專利名稱：一種漸變方阻金屬化膜和包含該金屬化膜的電容器的制作方法
技術領域：
本發明涉及金屬化膜和包括該金屬化膜的電容器。
背景技術：
使用高聚合物薄膜的電容器因其具有高耐壓和良好的溫度和頻率特性而廣泛使用。這種薄膜一般是在聚合物基膜上形成的主要由Al和Zn構成的汽相淀積層，所以這種薄膜一般稱為金屬化膜，聚合物基膜一般采用聚丙烯BOPP(簡稱Film)，也可用聚酯PET、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚乙烯等，其Al和Zn鍍層一般是在高真空狀態下，通過汽相淀積法先鍍Al，再在Al層上蒸底Zn層形成。金屬化膜一般有普通型和邊緣加厚型兩種類型，普通金屬化膜在基膜寬度方向除兩端沒有鍍層的屏帶區外的中間活動區鍍層厚度均勻，其方阻(方阻Rs是長度和寬度相等時一個正方形方塊鍍層的電阻Rs＝ρ*(L/S)＝ρ*(L/(w*d))＝(ρ/d)*(L/w)＝ρ/d，其中ρ為電阻率，L為鍍層長度，s為鍍層寬度，d為鍍層厚度)相同；邊緣加厚金屬化膜在普通金屬化膜活動區鍍層的中間段加厚形成加厚區(方阻一般在2-4Ω/□)，加厚區兩側為活動區(方阻一般在7.5Ω/□)，活動區鍍層厚度保持不變，如圖1所示，在中間形成方阻較小的加厚區即C區，目的是制作電容器時減小噴金接觸電阻，減小電容器的損耗，兩側依次是活動區即b區、屏帶區即a區。
用這種金屬化膜制作的電容器，其耐壓性能與活動區金屬鍍層的自愈(自愈金屬化薄膜介質局部擊穿后立即本能地恢復到擊穿前的電性能現象)能力相關，金屬鍍層的自愈能力越強其耐壓性能越好，而金屬鍍層的自愈能力與鍍層厚度直接相關，金屬鍍層厚度薄，其自愈所需能量少，自愈容易，但由于金屬鍍層厚度越薄，導致其方阻增大，其載流量減小，電容器容易發熱導致失效；反之，若鍍層越厚，其方阻減小，其載流量雖然得以提高，但是金屬鍍層所需自愈能量較大，自愈困難，當有自愈點時，由于不能夠迅速自愈，電弧產生的熱量會引起該點鄰近層介質發熱，介電強度下降，從而發生擊穿，進而引起該點鄰近多層介質企圖自愈和擊穿，連續自愈和擊穿產生的大量氣體就會使電容器外殼鼓脹直至破裂，導致電容器擊穿。為了兼顧金屬化膜載流量與自愈能量，通常選擇增加介質厚度來增加抗電強度，采用較厚的鍍層厚度來保證載流量。如圖2和圖3所示，當電容器中有疵點3、4存在時，膜1和膜2自愈后形成的空白區域5基本相同，其電流密度分布特點由電極邊緣至屏帶處電流密度呈遞減趨勢。當電極附近區域即圖中膜1的B區域、膜2的A區域有疵點自愈后形成空白區后，金屬鍍層面積減小，電阻增加，由于此處電流大，電容器發熱量增加較多，促使電容器早期失效。
發明內容
本發明所要解決的是上述金屬化膜由于金屬鍍層厚度均勻、方阻相同，在電容器內其電流密度呈遞減趨勢分布的情況下在不同區域因自愈導致發熱量不同，局部(靠近電極區域由于電流密度大而導致)發熱量大，致使電容器早期失效的問題。
本發明人經過反復研究發現，如果按電流密度分布趨勢改變金屬化膜的方阻，使載流量隨電流密度遞減而遞減，就可以很好地解決上述問題。
本發明一種漸變方阻金屬化膜，包括聚合物基膜，和在該基膜上通過汽相淀積法形成的主要由Al和Zn構成的金屬鍍層，鍍層的厚度在基膜寬度方向由兩側向中間逐漸加厚，使得其方阻由兩側向中間逐漸減小，其結構如圖4所示。這樣在電容器中金屬化膜的載流量隨電流密度遞減而遞減，由于相鄰層在同一位置的鍍層厚度不同，若有疵點產生自愈時，高方阻處金屬鍍層先自愈，低方阻處金屬鍍層后自愈所形成的空白區域小，電阻變化不大，不會形成較高的溫升。如圖5和圖6所示，當A區域疵點3產生自愈時，膜1的鍍層厚度較膜2薄，膜1所需自愈能量較膜2小，因此膜1先自愈，膜2自愈形成的空白區域5小于膜1，雖然膜2的A區域電流密度大，但由于自愈形成的空白區域小，以及鍍層厚度較厚，載流量大，因而電阻變化不大，不會形成較高的溫升；同理，膜1在B區域疵點4自愈后也不會形成較高的溫升，因而其自愈性能及耐壓性能得以提高。
上述鍍層的鍍Zn層在基膜寬度方向由兩側加向中間逐漸加厚。
為了適用于邊緣加厚金屬化膜，所述金屬鍍層在活動區的厚度由兩側屏帶區向中間加厚區逐漸加厚。
本發明還提供一種包含有按本發明漸變方阻金屬化膜的電容器。
本發明方阻漸變金屬化膜很好地克服了載流量與自愈性能的相互矛盾的因素，各區域自愈點發熱量較均勻，既解決了電容器因局部發熱量較大而出現的早期失效的問題，提高電容器的使用壽命，同時也提高了自愈性能及耐壓性能。由于其耐壓性能提高，在保證電容器耐壓不變的情況下使用漸變方阻金屬化膜可以降低薄膜的厚度約1μm，由于電容器電容量與膜的厚度成反比，與膜的面積成正比，因而電容器用膜面積可以相應減少，膜的重量也相應減少，可大大降低生產成本(隨金屬化膜厚度減小比例的平方倍減少)。
圖1為現有邊緣加厚金屬化膜結構示意圖。
圖2為現有邊緣加厚金屬化膜電容器自愈原理示意圖。
圖3為圖2所示自愈后膜1和2的俯視圖。
圖4為本發明漸變方阻金屬化膜結構示意圖。
圖5為本發明漸變方阻金屬化膜電容器自愈原理示意圖。
圖6為圖5所示自愈后膜1和2的俯視圖。
圖7為本發明另一實施例漸變方阻金屬化膜結構示意圖。
圖8為本發明另一實施例漸變方阻金屬化膜結構示意圖。
具體實施例方式
圖4所示為本發明漸變方阻金屬化膜，包括聚合物基膜，該聚合物薄膜可以是聚丙烯、聚酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚乙烯等。聚合物厚度沒有限制，一般在0.5um～20um。由Al和Zn構成的金屬鍍層通過汽相淀積法形成，先鍍Al，再在Al層上蒸鍍Zn層形成。鍍Zn層在活動區(b區)的厚度由兩側屏帶區向中間加厚區(C區)逐漸加厚，使得其方阻由兩側向中間逐漸減小，活動區方阻可以在3-20Ω/□范圍內漸變。
其中部加厚區域可是由兩側呈線性加厚，也可呈圓弧形加厚如圖7所示，或呈水平過渡如圖8所示。
漸變方阻金屬化膜可以用下述方法得到根據真空鍍膜技術原理，正對于蒸發源上方的基片的金屬鍍層厚度t0＝w0/(πρh2)，其中w0為蒸發量，ρ為金屬的電阻率，h為蒸發源距薄膜的距離。對鍍膜機而言，鋅的蒸發量正比于鋅鍋模具窗口尺寸，通過改變鋅鍋模具窗口尺寸使t0發生變化；同時，由于t0與鋅鍋模具距薄膜的距離h的平方成反比關系，h越大，t0越小。因而，通過選擇鋅鍋模具窗口尺寸大小以及鋅鍋模具距薄膜的距離h，即可控制蒸發到薄膜表面各部位的金屬量，形成鋅層厚度呈逐漸變化的電容器用鋅鋁漸變方阻金屬化膜。
權利要求
1.一種漸變方阻金屬化膜，包括聚合物基膜，和在該基膜上通過汽相淀積法形成的主要由Al和Zn構成的金屬鍍層，其特征在于所述鍍層厚度在基膜寬度方向由兩側向中間逐漸加厚，使得其方阻由兩側向中間逐漸減小。
2.根據權利要求1所述的金屬化膜，其特征在于所述金屬鍍層的鍍Zn層在基膜寬度方向由兩側加向中間逐漸加厚。
3.根據權利要求1或2所述的金屬化膜，其特征在于所述在基膜寬度方向由兩側向中間依次分為屏帶區(a區)、活動區(b區)和加厚區(C區)，所述金屬鍍層在活動區的厚度由兩側屏帶區向中間加厚區逐漸加厚。
4.一種電容器，其特征在于它包括按權利要求1至3任何一項權利要求所述的金屬化膜。
全文摘要
本發明一種漸變方阻金屬化膜和包含該金屬化膜的電容器，其漸變方阻金屬化膜，包括聚合物基膜，和在該基膜上形成的由Al和Zn構成的金屬鍍層，鍍層的厚度在基膜寬度方向由兩側向中間逐漸加厚，使得其方阻由兩側向中間逐漸減小。用該金屬化膜制作的電容器各區域自愈點發熱量較均勻，提高電容器的使用壽命，及自愈性能及耐壓性能，并可降低電容器生產成本。
文檔編號H01G4/005GK1753114SQ200410083018
公開日2006年3月29日 申請日期2004年9月22日 優先權日2004年9月22日
發明者王晨, 王勇, 周慧寧, 陳靜 申請人:安徽銅峰電子股份有限公司