專利名稱：抗熱致?lián)p害的電容器以及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電連接金屬化膜電容器以改進其在寬溫度范圍內(nèi)的可靠性 并降低電容器的等效串聯(lián)電感的方法。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明說明了 一種得到具有如下性能的電容器的設(shè)計理念，截止2005 年6月28日本申請人沒有發(fā)現(xiàn)在市場上可以獲得該性能。對于大直徑金屬 化膜電容器，在端部噴涂金屬和金屬化膜之間存在明顯失配的溫度系數(shù)。 當(dāng)電容器在寬溫度范圍內(nèi)操作時這可能是大問題。隨著溫度升高，膜的膨 g超過端部噴涂金屬的膨脹。溫度系數(shù)失配是伴隨著內(nèi)部自加熱的更嚴(yán) 重的問題，這是因為內(nèi)部溫度將高于端部噴涂金屬。這意味著相對于較冷 的端部噴涂金屬而言的膜膨脹大于當(dāng)電容器溫度僅僅是環(huán)境溫度的函數(shù) 時所發(fā)生的膨脹。本發(fā)明涉及一種通過4吏端部噴涂物分成部分或段以減輕這種失配的影 響的方法，使得與當(dāng)使用連續(xù)的端部噴涂金屬時發(fā)現(xiàn)的失配相比，膜與端 部噴涂物之間相對移動的絕對值將明顯減小。這種改進得到具有比其它情 況高得多的可靠性的電容器，這是因為隨著電容器溫度變得高于或低于端 部噴涂工藝溫度而在端部噴涂金屬和電容器膜之間的接觸處的應(yīng)力大大 減小。金屬化電容器結(jié)構(gòu)是已知的現(xiàn)有技術(shù)。將金屬化膜巻成巻，各個膜層 延伸到巻繞截面的一側(cè)。通過將熔融金屬滴噴涂到電容器的各個端部以積 累到足以連接電端子的厚度來制成與金屬化膜的連接。建議利用掩模、鋸切或其它方式產(chǎn)生圖案來設(shè)計電容器端部噴涂系統(tǒng)， 所述圖案使在電容器巻繞體端部處的端部噴涂區(qū)域破裂成分離或接近分15離的島或段。在操作溫度范圍內(nèi)，這種分段將會在任意給定部位發(fā)生的絕 對失配限制至一定的值，該值將取決于對于所述段所選的尺寸和形狀。所 述圖案可以是實現(xiàn)該目的的任意圖案，并可以使用任意適當(dāng)數(shù)量的段或部 分段。各個端部噴涂段以如此方式與其它段連接，使得該連接能夠膨脹和 收縮而對膜電容器巻繞體沒有明顯的附加機械應(yīng)力。電容器可具有用于其負(fù)載的多個端子，包括但不限于用于各端部噴涂段的端子?？梢岳?但 不限于)編織導(dǎo)線、彎曲金屬條或折疊金屬條、或通過外部設(shè)備例如用于 各個段或組的獨立的電端子來形成相鄰部分之間的互連。然后會在電容器 外部形成各段之間的互連。分段圖案設(shè)計可以是滿足上述需要的任意設(shè)計。這種分段工藝可以用 在采用經(jīng)由電容器內(nèi)電極層和外連接之間的噴涂金屬界面的連接的任意 電容器上。截止2005年6月28日，本申請人沒有發(fā)現(xiàn)在市場上可以獲得將電容 器端部連接分段的這種方法。上述分段端部噴涂金屬如圖1和圖2所示。圖1是現(xiàn)有技術(shù)中已知的 巻繞金屬化膜電容器的示意圖。它由多次巻繞的聚合物薄膜例如聚丙烯構(gòu) 成，在所述聚合物膜上已經(jīng)預(yù)先沉積并圖案化金屬薄膜。通過利用通常噴 涂到圓柱體的兩個端面上的金屬涂層，在圓柱體的端部形成與巻繞圓柱體 的交替層的電接觸，由此在巻繞體的單獨的金屬膜層與端電極之間形成緊 密電接觸。兩個端部噴涂電極形成成品電容器的電端子。通常，端部噴涂 金屬以盡可能均勻的方式沉積在圓柱體端部上。圖2是本發(fā)明的形成巻繞膜電容器的兩個端子的方法的視圖。在這種 情況下，電容器的直徑大于其厚度，并且具有中空的中心區(qū)域，得到環(huán)形 器件。端部噴涂電極沉積到圓柱體的兩個大且平坦的表面上。各個電極均 圖案化為多個較小的電極段。在圓柱體一側(cè)上的段相互電連接以形成單個 電容器端子。在圃柱體另一側(cè)上的段以類似的方式相互連接。最小化段之 間的機械連接以減小段之間的機械強度。這使得單獨的段能夠彼此相對地 機械移動而不將不適當(dāng)?shù)腗應(yīng)力施加在下面的巻繞圓柱體上。本發(fā)明的另一方面在于減小等效串聯(lián)電感(ESL)，這可以通過分段電 極來實現(xiàn)。本技術(shù)領(lǐng)域中公知的是，當(dāng)必須減小在具有適當(dāng)物理范圍 (PhysicalExtent)的電源總線上的大的脈動電壓時，優(yōu)選的方法包括4吏用多 個并聯(lián)電連接并且沿電源總線物理分布的單個電容器。這減少了完成電路的ESL并改進了電路減小電源總線上的電壓脈動的性能。在此公開的分段 端電極提供同樣的功能。各個段具有在其與電源總線之間的分離的引線連 接。選擇引線以在電極段上引起最小的M應(yīng)力，特別是當(dāng)器件經(jīng)歷溫度 循環(huán)時。各個段用作準(zhǔn)分離的電容器，使得相對于在電容器的各端上具有 單個連續(xù)端電極和單個電引線的同樣電容器，分段電極電容器的總ESL減 小。本發(fā)明的一個優(yōu)點在于，它提供了由于電容器的端部噴涂電極與巻繞 圓柱體之間失配的溫度系數(shù)所產(chǎn)生的最小的可能^應(yīng)力。本發(fā)明的另 一個優(yōu)點在于，因為利用分段使得端部噴涂物和電容器部 分的相對移動最小化，所以它能夠在典型環(huán)境為寬范圍溫度循環(huán)的應(yīng)用中 實現(xiàn)最佳的可靠性。本發(fā)明的另一個優(yōu)點在于，如果電容器制造為具有來自各段(或各段 的亞組)的獨立的端子，則它可以在總線旁路(bus bypass)和/或能量儲 存應(yīng)用中具有極低的ESL地最佳地起作用，其性能超過當(dāng)今沒有利用本文 公開的端部噴涂段制造的電容器的ESL。


圖l是現(xiàn)有技術(shù)巻繞金屬化聚合物膜電容器結(jié)構(gòu)的視圖。 圖2是分段端部噴涂電極的視圖。
權(quán)利要求
1. 一種制造與巻繞金屬化膜電容器的兩個端子的電連接的方法，所述電容 器適用于寬溫度范圍的應(yīng)用，所述方法包括在所述電容器體的各個端部上 形成多個噴涂金屬電極段，其中通過機械適合的導(dǎo)電元件，將在所述電容 器體各個端部上的各個電極段電連接至所述電容器體的相同端部上的相 鄰電極段，和其中在相鄰電極段之間的間隙足以防止在寬溫度范圍內(nèi)所述 段之間的干擾。2. —種制造與巻繞金屬化膜電容器的兩個端子的電連接以實現(xiàn)低等效串 聯(lián)電感的方法，包括在所述電容器體的各個端部上形成多個噴涂金屬電極 段，其中通過機械適合的導(dǎo)電元件，將所述電容器體的各個端部上的所述 多個電極段的每一個與公共電極電連接。摘要本發(fā)明記載了一種圖案化巻繞金屬化膜電容器的噴涂金屬端部連接 的方法。該圖案化的端部連接改進了電容器在寬操作溫度范圍內(nèi)的可靠性 并減小了電容器的等效串聯(lián)電感。端部噴涂金屬端部噴涂金屬端部噴涂金屬示例性端部噴涂金屬分段圖案
權(quán)利要求
1.一種制造抗熱致?lián)p害的電容器的方法，所述方法包括通過在第一導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電層之間使用介電材料以與所述第二導(dǎo)電層間隔開的方式布置所述第一導(dǎo)電層來形成電容器體，所述第一層具有在所述電容器體的第一端部處的第一層縱向邊緣，所述第二層具有在所述電容器體的相對的第二端部處的第二層縱向邊緣；在所述電容器體的第一端部處，將端部噴涂金屬噴涂成與所述第一層縱向邊緣接觸，以產(chǎn)生第一端電極，和在所述電容器體的第二端部處，將端部噴涂金屬噴涂成與所述第二層縱向邊緣接觸，以產(chǎn)生第二端電極，所述端部噴涂金屬具有不同于所述介電材料的熱膨脹系數(shù)的熱膨脹系數(shù)；將所述第一端電極分成第一電極段，所述第一電極段在所述第一端部處各自電連接至所述第一層縱向邊緣的不同部分，布置所述第一電極段，以在所述段在所述第一端部處保持電連接至所述縱向邊緣的所述不同部分的同時，允許所述介電材料熱膨脹和收縮；和用柔性電導(dǎo)體將所述第一電極段連接在一起，以在允許所述第一電極段彼此基本上獨立地移動的同時將所述第一電極段電連接在一起，其中所述電容器在所述連接的第一電極段與所述第二端電極之間表現(xiàn)出電容。
2. 權(quán)利要求1所述的方法，還包括將所述第二端電極分成第二極段，所述第二電極段在所述第二端部 處各自電連接至所述第二層縱向邊緣的不同部分，以在所述第二電極段 保持連接至所述第二層縱向邊緣的同時允許所述介電材料熱膨脹和收縮5 和用柔性電導(dǎo)體將所述第二電極段連接在一起，以在允許所述第二電 極段彼此基本上獨立地移動的同時將所述第二電極段電連接在一起，其 中所述電容器在連接的第一電極段與連接的第二電極段之間表現(xiàn)出所 述電容。
3. 權(quán)利要求l所述的方法，其中使用金屬化聚合物膜形成所述導(dǎo)電層 和所述電介質(zhì)。
4. 權(quán)利要求l所述的方法，其中通過鋸割所述第一端電極將所述第一 端電極分成第一電極段。
5. 權(quán)利要求l所述的方法，其中通過在將所述端部噴涂金屬噴涂成與 所述第一層縱向邊緣接觸之前掩蔽所述電容器體的第一端部，將所述第 一端電極分成第一電極段。
6. 權(quán)利要求5所述的方法，其中利用包括金屬棒的金屬掩模掩蔽所述 第一端部。
7. 權(quán)利要求l所述的方法，其中利用刀具尖端將所述端電極分開。
8. 權(quán)利要求l所述的方法，其中所述第一端電極具有由從第一中心點 延伸的第一半徑限定的一般圓形，所述第一電極段包括由從第二中心點 延伸的第二半徑限定的分段圓形，其中所述第一中心點和第二中心點處 于不同的位置。
9. 一種減少金屬化膜電容器中的熱致?lián)p害的方法，所述電容器具有相 互電隔離的由金屬化膜制成的第一內(nèi)電極和第二內(nèi)電極的布置，其中所 述第一內(nèi)電極電連接至在所述第一端的第一端電極，所述第二內(nèi)電極電 連接至在所述第二端的第二端電極，其中所述第一端電極和第二端電極 是明顯剛性的并且具有不同于所述金屬化膜的熱膨脹系數(shù)的熱膨脹系 數(shù)，所述方法包括將所述端電極分成電極段，以在所述第一內(nèi)電極保持電連接至所述 第一端電極并且所述第二內(nèi)電極保持電連接至所述第二端電極的同時 允許所述金屬化膜熱膨脹和收縮。
10. 權(quán)利要求9所述的方法，其中在以熔融態(tài)將所述端電極噴涂到所述 內(nèi)電極上之后，通過鋸割所述端電極，將所述端電極分成段。
11. 權(quán)利要求9所述的方法，其中通過掩蔽所述內(nèi)電極的端部并將所述 端電極噴涂成與在端部上的所述內(nèi)電極接觸，來將所述端電極分成電極 段。
12. 權(quán)利要求11所述的方法，其中利用包括金屬棒的金屬掩模掩蔽所述 段。
13. 權(quán)利要求9所述的方法，其中利用刀具尖端將所述端電極分開。
14. 權(quán)利要求9所述的方法，還包括使一個端部的電極段相互電連接在 一起，并使另一個端部的電極段相互電連接在一起，其中一個端部的所 述電極段與另 一個端部的所述電極段電隔離。
15. 權(quán)利要求9所述的方法，其中通過將所述金屬化膜巻成一般圓柱形， 來將所述金屬化膜布置成交替的層。
16. —種生產(chǎn)具有金屬端電極的電容器的方法，所述金屬端電極連接至 具有熱膨脹和收縮的電介質(zhì)的巻繞金屬化膜，所述方法包括將各個所述端電極分成多個電極段，所述電極段在保持連接至所述 金屬化膜的同時可以響應(yīng)于熱膨脹和收縮彼此基本上獨立地移動。
17. 權(quán)利要求16所述的方法，還包括使用一個或更多個柔性電連接體將各個端電極的所述電極段相互電 連接。
18. 權(quán)利要求16所述的方法，其中使用一個或多個編織的電纜電連接體 相互電連接所述電極段。
19. 權(quán)利要求16所述的方法，其中使用刀具尖端將所述端電極分開。
20. 權(quán)利要求16所述的方法，其中所述金屬端電極具有由從第一中心點 延伸的第一半徑限定的一般圓形，所述段包括由從第二中心點延伸的第 二半徑限定的分段的圓形，其中所述第一中心點和第二中心點處于不同 的位置。
21. —種電容器，包括具有第 一層縱向邊緣的第 一導(dǎo)電層；具有第二層縱向邊緣的第二導(dǎo)電層，其中所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo) 電層相互間隔開地布置；位于所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間的介電材料；電連接至所述第一層縱向邊緣的第一端電極；和電連接至所述第二層縱向邊緣的第二端電極，其中所述第二端電極 分成各自連接至所述第二層縱向邊緣的不同部分的多個電極段，其中在 所述電極段保持與所述第二層縱向邊緣連接的同時，所述介電材料能夠 熱膨脹和收縮，其中所述電容器在各個所述電極段與所述第一端電極之 間表現(xiàn)出電容。
22. 權(quán)利要求21所述的電容器，其中上述電極段是第二電極段，并且所述第 一端電極分成各自連接至所述第 一層縱向邊緣的不同部分的多個 第一電極段，其中在所述第二電極段保持與所述第一層縱向邊緣連接的 同時，所述介電材料能夠熱膨脹和收縮。
23. 權(quán)利要求21所述的電容器，其中所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層為巻 在一起成為一般圓柱形的金屬化聚合物的單個片的各個部分。
24. 權(quán)利要求23所述的電容器，其中所述第二端電極包括一般圓形，并 且所述段由設(shè)置為至少部分跨越所述圓形的半徑的間隙限定。
25. 權(quán)利要求23所述的電容器，其中所述第二端電極包括一般的圓形， 并且所述電極段的數(shù)量基于所述圓形的半徑。
26. 權(quán)利要求25所述的電容器，其中所述第二端電極的圓形具有約10 英寸的直徑，并且所述電極段的數(shù)量為12~24。
27. 權(quán)利要求21所述的電容器，其中所述電極段的數(shù)量基于所述第二端 電極的尺寸。
28. 權(quán)利要求21所述的電容器，其中以最優(yōu)化抗第二端電極熱致破裂的 方式分開所述電極段。
29. 權(quán)利要求21所述的電容器，其中用柔性導(dǎo)體將所述電極段的至少兩 個連接在一起。
30. 權(quán)利要求29所述的電容器，其中所述柔性導(dǎo)體是編織導(dǎo)線。
31. 權(quán)利要求29所述的電容器，其中所述柔性導(dǎo)體是柔性金屬條。
32. 權(quán)利要求21所述的電容器，其中所述電極段的每一個連接至分離的 電端子。
33. 權(quán)利要求21所述的電容器，其中所述第二端電極具有由從第一中心 點延伸的第一半徑限定的一般圓形，并且所述電極段包括由從第二中心 點延伸的第二半徑限定的分段的圓形，其中所述第 一 中心點和第二中心 點處于不同的位置。
34. 權(quán)利要求21所述的電容器，其中至少一個特定的電極段包括部分跨 越所述特定電極段延伸的間隙。
全文摘要
本發(fā)明的具有一種或多種改進的示例性實施方案包括具有分段的端電極的電容器以及用于減小或消除電容器的熱致?lián)p害事件的對電容器的端電極進行分段的方法。
文檔編號H01G4/33GK101258568SQ200680032494
公開日2008年9月3日 申請日期2006年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月5日
發(fā)明者特里·霍斯金 申請人:Sb電子公司