提高薄膜高吸附性能的系统的制作方法

1.本发明涉电子元器件电容产品制备领域，主要涉及金属化薄膜电容器的电容薄膜的性能的改进方法，特别是一种提高薄膜高吸附性能的系统。


背景技术：

2.薄膜电容器产品是电子设备中主要电子元器件；而薄膜或叫金属膜化薄膜是制备薄膜电容器的主要材料之一。金属化薄膜电容器采用金属化薄膜无感式卷绕结构，自愈性能好，绝缘电阻高，电容量稳定。适用于直流和脉动电路，广泛应用于各种电子电器、电工设备、及新能源领域的滤波、隔直、旁路、耦合和降噪等场合。其制备是金属化薄膜电容器目前主要将金属化薄膜使用无感卷绕的方式制作芯子，并采用环氧树脂灌封胶或者塑壳进行包封。其中，金属化薄膜的基体是有机聚合物薄膜如聚丙烯薄膜等，使用真空蒸镀的方式将铝和锌金属蒸镀到薄膜表面。
3.随着电器的安全性能要求越来越高，而电器的使用环境又越来越恶劣；特别是工业及新能源领域的使用环境比较恶劣，对于金属化薄膜电容器的安全性能提出了更高要求，已经远远超出现有国标的要求水平，薄膜电容器的使用寿命基本要求100000小时以上，这也成为金属化薄膜电容器的未来发展的领域。
4.目前，金属化薄膜电容器的制备通常采用叠层和卷绕结构，常用的金属化薄膜电容器采用两张电极，相互叠放在一起，通过卷绕或者叠层的方式实现，理论上结构电极之间是整齐接触，接触面相互结合不存在空隙。但是，实际薄膜电容器的制备过程是存在结构缺点。电容器必须由两层电极组成，由于薄膜厚薄不均匀，同时还由于电容器制备工艺存在一定的缺陷。因而在制备过程中电极层与层之间的结合较容易存在间隙，同时，电极接触面是有机薄膜与金属的接触，二者本质不同，不易结合，这些原因都会导致电极接触面出现间隙，由于间隙的存在就会导致金属化薄膜电容器内部存在水气和空气。而间隙内存在水气，就会导致电容器内部就容易出现局部放电，最终导致电容器失效，电容器的寿命大幅度降低。进而耐压降低，电容器最终出现短路，严重会引发电容发热燃烧导致安全事故。
5.而薄膜层与金属电极即金属层之间隙的大小，与薄膜与金属电极之间的结合紧密度的大小存在极大的关系，提高金属化薄膜电容器电极之间的吸附性能，控制或叫缩小其间隙的大小，其薄膜吸附性能的高低与薄膜表面的粗糙度与湿润张力密切相关。
6.在薄膜层与金属电极之间形成较好的紧密的结合，一是控制好把基膜表面的油污、水分、异物物等东西处理掉，使其表面尽量洁净，从而保证金属层与基膜的接触良好；二是如何来进一步的增加薄膜层表面的粗糙度，经测试当前整个行业现有的未经特别处理的基膜即薄膜蒸镀表面的粗糙度ra 小于0.06μm， 非蒸镀面的粗糙度ra 通常低于0.01μm；三是其表面的湿润张力也较小，一般不大于10mn/m。薄膜在上述的粗糙度与表面湿润张力的条件下，其薄膜与金属电极之间，还是存在一定的间隙，其中存在的会导致间隙中空气和水汽进入对金属层形成电化学腐蚀， 从而影响金属化薄膜电容器的质量。
7.如何来控制金属化薄膜电容器的制备过程中金属层与薄膜层之间进行叠层和卷
绕过程中，电极层与薄膜层之间存在的间隙，防止由于其电极层与薄膜之间的间隙过大，从而影响到薄膜电容产品的性能。
8.因此，通过对金属化薄膜电容器的金属化薄膜的膜面的结合能力进行提高，提高金属化薄膜的吸附能力，即如何来有效提高薄膜表面的粗糙度与湿润张力，从而相应的提高薄膜的吸附性能，进而缩小薄膜与金属电极之间的间隙，大幅提高电容器产品质量；且具有低成本、易操作、高效率、高可靠性的等特点。


技术实现要素：

9.本发明方法的目的在于提供一种提高薄膜高吸附性能的系统，以提高金属化薄膜电容器电极之间的吸附性能，将金属化薄膜表面湿润张力由现有的≤10mn/m，提高到35mn/m到60mn/m，并且可以根据不同厚度的金属化薄膜进行调整湿润张力，及提高薄膜表面的粗糙度；从而保证制作金属化电容器时，电极可以不受外力作用下，容易结合在一起，降低薄膜电容器内部的间隙，具有低成本、易操作、高效率、高可靠性的优点。
10.本发明就是要提提供一种提高薄膜高吸附性能的系统，包括薄膜，所述薄膜为应用于薄膜电容器使用的金属化薄膜，是将薄膜置于含氧气氛围条件下或在惰性气体氛围存在条件下进行超高压电离电极处理，其是，包括：（1）利用导辊装置将薄膜拉伸平整，对薄膜表面进行除杂、除尘、防水处理，为表面处理薄膜；（2）制活化处理薄膜，将表面处理薄膜置于吸附性溶液中，在吸附性溶液中进行吸附掁荡处理，为吸附性薄膜；（3）将吸附性薄膜放卷置于含氧气氛围或惰性气体氛围存在条件下，采用超高压电离装置对位于两导辊之间的吸附性薄膜的表面进行超高压电离处理，电离处理薄膜；（4）将电离处理薄膜经除静电装置，进行除静电处理为除静电薄膜，将除静电薄膜经功能化处理、干燥，由收卷装置收卷处理为高吸附性薄膜。
11.所述提高薄膜高吸附性能的系统，控制放卷收卷速率为2-3.5 m/s。
12.所述提高薄膜高吸附性能的系统，优选的，是步骤2）吸附性溶液为乙醇和乙二胺的混合溶液或为乙醇和三乙烯四胺的混合溶液，控制乙醇和乙二胺或三乙烯四胺的质量比为100：3-6。
13.进一步的，是控制经吸附掁荡处理得到的吸附性薄膜其表面湿润张力为35mn/m至60mn/m。
14.所述提高薄膜高吸附性能的系统，控制高压电离处理时电压为30000
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50000v；对吸附性薄膜的正反两面分别或同时进行超高压电离处理。
15.所述提高薄膜高吸附性能的系统，其步骤2）控制吸附性溶液中进行振荡处理时间为10-60分钟。
16.本发明另一目的所述提高薄膜高吸附性能的系统，包括放卷装置、收卷装置、若干导辊、高压电离电极、冷却器及除静电装置；超高压电离电极设于放卷装置与收卷装置之间，其特征是所述活化掁荡处理器和薄膜表面处理器，依次的设于高压电离电极之前。
17.所述提高薄膜高吸附性能的系统，其所述导辊为绝缘导辊；所述高压电离电极相对应或相错位的设于吸附性薄膜的正反两面位置。
18.本发明所述提高薄膜高吸附性能的系统，还包括冷却系统，所述冷却系统与高压电离电极相对应设置。
19.本发明公开的一种提高薄膜高吸附性能的系统，一是，在本发明的处理系统中增设了对薄膜进行活化处理的工艺方法与装置，同时对薄膜活化处理的过程中，对薄膜的活化处理的吸附性溶液的确定，这样在经活化处理后的薄膜大大的增加了其韧性性能，即大大的增加了薄膜其的表面张力其金属化薄膜表面湿润张力得到大幅度的提高，经检测其表面的湿润张力由现有技术的≤10mn/m，提高到35mn/m到60mn/m；并且可以根据不同厚度的金属化薄膜进行调整湿润张力。因此也就可保证制作金属化电容器时，电极可以不受外力作用下，容易结合在一起，降低薄膜电容器内部的间隙。
[0020] 二是，本发明采用了超高压电离电极对薄膜的正反两面同时的进行处理，超高压电离电极对含氧气氛围或惰性气体氛围氩气存在条件下的空气电离放电时还会产生大量的臭氧，惰性气体氛围主要是氩气和小部分氧气存在的条件下，产生大量的臭氧，而臭氧是一种强氧化剂，具有氧化功能能使本发明的薄膜塑料分子氧化，产生羰基与过氧化物等极性较强的基团，从而提高了其表面能，通过超高压电离电极的等离子处理设备将离子打向基膜表面历经撞击使薄膜表面出现细小的凹陷，增加薄膜正反两面的粗糙度。经检测经本发明处理的薄膜或叫金属化薄膜或叫基膜（下同），其粗糙度由现有技术的小于0.06μm，提高到ra0.08~0.09μm，增幅达30-50%以上；对于非蒸镀面的薄膜粗糙度ra 通常低于0.01μm；其粗糙度增幅最高达80%以上；这样薄膜的正面可以与金属电极结合更紧，附着力好；反面在形成电容时可以与另一张电极的金属层结合更紧，降低内部空隙。这样薄膜对于金属的吸附能力就会增加。制备出来的薄膜电容器温升更小，温升降低近90%，从而保证了电容器使用的质量更好。
[0021]
经相关部门检测，利用本发明系统制备的高性能薄膜，应用于金属化薄膜电容器产品，在随着时间电容容量衰减率测试结果，性能优异：产品型号/规格：mac 0300k406d70m，检测装置设备高频电源和测温仪，流转卡号：g221124005，材料规格：高性能薄膜产品，试验目的：利用本发明方法制备的高吸附性薄膜制备成的金属化薄膜电容器和现有技术方法薄膜制备的同样是金属化薄膜电容器产品施加相同的高频电流，观察表面温度在随着时间变化后的温升比较，试验条件：电流20a、频率18khz、环境温度 70℃，试验数量pcs：各4个，
[0022]
说明：序号1，为本发明制备的薄膜制备金属化薄膜电容器高频温升试验检测数据，其高频温升仅8.9度，而现有技术的原样品薄膜制备的同样的电容器，其温升达16.7度，其温升较现有技术的小7.8度，低近87.6%；说明本发明制备金属化薄膜电容器性能更优，温升小，随外部环境变化率更小，性能更稳定。电容器质量更好。制备的电容器在使用过程中，不会因为升温过高，而损坏。
[0023]
以本发明方法制备的高吸附性能薄膜其粗糙度ra为0.082-0.09μm，而现有技术方法制备的薄膜其粗糙度ra为0.011-0.06μm；同样经检测其表面湿润张力为42mn/m到60mn/m；而现有技术的其湿润张力为8.5-10mn/m；这样利用本发明方法制备的金属化薄膜制备组成金属化薄膜电容器，上层电极的金属层表面与底层电极和基膜接触好，即和本发明所述的金属化薄膜或叫薄膜或叫基膜能够更好的接触复合；避免其中两层电极之间因存在空气，导致水汽进入对金属层形成电化学腐蚀；进而大幅的增加了金属化薄膜电容器衰减率变化大，从而影响了制备的金属化薄膜电容器的产品质量。
附图说明
[0024]
图1所示，为本发明提高薄膜高吸附性能的系统其装置流程简单示意图；图2所示，为利用本发明提高薄膜高吸附性能的系统其方法及装置对薄膜进行活化处理即对薄膜进行湿润处理及电离处理后，其表面粗糙度采用高倍显微镜拍摄的图片；图3所示，为未经本发明方法处理基膜，在高倍显微镜拍摄的图片；从图2、3所示的图片对比中可以看出本发明方法处理后薄膜表面其沟壑更深；图3为经本发明方法处理后的基膜；从图中可以看出，本发明系统处理的如图2中的基膜或叫薄膜其表面的沟壑更深。即更粗糙或叫粗糙度更高，经检测达ra为0.082~0.09μm，；而未处理的为ra为0.011~0.06μm。
[0025]
图1中，1、放卷装置，2、超高压电离电极或叫高压电离电极，3、薄膜表面处理器，4、第一电辊，5、第二导辊，6、第三导辊，7、收卷装置，8、冷却系统，9、除静电装置，10活化振荡处理器。
具体实施方式
[0026]
下面根据具体的相应的实施例及附图对本发明作进一步的详细说明。
实施例
[0027]
如图1、2、3所示，本发明公开本发明就是要提提供一种提高薄膜高吸附性能的系统，包括薄膜，所述薄膜为应用于薄膜电容器使用的金属化薄膜，是将薄膜置于惰性气体氛围，本实施例所述惰性气体氛围是指主要为氩气和小部分的氧气，本实施例所述惰性气体氛围是控制氩气和氧气的体积比为96-99：4-1；进行高压电离电极处理，其包括：（1）利用导辊装置将薄膜拉伸平整，对薄膜表面进行除杂、除尘、防水处理，为表面处理薄膜；（2）制活化处理薄膜，将表面处理薄膜置于吸附性溶液中，在吸附性溶液中进行吸附掁荡处理，所述吸附性溶液为乙醇和乙二胺的混合溶液，控制乙醇和乙二胺质量比为100：3；为吸附性薄膜；控制经吸附掁荡处理得到的吸附性薄膜其表面湿润张力得到提高；即是说经过本发明方法的本步骤的吸附性溶液处理后的薄膜，控制吸附性溶液中进行振荡处理时间为60分钟。经检测后得到的其表面湿润张力得到大幅度的提高，在55mn/m至 60mn/m之间，符合上述的条件要求后再进行超高压电离电极处理，从而以保证薄膜在卷绕过程中不会被撕裂开，以增加薄膜韧性；（3）将吸附性薄膜置于惰性气体氛围是氩气与氧气按体积比为96-99：4-1混合后惰性气体氛围的条件下，采用超高压电离装置对位于两导辊之间即第一导辊4和第二导辊5之间的吸附性薄膜的表面进行超高压电离处理，控制高压电离处理时超高压电离电极2的电压为35000v；同时对吸附性薄膜的正反两面同时进行高压电离处理，为电离处理薄膜；（4）将电离处理薄膜经除静电装置8，进行除静电处理为除静电薄膜，将除静电薄膜经功能化处理、干燥，由收卷装置7收卷处理，为高吸附性薄膜。控制放卷收卷速率为3.5 m/s。通过上述的收、放卷速率的控制从而保证了薄膜在活化掁荡处理器装置中的处理时间，使薄膜能在上述装置中与吸附性溶液中进行充分的振荡处理混合；以保证薄膜的韧性得到增强。
[0028]
本发明的另一目的是所述提高薄膜高吸附性能的系统装置，包括放卷装置1、收卷装置5、导辊4、超高压电离电极或叫高压电离电极2、下同，冷却系统8及除静电装置9；高压电离电极2设于放卷装置1与收卷装置7之间，其所述活化振荡处理器10和薄膜表面处理器3，依次的设于超高压电离电极2之前；即将表面处理薄膜先经活化振荡处理器10中的吸附性溶液处理为吸附性薄膜后，再经薄膜表面处理器3对吸附性薄膜表面进行除杂、除尘、防水的表面处理；经处理后的经超高压电离电极2的电压为35000v的电极处理为电离处理薄膜；而超高压电离电极处理条件同上；优选的，所述导辊为绝缘导辊；即第一电辊4、第二导辊5和第三导辊6均采用绝缘导辊材料，所述超高压电离电极2相对应的设于吸附性薄膜的正反两面位置，同时对吸附性薄膜进行趣高压电离电极处理；进一步的是，优选的是所述冷却系统8与超高压电离电极2相对应设置。
[0029]
经处理后得到高吸附性薄膜，其性能表面粗糙度检测达ra为0.086μm；表面湿润张力为57mn/m
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60mn/m。利用上述方法制备的薄膜制备成电容器后其温升达到表1中的结果。
实施例
[0030]
如图1、2、3所示，本发明公开本发明就是要提提供一种提高薄膜高吸附性能的系
统，包括薄膜，所述薄膜为应用于薄膜电容器使用的金属化薄膜，是将薄膜置于含氧气氛围条件下，如在自然空气条件下，进行高压电离电极处理，包括：（1）利用导辊装置将薄膜拉伸平整，对薄膜表面进行除杂、除尘、防水处理，为表面处理薄膜；（2）制活化处理薄膜，将表面处理薄膜置于吸附性溶液中，在吸附性溶液中进行吸附掁荡处理，所述吸附性溶液为乙醇和三乙烯四胺的混合溶液，控制三乙烯四胺的质量比为100：4；为吸附性薄膜；控制经吸附掁荡处理得到的吸附性薄膜其表面湿润张力为45mn/m至55mn/m；即是说经过本发明方法的本步骤的吸附性溶液处理后的薄膜，优选的是控制吸附性溶液中进行振荡处理时间为30分钟。经检测后得到的其表面湿润张力得到大幅度的提高，符合上述的条件要求后再进行超高压电离电极处理，从而以保证薄膜在卷绕过程中不会被撕裂开，以增加薄膜韧性；（3）将吸附性薄膜放卷置于含氧气存在的氛围条件下，采用超高压电离装置对位于两导辊之间的吸附性薄膜的表面进行超高压电离处理，控制超高压电离处理时电压为40000v；对吸附性薄膜的正反两面分别或同时进行高压电离处理。电离处理薄膜；（4）将电离处理薄膜经除静电装置，进行除静电处理为除静电薄膜，将除静电薄膜经功能化处理、干燥，由收卷装置收卷处理，为高吸附性薄膜。优选的是控制放卷收卷速率为2.5 m/s。通过上述的收、放卷速率的控制从而保证了薄膜在活化掁荡处理器装置中的处理时间，使薄膜能在上述装置中与吸附性溶液中进行充分的振荡处理混合；以保证薄膜的韧性得到增强。
[0031]
本发明的另一目的是所述提高薄膜高吸附性能的系统，包括放卷装置1、收卷装置5、导辊4、超高压电离电极或叫高压电离电极2，下同、冷却系统8及除静电装置9；超高压电离电极2设于放卷装置1与收卷装置7之间，其所述活化振荡处理器10和薄膜表面处理器3，依次的设于超高压电离电极2之前。
[0032]
优选的，所述导辊为绝缘导辊；即第一电辊4、第二导辊5和第三导辊6均采用绝缘导辊材料，即所述超高压电离电极2相错位的设于吸附性薄膜的正反两面位置。进一步的是，优选的是所述冷却系统8与超高压电离电极2相对应设置。
[0033]
经处理后得到高吸附性薄膜，其性能表面粗糙度检测达ra为0.081μm；表面湿润张力为56mn/m。利用上述方法制备的薄膜制备成电容器后其温升达到表1中的结果。
[0034]
本发明公开的系统，其工作过程与原理：如图1所示，本发明公开的提高薄膜高吸附性能的系统，薄膜或叫应用于电容器使用的金属化薄膜或叫基膜设于放卷装置1的卷筒上，将设于放卷装置1上的薄膜，先用薄膜表面处理器3对薄膜表面进行除杂、除尘、防水处理，再置于活化振荡处理器10槽内，在活化振荡处理器10槽池内放有吸附性溶液为乙醇和乙二胺的混合溶液或为乙醇和三乙烯四胺的混合溶液，控制乙醇和乙二胺或三乙烯四胺的质量比为100：3-6；控制活化振荡处理时间为10-60分钟；得到其表面湿润张力为35mn/m至60mn/m的吸附性薄膜，对其表面湿润张力为35mn/m至60mn/m的吸附性薄膜，使用超高压电离电极2在氧气氛围条件下，对吸附性薄膜的正反两面同时进行电离处理，经电离处理后的薄膜经冷却系统8快速进行冷却至室温条件下，通过除静电装置9除静电处理，然后经第三导辊6张紧后，再由收卷装置7收卷，同时控制放卷和收卷的速度不超过3.5 m/s。利用本发明的上述系统制备的薄膜是吸附性能，即薄膜
表面的粗糙度与湿润性得到大幅度的提高，其表面湿润张力达到42mn/m到60mn/m；薄膜其粗糙度ra为0.082~0.09μm。提高值达50%以上，从而保证了制备薄膜电容器时的薄膜与金属电极之间的吸附力即吸附性能得到提高，薄膜与金属电极之间的间隙更小，薄膜与金属电极之间结合更紧密，保证了制备薄膜电容器的产品质量。通过本发明方法制备得到的电容器产器得到国内、外肯定，特别是极大的满足了国外等电器产品对薄膜电容器产品的质量要求。
[0035]
利用本发明提高薄膜高吸附性能的系统，制备得到的高吸附性能的薄膜其与金属层复合后，其水汽不会从侧边进去，特别是金属层与基膜，两种不同材料之间的的结合程度更紧密，现有技术水汽会从一是侧边进入从金属层内部氧化金属层，二是在生产薄膜电容器，金属化薄膜会施加张力，如果结合力不好，金属层与基膜之间也会受到伤害，水汽更容易进入从金属层内部开始氧化，这样即会导致电容器失效。而采用本发明的方法制备的薄膜与金属层复合后，制备得到的电容器，其失效概率大幅度的降低。
[0036]
说明仅是本发明技术方案的概述，而可依照说明书的内容予以实施，仅为的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。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情况下，都可利用上述所述技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。

技术特征：
1.一种提高薄膜高吸附性能的系统，包括薄膜，所述薄膜为应用于薄膜电容器使用的金属化薄膜，是将薄膜置于含氧气氛围或惰性气体氛围存在条件下进行超高压电离电极处理，其特征是，包括：（1）利用导辊装置将薄膜拉伸平整，对薄膜表面进行除杂、除尘、防水处理，为表面处理薄膜；（2）制活化处理薄膜，将表面处理薄膜置于吸附性溶液中，在吸附性溶液中进行吸附掁荡处理，为吸附性薄膜；（3）将吸附性薄膜放卷置于含氧气氛围或惰性气体氛围存在条件下，采用超高压电离装置对位于两导辊之间的吸附性薄膜的表面进行超高压电离处理，电离处理薄膜；（4）将电离处理薄膜经除静电装置，进行除静电处理为除静电薄膜，将除静电薄膜经功能化处理、干燥，由收卷装置收卷处理为高吸附性薄膜。2.根据权利要求1所述提高薄膜高吸附性能的系统，其特征是控制放卷收卷速率为2-3.5 m/s。3.根据权利要求1所述提高薄膜高吸附性能的系统，其特征是步骤2）吸附性溶液为乙醇和乙二胺的混合溶液或为乙醇和三乙烯四胺的混合溶液，控制乙醇和乙二胺或三乙烯四胺的质量比为100：3-6。4.根据权利要求1所述提高薄膜高吸附性能的系统，其特征是控制经吸附掁荡处理得到的吸附性薄膜其表面湿润张力为35mn/m至60mn/m。5.根据权利要求1所述提高薄膜高吸附性能的系统，其特征是控制高压电离处理时电压为30000~50000v；对吸附性薄膜的正反两面分别或同时进行高压电离处理。6.根据权利要求1所述提高薄膜高吸附性能的系统，其特征是步骤2）控制吸附性溶液中进行振荡处理时间为10-60分钟。7.根据权利要求1所述提高薄膜高吸附性能的系统，包括放卷装置、收卷装置、薄膜表面处理器、若干导辊、超高压电离电极、冷却系统及除静电装置；超高压电离电极设于放卷装置与收卷装置之间，其特征是所述活化振荡处理器和薄膜表面处理器，依次的设于高压电离电极之前。8.根据权利要求7所述提高薄膜高吸附性能的系统，其特征是所述导辊为绝缘导辊；所述高压电离电极相对应或相错位的设于吸附性薄膜的正反两面位置。9.根据权利要求7所述提高薄膜高吸附性能的系统，其特征是所述系统还包括冷却系统，所述冷却系统与高压电离电极相对应设置。

技术总结
本发明是提供一种提高薄膜高吸附性能的系统，以提高金属化薄膜电容器电极之间的吸附性能，将金属化薄膜表面湿润张力由现有的≤10mN/m，提高到35mN/m到60mN/m，并且可以根据不同厚度的金属化薄膜进行调整湿润张力，及提高薄膜表面的粗糙度；从而保证制作金属化电容器时，电极可以不受外力作用下，容易结合在一起，降低薄膜电容器内部的间隙，电容器升温小等特点，具有低成本、易操作、高效率、高可靠性的优点。的优点。


技术研发人员：蔡学云 黄渭国 邬立文 张殿祥
受保护的技术使用者：六和电子（江西）有限公司
技术研发日：2023.04.07
技术公布日：2023/8/14