一种固态卷绕电容器及其制造方法与流程

本发明涉及电容器工艺，尤其涉及一种具有超薄介质层薄膜的固态卷绕电容器及其制造方法。

背景技术：

1、卷绕式电容器由绝缘电介质分离两个金属电极并卷绕而形成，这种卷绕式电容器比具有等效电容的平板电容器结构更紧凑，从而被广泛应用在各种电子装置中。

2、传统的薄膜卷绕电容器通常以已加工成型的聚合物薄膜作为电介质，并在电介质表面蒸镀一层金属电极，通过卷绕的方式形成电容器。但由于其电介质厚度较厚，一般在2μm～12μm之间，因而存在着电容容量较低的问题。并且，为引出电极，在蒸镀电极正极和负极时，需要采用掩膜各进行一次留白作业；在卷绕时，还需将正极和负极错位放置，且其错位过程十分复杂，常常造成电容容量精度较低问题的发生。同时，经历一次卷绕后，只能形成一个单体电容。由于受到卷绕设备最小宽度的限制，因而以这种方式形成的电容器的体积难以缩小。

3、随着新能源汽车的发展，对汽车驱动电路中起储能、平滑、缓冲的作用的薄膜卷绕电容器的需求进一步扩大。现有薄膜卷绕电容器由于存在着上述不足，已明显束缚了其在市场上的广泛应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种固态卷绕电容器及其制造方法。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、本发明提供一种固态卷绕电容器制造方法，包括：

4、提供第一电极层料带；

5、在所述第一电极层料带的第一表面上全面形成电介质层，并使所述电介质层将所述第一电极层料带沿卷绕方向的两个相对的侧面包裹；

6、在所述第一电极层料带相对第一表面的第二表面上全面形成绝缘保护层；

7、在所述电介质层远离所述第一电极层料带的第一表面上沿卷绕方向连续形成两个相距第二距离的第二电极层；其中，所述第二距离大于零；

8、以所述第二电极层侧为内圈侧，以所述绝缘保护层侧为外圈侧，对所述第一电极层料带进行卷绕，形成具有一至多圈结构的电容性元件；

9、将所述电容性元件沿两个所述第二电极层之间切断，形成两个固态卷绕电容器；

10、其中，通过切断，使每个固态卷绕电容器上位于切断处的所述第一电极层的第一侧面在对应侧的所述电介质层的第一侧面和所述绝缘保护层的第一侧面之间露出，且使所述第二电极层的第一侧面与对应侧的所述电介质层的第一侧面相距大于零的第一距离；其中，所述第一距离大于零且小于所述第二距离。

11、进一步地，采用原子层沉积(ald)工艺，形成所述电介质层；和/或，采用化学气相沉积或喷涂工艺，形成所述绝缘保护层；和/或，采用溅射、蒸镀、印刷或喷射工艺形成所述第二电极层。

12、进一步地，通过在所述电介质层的第一表面上沿卷绕方向连续覆盖掩模板进行部分遮挡，以在所述掩模板两侧露出的所述电介质层的第一表面上形成两个相距第二距离的所述第二电极层。

13、进一步地，还包括：在切断后的所述固态卷绕电容器的两个侧面上分别形成导电涂层，使位于各卷绕圈上的所述第一电极层的第一侧面之间通过所述导电涂层相连，和使位于各卷绕圈上的所述第二电极层的第二侧面之间通过所述导电涂层相连；以及，在所述导电涂层上接合导针，将位于各卷绕圈上的所述第一电极层的第一侧面共同引出，和将位于各卷绕圈上的所述第二电极层的第二侧面共同引出；以及，将所述固态卷绕电容器封装于外壳中，并使所述导针穿过所述外壳，将所述固态卷绕电容器引出。

14、进一步地，采用卷绕棒，将所述第一电极层料带卷绕为所述电容性元件，并作为所述电容性元件切断时的支撑结构。

15、进一步地，所述卷绕棒材料包括碳化钨、碳化钴、硼硅酸盐玻璃、石英和碳中的一种或其组合。

16、本发明还提供一种固态卷绕电容器，包括：

17、依次叠设的带状绝缘保护层、第一电极层、电介质层和第二电极层；

18、其中，所述第一电极层沿卷绕方向的第一侧面自同侧的所述电介质层的第一侧面和所述绝缘保护层的第一侧面之间露出，所述第一电极层相对第一侧面的第二侧面被绝缘封闭，所述第二电极层的第一侧面位于同侧的所述电介质层的第一侧面以内的表面上，且与所述电介质层的第一侧面之间相距大于零的第一距离；

19、其中，所述固态卷绕电容器以所述第二电极层侧为内圈侧，以所述绝缘保护层侧为外圈侧卷绕为一至多圈而成。

20、进一步地，所述第一电极层的第二侧面位于所述电介质层相对第一侧面的第二侧面以内而被所述电介质层绝缘封闭。

21、进一步地，位于所述固态卷绕电容器的各卷绕圈上的所述第一电极层露出的第一侧面之间相连并共同引出，位于各卷绕圈上的所述第二电极层相对第一侧面的第二侧面之间相连并共同引出。

22、进一步地，位于各卷绕圈上的所述第一电极层的第一侧面之间和所述第二电极层的第二侧面之间分别通过导电涂层相连。

23、进一步地，位于各卷绕圈上的所述第一电极层的第一侧面之间和所述第二电极层的第二侧面之间分别通过连接于各自的所述导电涂层上的导针共同引出。

24、进一步地，所述固态卷绕电容器封装于外壳中，所述外壳中填充有灌封胶，所述导针穿过所述外壳，将所述固态卷绕电容器引出。

25、进一步地，所述第一电极层材料和/或所述第二电极层材料包括金属、金属合金、导电金属化合物或导电高分子材料；和/或，所述电介质层材料和/或所述绝缘保护层材料包括氧化硅、氧化铝、氧化铪、氧化钽、氧化锆、氧化钛、钛酸锶中的一种或其组合。

26、进一步地，所述绝缘保护层材料还包括绝缘高分子材料。

27、由上述技术方案可以看出，本发明通过以第一电极层料带为基底并充当电容器负极，并通过ald工艺在第一电极层料带表面生长电介质层，因而可将电介质层厚度控制在纳米级，从而解决了以往薄膜卷绕电容器存在的介质层厚度大，容量低的问题。并且，利用ald工艺的特点，可在第一电极层料带周围包覆一层电介质层材料，能有效起到绝缘作用，因而只需在电介质层上通过一次图案化金属层，便可形成与第一电极层相错位的第二电极层，并充当电容器正极，从而可以方便地引出正负电极，因此有效化解了以往薄膜卷绕电容器存在的正负极错位工艺复杂的问题；同时，电容器的正对面积在图案化时已经决定了，卷绕过程中的位置偏差不会造成电容的容值偏差，因而也彻底解决了由于正负极错位误差导致的电容器容量精度低的问题。而且，在图案化形成第二电极层时，还可利用掩模板形成两个相分离的第二电极层，因而在卷绕后，可通过沿两个第二电极层之间切断方式，形成两个电容器，从而解决了以往因设备能力不足造成的薄膜卷绕电容器体积较大的问题。

28、本发明可简化薄膜卷绕电容器正负极错位过程，且无需对卷绕设备有错边的精度要求，可有效降低设备的成本。形成的电容器的电介质薄膜厚度可比传统薄膜电容器低两个数量级以上，可极大增加电容器的容量密度，有利于电容器的小型化、高容化。本发明的固态卷绕电容器因此具有容量高、体积小、容值偏差小、正负极错位方式简单等优点。