平面电容的熟化装置及熟化方法与流程

本发明涉及电容加工的技术领域，特别是涉及一种平面电容的熟化装置及熟化方法。

背景技术：

电子电路产业持续性地往微型化、集成化的方向发展，传统的电容元器件使用传统的波峰焊接工艺焊接在集成电路的表面，占用极大的空间，成为高化集成电路设计的障碍。目前替代电容元器件直接封装在集成电路内部的平面电容，随着3c产品的智能化、高频化(5g技术)、集成化的发展，平面电容产业迎来重要、关键的发展阶段。但目前平面电容的熟化工艺流程尚未成熟，存在熟化后应力不均导致的“卷板”、内部薄膜具有孔洞微气泡及表面具有挥发份印痕等问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种平面电容的熟化装置及熟化方法，以解决现有技术中平面电容在熟化过程中会出现挥发份印痕、孔洞微气泡以及卷板的问题。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

本发明提供一种平面电容的熟化装置，包括吹风装置以及位于所述吹风装置下方的托板，所述托板上具有多个通孔，所述托板用于承载由平面电容卷曲形成的收卷电容，所述吹风装置用于向所述托板进行吹热风并对所述平面电容进行加热。

进一步地，所述通孔为长条形结构、圆形结构或网状结构。

本发明还提供一种平面电容的熟化方法，所述熟化方法应用于如上所述的平面电容的熟化装置，所述平面电容包括第一金属箔材、第二金属箔材以及设于所述第一金属箔材和所述第二金属箔材之间的介质层，所述熟化方法包括：

将所述平面电容进行收卷处理并形成多圈卷曲状的所述收卷电容，相邻两圈所述收卷电容之间具有间隙；

将卷曲状的所述收卷电容放置于所述托板上，设定所述吹风装置的热风温度，通过所述吹风装置对所述收卷电容进行吹风加热并熟化。

进一步地，所述介质层的组成成分包括环氧树脂和溶剂，所述环氧树脂为缩水甘油醚型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、脂环族环氧树脂、环氧化烯烃化合物、甘蔗多元醇环氧树脂和混合结构环氧树脂中的至少一种；所述溶剂包括丙酮、戊酮、酒精、丁酮中的至少一种。

进一步地，设定所述吹风装置的热风温度的步骤包括：将所述热风温度从室温以预设升温速率升温至所述溶剂的沸点温度并保温40～60分钟，再以所述预设升温速率升温至所述溶剂沸点温度与所述平面电容熟化温度的中间点温度并保温30～50分钟，使所述溶剂完全挥发，再以所述预设升温速率升温至所述环氧树脂的固化温度并保温60～90分钟。

进一步地，所述预设升温速率为1～3℃/min。

进一步地，对所述平面电容进行收卷前，还包括：

制作用于形成所述介质层的介质层浆料；

将所述介质层浆料涂布在所述第一金属箔材的表面上，对所述介质层浆料进行干燥处理，使所述第一金属箔材的表面上形成所述介质层；

将附着有所述介质层的所述第一金属箔材与所述第二金属箔材进行覆合，所述第一金属箔材附着有所述介质层的表面朝向所述第二金属箔材并进行覆合，得到所述平面电容。

进一步地，所述介质层的组成成分还包括无机填料和助剂中的至少一种；所述助剂为固化剂、分散剂、偶联剂、流平剂、消泡剂、促进剂中的至少一种；所述无机填料为钛酸钡钠、钛酸钡、钛酸铜钙、钛酸锶、钛酸锶钡、钛酸钙、钛酸钙钡、锆钛酸铅、钛酸铅钠、钛酸铅中的至少一种。

进一步地，所述间隙的宽度为5～15mm。

进一步地，所述吹风装置吹出热风的方向与所述托板的表面相垂直。

本发明有益效果在于：平面电容的熟化装置包括吹风装置以及位于吹风装置下方的托板，托板上具有多个通孔，托板用于承载由平面电容卷曲形成的收卷电容，吹风装置用于向托板进行吹热风并对平面电容进行加热。通过将平面电容放置与托板上，用吹风装置对平面电容进行吹风加热，使平面电容中的溶剂等其他成分挥发出来，并随着热风快速扩散，避免溶剂累积在平面电容的金属箔材表面，防止在高温作用下形成印痕类表观，实现了平面电容表面无挥发份印痕、内部无应力以及无孔洞微气泡等效果。

附图说明

图1是本发明中平面电容的熟化装置的侧视结构示意图

图2是本发明中平面电容的熟化装置的纵截面结构示意图；

图3是本发明中托板的俯视结构示意图；

图4是本发明中收卷电容的俯视结构示意图；

图5是本发明中平面电容的结构示意图；

图6是本发明中平面电容的熟化方法的流程框图。

图中：平面电容10、第一金属箔材11、第二金属箔材12、介质层13、吹风装置20、托板30、通孔31、收卷电容40、间隙41。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的平面电容的熟化装置及熟化方法的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：

如图1至图5所示，本发明实提供的一种平面电容的熟化装置，其中，平面电容10包括第一金属箔材11、第二金属箔材12以及设于第一金属箔材11和第二金属箔材12之间的介质层13。

如图1和图2所示，熟化装置包括包括吹风装置20以及位于吹风装置20下方的托板30，托板30上具有多个通孔31，托板30用于承载由平面电容10卷曲形成的收卷电容40，吹风装置20用于向托板30进行吹热风并对收卷电容40进行加热。其中，吹风装置20可设置热风温度以及吹风的风向，卷曲状的收卷电容40垂直地承载于托板30的上表面，即收卷电容40的轴线正交于托板30，由此，可使吹风装置20的热风垂直吹进相邻两圈收卷电容40之间的间隙41中。

进一步地，通孔31为长条形结构、圆形结构或网状结构。本实施例中，通孔31为长条形结构，如图3所示。

卷曲状的收卷电容40是呈松卷状态的，即相邻两圈收卷电容40之间并非紧贴在一起，而是具有一定间隙41，然后将卷曲状的收卷电容40承托在托板30的上部，如图1和图2中所示。卷曲状的收卷电容40可以由一个平面电容10收卷而成，也可以由多个平面电容10收卷而成。调节相邻两圈收卷电容40之间松开间距为5～15mm(其截面图可参见图2中)，即调节间隙41的宽度为5～15mm，这样可以使产品能够快速充分受热。收卷电容40在受热达到挥发份的挥发温度点后，挥发份从收卷电容40的表面挥发出来，在间隙41为5～15mm空间里，形成较大的挥发份浓度差，使挥发份快速跑出，避免了挥发份在未松卷条件下箔材表面的高浓度累积，导致收卷电容40表面的挥发份印痕、碳化的问题。

其中，第一金属箔材11和第二金属箔材12的厚度可为9～35μm，第一金属箔材11和第二金属箔材12选自铜箔、镍箔、铝箔中的一种，介质层13的厚度为1～20μm。

如图6所示，并参照图1和图5，本发明实还提供的一种平面电容10的熟化方法，所述熟化方法应用于上述平面电容10的熟化装置。所述熟化方法包括：

步骤s1：制作用于形成介质层13的介质层浆料。介质层浆料(介质层13)的组成成分包括无机填料、助剂、环氧树脂、溶剂中的至少一种。

其中，无机填料为钛酸钡钠、钛酸钡、钛酸铜钙、钛酸锶、钛酸锶钡、钛酸钙、钛酸钙钡、锆钛酸铅、钛酸铅钠、钛酸铅中的至少一种。无机填料可选自一维填料、二维填料、颗粒粉体填料中的至少一种。优选为一维填料，采用一维陶瓷与采用二维填料和/或颗粒粉体填料相比，能使有效界面面积增加，电偶极矩增加，从而在同等添加量下可以获得更高的介电常数和储能密度。例如，一维无机填料的粒径可为50nm-2μm，形状可为球状或类球状等。介质层13中的无机填料质量分数可为20％～60％。

助剂为固化剂、分散剂、偶联剂、流平剂、消泡剂、促进剂中的至少一种。助剂的质量分数可为1％～5％。其中，分散剂可为非离子型乳化剂、阳离子乳化剂或阴离子型乳化剂。偶联剂可选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、磷酸酯偶联剂中的至少一种。硅烷偶联剂例如可为国产的kh550、kh560、kh570或kh551，或者道康宁公司的ofs-6020、ofs-6030或ofs-6040，或者美国迈图的a-186silane、a-171silane、a-1120silane或a-1100silane，或者日本信越kbm303、kbm503、kbm603、kbm403、kbe1003或kbe903。钛酸酯偶联剂例如可为旗宇化学的钛酸酯偶联剂-41、钛酸酯偶联剂-102、钛酸酯偶联剂-105、钛酸酯偶联剂-130或钛酸酯偶联剂-133，或者杜邦的tytanap100，或者美国肯利奇kenrich的r-tts、kr-38s、kr-12、kr-9s或ttop-38s，或者天辰化工的tc-70。铝酸酯偶联剂例如可为杭州杰西卡化工的hy-133、hy-1804、hy-1805、hy-1108、hy-999或hy-988。磷酸酯偶联剂例如为国内的dn-27、dn-37或dn-307。流平剂可选自有机硅类流平剂、氟碳化合物类流平剂中的至少一种。有机硅类流平剂例如可为we-d9000、欧晨kle-41、byk-300、byk-306、byk-307或byk-310。氟碳化合物类流平剂例如可为efka-3600或efka-e3500。

环氧树脂为缩水甘油醚型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、脂环族环氧树脂、环氧化烯烃化合物、甘蔗多元醇环氧树脂和混合结构环氧树脂中的至少一种。环氧树脂的质量分数可为8％～25％。

溶剂为丙酮、丁酮，酒精、戊酮中的至少一种。溶剂的质量分数为20％～40％。

具体地，介质层浆料通过如下方法配制：将环氧树脂加入到第一溶剂中，在温度20～40℃下搅拌(超声波搅拌)15min～35min，得到介质层浆料的混合液；将无机填料搅拌(超声波搅拌)分散于第二溶剂中，得到介质层浆料的悬浮液，将悬浮液搅拌(超声波搅拌)分散于混合液中；再加入助剂并搅拌混合均匀，得到介质层浆料的混合物，将混合物倒入球磨罐中以100rpm～200rpm(r/min，转/分)的转速球磨5h～15h，得到介质层浆料。其中，环氧树脂的质量与第一溶剂的质量比为1:3～1:6，无机填料与第二溶剂的质量比为1:2～1:5，第一溶剂与第二溶剂可以相同也可以不同，第一溶剂与第二溶剂均选自丙酮、丁酮，酒精、戊酮中的一种或多种。

步骤s2：将介质层浆料涂布在第一金属箔材11的表面上，对介质层浆料进行干燥处理，以在第一金属箔材11的表面上形成介质层13。介质层13此时处于低于半固化状态、完全固化状态或半固化状态。

具体地，第一金属箔材11表面涂覆介质层浆料后，在干燥温度下保温预设时间后，使得介质层13处于完全固化状态、半固化状态或低于半固化状态，得到表面涂覆有介质层13的第一金属箔材11。其中，干燥温度可为介质层13的固化温度的35％～100％，优选35～60％使其处于半固化状态或低于半固化状态。在干燥温度的总保温时间(预设时间)可为2～3min。在可选的实施方式中，可采用低温干燥箱进行干燥处理。例如，将表面涂覆有处于半固化状态或低于半固化状态的介质层13的第一金属箔材11以一定的车速匀速(2～8m/min，例如3m/min)经过一定长度的具有适当的烘箱温度的低温干燥箱。其中，保温时间也可以看作是在特定温度的干燥箱内的停留的时间。

其他实施例中，可选用分阶段干燥的形式使得介质层处于半固化状态或低于半固化状态，例如2～3个阶段。作为分三个阶段进行干燥处理的示例，在第一金属箔材11表面涂覆介质层浆料后，先在第一干燥温度下保温第一预设时间，再在第二干燥温度下保温第二预设时间，最后再于第三干燥温度下保温第三预设时间，得到半固化状态或低于半固化状态的介质层。其中，介质层的固化温度的35％≤第一干燥温度＝第三干燥温度＜第二干燥温度≤介质层的固化温度的60％。例如，受热程度为在35％介质层13的固化温度(第一干燥温度)的干燥箱区域停留时间(第一预设时间)0.5～1.5min，在60％的固化温度(第二干燥温度)的干燥箱区域停留时间(第二预设时间)1.4～3.6min，使介质层13在第一金属箔材11上达到半固化状态或低于半固化状态，最后在35％的固化温度(第三干燥温度)的干燥箱区域停留时间(第三预设时间)0.5～1.5min。或者，不进行第三干燥温度的阶段。制作介质层13的介质层浆料采用特殊的组成成分，以及对介质层13采用特殊的工艺处理，进一步避免溶剂累积在平面电容10的金属箔材表面，防止在高温作用下形成印痕类表观，增强平面电容10表面无挥发份印痕、内部无应力以及无孔洞微气泡等效果。其中，介质层13的固化温度会因介质层13成分不同而有所改变，当介质层13成分确定后，其固化温度也可确定。

步骤s3：将附着有介质层13的第一金属箔材11与第二金属箔材12进行覆合，第一金属箔材11附着有介质层13的表面朝向第二金属箔材12并进行覆合，得到平面电容10。通过将表面涂覆有介质层13的第一金属箔材11和第二金属箔材12在覆合辊和胶辊的贴合处进行覆合处理，得到无鳞纹、无皱褶的平面电容10。

具体地，将表面涂覆有介质层13的第一金属箔材11，在一定温度和压力下与第二金属箔材12进行覆合，得到表面无挥发份印痕、内部无应力以及无孔洞微气泡的平面电容10。其中，覆合的压力可为3～6kg/cm²。覆合的温度可为100～150℃。在可选地实施方式中，将表面涂覆有半固化状态或低于半固化状态的介质层13的第一金属箔材11与第二金属箔材12以相同的速度进入覆合单元(覆合辊和胶辊)，再进行覆合处理。覆合单元的结构包括上覆合钢辊、胶辊和下覆合钢辊。所述上覆合钢辊和胶辊贴合设置。所述下覆合钢辊和胶辊贴合设置。表面涂覆有介质层13的第一金属箔材11由传输辊进行传输，无介质层的第二金属箔材12由另一传输辊进行传输。其中，进入的速度可为2～8m/min。所得介质层13的厚度可为1～20μm。第一金属箔材11选自铜箔、镍箔、铝箔中的一种。第二金属箔材12选自铜箔、镍箔、铝箔中的一种。其中，第一金属箔材11或第二金属箔材12的厚度可为9～35μm。例如，出烘箱后的“介质层+第一金属箔材”，与“无介质层的第二金属箔材”进行覆合。本实施形态中，覆合后的平面电容中“介质层+第一金属箔材”层在上方，而“无介质层的第二金属箔材”在下方。

步骤s4：将平面电容10进行收卷处理并形成多圈卷曲状的收卷电容40，相邻两圈收卷电容40之间具有间隙41。其中，相邻两圈收卷电容40之间松开间距可为5～15mm(其截面图可参见图2中)，即调节间隙41为5～15mm，这样可以使产品能够快速充分受热。其中，平面电容10和收卷电容40是同一个物件，只是其形状不同。

步骤s5：将卷曲状的收卷电容40放置于托板30上，设定吹风装置20的热风温度，通过吹风装置20对收卷电容40进行吹风加热并熟化。

具体地，对承托收卷电容40的托板30进行间隔性的打孔，得到具有多个通孔31的托板30，具体结构参见图3。当吹风装置20发出的热风以垂直于托板30的风向吹入卷曲状的收卷电容40内，并从托板30底部的通孔31流出，使热量和挥发份由托板30底部的通孔31流出，实现热风的贯通式循环，迅速带出挥发份，并快速传递热量，改善挥发份印痕及热量传播不均形成的应力不均问题。

其中，吹风装置20热风的风向和温度是可以调节的，优选调节至与托板30表面相垂直。具体来说，控制吹风装置20的吹风风向，从收卷电容40的垂直截面吹入间隙41中，具体如原理图1和图2，并非是从平面电容10的侧面流动，使热风的热量迅速带入到卷曲状的收卷电容40的间隙41中，使间隙41的各区域在更短的时间达到温度一直，避免产品各部因温度差异过大导致涨缩差异的形变，而给内部薄膜带来应力不均的问题。

控制吹风装置20的热风温度逐步递升，具体地步骤为：将热风温度从室温以预设升温速率升温至溶剂的沸点温度并保温40～60分钟，再以预设升温速率升温至溶剂沸点温度与平面电容10熟化温度的中间点温度并保温30～50分钟，使溶剂完全挥发，再以预设升温速率升温至环氧树脂的固化温度并保温60～90分钟。确保溶剂等其他挥发份在进入到超过溶剂挥发温度点更高的温度前缓慢充分挥发，避免直接跳过溶剂挥发的温度点，上升至高温区，导致内部溶剂挥发份的短时间内反应过于激烈，产生孔洞微气泡。预设升温速率优选为1～3℃/min。其中，溶剂的沸点温度、平面电容10的熟化温度、环氧树脂的固化温度均是可根据实际测量出来的。

最后将熟化后的收卷电容40从托板30上取出，然后将收卷电容40展开，即可得到熟化后的平面电容10。

具体在本实施例中，第一金属箔材11或第二金属箔材12均为铜箔，在第一铜箔基材(35μm)涂上一定厚度(12μm)的介质层13，以稳定的车速(3m/min)到达覆合单元，即第一传输辊表面的线速度为3m/min。其中，介质层13是由介质层浆料涂覆在第一铜箔基材并干燥得到。具体地，将均苯三甲酯(360～450g)加入到丙酮溶剂(1960～2140g)中，在温度25℃下超声波搅拌30min，得到所述介质层浆料混合液；再将无机填料钛酸钡钠(860～950g)加入混合液中，并在温度30℃下超声波搅拌30min，后经过球磨10h后得到所述介质层浆料，然后将介质层浆料涂覆在第一铜箔基材上。

将涂有介质层13的第一铜箔基材，以一定的车速(3m/min)匀速经过低温干燥箱；控制受热程度(干燥程度)为在35％介质层13的固化温度(第一干燥温度为60℃)的干燥箱区域停留时间0.6min，在60％介质层13的固化温度(第二干燥温度约为110℃)下的干燥箱区域停留1.7min，使介质层13在第一铜箔基材上达到半固化状态。

涂有半固化状态或低于半固化状态的介质层13的第一铜箔基材以6m/min的速度经过覆合单元，并与第二铜箔基材(35μm)覆合，最终得到表面无挥发份印痕、内部无应力以及无孔洞微气泡的平面电容10；

将平面电容10进行收卷处理得到收卷电容40，将所得卷曲状的收卷电容40在松紧卷机上进行松卷处理，调节收卷的频率分别为15hz，25hz，35hz，控制相邻两圈收卷电容40之间的间隙41分别为5～7mm、8～10mm、11～15mm，分别计为第一收卷电容、第二收卷电容、第三收卷电容。

再将第一收卷电容、第二收卷电容、第三收卷电容分别放置于带通孔31的托板30表面，设置吹风装置20的热风温度作为熟化温度且热风垂直吹进卷曲状的收卷电容40之中，对收卷电容40进行熟化，并以1℃/min的升温速率从室温升温至溶剂的沸点(110℃)保温40分钟之后，再升温至环氧树脂的固化温度(160℃)并保温60分钟，完成熟化过程。从室温升温至溶剂的沸点(110℃)保温40分钟之后，也可再升温至溶剂沸点温度与平面电容10熟化温度的中间点温度并保温30～50分钟，只要确保溶剂已完全挥发可跳过此步骤。

所得第一收卷电容的表面无挥发份印痕、介质层内部无孔洞微气泡等。所得第二收卷电容的表面无挥发份印痕、介质层内部无孔洞微气泡等。所得第三收卷电容的表面无挥发份印痕、介质层内部无孔洞微气泡等。

其中另一实验中，将所得卷第三收卷电容放置在无孔的托板30表面，使得热风垂直吹进收卷电容40，设置吹风装置20的热风温度作为熟化温度且热风垂直吹进卷曲状的收卷电容40之中，对收卷电容40进行熟化，并以1℃/min的升温速率从室温升温至溶剂的沸点(110℃)保温40分钟之后，再升温至环氧树脂的固化温度(160℃)并保温60分钟，完成熟化过程。所得熟化后的卷第三收卷电容的表面存在挥发份印痕、介质层内部存在孔洞微气泡等。

在本文中，所涉及的上、下、左、右、前、后等方位词是以附图中的结构位于图中以及结构相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。还应当理解，本文中使用的术语“第一”和“第二”等，仅用于名称上的区分，并不用于限制数量和顺序。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限定，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰，为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。