[发明专利]一种提高薄膜电容器粘着力并具有优良抗氧化性的镀锌膜的制造方法

说明书

本发明涉及一种可以提高薄膜电容器中的锌与聚合物薄膜粘着力，并具有优良抗氧化性的镀锌膜的制造方法。

由于大多数电气和电子装置具有致密细小的结构，使用金属镀膜的薄膜电容器的应用最近大大增加了。特别是，因为这样的覆盖膜电容器具有优良的高频特性和修补电极表面膜损伤或可能因自身污染造成的缺陷的自身修复能力，而显示出非常高的可靠性。与传统的电解电容器相比，在制造和成本方面，它们也有很多优点。由于这些原因，利用金属沉积(镀金属)膜的薄膜电容器的使用已经有所增加。

根据沉积金属种类的不同，电容器的镀金属膜分为：纯铝(Al)沉积型、铝-锌(Al-Zn)沉积型和锌(Zn)沉积型。

同那些利用铝沉积的薄膜的金属镀膜电容器(在下文写成MF-Al电容器)相比，利用镀锌膜的金属镀膜电容器(在下文写成MF-Zn电容器)，具有更优越的电气性能。然而，因MF-Zn电容器的抗潮湿和自我修复性能或多或少有点低，使其应用受到限制。

另一方面，由于铝比镀锌膜具有更高的电导率，使得铝沉积膜的厚度较小，从而显示优异的自我修复性能。特别是，因为在镀铝膜表面有一层有助于薄膜化学稳定的氧化铝，使膜具有非常好的抗氧化性质，因此有利于贮存。但是，这样的镀铝膜也有缺点：随时间的推移，其电容量会减小。另外从成本上考虑也不利，因为它要求1.33×10^-2至1.33×10^-3帕(10^-4到10^-5托)的真空度和1,500℃至1,800℃这样高的蒸发温度作为其沉积条件，沉积膜太薄(100至250)以致无法与铅导线接触。由于这样小的厚度，沉积膜很难具有厚边。因而，在将与金属导体接触的薄膜表面部分，形成不导电的氧化铝。镀铝膜上的氧化铝增加了电极与铅导线间的接触电阻。

相反，随着时间的推移，镀锌膜电容的电容量几乎或根本不增大。沉积在约600℃的低温、1.33至1.33×10^-1帕(10^-2到10^-3托)的真空度下就可实现。既然镀锌膜比镀铝膜厚度大，氧化锌在与铅导线接触的薄膜表面形成，因此减小了铅导线与电极间的接触电阻。同镀铝膜相比，这种膜在成本上也有优势。由于这些优点，镀锌膜已经得到了广泛的应用。

但是，锌有高氧化活性，以及它与绝缘材料制成的聚合物膜之间的粘着力很弱，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、取向聚丙烯(OPP)、聚乙烯(PE)或聚碳酸酯(PC)。由于上述原因，锌层显示低的表面粘结强度。因此，镀锌膜具有其锌层易被刮伤的缺点。

典型的是，镀锌膜的氧化以一种连续的方式，随着水分和氧气穿透薄膜，通过两个步骤来实现。只要膜中有水份存在，氧化就会继续。

第一步的氧化以下述方式实现：而第二步氧化进行的方式是：。水分的渗透通过如图2所示的A、B、C三种途径。通过途径A，空气中的水分与镀锌膜结合；通过途径B，镀锌膜与电容器的聚合物膜所含水分结合；通过途径C，镀锌膜也和渗过聚合物膜的水分结合。水分与镀锌膜的结合程度以途径A最大，途径C最小。

由于镀锌薄膜具有如下性质：即在空气中迅速氧化的性质以及在电容器制造过程中，从膜沉积之后氧化一直继续直到沉浸过程开始，尽管具有优良的电气性能，其应用受到限制。当存放很长一段时间时，也存在问题。为了提高沉积膜的粘着性能，同时仍保持镀锌膜的优点，于是英国专利No.1,754,064提出一种与沉积金属氧化物有关的方法，例如在聚合物膜上覆盖Al₂O₃并且在金属氧化物层上镀锌，从而提高镀锌膜的抗氧化性能。在德国专利No.0,083,137上，公开了另一种方法，锌基合金、如Zn-Al合金以单层形式沉积在塑料薄膜上来替代多层薄膜，从而提高了抗氧化性。事实上，当一种金属、如Cr沉积在锌层上能提高抗氧化性。但是在这种情况下需要高温和高真空度来沉积Cr。由于这个原因，这种方法仍不实用。

因此，本发明的目的在于提供一种为薄膜电容器制造锌金属膜的方法，该膜具有优良的抗氧化性，即通过表面处理沉积有锌金属膜的聚合物膜提高聚合物膜的表面张力使金属膜与水分隔离，或依靠在锌膜上沉积一种具有高结合能的金属达到这一目的。