史上最全固态电容工艺性能介绍

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固体电解质是导电性高分子聚合物, 为电子导电模式,而液态电解质为 离子导电模式。导电性高分子拥有 比液态电解质更为优秀的传导性指 数,导电性高分子电导率比液态电 解质高3个数量级!
因此,固体铝电容器有极低的 ESR,其高频阻抗特性、温度 稳定性、寿命、耐纹波电流等 方面均有优异表现。
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4-1高频低阻抗
在芯子内部形成导电聚合 物
液态电 容流程

含浸
工序目的
——— 吸附工作电解液
装配 将芯子放在铝壳内,并通 装配

过胶粒封口,保持芯子
清洗 清洗外壳及导针油污等
清洗

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3、固体电解质铝电解电容器结构及工艺
3.4 基本工艺流程
固态电 容流程
工序目的
老练 稳定产品性能;剔除早期 失效品
电性能 对产品的常规电参数进行 测试 测试筛选
2005年以来,在Intel等公司的推动下,固态电容器市场得到飞速 发展。业界普遍认为PEDT型固体铝电解电容器是最具发展前景的 铝电容器。
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3、固体电解质铝电解电容器结构及工艺
3.1 结构类型:卷绕式,由正负电极箔、 电解纸 、导针、胶粒、铝壳、电解质构 成。
产品外形图:
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3、固体电解质铝电解电容器结构及工艺
速减小。所以铝电容在测试过程中可以看到漏电流随测试时间
迅速减小,然后趋于稳定。
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1、铝电解电容器简介
1-2 铝电解电容器的主要参数解释:
(5)损耗:用损耗角正切表示,是在规定频率的正弦电压下, 电容器的损耗功率除以电容器的无功功率。
P有 UI sin tg P无 UI cos
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1、铝电解电容器简介
来自百度文库
1-1铝电解电容器的结构特点:
(1)、介质层----阀金属氧化膜AL2O3的单向导电特性,铝电解电 容器有正负极之分。
(2)、高的电场强度(600Kv/mm):利用电化学方法,在腐蚀过 的阳极铝箔表面上生成一层极薄的,约0.01一1 um的铝氧化膜 作为电容器的电介质,它与铝箔阳极结合为一整体。
最新一代固体电解质即导 电聚合物PEDT,在导电性、 热稳定性、化 学稳定性方 面均有明显的优势,是目 前可选 用的综合性能最好 的固体电解质
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3、固体电解质铝电解电容器结构及工艺
3.4 基本工艺流程
固态电 容流程
工序目的
裁切 将铝箔或电解纸裁切成设 计宽度
刺铆卷绕 将导针铆接到铝箔上,并 将铝箔与电解纸卷绕成芯 子
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1、铝电解电容器简介
• 电解电容器分类
• 按阀门金属种类分: 铝电解电容器;钽电解电容器或铌电解电 容器。
• 按电解质状态分: 液态电解电容器和固体电解质电容器。
• 按阳极呈现的状态分:箔式卷绕型电解电容器;烧结型电解电 容器。
• 按正负极引出方式分:引线型;牛角型;焊片型;螺栓型;表 面贴状型(V-CHIP)。
0.01S/cm数量级),因此OS-Con具有比液体铝电容器低得多的ESR,
具有很好的高频特性。
TCNQ的热加工不好,只能在很窄的温度范围内保持短时间的熔融状态,
对于制造工艺有非常严格的要求。此外TCNQ的耐焊接热稳定性也不够
好,这些都在一定程度上限值了TCNQ型电容器的发展。
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2、铝电解电容器的发展
电容器的损耗,在直流电压下主要为漏导损耗,在交流电压 下主要为漏导损耗和介质极化损耗。 电容器会因为消耗能量而发热。
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: 1-2铝电解电容器的主要参数解释
(6)ESR(毫欧):
即电容器的等效串联电阻ESR,如下图电容器的等效电路所 示。
ESR会影响到产品的功率损耗、高频特性、滤波效果等。
电容器等效电路图
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1、铝电解电容器简介
目前通用型铝电解电容器主要为卷绕型铝容器
外形结构如下:
径向引线型
牛角端子型(基板自立式) 螺栓端子型 立式贴片型(V-CHIP)
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1、铝电解电容器简介
内部结构,如下图:
阳极为铝金属箔,介质是用电
化学方法在阳极金属箔表面上 形成的阀金属氧化膜AL2O3 , 阴极则为多孔性电解纸所吸附 的工作电解质
干涸,限制长期使用寿命。 5)液体电解质易受热膨胀,出现漏液或爆裂的现象(如右图)
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2、铝电解电容器的发展
• 要解决传统液态铝电解电容存在的问题,改变阴极材料及制取 工艺是有效途径。
• 用电导率高的固态导电材料取代传统的电解液,极大地提高了 电解电容器的性能及可靠性。
• 固态电解电容具有高频低ESR(高纹波电流)、长寿命高可靠 等优异特征,解决了传统产品电解液易干涸、漏液、爆裂等问 题。
(3)、电解电容器的阴极是电解质。电解质根据其物理状态可 分为液体电解质、固体电解质。为了使电容器的阴极与外电路
相接,必须从结构上加一阴极引出板(阴极箔)成为一完整的
结构。
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1、铝电解电容器简介
1-2 铝电解电容器的主要参数:
(1)额定电压(UR):电容器在额定温度范围内所允许的连续工作最 大直流电压或脉冲电压的峰值;
聚吡咯PPY一般用来做叠层片式铝电解电容器。
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2、铝电解电容器的发展
• 而固体铝电解电容器又经历了三代的发展,主要 体现在固体电解质的改变
(3)、1988年,德国拜尔公司开发出新一代导电高分子材料PEDT (3,4-聚乙烯二氧噻吩),此后PEDT在铝电解电容器中成功应用, 标志着第三代固体铝电解电容器的诞生。PEDT具有更高的电导率 (可达100S/cm以上),且具有更佳的化学稳定性及热稳定性。
(2)浪涌电压(US):短时间内电容器可以承受的最大电压值;一般 中低压产品, US=1.15 UR
(3)电容量(uF)及误差(%):电容量表明电容器储存电荷的能力, 容量误差是电容器实际容量偏离标称值的范围,一般为±20%; 同等规格的产品,电压越高,容量越低,大约电压提高一倍,容 量下降1~3倍,电压越高,降幅越大;
导电聚合物固体电解质 铝电解电容器
深圳振华富电子有限公司 谈 斌 2010
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目录
1、铝电解电容器简介 2、铝电解电容器的发展 3、固体电解质铝电解电容器结构及工艺 4、固体电解质铝电解电容器优异特性 5、固体电解质铝电解电容器的典型应用 6、“振华富”产品系列及行业状况
• 而固体铝电解电容器又经历了三代的发展,主要 体现在固体电解质的改变
(2)、1989年,日本Carlitor公司掌握了导电高分子材料聚吡咯PPY的 生产技术,随后日本昭和公司将其应用于铝电解电容器,这就是第二 代的导电高分子型固体铝电解电容器(SP-CAP)。 PPY的电导率可达10S/cm以上,因此SP-CAP比OS-Con具有更低的 ESR,更好的频率特性,在很宽的温度范围内都可以保持很低的等效 串联电阻。
固体铝电容器最出色的 性能就是它具有近似理想的 阻抗频率特性。
在100KHz~1MHz的宽频 率范围内都具有很低的阻抗 值(如图中A曲线),特别 适合于作为去耦合电容器来 去除电路中的纹波、脉冲、 数字、静电以及音频等各种 噪音。
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4-2优良的温度特性
ESR在-55~105℃的宽温度范围内几乎可以保持不变,如下图(a),特别 适合应用于长期工作在低温恶劣条件下的电子设备。 电容量随温度变化略高于钽电解电容器 ,低于其他电容器,如下图(b).
液态电 容流程
老练
电性能 测试
工序目的
同 同
标识 将型号规格印在外壳上
标识

外观检查
外观检查
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3、固体电解质铝电解电容器结构及工艺
3.4 基本工艺流程
固态电 容流程
工序目的
成品检查
液态电 容流程
成品检查
工序目的
包装
包装
入库
入库
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4、固体电解质铝电解电容器优异特性
•固体电解质与液态电解质比较:
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2、铝电解电容器的发展
• 而固体铝电解电容器又经历了三代的发展,主要 体现在固体电解质的改变
(1)、1983年日本三洋电机开发出了有机半导体TCNQ型固体铝电解
电容器,这是真正意义上的第一代固体铝电解电容器,商品名为OS-
Con型铝电解电容器。
TCNQ的电导率约为1S/cm,远高于液体电解质(电导率
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4-3高温长寿命
固体电解质因没有液态电解液易挥发现象,使用寿命很长,产品的寿命 一般情况下遵循工作温度每下降20℃、寿命增加10倍;而液体铝电容器则 是工作温度每下降10℃、使用寿命只增加2倍。下表是两种电容器的寿命估 算,可见固体铝电容器的实际使用寿命要远远长于液体铝电容器。
寿命估算:左边为固态铝电解电容器,右边为液态铝电解电容器
3.2 正负电极箔
高压阳极箔 放大率400倍
光箔通过化学或电化学的方式, 进行腐蚀,在表面形成许多微 孔,使其有效面积极大扩大 (几百到上万倍),因此单位 面积具有极高的容量。
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3、固体电解质铝电解电容器结构及工艺
3.3 内部结构解剖图:
在铝箔微孔内形成附着的 固体导电聚合物(PEDT)。
Solid Al.E. capacitor
Wet Al.E.capacitor
105℃ 2,000h
105℃ 2,000h
95℃ 85℃
6,300h 20,000h
95℃ 85℃
4,000h 8,000h
75℃ 63,000h
75℃ 16,000h
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4-4额定纹波电流高
导电聚合物固体铝电解电容器由于本身的ESR很低,因此, 允许在某瞬间通过很大的纹波电流,而因此产生的焦尔热所引起 的温升很小。
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: 1-2铝电解电容器的主要参数解释
(7)额定纹波电流(mA): 在规定频率下最大允许交流电流的有效值,在该电流下电
容器可在规定的上限温度下连续工作。 最大允许纹波电流决定于环境温度,电容表面积(散热区
域),耗散因数tan δ (或者 ESR) 以及交流频率。 由于热应力对电容寿命有决定性作用,由纹波电流产生的
1、铝电解电容器简介
3)电容器的分类(按介质材料分)铝?电解电容器
电解电容器
钽电解电容器
铌电解电容器
电容器
有机介质电容器
纸质电容器 薄膜电容器
无机介质电容器
陶瓷电容器 云母电容器
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1、铝电解电容器简介
4)什么是电解电容?
电解电容是指在铝、钽、铌、钛等阀金属表面采用阳极氧化法 生成一层氧化物做为介质层,以电解质作为阴极而构成的电容 器。以液体铝电容器为列说明,如图:
热量就是影响使用寿命的重要因数。 (8)温度范围:电容器设计所确定的能连续工作的环境温度范围
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2、铝电解电容器的发展
传统的液体铝电解电容存在的问题: 1)温度特性差,性能随温度波动大; 2)ESR值大,高频滤波特性差等; 3)电解质为离子传导,高频响应能力差; 4)电解液在长时间的使用过程,会逐渐
• 按特性分:
通用型;宽温型;长寿命型;无极性型;低
漏电流型;低阻抗型(LOW ESR);高频特低阻抗型;耐高纹波型。
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1、铝电解电容器简介
现在市面上可见的电解电容器主要以铝、钽电解电容 为主。因电解电容单位容量大,额定容量可以做到非常大 (几千微法甚至几法拉),占据电容器市场的半壁江山。 其中铝电解电容器因价格便宜、性能优异,又占据了电解 电容市场的80%以上,在大容量的应用领域具有其独特的优 势。
以相同尺寸(φ10×10mm)的产品比较:钽电容器所允许 的纹波电流大约为1900mA,液体铝电容器大约为630mA,而 固体铝电解电容器可以达到5500 mA。这是因为导电聚合物固 体铝电解电容器ESR比其他电容器小得多的缘故。
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1、铝电解电容器简介
1)什么是电容器? 储存电荷的容器,由二块极板中间间隔介质层组成,三
大无源器件之一(电容、电感、电阻),在电子设备中大 量使用。
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1、铝电解电容器简介
2)电容器的作用? 隔直流阻交流,电路中主要用作 1、滤波、旁路 2、储能: 3、耦合: 4、调谐等
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1、铝电解电容器简介
1-2 铝电解电容器的主要参数解释: (4)漏电流(uA):额定电压施加在电容器(加保护电阻)上
所测得的泄漏电流,表征电容器介质的绝缘性能;
漏电流与容量大小、施加电压高低、使用温度、测试时间等相 关。
小型铝电容的测试时间一般为2分钟,初始测试电流包括了位
移电流、吸收电流、漏电流,位移电流与吸收电流会随时间迅
点焊组架 将芯子熔接在工艺条上, 并组装在载架上
液态电 容流程
裁切
刺铆卷 绕

芯子预 修补铝箔切口边缘及加工

形成 过程中损伤的介质层
工序目的
同 同 —— ——
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3、固体电解质铝电解电容器结构及工艺
3.4 基本工艺流程
固态电 容流程
工序目的
芯子热 处理
聚合
使电解纸碳化,降低纸的 损耗及提高对电解质的吸 附力
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