膜，其特征在于：所述的金属化薄膜中含有氧元素，且金属层断面方向至少有两处氧元素富集。


根据权利要求1所述的金属化薄膜，其特征在于：所述的金属化薄膜中含有铝元素，且铝元素和锌元素的重量比为1∶99-10∶90。


根据权利要求4所述的金属化薄膜，其特征在于：所述的金属化薄膜断面方向至少有两处铝元素富集。


根据权利要求1所述的金属化薄膜，其特征在于：所述的金属层或金属层的外表面含有硅元素和/或氟元素。


根据权利要求6所述的金属化薄膜，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂宗彦，阮晓白，王儒旭，荒井崇，长田俊一，
申请(专利权)人：东丽先端材料研究开发中国有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31