一种薄膜及其制备方法和电容器
阅读说明：本技术 一种薄膜及其制备方法和电容器 (Film, preparation method thereof and capacitor ) 是由 许靖晗 卢锋 李医 罗进文 肖鄂 万卫平 杨红军 于 2021-06-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种薄膜及其制备方法和电容器,包括依次设置的介电膜层、金属层及硅油保护层。其能有效提高电容器在极端环境中的使用寿命,以增加电子产品的安全性能和使用寿命。(The invention discloses a film, a preparation method thereof and a capacitor. The capacitor can effectively prolong the service life of the capacitor in an extreme environment so as to increase the safety performance and the service life of an electronic product.)
技术领域
本发明属于薄膜电容器
技术领域
，特别涉及一种薄膜及其制备方法和电容器。背景技术
近年来，随着对电子产品的安全性能要求的提升，市场对于产品在极端环境下的使用寿命的要求变得越来越高，特别是对薄膜电容器的性能有了更高的要求。普通的薄膜电容器中的薄膜包含一层金属层，在温湿度较高的环境下使用时，金属层很容易氧化，导致电容器容量衰减，影响产品的使用寿命。为了减少容量的衰减，厂商通常会选择增加金属层的厚度，从而防止金属层有效区的彻底消失。但是，金属层厚度的增加会损伤介电薄膜，使电容器的耐压性能降低，因此急需要开发一种在高温高湿环境中不易氧化的薄膜，以防止电容器容量衰减大幅度下降，保证薄膜电容器的使用寿命。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种薄膜及其制备方法和电容器，其能有效提高电容器在极端环境中的使用寿命，以增加电子产品的安全性能和使用寿命。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种薄膜，包括依次设置的介电膜层、金属层及硅油保护层。
优选的，所述介电膜层一端设置有留白区，所述硅油保护层设置在所述金属层及所述留白区的表面。
优选的，所述硅油保护层的水接触角为70°-105°。
进一步优选的，所述硅油保护层的水接触角为90°-105°。
优选的，所述硅油保护层由聚硅氧烷构成。
优选的，所述硅油保护层的水接触角由以下公式计算得到：其中，n为水接触角，Δh为硅油消耗的体积，ρ为硅油的密度，s为单个聚硅氧烷分子含有的硅原子数量，Mn为组成聚硅氧烷平均分子量，L为卷膜长度，D为卷膜宽度。
优选的，所述硅油的密度ρ在0.5-1g/cm3之间，所述单个聚硅氧烷分子含有的硅原子数量s在1-100之间，所述聚硅氧烷平均分子量Mn在100-5000之间。
优选的，所述介电膜层由定向聚丙烯膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚酰亚胺膜及聚苯乙烯膜中的一种构成。
进一步优先的，所述介电膜层由定向聚丙烯膜构成。
进一步优先的，所述介电膜层由双向拉伸聚丙烯膜构成。
优选的，所述金属层由铝、锌、镁、银、铁、镍及金中的至少一种构成。
本发明的另一个目的在于提供一种上述薄膜的制备方法：
一种如上所述的薄膜制备方法，包括以下步骤：
(1)在介电膜层表面沉积一层金属，形成金属层；
(2)将硅油蒸汽沉积在金属层表面，形成硅油保护层；
(3)对硅油保护层进行等离子体固化处理，即得。
本发明的另一个目的在于提供一种电容器，包括如上所述的薄膜。
优选的，所述电容器的制备方法包括以下步骤：
(1)使用两片如上所述的薄膜进行错边卷绕，制成电容器芯子；
(2)将圆形的芯子进行压扁处理，变成扁型；
(3)压扁后的芯子端面进行喷金处理，形成导电的喷金层；
(4)在喷金层两侧焊接导线，形成引脚；
(5)将焊线后的芯子放入塑料外壳中，灌入环氧树脂，并进行固化，即得。
本发明的有益效果是：
本发明的薄膜具有优异的抗氧化性，尤其当硅油保护层的水接触角为70°-105°，其抗氧化性随着水接触角的增大而增强，当硅油保护层的水接触角为90°-105°时，其抗氧化性达到最佳。
本发明的薄膜电容器具有优异的耐高温高湿性能，当硅油保护层的水接触角大于70°时，电容器的容量衰减逐渐降低，电容器耐高温高湿性能达到要求。当水接触角在90°-105°之间时，电容器容量衰减极小，电容器耐高温高湿性能达到最好效果。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明薄膜的示意图；
图2为本发明电容器的示意图。
附图标记：
100.介电膜层；200.金属层；300.硅油保护层；400.喷金层；500.引脚；600.外壳。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1-21：
如图1所示，实施例1-21的薄膜，包括依次设置的介电膜层100、金属层200及硅油保护层300，其中介电膜层100一端设置有留白区，硅油保护层300设置在金属层200及留白区上，其中介电膜层100为双向拉伸聚丙烯膜构成。
上述薄膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)在介电膜层100表面沉积一层铝或锌铝合金，形成金属层200，同时介电膜层100一端涂抹有屏蔽油，能屏蔽铝金属的沉积，形成留白区；
(2)将硅油蒸汽沉积在金属层200及留白区一侧表面，形成硅油保护层300；
(4)对硅油保护层300进行等离子体氧化固化，即得。
其中为了确保硅油被完全固化，需要对等离子体处理的强度进行限定，处理强度公式如下：
E＝P/(v×D)
式中，E为等离子体处理强度，P为等离子设备输出功率，v为离子速度，D为介电薄膜宽度。本发明所述薄膜的生产中，等离子体处理强度需要大于12.5。
同时，所述实施例1-21的金属层200区域的方阻为14±2Ω/cm2。
此外，硅油保护层由聚硅氧烷构成，硅油保护层的水接触角由以下公式计算
得到：
其中，n为水接触角，Δh为硅油消耗的体积，ρ为硅油的密度，s为单个聚硅氧烷分子含有的硅原子数量，Mn为组成聚硅氧烷平均分子量，L为卷膜长度，D为卷膜宽度，硅油的密度ρ在0.5-1g/cm3之间，单个聚硅氧烷分子含有的硅原子数量s在1-100之间，聚硅氧烷平均分子量Mn在100-5000之间，根据上述公式计算水接触角值和接触角测量仪测量数值之间的偏差小于2°。
实施例1-21使用了三种类型的硅油，但是本发明所述薄膜使用的硅油不仅限于实施例所述的三种。薄膜的水接触角相关数据如表1所示。
表1：实施例1-21的薄膜的水接触角：
由表1可知，根据上述公式计算所得水接触角数据与接触角测量仪实际测量值的偏差不超过±2°，说明本发明所述经验公式可用于本发明所述薄膜的生产设计。
如图2所示，实施例1-21的电容器，分别对应包括实施例1-21的薄膜，电容器的制备方法包括以下步骤：
(1)使用两片薄膜进行错边卷绕，制成电容器芯子；
(2)将圆形的芯子进行压扁处理，变成扁型；
(3)压扁后的芯子端面进行喷金处理，形成导电的喷金层400；
(4)在喷金层400两侧焊接导线，形成引脚500；
(5)将焊线后的芯子放入塑料外壳600中，灌入环氧树脂，并进行固化，即得。
试验例：
分别对实施例1-21的薄膜进行饱和蒸汽实验(PCT)，实验条件为将薄膜在105℃，100％湿度，1.3atm环境中放置30min，然后使用超景深三维显微系统进行氧化面积测量和氧化比例的自动计算得出薄膜表面的氧化率。
同时分别对实施例1-21的电容器进行了耐久性试验测试，耐久性试验测试条件为常压，85℃，85％湿度环境下，电容器附能过后，负载310V交流电压进行测试，测试时间为1000h，统计电容器的容量衰减率。
实施例1-21的薄膜表面的氧化率及实施例1-21的电容器的容量衰减率见表2。
表2：性能测试结果
实施例
水接触角测量值
薄膜氧化率
电容器容量衰减率
1
61.98
20.67％
15.96％
2
66.74
22.35％
15.87％
3
69.53
21.46％
16.32％
4
71.32
15.33％
14.74％
5
72.88
13.79％
14.69％
6
76.94
11.38％
13.66％
7
85.96
6.32％
9.96％
8
89.67
4.41％
8.88％
9
91.38
4.26％
5.61％
10
92.79
3.92％
5.85％
11
94.86
3.85％
4.04％
12
96.05
3.69％
3.99％
13
94.31
3.17％
2.77％
14
97.43
3.06％
2.91％
15
99.85
2.69％
2.06％
16
98.35
3.07％
1.94％
17
102.79
2.77％
1.85％
18
103.66
2.65％
1.73％
19
100.94
2.98％
1.66％
20
106.38
2.64％
1.14％
21
105.42
2.54％
1.12％
由表2可知，经过饱和蒸汽实验测试，当本申请的薄膜表面的水接触角为70°-105°，其氧化率随着水接触角的变大而减小，且当薄膜表面的水接触角为90°-105°时，PCT试验后薄膜的氧化面积小于6％，此时的薄膜抗氧化性能达到最佳状态。
同时当水接触角小于70°时，电容器测试之后的容量衰减较大，表明电容器耐高温高湿性能差，当水接触角大于70°时，电容器的容量衰减率逐渐减小，电容器耐高温高湿性能达到要求，当水接触角在90°-105°之间时，电容器容量衰减较小，电容器耐高温高湿性能达到最好效果。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
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