關(guān)于薄膜電容器卷繞工序端面不齊的工藝改進(jìn)

使用兩層金屬化薄膜作為極板按要求擺放，設(shè)置固定的錯(cuò)邊、圈數(shù)、張力用卷繞機(jī)卷繞成一個(gè)圓柱形的芯子，在芯子的兩個(gè)端面噴涂上一層金屬層（大多數(shù)情況下采用純鋅）將電極引出，制作成了一個(gè)基本的電容器，這個(gè)芯子就是金屬化薄膜電容器的關(guān)鍵零件。但是在金屬化薄膜電容器卷繞過程，會(huì)有一定概率出現(xiàn)芯子卷繞端面不齊導(dǎo)致芯子最外圈端面不齊，特別是最外圈卷繞層偏離明顯（芯子直徑越大這種表現(xiàn)越明顯，對(duì)芯子電性能的影響越大），由此帶來的問題就是在芯子端面與噴金層結(jié)合度不好，導(dǎo)致電容損耗增大、等效電阻增大，削弱了電容的過電流能力。本文主要探索幾種解決以上卷繞問題的方法。

經(jīng)過分析我們認(rèn)為主要是芯子卷繞時(shí)要經(jīng)過一個(gè)低速→高速→低速的過程，在卷繞的最后階段由于芯子由高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)為低速狀態(tài)，速度上的劇烈變化引起擺動(dòng)，導(dǎo)致卷繞的最外層圈出現(xiàn)軌跡偏離。當(dāng)知道原因后我們認(rèn)為有以下幾個(gè)方向進(jìn)行改善：

1. 降低高度時(shí)的卷繞速度，減少卷繞最后階段的擺動(dòng)程度。

2. 增加卷繞芯子的錯(cuò)邊量以此來增強(qiáng)芯子極板與噴金層的結(jié)合度，從工藝上彌補(bǔ)外圈跑偏帶來的影響。

3. 采用波浪分切金屬化薄膜進(jìn)行卷繞以此來增強(qiáng)芯子極板與噴金層的結(jié)合度，從材料上來彌補(bǔ)外圈跑偏帶來的影響。

那么我們制定以下實(shí)驗(yàn)方案：

實(shí)驗(yàn)樣品：

使用我公司Metar卷繞機(jī)使用不同方案卷繞出相同卷繞長度（即相同卷繞圈數(shù)）的芯子，通過肉眼觀察，篩選出在外層卷繞層偏離（外圈跑偏）的芯子，與正常芯子端面整齊的芯子作對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

對(duì)比方案就是我們平時(shí)正常卷繞產(chǎn)品所采取的卷繞工藝，從上表中我們可以看出對(duì)比方案中出現(xiàn)外圈跑偏的芯子損耗、ESR比端面整齊的芯子大，而方案2由于降低了1倍的卷繞速度，有效降低卷繞時(shí)高速→低速時(shí)的膜擺動(dòng)，卷繞質(zhì)量大大提高，沒有出現(xiàn)外圈跑偏現(xiàn)象，而方案2、方案3個(gè)別芯子雖然也出現(xiàn)了外圈跑偏現(xiàn)象，但與端面整齊的芯子比起起來，損耗、ESR相同。

正常情況下，上述四個(gè)方案卷繞出的芯子

四、試驗(yàn)設(shè)備與方法：

直流電源、充放電測(cè)試設(shè)備、示波器TD03062A、羅氏線圈、數(shù)字電橋TH2618B（試驗(yàn)用）1000Hz檔、絕緣電阻表TH2681A。

用直流電源給電容器芯子充電，之后通過充放電測(cè)試設(shè)備來短路放電，使放電電流達(dá)到數(shù)千安，回路通過羅氏線圈連接到示波器來監(jiān)控放電電流的大小，進(jìn)而考核芯子與噴金層結(jié)合質(zhì)量，原理如下（圖1）。

取各方案中外圈跑偏的芯子，做短路沖放電實(shí)驗(yàn)（1000次為一個(gè)循環(huán)），起始實(shí)驗(yàn)電壓400Vdc，沒結(jié)束一個(gè)循環(huán)增加電壓50Vac，直至產(chǎn)品失效（容量變化≥±2% 或 實(shí)驗(yàn)后損耗≤1.1倍實(shí)驗(yàn)前損耗+0.0001），記錄失效電流，用電流除卷繞長度，得到芯子每米的耐電流能力，每個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果我們可以看出：

1. 將卷繞速度降低到原來的50%，沒有出現(xiàn)外圈跑偏的現(xiàn)象，說明降低卷繞速度可以改善卷繞質(zhì)量。

2. 錯(cuò)邊量1.7mm的芯子，不管是端面整齊的芯子還是外圈跑偏的芯子，在卷繞質(zhì)量相當(dāng)?shù)那闆r下，過電流能力高于錯(cuò)邊量1.5mm的芯子，說明增加卷繞的錯(cuò)邊量芯子，可以提高芯子的過電流能力，可以從工藝上彌補(bǔ)外圈跑偏帶來的影響。

3. 使用波浪分切金屬化膜卷繞的芯子，在錯(cuò)邊同為1.5mm情況，比普通直切金屬化膜過電流能力強(qiáng)，可以從材料上彌補(bǔ)外圈跑偏帶來的影響。

綜合分析的到以下結(jié)論：

1. 采用降低卷繞速度、增大卷繞錯(cuò)邊量、采用波浪分切金屬化膜均可以改善卷繞外圈跑偏的情況。

2. 在不考慮生產(chǎn)效率的情況下，優(yōu)先采用降低卷繞速度的措施。

3. 在不能調(diào)整錯(cuò)邊量（如裝配尺寸受限、使用內(nèi)串結(jié)構(gòu)金屬化膜進(jìn)行卷繞）時(shí)，應(yīng)采用波浪分切金屬化膜卷繞方案。