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1、铝电解电容器基础知识培训资料,第1页共9页,目录,1、电容器的定义 2、电解电容器定义 3、铝电解电容器定义 4、阀金属定义5、电解电容器分类 6、铝电解电容器的用途 7、电容器五大参数(C、tg、IL、U、Z)的定义 8、铝电解电容器的组成结构 9、铝电解电容器的性能特点 10、铝电解电容器电压分类11、制造铝电解电容器各工序的工艺目的 12、制程中的四大危害离子 13、产品的主要失效模式 14、铝电解电容器的原理15、铝电解电容器的结构图示 16、制造工艺流程图 附件一：杂质超标引起失效机理分析 附件二：套管标识,第2页共9页,电容器是使用最广，用量最大，又是不可取代的无源电子元件，其产量
2、约占电子元件的40，而铝电解电容器又占三大类电容器（电解电容器、陶瓷电容器、有机薄膜电容器）产量的56.8。电解电容器是十年来我国发展速度最快的元件之一，目前，国内电解电容器生产总量已近250亿只，平均年增长速度高达28%，占全球电解电容器产量的三分之一。铝电解电容器发展过程，也来自集成电路、整机电路的改进和在高压、高频、长寿命、小容量应用领域中的其它电容器（如多层独石陶瓷电容器、金属化薄膜电容、钽电解电容器等）的相互渗透。为此，铝电解电容器自身也在不断的改进、完善、创新。尤其随着科学技术的发展，人们需求的提高，环境的改善，新型整机的诞生，对中高压大容量的铝电解电容器的应用领域在不断的拓宽，需
3、求量越来越大。它不仅不会萎缩，而具有更强的生命力和更广阔的发展空间，它必将会有更快的增长速度。但近年来的发展重点有所转变。国内对铝电解电容器最早的研究机构且贡献最大的是西安交通大学。近几年来国内的铝电解电容品质有了很大的提升，但与国际上的先进企业相比还是有较大的差距，品质最好的还是日本企业，如RUBYCON，NICHCON等，其次是欧美、韩国企业。从电源使用情况来看，其失效很多是是由于电容失效造成的，可以这么说，电容器(包括其它类别)的寿命在很大程度上，决定了电源的寿命。这里需要澄清一些误解，由于电容本身不良导致的失效自然要追究电容的问题，但很多案例中也反映出电容是被动受害的，由于整机设计配套
4、选择的合理性、过载或其它元器件的问题，在这方面需要有个正确的认识，所以如何提高，需要供需双方的共同努力。,关于铝电解电容器的概述,1、电容器的定义：(储存电荷的容器)由两个导电极板，中间放置着具有介电特征的物质所组成的分立无源电子元件。(可分为电解电容器、陶瓷电容器、有机薄膜电容器等)2、电解电容器定义：两个极板有阳（正）极和阴（负）极之分，其中作为阳极的是采用特定的阀金属，并在该金属表面上籍助于电化学方法生成一极薄且具有单向导电性的氧化膜作为介 质，而阴极通常是采用能生成和修复介质氧化膜的液态或固态的电解质，这样一种 特殊结构和特殊工艺制造的电容器。3、铝电解电容器定义：以高纯铝为阳极，以其
5、上的氧化膜为介质，以电解液为阴极，并以另一高纯铝为 阴极引出的电子元件。4、阀金属定义：(根据金属材料的特征，能够在电解液中产生阳极氧化膜而生成一层致密的绝缘性能良 好的金属氧化簿膜的作用。)是指像铝、钽、铌和钛等之类的金属，因为其生成的金属 氧化物Al2O3、Ta2O5、Nb2O5和TiO2，它们都具有单向导电性。5、电解电容器分类：按阀金属分：铝电解电容器、钽电解电容器和钽铌合金电解电容器等；按电解质状态分：有液体（湿式）电解电容器和固体电解电容器；按阳极呈现的状态分：有箔式卷绕型电解电容器和烧结型电解电容器。三种常见的电子元件：电阻(R)、电容(C)、电感(L)6、铝电解电容器的用途：滤
6、波、贮能、旁路、耦合、定时、分频、S校正。7、电容器五大参数(C、tg、IL、U、Z)的定义：电容量(C)：指电容器贮存电荷的容量，每升高1伏电压电容器两极电荷的增量。单位：F 1F10的3次方mF=10的6次方F10的9次方nF=10的12次方pF 损耗角正切值(tg)：在规定频率的正弦电压下，所消耗的有用功率与无用功率的比值。tg=P有/P无=I2R/I2XC=R/XC=ESR/XC=ESR/1/2fC=2fCESR 在规定环境温度的 范围内，温度与损耗成反比与频率成正比。,第3页共9页,漏电流(IL):当给电容器施加规定的直流电压时充电电流很大然后随时间逐渐下降至某一终值后达到较稳定 的
7、状态，这一终值叫漏电流。原材料的纯度、氧化膜的质量、工作电解液的成分/粘度和PH值、工作环境温度、电容器本身的发热程度、施加电压的大小时间的长短、电容器贮存期限和贮存 的条件都会影响到IL的大小。额定电压(UR)：在规定环境温度的范围内，通能连续施加到电容器上的最高直流工作电压称为额定电压。单位V阻抗(Z)：impedance im5pi:dEns 阻抗为电容器容抗、感抗、接触电阻三者之和电阻越大，阻抗就越 大。（在电路中对于交流电流显见的反抗,它类似于对直流电流的实际电阻,并且等于有效电动势 对有效电流的比值）电容器的阻抗将随电容器损耗角正切值的增大而增大。电压、电流、电阻、容量、长度的国际
8、单位为：电压伏特（U）电流安培（A）电阻欧姆（）容量法拉（F）长度米（m）8、铝电解电容器的组成结构：A.阳极箔：（铝金属箔）作阳极，经过腐蚀、赋能形成氧化膜作为工作介质；阳极箔99.97%B.阳极箔：起阴极引出作用，为腐蚀箔；阴极箔97%C.电解液：为实际阴极，起修补氧化膜作用；D.电解纸：贮存电解液，起隔绝阴、阳极箔作用，且增加内压；F.引出条（导针）：起连接引出作用，其中阳极引出条需经过600V以上的赋能；G.盖板（皮头）：起密封、安装作用；H.铝壳：保护芯子且起固定作用；I.铝垫圈（华司）：起连接引出条和盖板作用；J.套管和绝缘垫片：起绝缘作用同时使外观美观整洁。9、铝电解电容器的性能
9、特点：A、比容高；B、具有自愈能力；,第4页共9页,C、工作电场强度高；D、可以获得很大的额定电电容量；E、具有单项导电性；F、工作电压有一定的上限值；G、绝缘性能较差；H、t g值大且温度频率特性较差；I、易老化，性能可靠性逐渐下降；J、价格便宜。10、铝电解电容器电压分类:低压：4V-100V、中压：160V-250V、高压：315V-500V、闪光灯:330V、360V。我公司目前生产的铝电解电容器按引出端子不同区分，主要有焊针、引线、焊片、螺栓。11、制造铝电解电容器各工序的工艺目的 切割：把电解纸、阴、阳极箔、引出条按“切割通知流转单”规定切成盘料供卷绕使用。卷绕：将阳极箔、阴极箔分
10、别与引出条铆接后和电解纸卷成芯包供下道工序使用。浸渍：将干燥后的芯包浸渍相应工作电压的电解液作为实际阴极起修补氧化膜的作用。自动装配封口：将引出条与盖板铆接合格后再将引条折成保适的形状塞入铝壳中将产品卷边密封成型。手工装配封口：将浸好的芯子套上橡皮头装入铝壳中进行卷边密封并滚槽成型。塑套：将电容器上印有产品标识的PVC热缩套管及绝缘垫片，使之绝缘、美观。老炼：对电容 器进行修补、完善氧化膜，改善电容器品质，剔除废次品。测试：测量电容器电性能三参数剔除不良品，使电容器电性能符合要求。包装：剔除外观不合格产品，将产品装到小包装盒中并贴合格证。成型：将电容器的引出线按规定加工成所需要的形状和尺寸。1
11、2、制程中的四大危害离子：Cl-、SO42-、CU2+、Fe3+,第5页共9页,13、产品的主要失效模式 容量不合格、损耗不合格、漏电流不合格、短路、击穿、漏液、反极、开路、腐蚀、起鼓 14、铝电解电容器的原理 铝电解电容器的原理示意图：阳极箔为一个电极，其上氧化膜为电气绝缘体 电解液为真正的阴极，同时起修补氧化膜作用 电解纸起隔离阳极箔和阴极箔作用，同时贮存电解液 阴极箔起引出电极作用,第6页共9页,15、铝电解电容器的结构图示：A、引线产品,第7页共9页,B、焊针产品,第8页共9页,第9页共9页,16、生产流程图：,附件一杂质超标引起失效机理分析 电容器在使用或可靠性实验时内部杂质超标引起
12、的失效现象，主要有：腐蚀、击穿、起鼓及漏液等。一.腐蚀，主要有两种：1.CL-、SO42-富集引起腐蚀，即化学腐蚀。1.1在电场强度的作用下，CL-、SO42-向阳极区（如：阳极箔、正极引线、正极华司铆钉等）移动富集。由于曲率半径大（如：引条折叠处、铆接不实处等）的地方，电场强度也大，造成阴离子在该处富集的可能性也大。1.2富集处，PH降低，即该处被酸化，从而进一步溶解AL造成腐蚀。CL-+AL3+ALCL3，ALCL3+H2O AL(OH)3+HCL，HCL+AL ALCL3+H2 A.整个过程CL-循环使用；B.过程中要有的H2O参与，且H2O、CL-越多腐蚀越严重；C.整个反应过程放出热
13、量和H2，增大产品温升和内压，又进一步促使整个反应进行。2.Cu、Fe杂质粒子与AL形成原电池引起腐蚀，即电化学腐蚀。2.1.Cu、Fe的电极电势比AL的高，且有相应电解质的参与时，有电子从AL流向Cu、Fe形成电子电流，即原电池。2.2.过程反应式如下：ALe-AL3+，H+e-H2，AL3+OH-AL(OH)3 A.过程中H2O以H+、OH-的形式吸附在Cu的周围，参与反应。B.整个过程消耗了AL，生成AL(OH)3，造成腐蚀。C.过程中没有消耗Cu，且Cu、H2O越多腐蚀越严重 D.整个反应过程放出热量和H2，增大产品温升和内压，又进一步促使整个反应进行。,二.击穿在杂质粒子中，主要是F
14、e、Cu引起击穿。从根本上说，击穿就是局部电流增大造成该处发热严重而引起。一方面：Fe、Cu会有上述的电化学腐蚀现象，形成微小局部电流且整个过程发出大量的热量。另一方面：Fe、Cu粒子会刺压电解纸及氧化膜，造成该处耐压能力下降，从而更容易击穿。三.起鼓、漏液对于这两种现象，其原因基本相同。漏液是在起鼓的基础上进一步恶化，电容器外壳出现微小缝隙（一般为铝壳防爆槽、盖板铆钉处），电解液泄出而引起的现象。从上述可以看出，在杂质含量过多时都会引起腐蚀、甚至击穿，这些过程均会放出大量的热量，且会产生气体，引起产品内压增大造成起鼓。另外，杂质CL-、SO42-、Fe、Cu等均会造成产品漏电流增大，在使用或可靠性实验过程中引起发热增大造成起鼓漏液。以上仅供参考。,附件二套管标识,
