關于薄膜電容器卷繞工序端面不齊的工藝改進

使用兩層金屬化薄膜作為極板按要求擺放，設置固定的錯邊、圈數、張力用卷繞機卷繞成一個圓柱形的芯子，在芯子的兩個端面噴涂上一層金屬層（大多數情況下采用純鋅）將電極引出，制作成了一個基本的電容器，這個芯子就是金屬化薄膜電容器的關鍵零件。但是在金屬化薄膜電容器卷繞過程，會有一定概率出現芯子卷繞端面不齊導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越明顯，對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合度不好，導致電容損耗增大、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。

經過分析我們認為主要是芯子卷繞時要經過一個低速→高速→低速的過程，在卷繞的最后階段由于芯子由高速旋轉狀態轉為低速狀態，速度上的劇烈變化引起擺動，導致卷繞的最外層圈出現軌跡偏離。當知道原因后我們認為有以下幾個方向進行改善：

1. 降低高度時的卷繞速度，減少卷繞最后階段的擺動程度。

2. 增加卷繞芯子的錯邊量以此來增強芯子極板與噴金層的結合度，從工藝上彌補外圈跑偏帶來的影響。

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

那么我們制定以下實驗方案：

實驗樣品：

使用我公司Metar卷繞機使用不同方案卷繞出相同卷繞長度（即相同卷繞圈數）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比實驗。

對比方案就是我們平時正常卷繞產品所采取的卷繞工藝，從上表中我們可以看出對比方案中出現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，有效降低卷繞時高速→低速時的膜擺動，卷繞質量大大提高，沒有出現外圈跑偏現象，而方案2、方案3個別芯子雖然也出現了外圈跑偏現象，但與端面整齊的芯子比起起來，損耗、ESR相同。

正常情況下，上述四個方案卷繞出的芯子

四、試驗設備與方法：

直流電源、充放電測試設備、示波器TD03062A、羅氏線圈、數字電橋TH2618B（試驗用）1000Hz檔、絕緣電阻表TH2681A。

用直流電源給電容器芯子充電，之后通過充放電測試設備來短路放電，使放電電流達到數千安，回路通過羅氏線圈連接到示波器來監控放電電流的大小，進而考核芯子與噴金層結合質量，原理如下（圖1）。

取各方案中外圈跑偏的芯子，做短路沖放電實驗（1000次為一個循環），起始實驗電壓400Vdc，沒結束一個循環增加電壓50Vac，直至產品失效（容量變化≥±2% 或 實驗后損耗≤1.1倍實驗前損耗+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，每個實驗結果如下：

從實驗結果我們可以看出：

1. 將卷繞速度降低到原來的50%，沒有出現外圈跑偏的現象，說明降低卷繞速度可以改善卷繞質量。

2. 錯邊量1.7mm的芯子，不管是端面整齊的芯子還是外圈跑偏的芯子，在卷繞質量相當的情況下，過電流能力高于錯邊量1.5mm的芯子，說明增加卷繞的錯邊量芯子，可以提高芯子的過電流能力，可以從工藝上彌補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，在錯邊同為1.5mm情況，比普通直切金屬化膜過電流能力強，可以從材料上彌補外圈跑偏帶來的影響。

綜合分析的到以下結論：

1. 采用降低卷繞速度、增大卷繞錯邊量、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. 在不考慮生產效率的情況下，優先采用降低卷繞速度的措施。

3. 在不能調整錯邊量（如裝配尺寸受限、使用內串結構金屬化膜進行卷繞）時，應采用波浪分切金屬化膜卷繞方案。