专利名称：抗热致损害的电容器以及方法
技术领域：
本发明涉及电连接金属化膜电容器以改进其在宽温度范围内的可靠性 并降低电容器的等效串联电感的方法。发明内容本发明说明了 一种得到具有如下性能的电容器的设计理念，截止2005 年6月28日本申请人没有发现在市场上可以获得该性能。对于大直径金属 化膜电容器，在端部喷涂金属和金属化膜之间存在明显失配的温度系数。 当电容器在宽温度范围内操作时这可能是大问题。随着温度升高，膜的膨 g超过端部喷涂金属的膨胀。温度系数失配是伴随着内部自加热的更严 重的问题，这是因为内部温度将高于端部喷涂金属。这意味着相对于较冷 的端部喷涂金属而言的膜膨胀大于当电容器温度仅仅是环境温度的函数 时所发生的膨胀。本发明涉及一种通过4吏端部喷涂物分成部分或段以减轻这种失配的影 响的方法，使得与当使用连续的端部喷涂金属时发现的失配相比，膜与端 部喷涂物之间相对移动的绝对值将明显减小。这种改进得到具有比其它情 况高得多的可靠性的电容器，这是因为随着电容器温度变得高于或低于端 部喷涂工艺温度而在端部喷涂金属和电容器膜之间的接触处的应力大大 减小。金属化电容器结构是已知的现有技术。将金属化膜巻成巻，各个膜层 延伸到巻绕截面的一侧。通过将熔融金属滴喷涂到电容器的各个端部以积 累到足以连接电端子的厚度来制成与金属化膜的连接。建议利用掩模、锯切或其它方式产生图案来设计电容器端部喷涂系统， 所述图案使在电容器巻绕体端部处的端部喷涂区域破裂成分离或接近分15离的岛或段。在操作温度范围内，这种分段将会在任意给定部位发生的绝 对失配限制至一定的值，该值将取决于对于所述段所选的尺寸和形状。所 述图案可以是实现该目的的任意图案，并可以使用任意适当数量的段或部 分段。各个端部喷涂段以如此方式与其它段连接，使得该连接能够膨胀和 收缩而对膜电容器巻绕体没有明显的附加机械应力。电容器可具有用于其负载的多个端子，包括但不限于用于各端部喷涂段的端子。可以利用(但 不限于)编织导线、弯曲金属条或折叠金属条、或通过外部设备例如用于 各个段或组的独立的电端子来形成相邻部分之间的互连。然后会在电容器 外部形成各段之间的互连。分段图案设计可以是满足上述需要的任意设计。这种分段工艺可以用 在采用经由电容器内电极层和外连接之间的喷涂金属界面的连接的任意 电容器上。截止2005年6月28日，本申请人没有发现在市场上可以获得将电容 器端部连接分段的这种方法。上述分段端部喷涂金属如图1和图2所示。图1是现有技术中已知的 巻绕金属化膜电容器的示意图。它由多次巻绕的聚合物薄膜例如聚丙烯构 成，在所述聚合物膜上已经预先沉积并图案化金属薄膜。通过利用通常喷 涂到圆柱体的两个端面上的金属涂层，在圆柱体的端部形成与巻绕圆柱体 的交替层的电接触，由此在巻绕体的单独的金属膜层与端电极之间形成紧 密电接触。两个端部喷涂电极形成成品电容器的电端子。通常，端部喷涂 金属以尽可能均匀的方式沉积在圆柱体端部上。图2是本发明的形成巻绕膜电容器的两个端子的方法的视图。在这种 情况下，电容器的直径大于其厚度，并且具有中空的中心区域，得到环形 器件。端部喷涂电极沉积到圆柱体的两个大且平坦的表面上。各个电极均 图案化为多个较小的电极段。在圆柱体一侧上的段相互电连接以形成单个 电容器端子。在圃柱体另一侧上的段以类似的方式相互连接。最小化段之 间的机械连接以减小段之间的机械强度。这使得单独的段能够彼此相对地 机械移动而不将不适当的M应力施加在下面的巻绕圆柱体上。本发明的另一方面在于减小等效串联电感(ESL)，这可以通过分段电 极来实现。本技术领域中公知的是，当必须减小在具有适当物理范围 (PhysicalExtent)的电源总线上的大的脉动电压时，优选的方法包括4吏用多 个并联电连接并且沿电源总线物理分布的单个电容器。这减少了完成电路的ESL并改进了电路减小电源总线上的电压脉动的性能。在此公开的分段 端电极提供同样的功能。各个段具有在其与电源总线之间的分离的引线连 接。选择引线以在电极段上引起最小的M应力，特别是当器件经历温度 循环时。各个段用作准分离的电容器，使得相对于在电容器的各端上具有 单个连续端电极和单个电引线的同样电容器，分段电极电容器的总ESL减 小。本发明的一个优点在于，它提供了由于电容器的端部喷涂电极与巻绕 圓柱体之间失配的温度系数所产生的最小的可能^应力。本发明的另 一个优点在于，因为利用分段使得端部喷涂物和电容器部 分的相对移动最小化，所以它能够在典型环境为宽范围温度循环的应用中 实现最佳的可靠性。本发明的另一个优点在于，如果电容器制造为具有来自各段(或各段 的亚组)的独立的端子，则它可以在总线旁路(bus bypass)和/或能量储 存应用中具有极低的ESL地最佳地起作用，其性能超过当今没有利用本文 公开的端部喷涂段制造的电容器的ESL。
图l是现有技术巻绕金属化聚合物膜电容器结构的视图。 图2是分段端部喷涂电极的视图。
权利要求
1. 一种制造与巻绕金属化膜电容器的两个端子的电连接的方法，所述电容 器适用于宽温度范围的应用，所述方法包括在所述电容器体的各个端部上 形成多个喷涂金属电极段，其中通过机械适合的导电元件，将在所述电容 器体各个端部上的各个电极段电连接至所述电容器体的相同端部上的相 邻电极段，和其中在相邻电极段之间的间隙足以防止在宽温度范围内所述 段之间的干扰。2. —种制造与巻绕金属化膜电容器的两个端子的电连接以实现低等效串 联电感的方法，包括在所述电容器体的各个端部上形成多个喷涂金属电极 段，其中通过机械适合的导电元件，将所述电容器体的各个端部上的所述 多个电极段的每一个与公共电极电连接。摘要本发明记载了一种图案化巻绕金属化膜电容器的喷涂金属端部连接 的方法。该图案化的端部连接改进了电容器在宽操作温度范围内的可靠性 并减小了电容器的等效串联电感。端部喷涂金属端部喷涂金属端部喷涂金属示例性端部喷涂金属分段图案
权利要求
1.一种制造抗热致损害的电容器的方法，所述方法包括通过在第一导电层与第二导电层之间使用介电材料以与所述第二导电层间隔开的方式布置所述第一导电层来形成电容器体，所述第一层具有在所述电容器体的第一端部处的第一层纵向边缘，所述第二层具有在所述电容器体的相对的第二端部处的第二层纵向边缘；在所述电容器体的第一端部处，将端部喷涂金属喷涂成与所述第一层纵向边缘接触，以产生第一端电极，和在所述电容器体的第二端部处，将端部喷涂金属喷涂成与所述第二层纵向边缘接触，以产生第二端电极，所述端部喷涂金属具有不同于所述介电材料的热膨胀系数的热膨胀系数；将所述第一端电极分成第一电极段，所述第一电极段在所述第一端部处各自电连接至所述第一层纵向边缘的不同部分，布置所述第一电极段，以在所述段在所述第一端部处保持电连接至所述纵向边缘的所述不同部分的同时，允许所述介电材料热膨胀和收缩；和用柔性电导体将所述第一电极段连接在一起，以在允许所述第一电极段彼此基本上独立地移动的同时将所述第一电极段电连接在一起，其中所述电容器在所述连接的第一电极段与所述第二端电极之间表现出电容。
2. 权利要求1所述的方法，还包括将所述第二端电极分成第二极段，所述第二电极段在所述第二端部 处各自电连接至所述第二层纵向边缘的不同部分，以在所述第二电极段 保持连接至所述第二层纵向边缘的同时允许所述介电材料热膨胀和收缩5 和用柔性电导体将所述第二电极段连接在一起，以在允许所述第二电 极段彼此基本上独立地移动的同时将所述第二电极段电连接在一起，其 中所述电容器在连接的第一电极段与连接的第二电极段之间表现出所 述电容。
3. 权利要求l所述的方法，其中使用金属化聚合物膜形成所述导电层 和所述电介质。
4. 权利要求l所述的方法，其中通过锯割所述第一端电极将所述第一 端电极分成第一电极段。
5. 权利要求l所述的方法，其中通过在将所述端部喷涂金属喷涂成与 所述第一层纵向边缘接触之前掩蔽所述电容器体的第一端部，将所述第 一端电极分成第一电极段。
6. 权利要求5所述的方法，其中利用包括金属棒的金属掩模掩蔽所述 第一端部。
7. 权利要求l所述的方法，其中利用刀具尖端将所述端电极分开。
8. 权利要求l所述的方法，其中所述第一端电极具有由从第一中心点 延伸的第一半径限定的一般圆形，所述第一电极段包括由从第二中心点 延伸的第二半径限定的分段圆形，其中所述第一中心点和第二中心点处 于不同的位置。
9. 一种减少金属化膜电容器中的热致损害的方法，所述电容器具有相 互电隔离的由金属化膜制成的第一内电极和第二内电极的布置，其中所 述第一内电极电连接至在所述第一端的第一端电极，所述第二内电极电 连接至在所述第二端的第二端电极，其中所述第一端电极和第二端电极 是明显刚性的并且具有不同于所述金属化膜的热膨胀系数的热膨胀系 数，所述方法包括将所述端电极分成电极段，以在所述第一内电极保持电连接至所述 第一端电极并且所述第二内电极保持电连接至所述第二端电极的同时 允许所述金属化膜热膨胀和收缩。
10. 权利要求9所述的方法，其中在以熔融态将所述端电极喷涂到所述 内电极上之后，通过锯割所述端电极，将所述端电极分成段。
11. 权利要求9所述的方法，其中通过掩蔽所述内电极的端部并将所述 端电极喷涂成与在端部上的所述内电极接触，来将所述端电极分成电极 段。
12. 权利要求11所述的方法，其中利用包括金属棒的金属掩模掩蔽所述 段。
13. 权利要求9所述的方法，其中利用刀具尖端将所述端电极分开。
14. 权利要求9所述的方法，还包括使一个端部的电极段相互电连接在 一起，并使另一个端部的电极段相互电连接在一起，其中一个端部的所 述电极段与另 一个端部的所述电极段电隔离。
15. 权利要求9所述的方法，其中通过将所述金属化膜巻成一般圆柱形， 来将所述金属化膜布置成交替的层。
16. —种生产具有金属端电极的电容器的方法，所述金属端电极连接至 具有热膨胀和收缩的电介质的巻绕金属化膜，所述方法包括将各个所述端电极分成多个电极段，所述电极段在保持连接至所述 金属化膜的同时可以响应于热膨胀和收缩彼此基本上独立地移动。
17. 权利要求16所述的方法，还包括使用一个或更多个柔性电连接体将各个端电极的所述电极段相互电 连接。
18. 权利要求16所述的方法，其中使用一个或多个编织的电缆电连接体 相互电连接所述电极段。
19. 权利要求16所述的方法，其中使用刀具尖端将所述端电极分开。
20. 权利要求16所述的方法，其中所述金属端电极具有由从第一中心点 延伸的第一半径限定的一般圆形，所述段包括由从第二中心点延伸的第 二半径限定的分段的圆形，其中所述第一中心点和第二中心点处于不同 的位置。
21. —种电容器，包括具有第 一层纵向边缘的第 一导电层；具有第二层纵向边缘的第二导电层，其中所述第一导电层和第二导 电层相互间隔开地布置；位于所述第一导电层和第二导电层之间的介电材料；电连接至所述第一层纵向边缘的第一端电极；和电连接至所述第二层纵向边缘的第二端电极，其中所述第二端电极 分成各自连接至所述第二层纵向边缘的不同部分的多个电极段，其中在 所述电极段保持与所述第二层纵向边缘连接的同时，所述介电材料能够 热膨胀和收缩，其中所述电容器在各个所述电极段与所述第一端电极之 间表现出电容。
22. 权利要求21所述的电容器，其中上述电极段是第二电极段，并且所述第 一端电极分成各自连接至所述第 一层纵向边缘的不同部分的多个 第一电极段，其中在所述第二电极段保持与所述第一层纵向边缘连接的 同时，所述介电材料能够热膨胀和收缩。
23. 权利要求21所述的电容器，其中所述第一导电层和第二导电层为巻 在一起成为一般圆柱形的金属化聚合物的单个片的各个部分。
24. 权利要求23所述的电容器，其中所述第二端电极包括一般圆形，并 且所述段由设置为至少部分跨越所述圓形的半径的间隙限定。
25. 权利要求23所述的电容器，其中所述第二端电极包括一般的圆形， 并且所述电极段的数量基于所述圆形的半径。
26. 权利要求25所述的电容器，其中所述第二端电极的圆形具有约10 英寸的直径，并且所述电极段的数量为12~24。
27. 权利要求21所述的电容器，其中所述电极段的数量基于所述第二端 电极的尺寸。
28. 权利要求21所述的电容器，其中以最优化抗第二端电极热致破裂的 方式分开所述电极段。
29. 权利要求21所述的电容器，其中用柔性导体将所述电极段的至少两 个连接在一起。
30. 权利要求29所述的电容器，其中所述柔性导体是编织导线。
31. 权利要求29所述的电容器，其中所述柔性导体是柔性金属条。
32. 权利要求21所述的电容器，其中所述电极段的每一个连接至分离的 电端子。
33. 权利要求21所述的电容器，其中所述第二端电极具有由从第一中心 点延伸的第一半径限定的一般圆形，并且所述电极段包括由从第二中心 点延伸的第二半径限定的分段的圆形，其中所述第 一 中心点和第二中心 点处于不同的位置。
34. 权利要求21所述的电容器，其中至少一个特定的电极段包括部分跨 越所述特定电极段延伸的间隙。
全文摘要
本发明的具有一种或多种改进的示例性实施方案包括具有分段的端电极的电容器以及用于减小或消除电容器的热致损害事件的对电容器的端电极进行分段的方法。
文档编号H01G4/33GK101258568SQ200680032494
公开日2008年9月3日 申请日期2006年8月3日 优先权日2005年8月5日
发明者特里·霍斯金 申请人:Sb电子公司