[发明专利]高温电容器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及电容器，并且具体涉及薄膜电容器中的电介质层，例如金 属化薄膜电容器中的电介质层。

背景技术

在过去十年间，通过先进制造技术和新材料的结合，实现了在电容器可靠 性上的显著增长。特别是在所谓的薄膜电容器方面，获得了性能的极大增强。 基于制造技术可以将薄膜电容器分类为三种，也就是，薄膜和箔(foil)电容 器、金属化薄膜电容器和混合工艺薄膜电容器。

通常地，金属化薄膜电容器由通过塑料(plastic)膜分开的两个金属电极 组成。金属化塑料膜通过在塑料膜层上真空沉积金属膜来构造。这将提供紧凑 的电容器结构、自清洁能力、更长的寿命以及更高的能量密度。一些常规使用 的塑料膜是聚丙烯和聚醚酰亚胺膜。典型地，金属膜层极度薄，为大约200-500 埃数量级并且典型地是铝或锌。与其他类型的电容器相比较，金属化薄膜电容 器在尺寸、简易以及制造成本上具有优势，并且因此广泛应用于功率电子工业 中。

尽管在金属化薄膜电容器上已经获得显著进步，但某些问题，例如热稳定 性和降低的寿命却持续挑战其广泛的应用。例如，以聚丙烯膜作为电介质层的 金属化薄膜电容器不适合大约90℃以上的操作。

因此，需要设计一种可以解决上述问题并满足电子工业应用的当前需求的 金属化薄膜电容器。

发明内容

依照本发明的一个方面，提供制造电容器的方法，包括等离子体处理聚醚 酰亚胺膜的表面。该方法还包括金属化该处理表面，然后在相对表面上设置电 极和最后封装电容器。

依照本发明的另一个方面，制造电容器的方法包括在氟化的气氛中等离子 体处理聚醚酰亚胺膜的表面。该方法也包括金属化该表面，然后，和前面一样， 在相对表面上设置电极和最后封装电容器。

依照本发明的另一个方面，提供包括由具有至少一个氟化表面的聚醚酰亚 胺膜制成的电介质层的电容器。电容器也包括设置在聚醚酰亚胺膜的氟化表面 上的金属化层，和设置在与氟化表面相对的聚醚酰亚胺膜侧上的电极。

附图说明

当参考附图阅读下面的具体实施方式时，可以更好地理解本发明的这些和 其他的特征、方面和优点，在全部附图中相同的附图标记表示相同的部分，其 中：

图1是依照本发明的方面的示例性的金属化薄膜电容器的概略的说明；

图2是依照本发明的一个方面的金属化薄膜电容器的一部分的截面图，其 图解了电介质层的等离子体处理的表面；

图3是依照本发明的一个方面制造具有如图2的等离子体处理表面的电介 质层的金属化薄膜电容器的示例方法的步骤流程图；

图4图型比较了市售聚醚酰亚胺膜、旋涂聚醚酰亚胺膜和填充有纳米填料 氧化铝(Al₂O₃)的聚醚酰亚胺膜的击穿电压与暴露在等离子体中的时间的变化 关系，所述膜全部都可以用于如图2中的高温金属化薄膜电容器；

图5是可以用在如图2中的高温金属化薄膜电容器中的改进的聚醚酰亚胺 膜的介电常数与施加信号频率的变化关系的图解；以及

图6是可以用在如图2中的高温金属化薄膜电容器中的改进的聚醚酰亚胺 膜和没有等离子体处理的双轴取向的聚丙烯膜的击穿电压和温度的变化关系的 图解比较。

具体实施方式

如下面详细地论述，本发明的实施方案包括具有改进电特性并可在高温操 作的金属化薄膜电容器。还对制造这样的膜和薄膜电容器的方法进行描述。这 里考虑的一些介电特性是介电常数和击穿电压。电介质的“介电常数”是电容 器电容与在真空中相同构造的电极的电容的比率，在前者的电容器中电极之间 和周围的空间是用电介质填充的。如在这里使用的，“击穿电压”指的是在施 加AC或DC电压下，电介质材料的电介质击穿抗力的度量。在击穿前施加的 电压除以电介质材料的厚度来得到击穿电压。通常是以电势差的单位比上长度 单位来度量，例如千伏每毫米(kV/mm)。作为在这里应用，术语“高温”指 的是高于大约100摄氏度的温度(℃)。