CN106409507B - 一种耐高温高湿应用的薄膜电容器及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及薄膜电容器技术，具体为一种耐高温高湿应用的薄膜电容器及其加工方法，其能够使得薄膜电容器能够在高温高湿下使用仍能满足长寿命和可靠性，安全稳定性高，加工方法包括以下步骤蒸镀工艺、热定型工艺和灌封工艺，薄膜电容器包括电容器芯子、灌封料和壳体，其特征在于，所述电容器芯子由正反两面经过等离子处理技术加工后的金属化聚丙烯薄膜绕卷而成。
Description
技术领域
本发明涉及薄膜电容器技术，具体为一种耐高温高湿应用的薄膜电容器及其加工方法。
背景技术
随着电力电子技术的发展，各种电力变换、交流传动、储能电源等对大容量电容器的需求不断增加，同时这些场合对高可靠性的要求使金属化薄膜电容替代铝电解电容的趋势越来越明显,尤其是在节能和新能源领域的应用发展迅猛。但同时由于应用领域的拓展，应用条件的不断变化，对薄膜电容器产品的要求也不断提升，其中，如何提升产品的耐高温高湿应用能力，是提升电容器产品稳定性及可靠性的关键技术。
例如在中小功率光伏逆变器中用DC-Link电容器，由于光伏逆变工作频率较高，产生很大的纹波及谐波电流，电容发热严重，同时光伏设备使用环境条件恶劣，长期在高温高湿情况下工作，对电容器的要求更加苛刻。又例如使用在新能源汽车应用的DC-Link电容器，由于车内空间有限，散热条件不佳，长期工作温度较高，同时对可靠性的要求极其严格。在这些使用条件下，都要求长期使用85℃的工作温度，在93%RH湿度使用不受影响。
以前人们大多的一种选择方案是采用电解电容，因为电解电容有单个电容容量大，体积小的优点。但相对电解电容的优点，它的缺点也是同样明显的，那就是耐压低，性能不稳定和寿命短。从现在的使用经验看，电解电容其实不是很好的选择，所以更加优的方案是选择薄膜电容，但普通常规的薄膜电容也不能完全满足此严酷的应用要求。
薄膜电容采用金属化薄膜卷绕而成，它耐压高，温度特性稳定，损耗角小，自感量小，抗浪涌能力强，无酸污染，寿命长(一般符合应用条件的薄膜电容在70℃时寿命为10万小时，远远大于电解电容的寿命)。但对于光伏，车用等新能源场合用的薄膜电容，需要承受比一般场合大得多的高频谐波电流，一般薄膜电容也无法满足在高温（85~105℃）高湿（93%RH）条件下长期使用，在持续发热情况下，电容容量和损耗变化也会受影响，寿命及可靠性也得不到保障。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种耐高温高湿应用的薄膜电容器及其加工方法，其能够使得薄膜电容器能够在高温高湿下使用仍能满足长寿命和可靠性，安全稳定性高。
其技术方案是这样的：一种耐高温高湿应用的薄膜电容器加工方法，其包括以下步骤蒸镀工艺、热定型工艺和灌封工艺，其特征在于，所述蒸镀工艺中，薄膜材料正反两面均采用等离子处理技术改变表面参数；所述热定型工艺中，定型过程时抽真空，定型温度为100℃~120℃，持续时间4~8小时，在升温及解除真空状态时充入惰性气体隔离空气；所述灌封工艺中，灌封前加热至至少70℃进行1~2小时预处理，灌封时在真空环境下进行。
其进一步特征在于，所述灌封工艺中，使用酸酐环氧高温固化材料作为灌封料；
所述灌封工艺中外壳采用PPS或PBT+PC材质。
一种耐高温高湿应用的薄膜电容器，其包括电容器芯子、灌封料和壳体，其特征在于，所述电容器芯子由正反两面经过等离子处理技术加工后的金属化聚丙烯薄膜绕卷而成。
其进一步特征在于，所述灌封料为酸酐环氧高温固化材料；
所述壳体为PPS或PBT+PC材质的塑料外壳；
所述电容器芯子包括上层芯子组和下层芯子组，所述上层芯子组和所述下层芯子组分别通过铜板焊接并联至叠层铜排上，所述叠层铜排上设置电极；
所述壳体为方形壳体或圆柱形壳体。
采用本发明的方法和结构后，蒸镀工艺中等离子处理技术可以使得金属化膜在芯子定型后膜层贴合更紧密，防止水汽残留导致薄膜氧化，使其抗氧化性能大大提升，热定型工艺可以使得使薄膜充分收缩，灌封在真空环境下进行，使芯子有效隔绝空气中水汽影响，提高其高温高湿情况下的抗氧化，最后加工完成的薄膜电容器在高温高湿下使用仍满足了长寿命和可靠性，安全稳定性得到了提高。
附图说明
图1为本发明方形结构示意图；
图2为图1电容器芯子排布示意图；
图3为图1内部结构示意图；
图4为本发明圆形结构示意图；
图5为图4内部结构示意图。
具体实施方式
一种耐高温高湿应用的薄膜电容器加工方法，其包括以下步骤蒸镀工艺、热定型工艺和灌封工艺，蒸镀工艺中，薄膜材料正反两面均采用等离子处理技术改变表面参数，使金属化膜在芯子定型后膜层贴合更紧密，防止水汽残留导致薄膜氧化，使其抗氧化性能大大提升；热定型工艺中，定型过程时抽真空，定型温度为100℃~120℃，持续时间4~8小时，使薄膜充分收缩，在升温及解除真空状态时充入惰性气体（如氮气）隔离空气；灌封工艺中，灌封前加热至至少70℃进行1~2小时预处理，灌封时在真空环境下进行，使芯子有效隔绝空气中水汽影响，提高其高温高湿情况下的抗氧化性。封工艺中，使用酸酐环氧高温固化材料作为灌封料，使其与外壳密封性更好，具有极其优良的耐高低温冲击能力，同时具有低吸水率高导热性的特点。
下表为为改善效果验证，可见采用本发明的方法改善后电容产品对高温高湿的工作条件具有更高的稳定性：
灌封工艺中外壳采用PPS或PBT+PC材质，除了具有很好的机械性能外，将使外壳同环氧树脂密着性及阻隔水蒸汽性能并存得以实现。
一种耐高温高湿应用的薄膜电容器，其包括电容器芯子、灌封料和壳体，电容器芯子由正反两面经过等离子处理技术加工后的金属化聚丙烯薄膜绕卷而成。灌封料为酸酐环氧高温固化材料；壳体为PPS或PBT+PC材质的塑料外壳；电容器芯子包括上层芯子组和下层芯子组，上层芯子组和下层芯子组分别通过铜板焊接并联至叠层铜排上，叠层铜排上设置电极；由于壳体可以是方形壳体或圆柱形壳体中的一种，因此下面分别列举说明：
见图1，图2，图3所示，方形结构，包括壳体1，灌封料2，芯子组3，叠层复合铜排4，铜板5；铜板5焊接在叠层复合铜排4上，并且连接电容器芯子3，具体包括上层芯子组31和下层芯子组32；其中壳体1为塑料外壳，采用特殊耐高温PPS或PBT+PC材质；灌封料2为高TG点酸酐环氧高温固化材料；两极引出采用叠层复合铜排形式，该铜排铺盖在整个产品上端，然后铜排上焊紫铜板连接到芯子端面上；电容器芯子为两芯子组；电容器芯子由特殊处理的耐高温金属化聚丙烯薄膜卷绕而成，包括电容器极板和聚丙烯薄膜介质，电容器极板是聚丙烯薄膜介质蒸镀的镀层。
见图4，图5所示，圆形结构，内部连接结构与方形结构类似，主要区别在于上层芯子组与下层芯子组的排布、外壳的形状上还有叠层铜排的设置上有区别。
Claims (1)
1.一种耐高温高湿应用的薄膜电容器加工方法，其包括以下步骤： 蒸镀工艺、热定型工艺和灌封工艺，其特征在于，所述蒸镀工艺中，薄膜材料正反两面均采用等离子处理技术改变表面参数；所述热定型工艺中，定型过程时抽真空，定型温度为100℃~120℃，持续时间4~8小时，在升温及解除真空状态时充入惰性气体隔离空气；所述灌封工艺中，灌封前加热至至少70℃进行1~2小时预处理，灌封时在真空环境下进行；所述灌封工艺中，使用酸酐环氧高温固化材料作为灌封料；所述灌封工艺中外壳采用PPS或PBT+PC材质。
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