一种低温升薄膜电容芯子及其电容器的制作方法

1.本实用新型涉及电容领域，具体涉及一种低温升薄膜电容芯子，以及包括这种电容芯子的安全薄膜电容器。


背景技术：

2.随着技术水平的发展，电子、家电、通讯等多个行业更新换代周期越来越短，而薄膜电容器凭借其良好的电工性能和高可靠性，成为推动上述行业更新换代不可或缺的电子元件。
3.薄膜电容器的核心部件在于其内部的电容芯子，电容芯子是由条状薄膜通过层叠卷绕而成的，薄膜通常由光膜层以及蒸镀在光膜层上的金属镀层组成。在光膜的表面，有金属镀层覆盖的区域视为镀层区，无金属镀层覆盖的区域称为留边区。
4.现有的安全薄膜电容芯子在展开状态下的金属镀层结构如图1所示，包括相互连接的普通膜10和安全膜20，普通膜10和安全膜20各占膜宽的一半(普通膜10指的是常规的连续金属镀层，安全膜20指的是若干个间隔设置的、带保险丝22的金属镀块21形成的镀层)，普通膜10为一条连续镀层，安全膜20包括若干个间隔的安全块21和若干个保险丝22，每个安全块21分别通过一条保险丝22连接至普通膜10处。安全块21和保险丝22均为金属镀层。
5.现有电容薄膜中，连续镀层、安全块、保险丝的形状均为长方形。对于保险丝而言：长方形保险丝在过电流断开时，一般是整块长方形区域的保险丝全部断开，需要的能量和产生的热量都比较大，产生的大量热量会使芯子温度快速上升，薄膜收缩，导致产品失效的风险高。对于连续镀层和安全块而言：根据电场原理，镀层边缘区域的电场极不稳定，特别是尖峰处电场比其他地方更大，因此，长方形镀层的边缘拐角容易出现电场集中的现象，很容易造成基膜的异常击穿，同样会导致电容芯子的失效。


技术实现要素：

6.为克服现有技术的不足，本实用新型的目的之一在于提供一种低温升薄膜电容芯子，目的之二在于提供一种包括这种电容芯子的安全薄膜电容器；其可以解决现有的安全薄膜电容器温升高、易失效的问题。
7.本实用新型采用以下的技术方案来实现：
8.一种低温升薄膜电容芯子，包括：依次层叠卷绕的第一薄膜和第二薄膜；所述第一薄膜包括第一基膜以及蒸镀于所述第一基膜正表面的第一金属镀层，所述第二薄膜包括第二基膜以及蒸镀于所述第二基膜正表面的第二金属镀层，所述第一金属镀层和所述第二金属镀层在基膜宽度方向上交错设置，以使两者形成正对区域以产生容量；所述第一金属镀层、所述第二金属镀层均包括有：一条连续镀层、若干个间隔设置的安全镀块以及若干条保险丝；每个所述安全镀块分别通过一条所述保险丝连接至所述连续镀层的同一侧；所述保险丝与所述连续镀层的连接位置处设有第一圆角，所述保险丝与所述安全镀块的连接位置
处设有第二圆角。
9.进一步地，位于所述保险丝同一侧的所述第一圆角和所述第二圆角共同形成半圆形的圆弧。
10.进一步地，所述连续镀层的拐角位置处设有第三圆角。
11.进一步地，所述安全镀块的拐角位置设有第四圆角。
12.进一步地，所述第一金属镀层的一端为第一加厚区，所述第二金属镀层的一端为第二加厚区，所述第一加厚区和所述第二加厚区分设于所述基膜宽度方向的两端。
13.进一步地，所述第一金属镀层和所述第二金属镀层为锌铝镀层。
14.进一步地，所述第一基膜和所述第二基膜均为聚丙烯高温基膜。
15.一种安全薄膜电容器，包括：上述任一项所述的低温升薄膜电容芯子、喷金层、电极引出线、树脂灌料层以及外壳；所述喷金层附着所述低温升薄膜电容芯子的端面；所述电极引出线的一端熔接于所述喷金层内，另一端依次穿过所述树脂灌料层和所述外壳；所述树脂灌料层包覆所述低温升薄膜电容芯子；所述外壳包覆所述树脂灌料层。
16.进一步地，所述电极引出线为纯铜镀锡线。
17.进一步地，所述树脂灌料层为软性聚氨酯树脂。
18.相比于现有技术，本实用新型能达到的有益效果为：
19.在每个安全镀块上分别设保险丝，当某一个安全镀块上产生击穿点，该区域的电流就会增大，该安全块所对应的保险丝熔断，持续击穿停止，只损失一小块金属面积的容量，而其他区域不受影响，不会产生雪崩效应。
20.保险丝的两端同时连接连续镀层和安全镀块，通过将保险丝两端的连接位置处均设置成圆角结构，保险丝呈上下宽、中间窄的结构，在某一条保险丝熔断时，只会从中间最窄的一小段断开，需要的能量和产生的热量都比较小。如此，当电容芯子通过电流过大，使多条保险丝同时断开时，其能量需求小，产生热量小，电容整体的温升较低，避免了芯子温度快速上升、薄膜收缩从而造成电容失效的情况出现，电容的安全性能大幅提高。
附图说明
21.图1所示为现有安全薄膜电容芯子的金属镀层结构示意图；
22.图2所示为本实用新型电容芯子展开状态下沿宽度方向的横截图；
23.图3所示为本实用新型电容芯子的金属镀层结构示意图；
24.图4所示为图3中的a处局部放大图；
25.图5所示为图3中的b处局部放大图；
26.图6所示为图3中的c处局部放大图；
27.图7所示为本安全薄膜电容器的示意图。
28.图中：1、低温升薄膜电容芯子；11、第一薄膜；111、第一基膜；112、第一金属镀层；1121、连续镀层；1122、安全镀块；1123、保险丝；1124、第一加厚区；1125、第一圆角；1126、第二圆角；1127、第三圆角；1128、第四圆角；12、第二薄膜；121、第二基膜；122、第二金属镀层；1221、第二加厚区；2、喷金层；3、电极引出线；4、树脂灌料层；5、外壳。
具体实施方式
29.下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
30.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
31.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
32.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
33.本实用新型公开了一种低温升薄膜电容芯子1，参阅图2，包括依次层叠卷绕的第一薄膜11和第二薄膜12，即展开状态下的第一薄膜11和第二薄膜12按照一定的次序或位置叠放起来，然后两者依照一定的规则卷绕起来，比如从卷绕的起始位置设定卷绕第一圈的直径或宽度等。
34.参阅图3，第一薄膜11包括：第一基膜111，以及蒸镀于第一基膜111正表面的第一金属镀层112；第二薄膜12包括：第二基膜121，以及蒸镀于第二基膜121正表面的第二金属镀层122；第一薄膜11的底面放置在第二薄膜12的顶面，进行层叠卷绕。第一金属镀层112和第二金属镀层122在基膜宽度方向上交错设置，使得两金属镀层在基膜高度方向上有重叠部分，两者形成正对区域以产生容量，正对区域也就是电容的极板正对面积s，每一个极板可以视作一个子电容。
35.第一金属镀层112和第二金属镀层122的结构组成相同，均包括有：一条连续镀层1121、若干个相互间隔设置的安全镀块1122、若干条保险丝1123。连续镀层1121、安全镀块1122、保险丝1123均为金属镀层结构。其中，连续镀层1121呈条状，安全镀块1122呈块状，每个安全镀块1122分别通过一条保险丝1123连接到连续镀层1121的同一侧，即每个安全镀块1122各自对应一条保险丝1123。具体地说，连续镀层1121和安全镀块1122分别约占膜宽的一半(图2-图3所示的x方向、y方向分别是低温升薄膜电容芯子1在展开状态下的长度方向、宽度方向)。
36.参阅图4，保险丝1123与连续镀层1121的连接位置处设有第一圆角1125，更具体地说，保险丝1123的左右两侧和连续镀层1121的连接位置处分别设有一个第一圆角1125；在保险丝1123和安全镀块1122的连接位置处设有第二圆角1126，更具体地说，保险丝1123的左右两侧和安全镀层的连接位置处分别设有一个第二圆角1126。
37.保险丝1123的作用在于：在每个安全镀块1122上分别设保险丝1123，当某一个安全镀块1122上产生击穿点，该区域的电流就会增大，该安全块所对应的保险丝1123熔断，持续击穿停止，只损失一小块金属面积的容量，而其他区域不受影响，不会产生雪崩效应。在本实用新型中，保险丝1123的上下两端同时连接连续镀层1121和安全镀块1122，通过将保险丝1123上下两端的连接位置处均设置成圆角结构，保险丝1123呈上下宽、中间窄的结构，在某一条保险丝1123熔断时，只会从中间最窄的一小段断开，需要的能量和产生的热量都比较小。如此，当电容芯子通过电流过大，使多条保险丝1123同时断开时，其能量需求小，产生热量小，电容整体的温升较低，避免了芯子温度快速上升、薄膜收缩从而造成电容失效的情况出现，电容的安全性能大幅提高。
38.优选地，参阅图4，位于保险丝1123同一侧的第一圆角1125和第二圆角1126共同形成半圆形的圆弧。具体地说，保险丝1123左侧的第一圆角1125和第二圆角1126共同形成一个半圆形的圆弧，保险丝1123右侧的第一圆角1125和第二圆角1126也形成一个半圆形的圆弧，两个圆弧的顶点在水平方向上相对；如此，保险丝1123在两圆弧顶点之间的该段宽度是最窄的，当保险丝1123过载熔断时，只有圆弧顶点间最窄的一小段区域断开，所需要的能量和产生的热量最小。如果是常规技术所采用的长方形保险丝1123，在过大电流断开时，一般是整块长方形区域保险丝1123全部断开，需要的能量和产生的热量就会很大。
39.以往，连续镀层1121和安全镀块1122的形状也是长方形的。根据电场原理，镀层边缘区域的电场极不稳定，特别是尖峰处电场比其他地方更大，因此，长方形镀层的拐角位置容易出现电场集中的现象，很容易造成基膜的异常击穿，同样会导致电容芯子的失效。因此，优选地，参阅图5，连续镀层1121的拐角位置处设有第三圆角1127，具体地说，连续镀层1121的四角为圆角结构；如此，将连续镀层1121的拐角位置设计成弧形，不形成尖峰形状，可以有效分散电场的集中区域，使电场相对稳定，避免集中在一个地方而导致基膜的异常击穿。
40.类似地，参阅图6，安全镀块1122的拐角位置设有第四圆角1128，也就是安全镀块1122的四角为圆角结构，同样是起到分散电场集中区域、避免基膜异常击穿的作用。
41.优选地，第一金属镀层112的一端为第一加厚区1124，第二金属镀层122的一端为第二加厚区1221，第一加厚区1124和第二加厚区1221分设于基膜宽度方向的两端。加厚区的金属厚度大于非加厚区的厚度。设置加厚区的作用在于，由于电极边缘是与喷金层2连接的，金属镀层加厚的目的是保证喷金层2与电极的接触更好，接触电阻更小，金属镀层加厚后增大了与喷金面的接触面积，从而减少了接触电阻，使电容损耗值会更小，过电流能力更大。
42.优选地，第一金属镀层112和第二金属镀层122为锌铝镀层。作为替代的实施方式，也可以采用银、锌、铜、铝合金或其他复合金属镀层。
43.优选地，第一基膜111和第二基膜121均为聚丙烯高温基膜。作为替代的实施方式，也可以采用其他的塑胶薄膜替代，例如，聚乙酯薄膜、聚丙烯薄膜、聚碳酸酯薄膜等。
44.本实用新型还公开了一种安全薄膜电容器，参阅图7，包括上述的低温升薄膜电容芯子1、喷金层2、电极引出线3、树脂灌料层4以及外壳5。
45.参阅图7，喷金层2附着在低温升薄膜电容芯子1的端面。采用电弧或火焰等热源，将需要喷涂的各类焊料丝材融化并在安全空气的作用下雾化，粉碎后的金属粒子以高速喷
涂在对热能具有极高灵敏度的低温升薄膜电容芯子1的端面薄膜层间隙中，使低温升薄膜电容芯子1从内绕层至外绕层形成一个等电位的金属电极面，为电极引出提供一个桥接平台。
46.电极引出线3熔接于喷金层2内，电极引出线3的一端熔接在喷金层2，并且另一端依次穿过树脂灌料层4和外壳5。优选地，电极引出线3为纯铜镀锡线。在一些替代的实施例中，电极引出线3可以利用金属箔作为电极引出线3，电极引出线3还可以利用任意的导电金属丝线作为电极引出线3，例如，银、锡、铜等或在上述的金属表面加上用于防止生锈和利于焊接的其他金属镀层，即电极引出线3可以为片状或者线状。
47.树脂灌料层4包覆低温升薄膜电容芯子1，优选地，采用软性聚氨酯树脂。常规安全膜电容采用硬性环氧树脂封装。当电容器产品受到高脉冲冲击时，电容芯子内部会存在膨胀或气体产生，电容芯子会存在一定的变形，采用软性聚氨酯封装可以对短时间外力进行缓冲，不致于导致整个芯子开裂或解体，具有防爆能力，如果采用硬性环氧树脂封装，在芯子膨胀或气体产生时，会导致电容本体开裂，严重时会解体，存在安全隐患。在一些替代的实施例中，树脂灌料层4还可以采用其他一些具有耐高温特性、良好渗透性、优良密闭性的材料作为安全薄膜电容器的填充材料。
48.外壳5包覆环氧树脂灌料层4，优选地，采用高密试阻燃pbt外壳5。外壳5可以为密封及阻燃等级较高的环氧粉末，例如，ul94/v-0级的pbt材料，也可以为金属材料的外壳5。优选地，外壳5的形状可以包括圆柱形、边缘平滑过渡的长方体或正方体。
49.上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。