零件知識專欄 — 鋁捲繞電解電容概念 Part 2

發表日期:2014/10/21    本文瀏覽次數:5,750次

點我參閱  鋁捲繞電解電容概念 Part 1 】【點我參閱  課程資訊/液態及固態鋁捲繞電解電容概論

鋁捲繞電解電容由內向外的主副材料「正箔、負箔、正導針、負導針、電解紙、電子膠帶/膠水、液態:電解液、固態:高分子聚合物、膠蓋、鋁殼、液態:套管、固態:UV油墨」。

液態鋁捲繞電解電容半成品 (參考NCC投影片)

liquid-ecap-mfg-process-sample

鋁箔:

從規格來看,有高壓箔 (隧道式腐蝕)、低壓箔 (海綿式腐蝕);從極性來看,有正箔 (較厚化成)、負箔 (自然化成,或者有2.2V較薄的化成)。鋁箔透過腐蝕增加電容極板的有效面積,透過化成決定耐壓及漏電流。注意實際上負箔在電解電容還是扮演及的角色,負極是電解液或者導電高分子。
實際電容量與透過正箔電容量串聯負箔電容量而成。而總體電容量也跟後續含浸製成有關。

鋁箔製造程序

al-foil-mfg-process參考:

  1. nichicon: General Descriptions of Aluminum Electrolytic Capacitors/Photo 1-3 Enlarged photo of oxide layer formed on a non-etched plain aluminum foil.
  2. NCC Powerpoint

負極:(Negative,Electrolyte / PEDOT)

在液態主成分「溶質(化成、吸氫、導電、火花)、溶劑(乙二醇 (水系) / GBL (含水率5%以下))」。在固態主成分「單體、氧化劑」。液態電解電容的ESR,很高的比重被電解液給決定極侷限住了。高水系的液態電解電容比面上ESR比低含水系小,但須注意實際電路應用的最終目的。會發現高含水系Low ESR表面規格值漂亮,但對於電路整體的特性與可靠度反而比較差。另外液態電解電容的電容量會隨著電解液於溫度變化,而有大幅度的變化。決定整個耐壓除了正箔的化成電壓以外,負極也會影響耐壓上限。

電解電容負極導電率

e-cap-negative-conductive

電解電容負極額定電壓

e-cap-negative-rated-voltage

節錄於「鋁電解電容工程技術 (廈門大學出版社,作者林學清、洪雪寶)」Page 132

電解紙:(Separator Paper)

主要的功能為吸附作為真正陰極的工作電解液,另外是為了防止正箔與負箔直接接觸造成短路。且電解紙也會影響到ESR,整體選擇考量包含「密度、厚度、長度、材質」等。在液態電解電容LOW ESR產品,要求ESR較低,所以要選擇低密度吸水性好的馬尼拉麻或馬尼拉麻與西班牙草及木材纖維混合紙,密度大的紙,因電解紙吸水性不好影響ESR值。

正負導針:(Lead Wine + Aluminum Tab)

主要的功能為正負箔對外連結、PCBA組裝。引線短的為負極,引線長的為正極。在產品的套管上也有標識負極符號。反接加上電壓,則電路呈短路狀態,並損壞電容器。導針也會影響電容ESR & LC,對於稽核人員另外需要了解導針「A、B、CP wire」的定義,此與鋁捲繞電容製造「釘接、組立」設計有關。

鋁捲繞電容導針 

winding-e-cap-pin

電子膠帶:(Electric (adhesive) Tape)

主要功能為固定黏貼捲繞素子,小Φ尺寸採用電子膠水。稽核人員須注意「尺寸、材料」的選擇。

膠蓋:(Rubber Seal)

主要的功能為與鋁殼組立固定素子,,束封後阻隔素子與外面接觸 (氣密性)。避免電解液外瀉、避免水氣進入。當鋁捲繞固態電容計算壽命 > 膠蓋壽命,則以可接受膠蓋壽命為整體電容壽命上限。

鋁殼:(Aluminum Can)

主要的功能為與膠蓋組立固定素,束封後阻隔素子與外面接觸。避免電解液外瀉、避免水氣進入。另外鋁殼的防爆壓力,一般電容器直徑Φ8mm以上的產品要有防爆裝置,當然可以是橡皮塞防爆,也可以是鋁殼防爆。但更多採用鋁殼防爆,避免防爆閥啟動後,電解液飛濺而污染整機的印刷板和周圍的元器件。鋁殼最好選用具有“點防爆”結構的,一旦產品由於某種原因造成內部壓力增大到起爆壓力時,便從鋁殼最薄弱的設計點起爆,以釋放內部壓力。點防爆裝置的優點:(1) 防爆聲小;(2) 起爆時不著火、不飛濺;(3) 安全可靠。

熱收縮套管:(Sleeve)

主要的功能為鋁殼絕緣及標示資訊,資訊包含「規格(容量、誤差、耐壓、溫度)、廠牌、Date Code、極性(正負導針位置,避免剪腳後誤判)」而固態電容採用UV油墨,沒有熱縮套管。

電解電容熱縮套管 

e-cap-sleeve

底座:(Base)

主要功能為V-Chip (SMD) 貼片支撐底座。

鋁捲繞電容底座 

 winding-cap-base

 

error: 內容受保護!