抗氧化、耐高壓多層金屬化電容器用薄膜的製作方法

2023-04-25 11:38:51

專利名稱：抗氧化、耐高壓多層金屬化電容器用薄膜的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及金屬化電容器用薄膜的鍍層結構，特別涉及抗氧化，耐高壓多層金屬化電容器用薄膜。
背景技術：
現有的金屬化電容器用薄膜，是在作為介質材料的基膜(如聚脂薄膜、聚丙稀薄膜等絕緣材料)上用鍍膜機在高真空條件下採用金屬加熱蒸發技術鍍上金屬極板，極板可分單鋁鍍層和鋅鋁鍍兩層，因其具有獨特的自愈特性，廣泛用於製造各類電力補償用或馬達啟動用交流電容器和直流濾波電容器。金屬化薄膜獨特的自愈性能，可能明顯改善和提高金屬化薄膜電容器的耐電壓能力和使用壽命。由於鋅的熔點比鋁低，更易在電容器熱擊穿時發揮，自愈性更加優良，因此鋁鋅複合金屬化薄膜較鋁金屬化膜具有更好的耐壓特性。但由於鋅鍍層在薄膜表面的復著力極差，因此必須先蒸鍍鋁然後在蒸鍍鋅，而鋅在空氣中極易氧化，氧化後的鋅鋁薄膜的將導致電容器失效，因此對鍍好的鋅鋁金屬化薄膜的貯存環境有嚴格的溫度要求。同時，為了保證鋅鋁鍍層中鍍鋁層的均勻和緻密，鍍鋁量必須達到一定的量，而鍍鋁量的增加將降低金屬化薄膜的自愈性能，同樣影響薄膜的耐壓特性，最終影響電容器質量和使用壽命。如申請日2004年1月20日的中國實用新型專利ZL200420024421.0《階梯方阻電容器用薄膜》所描述的比上述電容器用薄膜的品質有所改善，在絕緣薄膜材料上真空鍍有金屬導電層，金屬導電層呈階梯方阻變化或方阻逐漸變化。但存在的問題尚未根本解決。

發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是針對上述缺陷，而提供採用磁控濺射技術濺射鍍膜，並具有緻密的氧化層的抗氧化、耐高壓多層金屬化電容器用薄膜。其通過採用磁控濺射鍍膜，在原有的鋅鋁複合薄膜的鋅層表面在蒸鍍一層鋁鍍層，利用鋁易在空氣中氧化形成緻密的氧化鋁的特性，在鋅鍍層表面形成保護層，與大氣隔絕，避免鋅被空氣氧化，提高金屬化薄膜的抗氧能力。採用磁控濺射技術可使鍍鋁層的均勻性大幅提高，大大減少金屬層中的鍍鋁量，可明顯提高薄膜的自愈性能。同時，磁控濺射鍍膜與電阻加熱蒸發技術相比，大大降低了金屬原子對薄膜的熱輻射，避免薄膜產生熱形變甚至燙傷，降低薄膜品質。經比較，採用磁控濺射鍍膜技術對金屬化薄膜的耐電壓性能影響≤30VCD/μm而傳統的真空鍍膜技術對金屬化薄膜的耐電壓性能影響≥50VCD/μm。磁控濺射鍍膜與電阻加熱蒸發技術相比，金屬化薄膜的耐壓性和抗氧性能明顯提高，保證了電容器用金屬化薄膜的高品質。
本實用新型解決上述技術問題所採用的技術方案為抗氧化、耐高壓多層金屬化電容器用薄膜，包括經基膜相連接的基膜單元，基膜單元具有基膜層和在該基膜層上順序鍍有的第一鋁鍍層和鋅鍍層，採取技術措施基膜單元還具有鍍在鋅鍍層外層面上的第二鋁鍍層，基膜單元第一鋁鍍層和第二鋁鍍層均為採用磁控濺射技術濺射而成鍍膜層。
為優化上述技術方案，採取的具體措施還包括為防止加工產品時的滑脫，增加牢固性，並提高產品的品級，鋅鍍層具有下凸形加厚區，相應第二鋁鍍層也具有上凸形加厚區。
較好的基膜層的厚度為3-15μm。相應的基膜單元相連接的基膜間距為3-5mm；基膜單元的寬度為9mm-620mm，鋅鍍層凸形加厚區為10-20mm。基膜單元為1-60個。
為提高等離子體密度和濺射鍍膜速率，磁控濺射技術濺射鍍膜為採用氣體放電產生等離子體，經電場加速的等離子體中的離子轟擊基膜單元，在基膜層上順序沉積而成；磁控濺射是在基膜單元面加上跑道磁場以控制電子的運動，延長其在基膜單元面的行程，加快濺射鍍膜的沉積。
濺射鍍膜具體為陽極上放置工件，與直流電源的正極連接。通常是將鍍膜室接地，並與陽極連結，陰極上裝置靶材，與直流電源的負極連接。等離子體中的離子被陰極暗區的電場加速後，飛向陰極轟擊靶材。離子轟擊靶材時，發生兩種與濺射鍍膜有關的物理現象。首先是離子將原子擊出靶面，產生濺射原子。濺射鍍膜就是由這些濺射原子在基膜上沉積實現的。其次是，離子將原子擊出靶面，產生二次電子。二次電子被陰極暗區的電場加速，成為載能的快電子，快電子與氬氣碰撞產生電離，並漸漸損失能量變成熱電子。濺射鍍膜所依賴的等離子體，就是由快電子，尤其是熱電子與氬氣的碰撞電離來維持的。
第二鋁鍍層放在大氣中和氧接觸，產生一層緻密的氧化層，隔絕裡邊的鋅鋁鍍層與大氣接觸，提高金屬化膜的抗氧化性能。保證了電容器用金屬化薄膜的高品質，降低金屬化薄膜由於耐壓不足和表面氧化從而造成電容器廢品的問題。
與現有技術相比，本實用新型採用的基膜不需要進行表面電暈處理，在基膜上同時鍍上三層金屬，最外面的金屬層為氧化層，對鍍好的薄膜沒有嚴格的溫度，溼度要求，所放置的地方只要淨化即可。表面未經電暈處理的基膜，其耐高壓性能和清潔度大幅提高，同時在蒸鍍過程中，採用磁控濺射技術替代了原來的電阻加熱蒸發技術，在鍍膜過程中大幅度降低對基膜的熱輻射，從而使鍍好的薄膜耐壓大大提高，同時，將原有的鋅鋁複合化薄膜進行重大創新，即在原有基礎上同時再鍍上一層金屬，此金屬層在接觸大氣後生成一層緻密的氧化層，從而將裡邊的兩層金屬層與大氣隔絕，從而保證了電容器用金屬化薄膜的高品質，徹底改變了原來的金屬化薄膜由於耐壓不足和表面氧化從而造成電容器廢品的問題。


圖1是本實用新型基膜單元剖視結構示意圖；圖2是本實用新型相連接的基膜單元剖視結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。
本實用新型的結構見附圖1至圖2所示。
抗氧化、耐高壓多層金屬化電容器用薄膜，包括經基膜相連接的基膜單元，基膜單元具有基膜層1和在該基膜層1上順序鍍有的第一鋁鍍層2和鋅鍍層3，基膜單元還具有鍍在鋅鍍層3外層面上的第二鋁鍍層4，基膜單元第一鋁鍍層2和第二鋁鍍層4均為採用磁控濺射技術濺射而成的鍍膜層。為防止加工產品時的滑脫，增加牢固性，並提高產品的品級，鋅鍍層3具有下凸形加厚區3a，相應第二鋁鍍層4也具有上凸形加厚區4a。
較好的基膜層1的厚度為3-15μm。相應的基膜單元相連接的基膜間距為3-5mm；基膜單元的寬度為9mm-620mm，鋅鍍層3凸形加厚區3a為10-20mm。基膜單元為1-60個。
為提高等離子體密度和濺射鍍膜速率，磁控濺射技術濺射鍍膜為採用氣體放電產生等離子體，經電場加速的等離子體中的離子轟擊基膜單元，在基膜層1上順序沉積而成；磁控濺射是在基膜單元面加上跑道磁場以控制電子的運動，延長其在基膜單元面的行程，加快濺射鍍膜的沉積。
濺射鍍膜具體為陽極上放置工件，與直流電源的正極連接。通常是將鍍膜室接地，並與陽極連結，陰極上裝置靶材，與直流電源的負極連接。等離子體中的離子被陰極暗區的電場加速後，飛向陰極轟擊靶材。離子轟擊靶材時，發生兩種與濺射鍍膜有關的物理現象。首先是離子將原子擊出靶面，產生濺射原子。濺射鍍膜就是由這些濺射原子在基膜上沉積實現的。其次是，離子將原子擊出靶面，產生二次電子。二次電子被陰極暗區的電場加速，成為載能的快電子，快電子與氬氣碰撞產生電離，並漸漸損失能量變成熱電子。濺射鍍膜所依賴的等離子體，就是由快電子，尤其是熱電子與氬氣的碰撞電離來維持的。第二鋁鍍層4與大氣中的氧接觸，產生一層緻密的氧化層，隔絕裡邊的鋅鋁鍍層與大氣接觸，提高金屬化膜的抗氧化性能。保證了電容器用金屬化薄膜的高品質，降低金屬化薄膜由於耐壓不足和表面氧化從而造成電容器廢品的問題。在製造加工時本實用新型採用的基膜不需要進行表面電暈處理，在基膜上同時鍍上三層金屬，最外面的金屬層為氧化層，對鍍好的薄膜沒有嚴格的溫度，溼度要求，所放置的地方只要淨化即可。表面未經電暈處理的基膜，其耐高壓性能和清潔度大幅提高，同時在蒸鍍過程中，採用磁控濺射技術替代了原來的電阻加熱蒸發技術，在鍍膜過程中大幅度降低對基膜的熱輻射，從而使鍍好的薄膜耐壓大大提高，同時，將原有的鋅鋁複合化薄膜進行重大創新，即在原有基礎上同時再鍍上一層金屬，此金屬層在接觸大氣後生成一層緻密的氧化層，從而將裡邊的兩層金屬層與大氣隔絕，從而保證了電容器用金屬化薄膜的高品質，徹底改變了原來的金屬化薄膜由於耐壓不足和表面氧化從而造成電容器廢品的問題。
雖然本實用新型已通過參考優選的實施例進行了圖示和描述，但是，本專業普通技術人員應當了解，在權利要求書的範圍內，可作形式和細節上的各種各樣變化。
權利要求1.抗氧化、耐高壓多層金屬化電容器用薄膜，包括經基膜相連接的基膜單元，所述的基膜單元具有基膜層(1)和在該基膜層(1)上順序鍍有的第一鋁鍍層(2)和鋅鍍層(3)，其特徵是所述的基膜單元還具有鍍在鋅鍍層(3)外層面上的第二鋁鍍層(4)，所述的基膜單元第一鋁鍍層(2)和第二鋁鍍層(4)均為採用磁控濺射技術濺射而成的鍍膜層。
2.根據權利要求1所述的抗氧化、耐高壓多層金屬化電容器用薄膜，其特徵是所述的鋅鍍層(3)具有下凸形加厚區(3a)，相應所述的第二鋁鍍層(4)也具有上凸形加厚區(4a)。
3.根據權利要求1或2所述的抗氧化、耐高壓多層金屬化電容器用薄膜，其特徵是所述的基膜層(1)的厚度為3-15μm。
4.根據權利要求3所述的抗氧化、耐高壓多層金屬化電容器用薄膜，其特徵是所述的基膜單元相連接的基膜間距為3-5mm；基膜單元的寬度為9mm-620mm，所述的鋅鍍層(3)凸形加厚區(3a)為10-20mm。
5.根據權利要求4所述的抗氧化、耐高壓多層金屬化電容器用薄膜，其特徵是所述的基膜單元為1-60個。
專利摘要本實用新型公開了抗氧化、耐高壓多層金屬化電容器用薄膜，包括經基膜相連接的基膜單元，基膜單元具有基膜層和在該基膜層上順序鍍有的第一鋁鍍層和鋅鍍層，基膜單元還具有鍍在鋅鍍層外層面上的第二鋁鍍層，基膜單元第一鋁鍍層和第二鋁鍍層均為採用磁控濺射技術濺射鍍膜。其在鍍膜過程中，採用磁控濺射技術替代了電阻加熱蒸發技術，從而使金屬化薄膜耐高壓性能大幅提高，同時，將原有的鋅鋁複合化薄膜同時再鍍上一層金屬，此金屬層在接觸大氣後生成一層緻密的氧化層，從而將裡邊的兩層金屬層與大氣隔絕，從而保證了電容器用金屬化薄膜的高品質。
文檔編號C23C14/35GK2911912SQ20062010196
公開日2007年6月13日 申請日期2006年3月24日 優先權日2006年3月24日
發明者潘旭祥, 林正亮 申請人:潘旭祥