Mažytis, cilindrinis kondensatorius ant grandinės plokštės-tokio, kuris kaupia ir išskiria energijos pliūpsnį-, yra suvyniotas iš neįmanomai plonos, skaidrios plastikinės plėvelės, padengtos vos kelių atomų storio išgarinto metalo sluoksniu. Prieš suvyniojant ši subtili, metalizuota plėvelė švelniai termoformuojama į tikslią formą. Šią užduotį atliekančios kaitinimo plokštės turi skleisti visiškai vienodą karštį, pakankamai minkštos, kad neištirptų plastikas, o paviršius toks nelipnus ir lygus, kad nenubraižytų nė nanometro nuo trapios metalinės dangos.
Šildomų plokščių vaidmuo kondensatoriaus plėvelės termoformavime
Plonų metalizuotų plastikinių plėvelių terminis formavimas yra svarbus metalizuotų plėvelių kondensatorių gamybos etapas. Šie kondensatoriai yra plačiai naudojami galios elektronikoje, automobilių sistemose ir vartotojų įrenginiuose dėl didelio energijos tankio ir savaiminio gijimo savybių. Plastikinis pagrindas -paprastai dviašiai orientuotas polipropilenas (BOPP) arba poliesteris (PET)- yra padengtas itin plonu metalo (aliuminio, cinko ar lydinio) sluoksniu, nusodintu vakuuminiu garinimu. Metalo sluoksnis yra tik kelių nanometrų storio, daug plonesnis nei žmogaus plaukas.
Prieš suvyniojant plėvelę į kondensatoriaus ritinį, ji turi būti termiškai suformuota į tikslią formą (pvz., šiek tiek banguota arba specifinis kreivumas), kad būtų optimizuota apvijos geometrija ir elektrinės charakteristikos. Šis formavimas pasiekiamas praleidžiant judantį plėvelės tinklą tarp dviejų šildomų plokščių.
Procesas apima:
Metalizuotos plėvelės padavimas– Ištisinis plėvelės tinklas nukreipiamas tarp plokščių lygiagrečių plokščių.
Taikant šilumą ir švelnų spaudimą– Plokštės kaitinamos iki temperatūros, kuri yra šiek tiek aukštesnė už polimero stiklėjimo temperatūrą (Tg) (polipropilenui paprastai 70–90 laipsnių). Esant tokiai temperatūrai, plėvelė tampa lanksti, nelydant.
Formos formavimas– Plokštės suspaudžiamos maža, tiksliai kontroliuojama jėga (dažnai mažesnė nei 1 baras). Plėvelė atitinka plokščių paviršių kontūrus, kurie gali būti plokšti arba turėti mikrostruktūrinius raštus.
Aušinimas ir nustatymas– Po trumpo laikymo laiko plėvelė išeina iš plokščių ir atšaldoma, išlaikant susidariusią formą.
Kodėl PTFE dengtos plokštės yra būtinos
Metalinė plėvelės danga yra itin trapi. Dėl bet kokio sukibimo, įbrėžimų ar dalelių įstrigimo gali atsirasti skylių arba įtrūkimų, sugadinančių kondensatoriaus gebėjimą išlaikyti įkrovą. Todėl plokščių paviršiai turi turėti tris esmines savybes:
Nelipnus atpalaidavimas– Plėvelė neturi prilipti prie karštos plokštės. Ant plokščių paviršių padengiama aukštos kokybės be skylučių PTFE (politetrafluoretileno) danga. PTFE turi išskirtinai mažą paviršiaus energiją, todėl net ir subtilus metalizuotas sluoksnis švariai atsipalaiduoja, nepernešdamas ir neplyšdamas.
Ypatingas lygumas– PTFE danga yra poliruota iki veidrodinio paviršiaus (Ra < 0,05 µm). Bet koks mikroskopinis įdubimas ar nelygumai nubraižytų nanoskalės metalo sluoksnį.
Cheminis inertiškumas– PTFE nereaguoja su polimerine plėvele ar metalo danga, net esant aukštesnei temperatūrai.
Thešildomas plokštelinis metalizuotos plėvelės kondensatoriaus termoformavimasTaigi veikimas priklauso nuo PTFE dengtos plokštelės, kaip šiltos, lygios ir visiškai švelnios geležies, įspaudžiančios formą į tokią trapią plėvelę, kad ant jos nugaros neša metalo šnabždesys.
Temperatūros vienodumas: kritinis parametras
Temperatūros vienodumas visame plokštelės paviršiuje, be abejo, yra svarbesnis nei absoliuti temperatūra. Karšta vieta, esanti vos 2–3 laipsniais virš nustatytos vertės, gali sukelti vietinį polipropileno plėvelės susitraukimą. Susitraukimas keičia plėvelės storį ir dielektrinę konstantą, o tai tiesiogiai keičia gatavo komponento talpos vertę. Panašiai šalta vieta nesuminkština plėvelės, todėl susidaro nebaigta arba susiraukšlėja.
Šiam tikslui skirtos didelio našumo šildomos plokštės yra skirtos:
Daugiazoniai elektriniai šildymo elementai(pvz., kasečių šildytuvai arba išgraviruotos folijos šildytuvai), įmontuoti į plokštelės korpusą.
Uždarojo ciklo temperatūros valdymassu keliomis termoporomis (po vieną kiekvienoje zonoje), tiekiančiomis atgal į PID valdiklį.
Termiškai laidžios aliuminio arba vario plokštėssu vidinėmis pertvaromis tolygiai paskirstyti šilumą.
Tipinė vienodumo specifikacija: ±0,5 laipsnio visoje darbo zonoje.
Proceso pastaba: švarios patalpos aplinka ir statinis valdymas
Kadangi metalizuotos plėvelės storis yra tik keli nanometrai, bet kokios dulkių dalelės, didesnės nei 1 µm, gali prasiskverbti pro plėvelę ir sukurti skylutę, dėl kurios įvyks elektros gedimas. Todėl terminio formavimo procesas turi būti atliekamas a100 klasės (ISO 5) švari patalpaarba geriau. Šios priemonės yra privalomos:
HEPA arba ULPA filtravimasviso oro, patenkančio į darbo zoną.
Užsandarinti plokščių korpusaikad ore esančios dalelės nenusėstų ant plėvelės.
Reguliarus plokščių paviršių valymasnaudojant servetėles be pūkelių ir tirpiklius, kurie nepalieka likučių.
Be to, plastikinės plėvelės lengvai įgauna statinį krūvį, kuris pritraukia dulkes iš aplinkos oro. Anjonizuojanti juostayra tiesiai prieš plokštes. Jonizuojanti juosta skleidžia teigiamų ir neigiamų jonų srautą, kuris neutralizuoja statinį krūvį ant plėvelės. Tai apsaugo nuo elektrostatinio dalelių pritraukimo ir užtikrina švarų, be defektų paviršių prieš plėvelei susiliečiant su įkaitusia plokštele.
Mechaninis plokščių mazgo dizainas
Plokštės agregatas turi daryti vienodą slėgį per visą plėvelės plotį (kuris gali būti iki 1 metro). Netolygus slėgis gali sukelti vietinį pernelyg didelį arba nepakankamą formavimąsi. Tipiškos dizaino ypatybės:
Lygiagreti valdymo sistema– Tikslūs linijiniai guoliai arba oro cilindrai užtikrina, kad dvi plokštės uždarymo metu liktų visiškai lygiagrečios.
Slėgiu valdomas įjungimas– Pneumatinės arba servoelektrinės pavaros su jėgos grįžtamuoju ryšiu palaiko pastovią mažą suspaudimo jėgą.
Tinkamas montavimas– Plonas, karščiui atsparus elastomerinis sluoksnis už vienos plokštės gali būti naudojamas nedideliems plėvelės storio nelygumams kompensuoti.
Šildomos plokštės termoformavimo pranašumai, palyginti su alternatyviais metodais
| Metodas | Tinkamas metalizuotai plėvelei |
|---|---|
| Šildoma plokštelė (kontaktas) | Puikus – švelnus, vienodas, nelipnus PTFE paviršius |
| Karšto oro konvekcija | Prastas – netolygus kaitinimas, plėvelės plazdėjimo pavojus |
| Infraraudonoji spinduliuotė | Vidutinis – greitas, bet sunkiai valdomas vienodumas; gali perkaisti metalinę dangą |
| Ultragarsinis formavimas | Netaikoma – reikalingos standžios medžiagos |
Šildomos plokštės išlieka tinkamiausiu metodu, nes jose derinamas tiesioginis, efektyvus šilumos perdavimas su galimybe išlaikyti nesugadintą, be dalelių sąsają.
Išvada
Šildoma metalizuotos kondensatoriaus plėvelės plokštė yra švelnaus, itin tikslaus ir švaraus šiluminio valdymo meistriškumo klasė, formuojanti nematomą energiją taupančią šiuolaikinės elektronikos širdį. Suteikdama vienodą temperatūrą tiesiai virš polimero stiklėjimo taško ir naudodama be skylučių PTFE dangą, užtikrinančią tobulą atsipalaidavimą, plokštelė paverčia trapią, atomiškai ploną metalo ant plastiko juostą į tiksliai suformuotą dielektrinį sluoksnį, paruoštą vynioti. Kartu su švarios patalpos aplinka ir statiniu valdymu naudojant jonizuojančius strypus, šis metodas sukuria defektų neturinčias kondensatorių plėveles, kurių elektrinės savybės yra vienodos. Kiekvieno elektroninio įrenginio -nuo išmaniųjų telefonų įkroviklių iki elektrinių transporto priemonių keitiklių- veikimas pagrįstas tiksliu, švelniu visiškai plokščios plokštės šiluma.
