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電解電容器之理論之（二）

作者：鋁電解電容器廠家來源：互聯網發布時間：2020-07-03 03:00:00

【摘要】：一﹑電容器之種類二﹑電容器的一般標示三﹑電容器的基本結構四﹑電解電容器的結構及電氣特性五﹑電解電容器的制造及制程管制要項

一﹑電容器之種類

依電容器使用的材質﹐可將電容器歸類為塑料膜式電容器﹑鋁電解電容器﹑紙質電容器﹑陶瓷電容器﹑云母電容器﹐鋁電解電容器具備小體積﹑大容量﹐具價格低廉的優點。

二﹑電容器的一般標示

電容器是一種用來儲存電荷的組件﹐其構造包含兩片金屬板﹐當作電極﹐儲存正電荷之電極稱為陽極﹐反之為陰極。電容器儲存電荷之能力﹐稱為此電容器之容量C﹐其單位為法拉（Farad）,此單位運用時﹐由于法拉單位太大﹐一般均用微法拉﹐1µF=10-6F。

三﹑電容器的基本結構

理論上電容器的結構如圖一所示﹐在誘電體的兩面有對立的電極﹐當電壓通過此電極間時﹐其電荷儲存量為﹕Q=CV（庫侖）﹐而C值與電極面積﹐極間距離,誘電體的誘電率有如下關系﹐C=ε.s/d﹐由此可知欲得更大的靜電容量,其誘電率極面積越大越好﹐而兩極間的距離越小越好。

四﹑電解電容器的結構及電氣特性

電解電容器的構造是由陽箔﹑陰箔﹑電解紙﹑電解液的結合而成.陽箔經化成后,含有一高介電常數的氧化皮膜（三氧化二鋁）﹐此氧化皮膜當作陽箔與陰箔間之絕緣層,氧化皮膜的厚度即為兩箔間之距離（d）,此厚度可由化成來加出控制,由于氧化皮膜的介電常數高且厚度薄,故電解電容器的容量較其它電容器的容量為高,電解電容器的實值陰極是與氧化皮膜接觸之電解液,而陰箔只是將電流傳導至電解液而已。電解紙是用來幫助電解液之吸收及避免陽箔﹑陰箔直接接觸,因磨擦而使氧化皮膜磨損。

※.電解電容器的電氣特性為靜電容量﹑泄漏電流﹑損失角（散逸因子）。

泄漏電流（Leakage Cur-rent）:陽箔氧化皮膜于制造過程中﹐常會受到輕微的污染﹑磨損﹐致使兩極間有一少許之電流流過,此電流稱為泄漏電流﹐其單位為微安培（µA）。

損失角（Loss Angle,tanδ）或散逸因子（Dissipation Factor）:

因電解液的電阻系數比金屬導體為高﹐故電容器的損失角﹐可由電解液的電阻系數來決定。當電容器的散逸因素大時﹐則損失電能亦大﹐此會致使電容器發熱為了降低電容器的散逸因素﹐最簡單的方法就是用低電阻系數的電解液。然而電解液的電阻系數越低﹐則其對鋁箔的腐蝕性也就越強﹐因此一般均選用具有良好電導系數及低腐蝕性的電解液。

五﹑電解電容器的制造及制程管制要項

電解電容器的制造程序如表一

1.化成

陽電極腐蝕箔置于硼酸或磷酸化成液中﹐利用電氣化學原理使腐蝕陽極鋁箔表面產生氧化皮膜﹐此膜即為電解電容器的誘電體﹐此種過程稱為化成。

1-1化成電壓與氧化皮膜厚度及容量之關系。鋁箔經各種電壓化成后﹐其氧化皮膜厚度完全不相等。高壓化成的鋁箔其氧化皮膜厚度較低壓化成為厚﹐致使距離增大﹐因此容量較低壓化成為低﹐即氧化皮膜厚度與化成電壓成正比﹐容量則與化成電壓成反比﹐如圖四所示

1-2化成之制程管制

（1）量測化成PH值及比電阻（ρ）﹐此兩因素會影響電源供應器的電壓及電流﹐而此電壓電流系用來控制化成電壓。

（2）量測鋁箔化成電壓﹐如化成電壓小于突破電壓?。⊿urge Voltage）時﹐則需重新化成。

2.裁斷

將化成的陽箔和陰箔﹐依所需要之容量﹐裁切成適當之尺寸。

2-1裁斷時之制程管制裁切刀需定期檢查﹐保持銳利﹐以免裁切后之鋁箔有毛邊現象,易造成短路。

3.壓釘（如圖六﹑七﹑八）

將導針壓釘于陽箔上﹐以成電極。

3-1壓釘之制程管制

（1）鋁箔與導針壓釘﹐必須完全密吻合釘孔位置﹐且在中心位置。

（2）鋁箔與導針應成90度角。

（3）鋁箔及導針完全接觸并壓平。如未接觸好﹐釘接松或壓平不足﹐則會脫剝。

（4）檢驗導針及鋁箔之接觸阻抗。

（5）壓釘花瓣需完整。

（6）檢驗壓釘之尺寸﹐大口徑之電容器﹐如壓釘尺寸不合規格時﹐卷取時易造成不良。

4.卷取

將壓釘好的陽箔﹑陰箔及電解紙﹐利用卷取機繞成素子。

4-1卷取之制程管制

（1）素子心卷緊不可松動﹐以提高容量并保持一定標準。

（2）卷完的素子不得成尖形﹐一定要成完全圓筒形以利裝制。

（3）不可將同極鋁箔卷在一起﹐每一素子內須有正負極鋁箔﹐但無極性電容器不在此限。

（4）卷完時電解紙末端必用膠水或膠帶貼牢以免脫落。

（5）鋁箔不可露出。

5.含浸

卷取好之素子置于含浸槽中﹐經加壓﹑加溫﹑抽真空使素子吸收含槽中的電解液。

5-1含浸之制程管制

（1）含浸好的素子﹐其脫水時需依作業規定之脫水時間﹐以免素子所含的電解液太干或太濕﹐而影響電氣特性。

（2）含浸好的素子需置于有蓋之容器內﹐以免受潮﹐另需以標簽明示﹐避免混入他種規格產品。

6.組立﹑封口

含浸好之素子與鋁殼﹑膠蓋組合﹐再利用封口機于鋁殼封口處﹐加以密封﹐以防電解液蒸發外漏。

6-1組立﹑封口之制程管制﹕

（1）減少含浸好的素子與空氣接觸時間﹐一般以一天為限。

（2）膠蓋與鋁殼需洗凈﹐不得沾有灰塵。

（3）封口后需檢查封口高度﹑腰深及封口是否緊密。

7.套膠管﹑老化

封口好之電容器套上絕緣膠管﹐稱為套膠管﹐套膠管好之成品﹐除可絕緣外﹐尚能指示其規格值。電容器于制造時﹐需先將鋁箔裁切成適當之尺寸﹐陽箔經裁切后﹐其氧化皮膜因而破損﹐造成極大泄漏電流﹐此時可將電解液當作化成液﹐經加電壓后﹐可將破損的氧化膜彌補起來﹐此作用稱為老化﹐又稱二次化成﹐所加之電壓稱為老化電壓。

7-1套膠管﹑老化之制程管制

（1）套膠管應避免極性相反﹐注意收縮不良﹑偏差等。

（2）注意使用電壓之變化。

（3）充電時間與溫度須符合規定﹐將充電時間加以記錄以供查考。

8.檢查

老化好之產品﹐經外觀電氣特笥檢驗后﹐即為良好之電解電容器。

外觀檢查﹕

（1）產品標示須與制造規格標準相同﹐異規格不可混入。

（2）產品標示不清或極性標示錯誤﹐應予剔出。

（3）對收縮套管不良（膠管皺紋﹑膠管破裂﹑鋁殼外露）產品應剔出﹐俟加工處理扣﹐再予以復驗。

（4）導針不可有生銹的狀況。

（5）漏液﹑導針突出需挑出處理。

（6）極性偏差需在規格值以內。

電氣檢查﹕

依國家標準或客戶規格作靜電容量﹑泄漏電流﹑損失角的檢驗﹐檢驗需注意所使用之頻率。

六﹑電解電容之現狀

電解電容器依功能可分為直流用電解電容器及交流用電解電容器﹐直流用電解電容器又可分為無極性電容器﹑雙極性電容器﹑低泄漏電流電容器﹑高頻電容器等﹐交流用電解電容器一般為馬達起動電容器。

無極性電容器（Non Polar）此電容器一般用于揚聲器中之分音器﹐其鋁箔均用化成箔﹐因不分正負極﹐故于制程中老化時﹐兩極均需老化﹐以免兩極容量不均勻﹐且測試頻率一般為1KHZ﹐靜電容量誤差為±10%﹐損失角為10%或6%以下。

雙極性電容器（Bipolar）此電容器用于電視水平掃描電路﹐當加15.75KHZ之信號時﹐在需耐極大的紋波電流﹐其紋波電流單位為毫安（mA）

低泄漏電流電容器---高級音響中的頻率調整﹐音量調整﹐前置放大需用此種低泄漏電流電容器﹐此種電容器的老化方法較一般不同﹐通常都用斷續充電法。斷續充電法﹕（a）利用定電壓﹐定電流方式﹐將電壓加于電容器﹐休息30分至1小時﹐然后再充電﹐如此反復老化﹐其時間約16至20小時為止。斷續老化可得較低之泄漏電流﹕目前自動老化的充電時間較往昔手動充電為短﹐其原理亦利用此種斷續老化法。

目前電解電容器因臺幣升值﹐及材料﹑工資不斷上漲﹐而售價漲幅有限﹐制造業者為了降低成本﹐除了力求生產自動化外﹐尚有將制程分段外包加工﹐如外購素子﹑組立﹑封口﹑套包加工,此種生產型態應加強外包管制及入廠檢驗﹐以管制其產品之質量。

近幾年國內信息相當發達﹐電解電容器制造業者為求更高之利潤﹐積力開發計算機用的高頻電容器﹐105度電容及產業用125度電容器。105度電容器----制程環境需力求潔凈﹐避免污染﹐鋁殼﹑膠蓋等需洗滌干凈﹐另組立場所需控制濕度﹐以免含浸好之素子吸收空氣中之水份;電解液中之含水量越少越好﹐可避免高溫水份之蒸發。

125度電容器----此種電容器具高信賴性﹐一般使用于產業電機﹐如傳真機﹑交換機等﹔其制造注意事項如同105度電容器﹐另部份業者為了將工作溫度提長至125度﹐故于電解液中加入少許的DMF﹐DMF雖能提高工作溫度﹐但含劇毒﹐人體應避免接觸﹐其等效電路含有電感值﹐即﹐低頻時電感可忽略﹐損失角只受電容及電阻之影響﹐即tamδ=WCR,然于高頻時因受電感之影響﹐損失角將改成impedance（Z）﹑而影響Z的三因素為電容抗（Xc）,阻抗（R）,電感抗（XL）,此三者成向量關系。高頻電容器于使用時Z值減小﹐宜選用低倍率的鋁箔及注意導針的壓釘位置﹐導針最好壓釘于鋁箔長度之中央位置﹐以減少電感值。

即﹐低頻時電感可忽略﹐損失角只受電容及電阻之影響﹐即tamδ=WCR,然于高頻時因受電感之影響﹐損失角將改成impedance（Z）﹑而影響Z的三因素為電容抗（Xc）,阻抗（R）,電感抗（XL）,此三者成向量關系。高頻電容器于使用時Z值減小﹐宜選用低倍率的鋁箔及注意導針的壓釘位置﹐導針最好壓釘于鋁箔長度之中央位置﹐以減少電感值。