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摘要：随着我国电子工业的快速发展,薄膜电容器的使用越来越广泛,市场需求巨大。但目前国内薄膜电容组装过程中自动化程度低,生产效率低,生产质量得不到保证,国内的电容器市场大量依赖进口。国外薄膜电容组装设备自动化程度较高,但技术上严格保密,而且价格昂贵。为了打破国外这一垄断局面,研究和开发我国自己的高效、低成本的全自动薄膜电容组装设备就具有重要的实际价值。
关键词：金属薄膜电容器；生产设备；自动化
引言：现代电子行业的迅猛发展使得电容器的需求量大大增加,目前已经出现供不应求的现象,所以迫切需要研制出一批生产速度快、生产质量高的自动化设备来满足市场需求。目前,国内生产电容器的自动化设备技术还很不成熟,仍以消化吸收国外的先进设备为主。由于没有掌握核心技术,国内研制的电容器封装设备总存在各种致命缺陷,这直接导致了所生产的产品质量达不到要求,而且生产速度也提不上来。
1.金属薄膜电容器概述
金属化有机薄膜电容器是在有机薄膜,如聚酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、聚酞亚胺等薄膜上蒸镀一层薄铝层作为电极经卷绕而制成的。这类电容器由于具有各种优良的特性,而且价格低廉,因而广泛用于各种不同用途的整机仪器中,是目前世界上正在大力发展的分立元件。这类电容器的生产中,铝金属化是关键工序,而铝蒸发设备又是金属化工序的关键设备、因此,蒸发设备的技术性能的好坏和可纂性水平的高低直接影响到产品的质量和生产效率。目前国内各元件厂,铝金属化工艺和所使用的蒸发设备基本相同场与国外先进水平相比有一定差距,已成为生产中的薄弱环节。随着电子工业的发展,对金属化有机薄膜电容器质量和数量的要求不断增长,新出现的介质材料和新型金属化有机薄膜电容器也不断对铝蒸发工艺和设备提出了更高的要求。
2.铝蒸发设备的基本原理
物质在真空状态下，其熔点都较在大气中低，易于形成蒸汽，并不受其它杂质污染。铝蒸发就是把铝放在真空度为10-4下，加热到1100℃左右形成铝金属蒸汽而蒸镀到薄膜上。铝蒸发设备一般由机架、真空系统、蒸发系统、电气控制装置等组成。真空系统随被抽器容、真空度要求、抽真空时间等而异。蒸发系统包括:薄膜卷绕系统（包括张调节机构)、屏带传动、滚动冷却筒、蒸发源、送铝机构等。这些都装于真空室内,真空室的大小及其内部各机构的布置视被镀薄
膜材料和技术要求而定。真空室可根据需要分成真空度不同的上下两室,以缩短抽真空时间。图1表示设备的基本工作原理,被镀薄膜装于放解轴1上,经导辊2、冷却滚筒3、过辊4、测量辊6和6而至收卷轴7。在冷却滚筒下面约120—150毫米的地方,坩锅装于水冷铜电极之间通以低电压大电流,铝丝由送铝机构连续送于坩埚中部进行加热蒸发。为了保证薄膜卷绕平整、膜层不被擦伤,凡是薄膜经过的导辊、冷却滚筒、过辊、测量辊等应垂直于墙板,互相平行,转动灵活,表面光滑。薄膜的张力应根据材料性质及其厚度、宽度的不同能自动调整。冷却滚筒的冷却温度应根据薄膜材料及其厚度来确定,厚度愈薄冷却温度应愈低,如1.5μm聚酯、2μm也聚碳酸酯、4μm。聚丙烯就应冷却到一30℃或一40℃。为了防止钟罩打开后冷却滚筒表面凝结水气,还应设置加热装置。目前国内各厂在金属化有机薄膜电容器生产中,铝蒸发工艺和设备都大同小异,共同的缺点是：设备可靠性差,单屏带、小面积蒸发,蒸发速率不高,生产效率低；较薄的膜还不能蒸镀；无膜厚检测装置,金属膜层质量不高,厚度不均匀,蒸发源采用石墨增竭,虽然价格便宜,但使用寿命短,且污染膜层；电力消耗大,加热不稳定,不利于自动控制。解决上述问题的办法是采用多屏带、大面积蒸发和实现设备自动化,这是当前这种电容器进一步发展所亚待解决的重要问题。
3.铝蒸发设备自动化的内容
铝蒸发设备自动化的内容，根据其技术要求和自动化程度有所不同。一般铝蒸发设备的典型自动化程序如下方框图所示。从图中可知，铝蒸发设备自动化的内容主要包括：真空度的自动转换，膜厚控制，
蒸发速率的控制等。蒸发速率的控制又包括蒸发源加热调节，蒸发材料(铝丝)馈送的控制及其与蒸发源加热功率的配合。
3.1真空度的自动转换
真空度的自动转换，视设备的自动化程度而定。全自动化的设备可由计算机控制，按每日上下班、周末、节假日编制程序，从设备自动启动、抽真空、蒸发到切断电源、自动开关冷却水,实现全自动化。一般自动化设备其真空度的自动转换是指设备在接通电源、水源、启动机械泵的情况下，设备从抽预真空自动转换到抽高真空，高真空达到后自动投入蒸发，真空度下降停止蒸发，真空度恢复后又自动投入蒸发，蒸发完成后停止蒸发，阀门转换，真空室自动放气等。3.2真空度自动转换信号,
简单的方法是从热偶式规管中取出。根据热偶规管测量真空度的原理,在低真空状态下,热电偶产生的热电势决定于周围气体的压强。这是因为加热丝温度的变化取决于气体分子的热传导。当压强降低时气体传走的热量减少,加热丝的温度随之升高,于是热电势增大,情况相反时,则热电势减少。此电势值很小只有毫伏级,因此须经过放大才能作用继电器,驱动高低真空阀门。由此可分别设定“预真空一高真空一蒸发”的转换值,从而实现真空度的自动转换。
自动投入蒸发的顺序为:坩埚加热,同时卷绕电机扶预选值投入运行,延时后再送铝。当一卷薄膜蒸发完或蒸发中出现断膜、断屏带、无铝丝送进、坩埚断裂等现象时,均可自动停止蒸发。停蒸的顺序是：先停止送铝,后停止坩埚加热,延时后停止卷绕,阀门转换到扩散泵位置,真空室放气。开钟罩排除故障后又可按程序进行蒸发。
结束语：目前在金属化有机薄膜电容器生产中，铝金属化是一个薄弱的环节，已影响到产品的发展和提高。解决的办法是采用大面积多
屏带自动化蒸发。它可以提高质量和生产效率、节省能源、降低成本、改善劳动条件。铝蒸发设备自动化的内容随自动化程度及技术要求而不同,但通常都应包括上述各项。认真研究这些内容,并设计出合理的自动蒸发设备是当前亟待解决的一个问题。
参考文献：
[1]周立安 中国有机薄膜电容器的市场现状.电子外贸.2003(6):22—23
[2]汪洋.薄膜电容器发展势头强劲.电力电子.2006(3)：10—11
论文作者:劳志超
论文发表刊物:《基层建设》2017年2期
论文发表时间:2017/4/18
标签：薄膜论文; 电容器论文; 设备论文; 真空论文; 金属论文; 真空度论文; 电势论文; 《基层建设》2017年2期论文;