本发明属于电容器,尤其涉及一种全极耳圆柱贴装式电容器及其制造方法。
背景技术:
1、电容器是由两块导体夹着一块绝缘体构成的电子元件。电容器作为三大基本元器件之一,主要作用就是储能和滤波,其中电解电容器因其容量大,耐压高,成本低等的优点在相关电子线路中广泛应用。随着工作频率的不断升高,电解电容寄生电阻电感等导致的品质因数低、损耗高和高频特性差的短板已经十分显著。这限制了电解电容器在高频旁路等场合的应用。影响电容器高频特性的寄生电阻和电感主要产生于极耳、引出条和导针等金属电极上,类似结构在电池上也广泛存在。在电池和电容器领域设计出了多种结构以降低电极的寄生参数。
2、美国特斯拉提出了无极耳结构的电池电芯us2019059691,采用多层电芯结构,其中第一电极采用无极耳结构,减小了寄生参数。但是第二电极仍采用单极耳结构,不适用于电解电容。
3、公告号为cn219202965u的中国专利,公开了一种电解电容器,利用金属壳体连接负电极,正电极连接金属盖在一定程度上降低寄生参数。但是该结构正负电极不在相同平面上,故无法兼容平面装配工艺。且该结构不包含防爆机构。
4、公开号为cn118156633a的中国专利申请,公开了一种圆柱锂电池,采用了四层卷绕结构,其中阳极和阴极用导电全极耳以减少电池内阻。但是该结构将正电极安排在电芯上部,与负电极在不同平面。无法与业界常用的印刷电路板平面组装工艺兼容。而且电解电容器工作时膨胀系数较大,为了增加安全性需要加装防爆机构,而该电芯结构正极极耳占用了防爆阀的空间,故该结构无法直接使用在电解电容上。
5、总的来说,传统的圆柱电解电容器采用单极耳或双极耳结构,寄生电阻和电感较大,不适用于高频应用。为了降低寄生参数,有些结构会使用无极耳或全极耳结构。将电极布置在电芯或电容器的上下两端。这种安排不适用于元器件平面装配工艺,尤其是对圆柱电容器而言引线麻烦。另外无极耳方案中电极上下布置对于电解电容器而言无法留出防爆装置的位置,违反安全规定。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种全极耳圆柱贴装式电容器,以解决现有圆柱电容器寄生参数较大,装配不便,安全性不高的问题。
2、为了解决以上问题,本发明公开了一种全极耳圆柱贴装式电容器,包括圆柱形芯包、金属外壳、第一极集流片和绝缘环,所述圆柱形芯包一侧与金属外壳相连,另一侧与第一极集流片相连,所述绝缘环设置于第一极集流片和金属外壳之间,将二者隔离,所述圆柱形芯包包括第一极箔,第二极箔和隔离纸;所述第一极箔包括第一极涂层、第一极极耳和第一极绝缘带,所述第二极箔包括第二极涂层、第二极极耳和第二极绝缘带,隔离纸包括内部隔离纸和外部隔离纸,所述第一极箔、内部隔离纸、第二极箔和外部隔离纸沿中心轴卷绕使第一极箔、离中心轴最近,外部隔离纸离中心轴最远,卷绕形成圆柱形芯包,并在芯包的两端形成第一极极耳区和第二极极耳区,所述第一极极耳区与第一极集流片相连,所述第二极极耳区与金属外壳相连。
3、作为上述技术方案的进一步改进:
4、所述第二极极耳呈放射状倒伏并紧贴圆柱形芯包外表面,所述第一极极耳倒伏并紧贴圆柱形芯包端面。
5、所述金属外壳上设置有向内凸出的滚槽,所述第二极极耳区与滚槽相连。
6、所述第二极极耳与金属外壳顶部之间设有安全空间,所述金属外壳顶部设置有防爆阀。防爆阀使得电解电容发生短路时,电容内部气体能冲开防爆阀保护使用者人身安全。
7、所述第一极极耳和第二极极耳均采用全极耳分别连接第一极箔和第二极箔。只保留第一极集流片,金属外壳兼作第二极集流片。电流传输路径短,阻抗小,最大程度减小寄生参数。
8、所述第一极绝缘带设置在第一极箔靠近第二极极耳的位置,所述第二极绝缘带设置在第二极箔靠近第一极极耳的位置。
9、所述隔离纸的宽度大于等于第一极箔和第二极箔不含极耳的宽度。
10、自远离中心轴向靠近中心轴的第二极极耳,其长度逐渐增大。此处可为逐渐增大,也可采用内长外短的无具体规律的长度变化形式。
11、所述第一极集流片上设置有第一极引脚,所述金属外壳上设置有第二极引脚,所述第一极引脚和第二极引脚位于同一平面。方便后续贴片焊接。
12、与现有技术相比,本发明的有益效果是:
13、本发明的一种全极耳圆柱贴装式电容器将圆柱形芯包的第二极极耳辊压使其呈放射状倒伏并紧贴芯包外表面,与金属外壳之间通过滚槽实现全方向物理连接。滚槽通过固定第二极极耳进而锁定圆柱形芯包,降低了第二极的寄生参数并提高了芯包的结构稳定性和抗振动性。第二极极耳与金属外壳顶部之间留有安全距离,可以在金属外壳顶部布置防爆阀使得电解电容发生短路时,电容内部气体能冲开防爆阀保护使用者人身安全。第一极极耳和第二极极耳均采用全极耳连接第一极箔和第二极箔,只保留第一极集流片,金属外壳兼作第二极集流片。电流传输路径短,阻抗小,最大程度减小寄生参数。在圆柱形芯包中,第一极箔靠近第二极极耳的位置加工第一极绝缘带,第二极箔靠近第一极极耳的位置加工第二极绝缘带。当辊压极耳时绝缘带可以有效防止第一第二极因加工应力损伤箔材而发生短路。引脚设置于同一平面,支持电容贴片封装工艺,高频特性更好。
1.一种全极耳圆柱贴装式电容器,包括圆柱形芯包(100)、金属外壳(200)、第一极集流片(210)和绝缘环(220),所述圆柱形芯包(100)一侧与金属外壳(200)相连,另一侧与第一极集流片(210)相连,所述绝缘环(220)设置于第一极集流片(210)和金属外壳(200)之间,将二者隔离,其特征在于:所述圆柱形芯包(100)包括第一极箔(110),第二极箔(120)和隔离纸(130);所述第一极箔(110)包括第一极涂层(111)、第一极极耳(113)和第一极绝缘带(112),所述第二极箔(120)包括第二极涂层(121)、第二极极耳(140)和第二极绝缘带(122),隔离纸(130)包括内部隔离纸和外部隔离纸,所述第一极箔(110)、内部隔离纸、第二极箔(120)和外部隔离纸沿中心轴卷绕使第一极箔(110)、离中心轴最近,外部隔离纸离中心轴最远,卷绕形成圆柱形芯包(100),并在圆柱形芯包(100)的两端形成第一极极耳区和第二极极耳区,所述第一极极耳区与第一极集流片(210)相连,所述第二极极耳区与金属外壳(200)相连。
2.根据权利要求1所述的全极耳圆柱贴装式电容器,其特征在于,所述第二极极耳(140)呈放射状倒伏并紧贴圆柱形芯包(100)外表面,所述第一极极耳(113)倒伏并紧贴圆柱形芯包(100)端面。
3.根据权利要求1所述的全极耳圆柱贴装式电容器,其特征在于,所述金属外壳(200)上设置有向内凸出的滚槽(201),所述第二极极耳区与滚槽(201)相连。
4.根据权利要求1所述的全极耳圆柱贴装式电容器,其特征在于,所述第二极极耳(140)与金属外壳(200)顶部之间设有安全空间,所述金属外壳(200)顶部设置有防爆阀(203)。
5.根据权利要求4所述的全极耳圆柱贴装式电容器,其特征在于,所述第一极极耳(113)和第二极极耳(140)均采用全极耳分别连接第一极箔(110)和第二极箔(120)。
6.根据权利要求1所述的全极耳圆柱贴装式电容器,其特征在于,所述第一极绝缘带(112)设置在第一极箔(110)靠近第二极极耳(140)的位置,所述第二极绝缘带(122)设置在第二极箔(120)靠近第一极极耳(113)的位置。
7.根据权利要求1所述的全极耳圆柱贴装式电容器,其特征在于,所述隔离纸(130)的宽度大于等于第一极箔(110)和第二极箔(120)不含极耳的宽度。
8.根据权利要求1所述的全极耳圆柱贴装式电容器,其特征在于,自远离中心轴向靠近中心轴的第二极极耳(140),其长度逐渐增大。
9.根据权利要求1所述的全极耳圆柱贴装式电容器,其特征在于,所述第一极集流片(210)上设置有第一极引脚(211),所述金属外壳(200)上设置有第二极引脚(204),所述第一极引脚(211)和第二极引脚(204)位于同一平面。
10.一种如权利要求1所述的全极耳圆柱贴装式电容器的制造方法,其特征在于,包括以下步骤:
