电容器基本常识

電容器基本常識一﹑電容器的基本構造﹕在正負兩極間加入介質（絕緣材料）乃是電容器的最基本構造﹒二﹑電容器的總類﹕1﹒含油紙質電容（Oil impregnated paper Capacitor）以兩層以上的絕緣體當介質﹐在真空槽中含浸絕緣油﹐再予以封裝即可﹒2﹒金屬化紙電容（Metallized paper Capacitor）3﹒聚乙酯膜電容（Polyester Film Capacitor）4﹒金屬化聚乙酯膜電容（Metallized Polyester Film Capacitor）簡稱MPE5﹒聚苯乙烯膜電容（Polystyrene Film Capacitor）簡稱P.S.Cap6﹒聚丙烯膜電容（Polypropylene Film Capacitor）簡稱PP.Cap7﹒金屬化聚丙烯膜電容（Metallized Polypropylene Film Capacitor）簡稱MPP Cap. 8﹒雲母電容（Mica Capacitor）9﹒瓷電容（Ceramic Capacitor）10﹒鋁電解電容（Aluminum Electrolytic Capacitor）11﹒空氣電容（Air Capacitor）12﹒聚碳酯電容（PC）以上凡是金屬化膜電容器皆具有自我恢復作用和小型化的特色﹐自我恢復作用是經電壓瞬時破壞後﹐仍會恢復﹐不致短路﹐因其材料上蒸著之金屬物氣化蒸發飛散之固﹒三﹑本公司之主要產品本公司是以第3~7項為主要電容器製造商。

可依序按有感﹑無感﹑材質之不同而區分﹒四﹑生產流程1﹒包漆型金屬化膜電容器流程（附件一）﹒2﹒包漆型無感電容器流程（附件一）3﹒包漆型有感電容器流程（附件一）五﹑電容器的電氣特性1﹒使用溫度之範圍﹕係電容器加上額定電壓﹐能經過長期使用而不致破壞的最高和最低溫度之範圍﹐各種電容器之使用溫度範圍各異﹐因此在選用時必需選取能合乎使用環境溫度範圍的電容﹐以免使用壽命太短﹒Example:2﹒DF值（損耗因素﹕Dissipation Factor）DF為損耗因素﹐指電容使用於高頻﹑大信號的電路時﹐其電容所損耗的電量與原有之帶電量之比例﹒例如﹕某電容之帶電量為1庫倫﹐經用於某回路上時損耗了0.2庫倫﹐剩下0.8庫倫﹐則其DF值為0.2/1=20%﹒若是容器的DF值越大﹐則該電容器越容易生熱﹐易遭破壞﹐壽命不長﹒因此使用條件不同的電路上對DF的要求也應該有所不同﹒Example:3﹒IR（絕緣電阻﹕Insulation Resistance）漏電流與絕緣電阻有直接的關系﹐我們希望漏電流越小﹐就得要求絕緣電阻越大﹐因此在各種電路的電容器其IR都有最小值的規定﹒IR的表示方法為容量小或等於0.33uF時用MΩ﹐容量大於0.33uF時﹐則以MΩ＊uF=ΩF為規格值﹐由於絕緣電阻很高﹐故一般使用單位為MΩ﹒4﹒額定電壓（Working V）﹑耐電壓（Breakdown V）﹑測試電壓(Test V)﹒額定電壓﹕電容器於溫度40℃以下常溫中﹐可連續長期所加的電壓稱為額定電壓或工作電壓﹒耐電壓﹑測試電壓﹕耐電壓就是破壞電壓﹐以額定電壓的數倍加壓多少時間來表示耐電壓的高低﹐我們訂定以額定電壓的數倍為測試電壓﹒5﹒電容器的適用頻率電容器的容量和散逸因素（DF）會因頻率不同而不同﹐若於某頻率時﹐容量和DF值變化很大﹐以致超出我們的規格值﹐則該電容器就不適用以這頻率﹒例如﹕某電容于出廠時是以1KHz測試其容量﹐但卻使用在100Mhz 的電路上﹐則其容量勢必不足﹒而頻率對其DF值的影響也很大﹐頻率越高﹐等效串聯電阻所形成的發熱量越大﹐發熱量越大﹐則又造成等效串聯電阻的增加﹐也就使得DF增大﹐這就是為何DF會隨頻率增加而增加的原因﹒6﹒電容量的單位電容量的單位﹐中文稱為法拉（Farad）﹐一法拉就是加一伏特電壓于一電容器的兩極上﹐當此電容充滿了一庫倫（Coulomb）的電荷時﹐此電容的電容量即稱一法拉﹒由於法拉的單位太大﹐故實用單位以uF(micro Farad, F) nF(nano Farad, F) pF(pico Farad, F )表示﹒其之間之關系如下﹕1F= uF= nF= pF對應表如下﹕六﹑電容器之製程電容器之製造是由捲取開始﹐經由壓型﹑焊接﹑排板﹑包漆﹑烘烤等製程製作而成﹐而其容量會因其不同行程而有上升或下降﹒一般來說﹐當捲取後﹐其素子即有容量﹐當壓型後其容量會上升﹐經由焊接後會下降﹐至包漆烘烤後則會上升﹒可參考附件二﹒（一）捲取目的﹕將塑膠膜材料捲成所需要的素子﹒其捲法有兩種﹐依捲繞﹑焊接構造不同而分為兩種﹕（1）有感型（Inductive）（如圖）（2）無感型（Non-Inductive）(如圖)有感型（Inductive）導線（圖一）有感型（圖二）無感型＊有感型以材料區分﹐又簡稱為PEI與PPL兩種﹐其體積比無感型略小﹒唯其雜散電感較多是其缺點﹒＊無感型以材料區分又分為PEN﹑PPN﹑MPE﹑MPP﹑PPS等﹐可略去因電極箔捲繞後所產生之雜散電感﹒在電路中發熱量較低﹐可避免損壞﹒其缺點為體積較大﹒＊無感型在製作上可變更設計如下圖示之特殊電容器﹒＊有感﹑無感在其低頻時（約數 KHz）其特性是相同的﹐只有在高,頻（約10MHz~100MHz）時﹐才會顯現出無感與有感之特性分別﹒＊目前優普電子（蘇州）廠所擁有捲取機台數約有99台﹒＊捲取材料（二）壓型目的﹕將捲取後的圓形電容素子﹐以油壓熱壓機依所規定之溫度﹑時間﹑壓力壓成扁平形狀﹐再置於恒溫烤箱中使其材料自然收縮而穩固其特性﹒其主要過程為材料自然收縮﹐並以加熱後將其內部空氣﹑濕氣一并清除﹒並可利用熱壓程序將電容容量提升﹒特性影響﹕素子經熱壓後造成其容值升高﹐其理由如下﹕電容容值其基本公式為﹕C＝Ka/d (K= 介電常數﹐A＝面積﹐d＝兩導体之間距)Ad故C（容值）正比于A（面積）﹐而與d（距離）成反比﹐所以當壓型後﹐素子其中心間隙變小﹐而造成容值升高﹒所需材料﹕捲取後的圓形電容素子﹒目前擁有設備﹕產能﹕作業步驟﹕1﹒準備好待壓型之素子﹐將素子先放在預壓機上初步壓扁﹒2﹒依流程卡上規定條件設定熱壓機之各項環境參數（溫度﹑壓力﹑時間）﹒3﹒待溫度上升至預定值後﹐將預壓好之素子放入熱壓機內進行熱壓﹒＊預壓時素子不可壓的太扁﹐否則會使素子端面凹凸不平﹐以素子不會滾動為宜﹒＊須待溫度上升至設定值方可作業﹒＊素子要互相分開﹐不可重疊﹒＊壓力調整的允許誤差為±5Kg﹒（三）包封目的﹕對壓形烘烤后之素子進行包封作業﹐以便于噴金作業﹒所需材料﹕冷壓紙﹑美紋膠帶﹒目前擁有設備﹕作業步驟﹕1﹒將素子倒在振動盤內﹐開始作業﹒2﹒包封一盤後用美紋膠帶封住接口﹒3﹒一批作業完畢後須清乾淨再進行下一批作業﹒＊包封膠帶寬度需比素子長度寬3－4mm（特殊大規格可適用比素子長度寬5mm之膠帶）﹒＊包封素子不可有連體﹒（四）噴金（Metal spraying）目的﹕是以鋅或鋅錫合金﹑五元合金﹑巴比合金加以噴焊處理後之導體﹑電極面﹐此噴金作業需配合高壓空氣﹐將溶解之合金噴焊於電極面﹒特性之影響﹕噴金牢不牢固與其噴焊厚度均會造成DF值（損失角）很大之影響﹒而其噴金之粒子粗細及其噴金距離亦會影響其DF值﹐如噴金材料（鋅﹑鋅錫﹑五元合金﹑巴比合金）之粒子基本上越細越好﹐但也不能太細﹐否則會造成霧化現象﹒而控制其粗細之變因為電壓﹑電流及噴金距離﹒所需材料﹕鋅線﹑鋅錫線﹑五元合金線﹑巴比合金線﹒目前擁有設備﹕機台名稱及其設定﹕（1）KOEM自動噴金機參數設定參考表作業步驟﹕1﹒將待噴金之產品用美紋膠包緊平放在噴金盤上﹒ 2﹒開啟電源﹐開始噴金﹒3﹒作業完畢後﹐再噴另一面﹒4﹒兩面皆噴完後﹐即取下進行下一盤作業﹒5﹒將噴金完之素子盤放在拆紙夾具上﹐進行拆紙作業﹒6﹒將拆紙完之素子放在滾邊機上進行滾邊作業﹐以清除毛邊﹒ ＊ 噴金厚度一般為0.4~0.6mm ﹒ ＊ 噴金顆粒越小越好﹒＊ 每一流程應單獨噴金﹐不得混批﹒ ＊ 噴金作業之首批檢查項目﹕a ﹒容值依流程卡規定b ﹒DF 值依流程卡規定c ﹒噴金面應完整d ﹒應無毛邊e ﹒厚度依流程卡規定f ﹒噴金顆粒（五）清除目的﹕此流程是因在電容器之製造過程中﹐從捲取﹑壓型﹑包封﹑噴金時﹐均有可能因雜質滲入造成特性不良﹐而此流程是以直流高壓電加於噴金後之電極兩端﹐用電氣清潔方式﹐把可能引起素子IR 及VT不良的顆粒予以清除﹐恢復原來的良品特性﹒目前擁有設備﹕（六）焊接目的﹕將清除後之素子焊上導線﹒所需材料﹕0.5mm ﹑0.6mm ﹑0.8mm ﹑1.0mmCP 或TC 導線﹒ 目前擁有設備﹕作業步驟﹕1﹒依規格尺寸﹐調整焊頭﹑夾具﹑素子輸送導槽及導線規格﹒ 2﹒調整焊接電壓刻度﹒3﹒將焊接之素子倒入振動盤﹐開啟振動盤﹒ 4﹒開啟焊接開關進行作業﹒＊ 因以點焊過程中﹐可能會將導線壓入素子端面﹐並加以點焊﹐故可能造成塑膠膜或金屬膜損害﹐而影響其DF 值﹐故於焊接後需測試DF值及耐電壓﹒＊導線長度須照流程卡規定﹒＊焊接牢靠度之檢查方法﹕取焊接好的電容拔下導線﹐導線與素子接觸部分可以沾到噴金層顆粒﹐說明焊接良好﹐若導線上不會沾到噴金層則焊接不良﹒未噴金之素子若拔下導線﹐導線沾有鋁箔或錫箔則為焊接良好﹒（七）排板目的﹕將焊完的素子以一定的間距固定在排條上﹐以便進行包漆﹒所需材料﹕美紋膠帶目前擁有設備﹕作業步驟﹕自動排板﹕1﹒依產品規格尺寸調整振動盤﹐平行振動槽及夾具﹔2﹒把需排板之產品倒入振動盤﹔3﹒設定每個板條所排素子之重量﹐啟動開關﹔4﹒將已排板好的板條放入周轉箱﹒人工排板﹕1﹒依產品腳距選擇排板模具(8﹑9﹑10﹑11﹑14﹑17﹑19﹑21﹑27)﹔ 2﹒將板條置于模具上﹐把素子放于模具腳孔內﹐導線放於板條上﹔3﹒待一排板放滿後用美紋膠貼住導線壓緊並取下﹒（八）滴油目的﹕對排板完之產品塗上離型劑﹐以防止包漆時導線沾漆﹒材料﹕離型劑﹕鐵氟龍﹑消泡劑﹑三氯乙烷﹒目前擁有設備﹕作業步驟﹕1﹒按比例配好離型劑﹔ 2﹒調整各導槽﹑滴油嘴位置﹔3﹒將板條放在導軌上﹐開動機器﹔ 4﹒將已滴好油之板條收至母架﹔ 5﹒將母架收到架車﹒（九）包漆烘烤目的﹕本流程是在不影響電容器之容量﹑耐壓﹑DF值（損失角）等品質下﹐將電容放入真空樹脂含浸機內﹐使其外表包上一層用以絕緣之環氧樹脂（Epoxy）﹒其目的為使本體與外界隔絕﹐防止漏電與氧化﹒所需材料﹕主劑﹑稀釋劑﹑硬化劑﹒目前擁有設備﹕作業步驟﹕1﹒將主劑﹑稀釋劑﹑硬化劑按比例配好﹐進行真空脫泡﹐待漆中不再有氣泡冒出倒入包漆盤中繼續脫泡﹒2﹒將母架放在包漆盤上﹐蓋上玻璃蓋子開始抽真空﹒3﹒當真空達到作業條件﹐將漆盤上升待素子完全浸入漆中﹐再破真空而後將漆盤緩緩下降﹐至其素子本體浸入漆中為止﹐但必須以導線不沾漆為原則﹒4﹒取出母架放于架車上﹒5﹒按烘烤條件設定低溫﹑高溫溫度﹑烘烤時間及排風時間﹒6﹒將架車推入烤箱﹐啟動開關開始烘烤﹒7﹒烘烤完成後﹐將架車拉出烤箱﹒＊漆可分為內漆外漆﹐內漆又分為內膠﹐為內環氧樹脂﹐其作用為滲入素子內﹐以加強導線附著力﹐內漆僅用以有感系列﹒外漆為外環氧樹脂﹒＊流程圖﹕滴油預烘配漆第一次沾漆烘烤第二次沾漆烘烤第三次沾漆晾乾烘烤＊配漆比例﹕（十）打印目的﹕將包漆完之產品打上印字﹐以作規格之識別﹒使用材料﹕UV油墨﹑待打印之產品﹒目前擁有設備﹕作業步驟﹕1﹒打開UV燈管電源﹐進行預熱﹔2﹒將板條平放在打印平台上﹐放在調整好的模具上﹐調動開關﹐板條上升﹐打印完後﹐即下降﹒3﹒若有打印不清楚之產品﹐用酒精或丙酮去掉﹔4﹒打印好之產品﹒。