一種低熱阻薄膜電容器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種低熱阻薄膜電容器，包括電容器芯子、電極、灌封材料體和塑料外殼；在塑料外殼的緊鄰開口的四個壁中的其中一個或兩個還被替換為金屬板，兩個電極的各一端分別與電容器芯子的兩端的噴金結構相連接，兩個電極的各另一端分別從塑料外殼的開口引出；兩個電極中的其中一個的其中一段的其中一面還貼在金屬板的內側面處，該段電極的其中一面與金屬板的內側面之間設有絕緣材料層。本實用新型通過將塑料外殼的其中一面或兩面替換為金屬板和對內部散熱路徑的優化，大大降低了針對電容器芯子產生熱量進行散熱的路徑的熱阻，提高了電容器的使用環境溫度和提高了電容器的使用電流值，而且其制作過程簡便、易行。
【專利說明】
一種低熱阻薄膜電容器
技術領域
[0001]本實用新型涉及薄膜電容器技術領域，特別是涉及一種低熱阻薄膜電容器。【背景技術】
[0002]薄膜電容器是以金屬箱當電極，將其和聚乙酯，聚丙烯，聚苯乙烯或聚碳酸酯等塑料薄膜，從兩端重疊后，卷繞成圓筒狀的構造之電容器。薄膜電容器具有無極性，絕緣阻抗很高，頻率特性優異(頻率響應寬廣)，而且介質損失很小的特性，因此，薄膜電容器被廣泛應用于電子、家電、通訊、電力、電氣化鐵路、混合動力汽車、風力發電、太陽能發電等多個行業中。隨著薄膜電容器被廣泛應用于電動車和混合動力車等新能源汽車上面，對薄膜電容器滿足新能源汽車的應用也提出了更高的使用要求，比如，以混合動力汽車為代表的應用環境溫度已經提高到了 115°C，而薄膜電容器常用的聚丙烯薄膜長時間允許的使用溫度也只有105°C左右，這就意味著薄膜電容器需要有一個低熱阻的散熱面來消除電容器本身產生的熱量和環境對其施加的熱量。而現有的薄膜電容器通常采用塑料外殼，屬于高熱阻，不利于電容器芯子的散熱。現有的一種薄膜電容器，如公告號CN204577247U所披露，是采用將母排直接外露來實現散熱，這種結構的薄膜電容器，主要存在如下弊端:一是，母排外還需設置絕緣結構，不方便于客戶安裝;二是，外露的母排在高低溫沖擊下容易產生翹曲現象， 時間久了在接觸面上易產生空洞，導致散熱不良；三是，外露的母排只能采用平板設計，散熱效果不夠理想，還需配置水冷板；四是，外露母排設計的電容器，其灌封口一般設置在母排這一面上，為了不影響散熱面積灌封口通常很小，造成灌封難度極大。【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的在于克服現有技術之不足，提供一種低熱阻薄膜電容器，通過對電容器結構的改進，大大降低了針對電容器芯子產生熱量進行散熱的路徑的熱阻，提高了電容器的使用環境溫度和提高了電容器的使用電流值，而且其制作過程簡便、易行。
[0004]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:一種低熱阻薄膜電容器，包括電容器芯子、電極、灌封材料體和塑料外殼;該塑料外殼為具有一開口的方形體，電容器芯子和電極沿著開口進入而容納在塑料外殼內，灌封材料體填充在電容器芯子、電極和塑料外殼的內壁之間；在塑料外殼的緊鄰開口的四個壁中的其中一個或者兩個還被替換為采用金屬材料制成的金屬板，電容器芯子的沿著卷繞軸線的兩端分別設有噴金結構，兩個電極的其中各一端分別與電容器芯子的兩端的噴金結構相連接，兩個電極的其中各另一端分別從塑料外殼的開口引出；兩個電極中的其中一個的其中一段的其中一面還貼在金屬板的內側面處，且該段電極的其中一面與金屬板的內側面之間還設有絕緣材料層。
[0005]所述電容器芯子的卷繞軸線設為與金屬板相垂直。
[0006]所述電容器芯子的卷繞軸線設為與金屬板相平行。[0007 ]所述金屬板的外側面還凸伸有若干散熱片。
[0008]所述金屬板中還設有若干水槽。
[0009]所述的金屬板為平板設計。
[0010]所述金屬板與塑料外殼的塑料板之間采用密封膠或其他密封方式固定相連接。
[0011]與現有技術相比較，本實用新型的有益效果是:
[0012]1、本實用新型采用了將塑料外殼的其中一個或兩個壁替換為采用金屬材料制成的金屬板，利用金屬板來實現散熱，具有低熱阻而且路徑可控，方便散熱的特點，該實用新型可將大部分電容器的熱阻降低到1K/W以下；
[0013]2、本實用新型采用了將塑料外殼的其中一個或兩個壁替換為采用金屬材料制成的金屬板，安裝時，比起母排直接外露的設計，本實用新型的金屬板無需絕緣，方便客戶安裝；
[0014]3、本實用新型采用了金屬板來作為散熱板，比起母排直接外露的設計，本實用新型的電容器在高低溫沖擊下散熱板不會有翹曲現象，保持了良好的散熱性。
[0015]4、本實用新型采用了金屬板來作為散熱板，金屬散熱板可以不局限于平板，還可以制作成帶散熱片的散熱金屬板，也可以在金屬散熱板上制作水槽與水道相連，從而大大提高了散熱效果；
[0016]5、本實用新型灌封口是設在金屬散熱板以外的面，灌封口面積可以為整個面的面積，相比較于外露母排的孔狀灌封口設計，其制作難度大大降低。
[0017]以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步詳細說明；但本實用新型的一種低熱阻薄膜電容器不局限于實施例。【附圖說明】[0〇18]圖1是實施例一本實用新型的立體構造不意圖；
[0019]圖2是實施例一本實用新型的主視圖；
[0020]圖3是實施例一本實用新型的俯視圖；
[0021]圖4是沿圖2中A-A線的剖視圖；
[0022]圖5是實施例二本實用新型的立體構造示意圖；[〇〇23]圖6是實施例三本實用新型的立體構造示意圖；
[0024]圖7是實施例四本實用新型的立體構造示意圖；
[0025]圖8是實施例四本實用新型的主視圖；
[0026]圖9是實施例四本實用新型的俯視圖；[〇〇27]圖10是沿圖8中B-B線的剖視圖。【具體實施方式】 [〇〇28] 實施例一
[0029] 參見圖1至圖4所示，本實用新型的一種低熱阻薄膜電容器，包括電容器芯子1、電極2、灌封材料體3和塑料外殼4;該塑料外殼4為具有一開口 41的方形體，電容器芯子1和電極2沿著開口41進入而容納在塑料外殼4內，灌封材料體3填充在電容器芯子1、電極2和塑料外殼4的內壁之間；在塑料外殼4的緊鄰開口的四個壁中的其中一個還被替換為米用金屬材料制成的金屬板5,電容器芯子1的沿著卷繞軸線的兩端分別設有噴金結構11，兩個電極(為正負電極)的其中各一端分別與電容器芯子1的兩端的噴金結構11采用焊接相連接，兩個電極2的其中各另一端分別從塑料外殼的開口 41引出；兩個電極2中的其中一個的其中一段的其中一面還貼在金屬板5的內側面處，且該段電極的其中一面與金屬板5的內側面之間還設有絕緣材料層6。金屬板5與塑料外殼4的塑料板之間采用密封膠固定相連接，塑料外殼4去除一面開口以及一面金屬板外，還有四面為塑料板。[0〇3〇]本實施例的金屬板5為平板設計。
[0031]本實施例的電容器芯子1的卷繞軸線設為與金屬板5相平行，這樣，電容器芯子1的一端靠近塑料外殼4的開口 41，而電容器芯子1的另一端則處在塑料外殼4的最里側，兩個電極(為正負電極)中的其中一個電極21在塑料外殼4的最里側與電容器芯子1的另一端的噴金結構11相連接，該電極21要從塑料外殼4的最里側向外引至塑料外殼4的開口 41處，因此， 該電極21有一段211的其中一面就通過絕緣材料層6貼在金屬板5的內側面處，兩個電極(為正負電極)中的其中另一個電極22在塑料外殼4內的靠近開口 41處與電容器芯子1的一端的噴金結構11相連接，該電極22可從塑料外殼4的開口 41直接引出，該電極22還向塑料外殼4 里側延伸一段221，該段221設在電極21的段211的上方。
[0032]本實用新型的一種低熱阻薄膜電容器，制作時，首先制作具有二個開口的呈方形體形狀的塑料外殼，使該塑料外殼含有四塊塑料板;然后，將一塊金屬板5采用密封膠固定在塑料外殼上并使該金屬板5封閉于塑料外殼的其中一個開口，使外殼成為含有金屬板的塑料外殼4;接著，將兩個電極2的各一端分別與電容器芯子1的沿著卷繞軸線的兩端的噴金結構11焊接在一起;然后，再將電極21、22和電容器芯子1從塑料外殼4的剩余開口 41中放入塑料外殼4內，使兩個電極中的其中一個電極21的其中一段211的其中一面還貼在金屬板5 的內側面處，且該段電極的其中一面與金屬板的內側面之間還附有絕緣材料層6;而兩個電極21、22的其中各另一端則分別從塑料外殼的剩余開口引出；最后，將樹脂從塑料外殼的剩余開口 41灌入塑料外殼4內，使樹脂填充在電容器芯子1、電極2和塑料外殼4的內壁之間形成灌封材料體3。
[0033]本實用新型的一種低熱阻薄膜電容器，還可以采用另一種方式制作，首先，制作具有二個開口的呈方形體形狀的塑料外殼，使該塑料外殼含有四塊塑料板;然后，將兩個電極 2中的其中一個電極21的其中一段211的其中一面通過雙面帶膠的絕緣膜(相當于絕緣材料層)固定在金屬板5的內側面處;接著，將兩個電極21、22的各一端分別與電容器芯子1的沿著卷繞軸線的兩端的噴金結構11焊接在一起;然后，再將電極21、22和電容器芯子1從塑料外殼的開口中放入塑料外殼內，并將金屬板5采用密封膠固定在塑料外殼上并使該金屬板5 封閉于塑料外殼的其中一個開口，使外殼成為含有金屬板的塑料外殼4,而兩個電極21、22 的其中各另一端則分別從塑料外殼4的剩余開口 41引出；最后，將樹脂從塑料外殼的剩余開口41灌入塑料外殼4內，使樹脂填充在電容器芯子、電極和塑料外殼的內壁之間形成灌封材料體3。
[0034]本實用新型的一種低熱阻薄膜電容器，金屬板5可以通過硅膠或其他密封措施與塑料外殼4結合，成為塑料外殼4其中的一個面。電容器芯子1和正負電極2放置在帶金屬板的塑料殼4中，電極2可采用疊層復合工藝與金屬板5事先結合，再與外殼密封;或者在電極2 和金屬板5之間采用很薄的絕緣材料(即形成絕緣材料層6)，這樣既可以保證電容器的極殼絕緣能力又可以保證電極和金屬板之間有較低的熱阻。本實用新型將電容器塑料外殼的其中一面替換成金屬散熱板，通過硅膠密封等密封工藝將金屬散熱板與外殼密封，從而保證帶金屬散熱板的外殼在灌膠過程中不會漏料，灌膠口則設計到金屬散熱板以外的其他外殼區域，方便電容器灌封。本實用新型的電容器金屬散熱板與電容器內部電高壓體處于絕緣狀態，用戶使用中無需對金屬散熱板做絕緣處理，可直接對其進行散熱。
[0035]根據電容器芯子各種材料的導熱系數，若采用PP薄膜時其導熱系數大約為0.12W/ m.k，金屬鍍層的鋁導熱系數大約為220W/m.k，噴金層中的鋅導熱系數大約為112W/m.k，錫的導熱系數為64W/m.k。均遠遠大于PP薄膜的導熱系數。通過數學模型，并代入各個材料的導熱系數進行計算，可以求得電容器芯子在金屬鍍層方向的導熱系數幾乎都是聚丙烯薄膜厚度方向的5倍以上。[〇〇36]電容器的電極一般采用銅材質，導熱系數大約為380W/m.k，金屬板可以采用銅、鋁或導熱好的合金材料。散熱板(即金屬板)和電容器之間的絕緣材料可以采用PET薄膜或其他一些絕緣好的材料，厚度盡量薄，從而降低電容器本體和金屬散熱板的熱阻。
[0037]電容器的電容器芯子的熱量通過以下途徑散出:經過噴金層，經過銅電極，經過絕緣層，經過金屬板。[〇〇38] 經過仿真和計算得出該路徑的熱阻值一般可達到1K/W以下。
[0039]電容器其他面則采用塑料外殼和灌封膠包裹，并保證一定的厚度。外殼材質的導熱系數一般不高于〇.3W/m.k，灌封膠一般也不高于0.8W/m.k，這使得其他面具有良好的隔熱功能，防止電容器被高環境溫度加熱。
[0040]本實用新型的一種低熱阻薄膜電容器，由于采用了將塑料外殼的其中一個壁替換為采用金屬材料制成的金屬板5,利用金屬板5來實現散熱，具有低熱阻而且路徑可控，方便散熱的特點；安裝時，比起母排直接外露的設計，本實用新型的金屬板無需絕緣，方便客戶安裝；比起母排直接外露的設計，本實用新型的電容器在高低溫沖擊下散熱板不會有翹曲現象，保持了良好的散熱性;本實用新型的金屬板可以不局限于平板，還可以制作成帶散熱片的散熱金屬板，也可以在金屬板上制作水槽與水道相連，從而大大提高了散熱效果;本實用新型的灌封口是設在金屬散熱板以外的面，灌封口面積可以為整個面的面積，相比較于外露母排設計，其制作難度大大降低。在使用該電容器時，可以直接對電容器的金屬散熱板做單獨的散熱處理，通過控制電容器金屬散熱板的溫度來控制電容器的熱點溫度，使得電容器可以可靠地使用在高溫或者大電流密度的環境下。[〇〇41 ] 實施例二
[0042]參見圖5所示，本實用新型的一種低熱阻薄膜電容器，與實施例一的不同之處在于，金屬板5的外側面還凸伸有若干散熱片51，可以通過散熱片51加快金屬板5的散熱。 [〇〇43] 實施例三
[0044]參見圖6所示，本實用新型的一種低熱阻薄膜電容器，與實施例一的不同之處在于，金屬板5中還設有若干水槽52，可以通過向水槽52通入冷水加快金屬板5的散熱。
[0045]實施例四
[0046]參見圖7至圖10所示，本實用新型的一種低熱阻薄膜電容器，與實施例一的不同之處在于，電容器芯子1的卷繞軸線設為與金屬板5相垂直。這樣，電容器芯子1的兩端分別處在如圖10所示的上下位置，兩個電極(為正負電極)中的其中一個電極23在塑料外殼4的下側與電容器芯子1的一端的噴金結構11相連接并從開口41引出，該電極23與噴金結構11相連接的這一段231就通過絕緣材料層6貼在金屬板5的內側面處，兩個電極(為正負電極)中的其中另一個電極24在塑料外殼4的下側與電容器芯子1的另一端的噴金結構11相連接并從開口 41引出，該電極24所對應的塑料外殼4的為塑料板，當然，該塑料板也可以替換成金屬板，這樣，塑料外殼4就會有二塊金屬板用來散熱。
[0047]上述只是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何形式上的限制。雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本實用新型。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本實用新型技術方案范圍的情況下，都可利用上述揭示的技術內容對本實用新型技術方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同化的等效實施例。因此， 凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據本實用新型技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應落在本實用新型技術方案保護的范圍內。
【主權項】
1.一種低熱阻薄膜電容器，包括電容器芯子、電極、灌封材料體和塑料外殼;該塑料外 殼為具有一開口的方形體，電容器芯子和電極沿著開口進入而容納在塑料外殼內，灌封材 料體填充在電容器芯子、電極和塑料外殼的內壁之間；其特征在于:在塑料外殼的緊鄰開口 的四個壁中的其中一個或兩個還被替換為采用金屬材料制成的金屬板，電容器芯子的沿著 卷繞軸線的兩端分別設有噴金結構，兩個電極的其中各一端分別與電容器芯子的兩端的噴 金結構相連接，兩個電極的其中各另一端分別從塑料外殼的開口引出；兩個電極中的其中 一個的其中一段的其中一面還貼在金屬板的內側面處，且該段電極的其中一面與金屬板的 內側面之間還設有絕緣材料層。2.根據權利要求1所述的低熱阻薄膜電容器，其特征在于:所述電容器芯子的卷繞軸線 設為與金屬板相垂直。3.根據權利要求1所述的低熱阻薄膜電容器，其特征在于:所述電容器芯子的卷繞軸線 設為與金屬板相平行。4.根據權利要求1或2或3所述的低熱阻薄膜電容器，其特征在于:所述金屬板的外側面 還凸伸有若干散熱片。5.根據權利要求1或2或3所述的低熱阻薄膜電容器，其特征在于:所述金屬板中還設有若干水槽。6.根據權利要求1或2或3所述的低熱阻薄膜電容器，其特征在于:所述金屬板為平板設 計。7.根據權利要求1或2或3所述的低熱阻薄膜電容器，其特征在于:所述金屬板與塑料外 殼的塑料板之間采用密封膠固定相連接。
【文檔編號】H01G4/236GK205645541SQ201620481330
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月24日
【發明人】陳淵偉, 陳國彬, 郭樂強
【申請人】廈門法拉電子股份有限公司