薄膜电容器的生产工艺主要有卷绕、喷金、热处理、赋能、焊接等,其中,热处理过程又叫热定型(Heat Setting),是一道必不可少的工序,它可以消除应力,显著提高薄膜电容器的稳定性。
一、热定型工艺作用
热定型工艺在薄膜电容器生产中具有多重关键作用。
首先,通过加热过程中聚丙烯薄膜在纵向和横向上的热收缩,可有效挤出卷绕后残留在电介质层间的空气,并蒸发芯子内部依附的潮气,从而提高电容器元件的紧密程度。
其次,使得薄膜的分子结构趋于稳定,减少其在后续温度循环或长期工作中的形变,从而确保电容值(C)、损耗角正切(tanδ)和绝缘电阻(IR)等关键参数的高度稳定。
因为薄膜在卷绕过程中会受到拉伸和弯曲,导致聚合物分子链产生内应力。这些应力若不消除,在温度变化或长期工作下可能逐渐释放,引起电容芯子尺寸的微小变化,如收缩或变形,导致电容值漂移、电气参数不稳定,甚至引发电极接触不良。

二、热定型工艺流程
薄膜电容热定型工艺是采用分段升温+长时间保温的流程,通常是在加热炉中完成,处理时间可能从数小时到十几小时不等,具体取决于电容器的尺寸和设计。另外,有厂商开发了红外线加热技术,可实现流水线作业,加快生产效率。
以聚丙烯薄膜电容器为例,聚丙烯薄膜的玻璃化温度(Tg)约 - 10℃,熔点(Tm)约 165℃,热定型温度需控制在 Tg 与 Tm 之间(100℃~130℃),此时 PP 分子链段发生松弛,释放卷绕内应力;同时在压力作用下,膜层间的空气被排出,分子链重新排列并固定,结晶度从卷绕后的约 50% 提升至 55%~60%,达到热力学稳定状态。
其分段升温+长时间保温的流程如下:
● 首先,将卷绕好的电容器卷芯放入带有鼓风机的烘箱内,启动设备开始加热工序;
● 第一步先在 60±5℃的温度下加热 2 小时;
● 随后将烘箱温度提升至 70±5℃,保持该温度继续加热 2 小时;
● 接着升温至 80±5℃,同样加热 2 小时;
● 之后进一步升温至 90±5℃,持续加热 2 小时;
● 最后将温度提高到 100±5℃,在此温度下延长加热时间至 3 小时。
● 加热工序完成后,关闭加热系统,进行自然冷却;
● 半小时后关闭鼓风机,待烘箱内温度降至 60℃以下时,再将电容器卷芯取出,完成整个热定型流程。

三、常见工艺缺陷及解决措施
| 缺陷 | 产生原因 | 解决措施 |
| 容量漂移超标 | 定型温度不足、冷却速率过快 | 提高主定型温度 5℃,降低降温速率至≤3℃/min,增加二次定型 |
| 芯子起泡、分层 | 预定型不充分,芯内空气未排出 | 延长预定型时间至 60min,提高预定型压力至 0.2MPa |
| 击穿电压偏低 | 定型压力不均,层间有间隙 | 采用专用定型夹具,超薄膜产品改用分段加压工艺 |
| 金属化层脱落 | 定型温度过高,超过金属层耐受温度 | 控制温度≤115℃,在定型炉内充氮气保护(车规级高端产品) |
来源:综合整理
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