一种低热阻薄膜电容器及其制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种低热阻薄膜电容器及其制作方法，电容器包括电容器芯子、电极、灌封材料体和塑料外壳；在塑料外壳的紧邻开口的四个壁中的其中一个或两个还被替换为金属板，两个电极的各一端分别与电容器芯子的两端的喷金结构相连接，两个电极的各另一端分别从塑料外壳的开口引出；两个电极中的其中一个的其中一段的其中一面还贴在金属板的内侧面处，该段电极的其中一面与金属板的内侧面之间设有绝缘材料层。本发明通过将塑料外壳的其中一面或两面替换为金属板和对内部散热路径的优化，大大降低了针对电容器芯子产生热量进行散热的路径的热阻，提高了电容器的使用环境温度和提高了电容器的使用电流值，而且其制作过程简便、易行。
【专利说明】
一种低热阻薄膜电容器及其制作方法
技术领域
[0001]本发明涉及薄膜电容器技术领域，特别是涉及一种低热阻薄膜电容器及其制作方法。
【背景技术】
[0002]薄膜电容器是以金属箔当电极，将其和聚乙酯，聚丙烯，聚苯乙烯或聚碳酸酯等塑料薄膜，从两端重叠后，卷绕成圆筒状的构造之电容器。薄膜电容器具有无极性，绝缘阻抗很高，频率特性优异(频率响应宽广)，而且介质损失很小的特性，因此，薄膜电容器被广泛应用于电子、家电、通讯、电力、电气化铁路、混合动力汽车、风力发电、太阳能发电等多个行业中。随着薄膜电容器被广泛应用于电动车和混合动力车等新能源汽车上面，对薄膜电容器满足新能源汽车的应用也提出了更高的使用要求，比如，以混合动力汽车为代表的应用环境温度已经提高到了 115°C，而薄膜电容器常用的聚丙烯薄膜长时间允许的使用温度也只有105°C左右，这就意味着薄膜电容器需要有一个低热阻的散热面来消除电容器本身产生的热量和环境对其施加的热量。而现有的薄膜电容器通常采用塑料外壳，属于高热阻，不利于电容器芯子的散热。现有的一种薄膜电容器，如公告号CN204577247U所披露，是采用将母排直接外露来实现散热，这种结构的薄膜电容器，主要存在如下弊端:一是，母排外还需设置绝缘结构，不方便于客户安装;二是，外露的母排在高低温冲击下容易产生翘曲现象，时间久了在接触面上易产生空洞，导致散热不良；三是，外露的母排只能采用平板设计，散热效果不够理想，还需配置水冷板；四是，外露母排设计的电容器，其灌封口一般设置在母排这一面上，为了不影响散热面积灌封口通常很小，造成灌封难度极大。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种低热阻薄膜电容器及其制作方法，通过对电容器结构的改进，大大降低了针对电容器芯子产生热量进行散热的路径的热阻，提高了电容器的使用环境温度和提高了电容器的使用电流值，而且其制作过程简便、易行。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种低热阻薄膜电容器，包括电容器芯子、电极、灌封材料体和塑料外壳;该塑料外壳为具有一开口的方形体，电容器芯子和电极沿着开口进入而容纳在塑料外壳内，灌封材料体填充在电容器芯子、电极和塑料外壳的内壁之间；在塑料外壳的紧邻开口的四个壁中的其中一个或者两个还被替换为采用金属材料制成的金属板，电容器芯子的沿着卷绕轴线的两端分别设有喷金结构，两个电极的其中各一端分别与电容器芯子的两端的喷金结构相连接，两个电极的其中各另一端分别从塑料外壳的开口引出；两个电极中的其中一个的其中一段的其中一面还贴在金属板的内侧面处，且该段电极的其中一面与金属板的内侧面之间还设有绝缘材料层。
[0005]所述电容器芯子的卷绕轴线设为与金属板相垂直。
[0006]所述电容器芯子的卷绕轴线设为与金属板相平行。
[0007]所述金属板的外侧面还凸伸有若干散热片。
[0008]所述金属板中还设有若干水槽。
[0009]所述的金属板为平板设计。
[0010]所述金属板与塑料外壳的塑料板之间采用密封胶或其他密封方式固定相连接。[0011 ] —种低热阻薄膜电容器的制造方法，包括:
[0012]制作具有二个或三个开口的呈方形体形状的塑料外壳，使该塑料外壳含有三块或四块塑料板；
[0013]将一块或两块金属板采用密封方式固定在塑料外壳上并使一块或两块金属板对应封闭于塑料外壳的其中一个或两个开口，使外壳成为含有金属板的塑料外壳；
[0014]将两个电极的各一端分别与电容器芯子的沿着卷绕轴线的两端的喷金结构焊接在一起；
[0015]将电极和电容器芯子从塑料外壳的剩余开口中放入塑料外壳内，使两个电极中的其中一个或二个的其中一段的其中一面还对应贴在一块或二块金属板的内侧面处，且该段电极的其中一面与对应块金属板的内侧面之间还附有绝缘材料层;而两个电极的其中各另一端则分别从塑料外壳的剩余开口引出；
[0016]将树脂从塑料外壳的剩余开口灌入塑料外壳内，使树脂填充在电容器芯子、电极和塑料外壳的内壁之间形成灌封材料体。
[0017]本发明另一种低热阻薄膜电容器的制造方法，包括:
[0018]制作具有二个或三个开口的呈方形体形状的塑料外壳，使该塑料外壳含有三块或四块塑料板；
[0019]将两个电极中的其中一个或二个的其中一段的其中一面通过双面带胶的绝缘膜固定在对应的一块或二块金属板的内侧面处；
[0020]将两个电极的各一端分别与电容器芯子的沿着卷绕轴线的两端的喷金结构焊接在一起；
[0021]将电极和电容器芯子从塑料外壳的开口中放入塑料外壳内，并将一块或两块金属板采用密封胶或其他密封方式固定在塑料外壳上并使一块或两块金属板对应封闭于塑料外壳的其中一个或两个开口，使外壳成为含有金属板的塑料外壳，而两个电极的其中各另一端则分别从塑料外壳的剩余开口引出；
[0022]将树脂从塑料外壳的剩余开口灌入塑料外壳内，使树脂填充在电容器芯子、电极和塑料外壳的内壁之间形成灌封材料体。
[0023]与现有技术相比较，本发明的有益效果是:
[0024]1、本发明采用了将塑料外壳的其中一个或两个壁替换为采用金属材料制成的金属板，利用金属板来实现散热，具有低热阻而且路径可控，方便散热的特点，该发明可将大部分电容器的热阻降低到1K/W以下；
[0025]2、本发明采用了将塑料外壳的其中一个或两个壁替换为采用金属材料制成的金属板，安装时，比起母排直接外露的设计，本发明的金属板无需绝缘，方便客户安装；
[0026]3、本发明采用了金属板来作为散热板，比起母排直接外露的设计，本发明的电容器在高低温冲击下散热板不会有翘曲现象，保持了良好的散热性。
[0027]4、本发明采用了金属板来作为散热板，金属散热板可以不局限于平板，还可以制作成带散热片的散热金属板，也可以在金属散热板上制作水槽与水道相连，从而大大提高了散热效果；
[0028]5、本发明灌封口是设在金属散热板以外的面，灌封口面积可以为整个面的面积，相比较于外露母排的孔状灌封口设计，其制作难度大大降低。
[0029]以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种低热阻薄膜电容器及其制作方法不局限于实施例。
【附图说明】
[0030]图1是实施例一本发明的立体构造示意图；
[0031]图2是实施例一本发明的主视图；
[0032]图3是实施例一本发明的俯视图；
[0033]图4是沿图2中A-A线的剖视图；
[0034]图5是实施例二本发明的立体构造示意图；
[0035]图6是实施例三本发明的立体构造示意图；
[0036]图7是实施例四本发明的立体构造示意图；
[0037]图8是实施例四本发明的主视图；
[0038]图9是实施例四本发明的俯视图；
[0039]图10是沿图8中B-B线的剖视图。
【具体实施方式】
[0040]实施例一
[0041]参见图1至图4所示，本发明的一种低热阻薄膜电容器，包括电容器芯子1、电极2、灌封材料体3和塑料外壳4;该塑料外壳4为具有一开口 41的方形体，电容器芯子I和电极2沿着开口41进入而容纳在塑料外壳4内，灌封材料体3填充在电容器芯子1、电极2和塑料外壳4的内壁之间；在塑料外壳4的紧邻开口的四个壁中的其中一个还被替换为采用金属材料制成的金属板5，电容器芯子I的沿着卷绕轴线的两端分别设有喷金结构11，两个电极(为正负电极)的其中各一端分别与电容器芯子I的两端的喷金结构11采用焊接相连接，两个电极2的其中各另一端分别从塑料外壳的开口41引出；两个电极2中的其中一个的其中一段的其中一面还贴在金属板5的内侧面处，且该段电极的其中一面与金属板5的内侧面之间还设有绝缘材料层6。金属板5与塑料外壳4的塑料板之间采用密封胶固定相连接，塑料外壳4去除一面开口以及一面金属板外，还有四面为塑料板。
[0042]本实施例的金属板5为平板设计。
[0043]本实施例的电容器芯子I的卷绕轴线设为与金属板5相平行，这样，电容器芯子I的一端靠近塑料外壳4的开口 41，而电容器芯子I的另一端则处在塑料外壳4的最里侧，两个电极(为正负电极)中的其中一个电极21在塑料外壳4的最里侧与电容器芯子I的另一端的喷金结构11相连接，该电极21要从塑料外壳4的最里侧向外引至塑料外壳4的开口 41处，因此，该电极21有一段211的其中一面就通过绝缘材料层6贴在金属板5的内侧面处，两个电极(为正负电极)中的其中另一个电极22在塑料外壳4内的靠近开口 41处与电容器芯子I的一端的喷金结构11相连接，该电极22可从塑料外壳4的开口 41直接引出，该电极22还向塑料外壳4里侧延伸一段221，该段221设在电极21的段211的上方。
[0044]本发明的一种低热阻薄膜电容器的制造方法，包括:
[0045]制作具有二个开口的呈方形体形状的塑料外壳，使该塑料外壳含有四块塑料板；
[0046]将一块金属板5采用密封胶固定在塑料外壳上并使该金属板5封闭于塑料外壳的其中一个开口，使外壳成为含有金属板的塑料外壳4;
[0047]将两个电极2的各一端分别与电容器芯子I的沿着卷绕轴线的两端的喷金结构11
焊接在一起；
[0048]将电极21、22和电容器芯子I从塑料外壳4的剩余开口41中放入塑料外壳4内，使两个电极中的其中一个电极21的其中一段211的其中一面还贴在金属板5的内侧面处，且该段电极的其中一面与金属板的内侧面之间还附有绝缘材料层6;而两个电极21、22的其中各另一端则分别从塑料外壳的剩余开口引出；
[0049]将树脂从塑料外壳的剩余开口41灌入塑料外壳4内，使树脂填充在电容器芯子1、电极2和塑料外壳4的内壁之间形成灌封材料体3。
[0050]本发明另一种低热阻薄膜电容器的制造方法，包括:
[0051]制作具有二个开口的呈方形体形状的塑料外壳，使该塑料外壳含有四块塑料板；
[0052]将两个电极2中的其中一个电极21的其中一段211的其中一面通过双面带胶的绝缘膜(相当于绝缘材料层)固定在金属板5的内侧面处；
[0053]将两个电极21、22的各一端分别与电容器芯子I的沿着卷绕轴线的两端的喷金结构11焊接在一起；
[0054]将电极21、22和电容器芯子I从塑料外壳的开口中放入塑料外壳内，并将金属板5采用密封胶固定在塑料外壳上并使该金属板5封闭于塑料外壳的其中一个开口，使外壳成为含有金属板的塑料外壳4，而两个电极21、22的其中各另一端则分别从塑料外壳4的剩余开口 41引出；
[0055]将树脂从塑料外壳的剩余开口41灌入塑料外壳4内，使树脂填充在电容器芯子、电极和塑料外壳的内壁之间形成灌封材料体3。
[0056]本发明的一种低热阻薄膜电容器，金属板5可以通过硅胶或其他密封措施与塑料外壳4结合，成为塑料外壳4其中的一个面。电容器芯子I和正负电极2放置在带金属板的塑料壳4中，电极2可米用叠层复合工艺与金属板5事先结合，再与外壳密封;或者在电极2和金属板5之间采用很薄的绝缘材料(即形成绝缘材料层6)，这样既可以保证电容器的极壳绝缘能力又可以保证电极和金属板之间有较低的热阻。本发明将电容器塑料外壳的其中一面替换成金属散热板，通过硅胶密封等密封工艺将金属散热板与外壳密封，从而保证带金属散热板的外壳在灌胶过程中不会漏料，灌胶口则设计到金属散热板以外的其他外壳区域，方便电容器灌封。本发明的电容器金属散热板与电容器内部电高压体处于绝缘状态，用户使用中无需对金属散热板做绝缘处理，可直接对其进行散热。
[0057]根据电容器芯子各种材料的导热系数，若采用PP薄膜时其导热系数大约为0.12W/m.k，金属镀层的铝导热系数大约为220W/m.k，喷金层中的锌导热系数大约为112W/m.k，锡的导热系数为64W/m.k。均远远大于PP薄膜的导热系数。通过数学模型，并代入各个材料的导热系数进行计算，可以求得电容器芯子在金属镀层方向的导热系数几乎都是聚丙烯薄膜厚度方向的5倍以上。
[0058]电容器的电极一般采用铜材质，导热系数大约为380W/m.k，金属板可以采用铜、铝或导热好的合金材料。散热板(即金属板)和电容器之间的绝缘材料可以采用PET薄膜或其他一些绝缘好的材料，厚度尽量薄，从而降低电容器本体和金属散热板的热阻。
[0059]电容器的电容器芯子的热量通过以下途径散出:经过喷金层，经过铜电极，经过绝缘层，经过金属板。
[0060]经过仿真和计算得出该路径的热阻值一般可达到1K/W以下。
[0061]电容器其他面则采用塑料外壳和灌封胶包裹，并保证一定的厚度。外壳材质的导热系数一般不高于0.3W/m.k，灌封胶一般也不高于0.8W/m.k，这使得其他面具有良好的隔热功能，防止电容器被高环境温度加热。
[0062]本发明的一种低热阻薄膜电容器及其制作方法，由于采用了将塑料外壳的其中一个壁替换为采用金属材料制成的金属板5，利用金属板5来实现散热，具有低热阻而且路径可控，方便散热的特点；安装时，比起母排直接外露的设计，本发明的金属板无需绝缘，方便客户安装；比起母排直接外露的设计，本发明的电容器在高低温冲击下散热板不会有翘曲现象，保持了良好的散热性;本发明的金属板可以不局限于平板，还可以制作成带散热片的散热金属板，也可以在金属板上制作水槽与水道相连，从而大大提高了散热效果;本发明的灌封口是设在金属散热板以外的面，灌封口面积可以为整个面的面积，相比较于外露母排设计，其制作难度大大降低。在使用该电容器时，可以直接对电容器的金属散热板做单独的散热处理，通过控制电容器金属散热板的温度来控制电容器的热点温度，使得电容器可以可靠地使用在高温或者大电流密度的环境下。
[0063]实施例二
[0064]参见图5所示，本发明的一种低热阻薄膜电容器及其制作方法，与实施例一的不同之处在于，金属板5的外侧面还凸伸有若干散热片51，可以通过散热片51加快金属板5的散热。
[0065]实施例三
[0066]参见图6所示，本发明的一种低热阻薄膜电容器及其制作方法，与实施例一的不同之处在于，金属板5中还设有若干水槽52，可以通过向水槽52通入冷水加快金属板5的散热。
[0067]实施例四
[0068]参见图7至图10所示，本发明的一种低热阻薄膜电容器及其制作方法，与实施例一的不同之处在于，电容器芯子I的卷绕轴线设为与金属板5相垂直。这样，电容器芯子I的两端分别处在如图10所示的上下位置，两个电极(为正负电极)中的其中一个电极23在塑料外壳4的下侧与电容器芯子I的一端的喷金结构11相连接并从开口 41引出，该电极23与喷金结构11相连接的这一段231就通过绝缘材料层6贴在金属板5的内侧面处，两个电极(为正负电极)中的其中另一个电极24在塑料外壳4的下侧与电容器芯子I的另一端的喷金结构11相连接并从开口 41引出，该电极24所对应的塑料外壳4的为塑料板，当然，该塑料板也可以替换成金属板，这样，塑料外壳4就会有二块金属板用来散热。
[0069]上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。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。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
【主权项】
1.一种低热阻薄膜电容器，包括电容器芯子、电极、灌封材料体和塑料外壳;该塑料外 壳为具有一开口的方形体，电容器芯子和电极沿着开口进入而容纳在塑料外壳内，灌封材 料体填充在电容器芯子、电极和塑料外壳的内壁之间；其特征在于:在塑料外壳的紧邻开口 的四个壁中的其中一个或两个还被替换为采用金属材料制成的金属板，电容器芯子的沿着 卷绕轴线的两端分别设有喷金结构，两个电极的其中各一端分别与电容器芯子的两端的喷 金结构相连接，两个电极的其中各另一端分别从塑料外壳的开口引出；两个电极中的其中 一个的其中一段的其中一面还贴在金属板的内侧面处，且该段电极的其中一面与金属板的 内侧面之间还设有绝缘材料层。2.根据权利要求1所述的低热阻薄膜电容器，其特征在于:所述电容器芯子的卷绕轴线 设为与金属板相垂直。3.根据权利要求1所述的低热阻薄膜电容器，其特征在于:所述电容器芯子的卷绕轴线 设为与金属板相平行。4.根据权利要求1或2或3所述的低热阻薄膜电容器，其特征在于:所述金属板的外侧面 还凸伸有若干散热片。5.根据权利要求1或2或3所述的低热阻薄膜电容器，其特征在于:所述金属板中还设有若干水槽。6.根据权利要求1或2或3所述的低热阻薄膜电容器，其特征在于:所述金属板为平板设 计。7.根据权利要求1或2或3所述的低热阻薄膜电容器，其特征在于:所述金属板与塑料外 壳的塑料板之间采用密封胶固定相连接。8.—种低热阻薄膜电容器的制造方法，其特征在于:包括:制作具有二个或三个开口的呈方形体形状的塑料外壳，使该塑料外壳含有三块或四块 塑料板；将一块或两块金属板采用密封方式固定在塑料外壳上并使一块或两块金属板对应封 闭于塑料外壳的其中一个或两个开口，使外壳成为含有金属板的塑料外壳；将两个电极的各一端分别与电容器芯子的沿着卷绕轴线的两端的喷金结构焊接在一 起；将电极和电容器芯子从塑料外壳的剩余开口中放入塑料外壳内，使两个电极中的其中 一个或二个的其中一段的其中一面还对应贴在一块或二块金属板的内侧面处，且该段电极 的其中一面与对应块金属板的内侧面之间还附有绝缘材料层;而两个电极的其中各另一端 则分别从塑料外壳的剩余开口引出；将树脂从塑料外壳的剩余开口灌入塑料外壳内，使树脂填充在电容器芯子、电极和塑 料外壳的内壁之间形成灌封材料体。9.一种低热阻薄膜电容器的制造方法，其特征在于:包括:制作具有二个或三个开口的呈方形体形状的塑料外壳，使该塑料外壳含有三块或四块 塑料板；将两个电极中的其中一个或二个的其中一段的其中一面通过双面带胶的绝缘膜固定 在对应的一块或二块金属板的内侧面处；将两个电极的各一端分别与电容器芯子的沿着卷绕轴线的两端的喷金结构焊接在一起；将电极和电容器芯子从塑料外壳的开口中放入塑料外壳内，并将一块或两块金属板米 用密封胶或其他密封方式固定在塑料外壳上并使一块或两块金属板对应封闭于塑料外壳 的其中一个或两个开口，使外壳成为含有金属板的塑料外壳，而两个电极的其中各另一端 则分别从塑料外壳的剩余开口引出；将树脂从塑料外壳的剩余开口灌入塑料外壳内，使树脂填充在电容器芯子、电极和塑 料外壳的内壁之间形成灌封材料体。
【文档编号】H01G4/33GK105931840SQ201610351504
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月24日
【发明人】陈渊伟, 陈国彬, 郭乐强
【申请人】厦门法拉电子股份有限公司