1、電容器技術研習資料電容器技術研習資料世昕企業集團世昕企業集團研發中心研發中心內內 容容何謂電容器何謂電容器電容器種類電容器種類各類電容器特性比較各類電容器特性比較電容器之應用電容器之應用液態鋁電解電容器構造及特性簡介液態鋁電解電容器構造及特性簡介品管工程及不良模式分析品管工程及不良模式分析何謂電容器何謂電容器z定義定義:相對兩導體間存在著電氣絕緣體相對兩導體間存在著電氣絕緣體電氣絕緣體電氣絕緣體(介質介質)介質常數介質常數:AlAl2 2O O3 3=7-10=7-10 Ta Ta2 2O O5 5=28=28引線端子引線端子(正極正極)引線端子引線端子(負極負極)金屬導體金屬導體電容器種類電
2、容器種類電容器電容器紙質電容器紙質電容器雲母電容器雲母電容器塑膠電容器塑膠電容器陶瓷電容器陶瓷電容器電解電容器電解電容器鋁液體電解電容器鋁液體電解電容器鋁固體電解電容器鋁固體電解電容器鉭液體電解電容器鉭液體電解電容器鉭固體電解電容器鉭固體電解電容器導電高分子導電高分子電容器電容器OS-CAP各類電容器特性比較各類電容器特性比較 特性特性 種類種類 集積化集積化 頻率特性頻率特性 溫度特性溫度特性 高電壓高電壓 高容量高容量 壽命壽命 價格價格(Cost/Cap.)液態鋁電解液態鋁電解 電容電容 鉭電解電容鉭電解電容 陶瓷電容陶瓷電容 塑膠電容塑膠電容 有機半導體有機半導體 電容器電容器 導電性
3、高分子導電性高分子 電容器電容器 註註:優優 劣劣 電容器之應用電容器之應用 陶瓷陶瓷 電容器電容器 塑膠塑膠 電容器電容器 電解電解 電容器電容器 鉭質鉭質 電容器電容器 有機半導體有機半導體電容器電容器 導電性高分子導電性高分子電容器電容器 信號藕合信號藕合 旁路濾波旁路濾波 濾波器濾波器 波形產生波形產生 諧振電路諧振電路 計時計時 儲能儲能 SPS 濾波濾波 液態液態鋁電解電容器構造及特性鋁電解電容器構造及特性鋁電解電容器構造鋁電解電容器構造鋁電解電容器鋁電解電容器製作程序製作程序鋁電解電容器特性鋁電解電容器特性壽命試驗壽命試驗常用電解電容公式常用電解電容公式鋁電解電容器構造鋁電解電容
4、器構造(1)鋁電解電容器構造鋁電解電容器構造(2)鋁電解電容器鋁電解電容器製作程序製作程序鋁電解電容器特性鋁電解電容器特性(1)標稱電容量標稱電容量（Nominal Capacitance）係指在測試頻率係指在測試頻率120Hz時所測得之電容量，電容量與金時所測得之電容量，電容量與金屬（鋁箔）相對面積及介質常數成正比，與兩極間距屬（鋁箔）相對面積及介質常數成正比，與兩極間距離成反比。離成反比。C=A/d 電容量誤差電容量誤差（Capacitance Tolerance）K（10%）,M（20%）,V（-10+20%）額定工作電壓額定工作電壓（Rated Working Voltage）（）（W
5、V）在最高工作溫度下，電解電容器可以承受之最高直流電壓。在最高工作溫度下，電解電容器可以承受之最高直流電壓。鋁電解電容器特性鋁電解電容器特性(2)突波電壓突波電壓（Surge Voltage）（）（SV）在最高工作溫度下，電解電容器可以承受之相當瞬間在最高工作溫度下，電解電容器可以承受之相當瞬間最高峰值電壓。最高峰值電壓。工作溫度範圍工作溫度範圍（Operating Temperature Range）-25+85,-40+85,-25+105,-40+105 散逸因素散逸因素（Dissipation Factor）（）（120Hz）以以DF或或tan表示之，其中表示之，其中係損失角。係損失角
6、。電壓與電流之相位角為電壓與電流之相位角為，而，而+=90 鋁電解電容器特性鋁電解電容器特性(3)等效串聯電阻等效串聯電阻（Equivalent Series Resistance）（）（ESR）通電產生電容量同時伴生之最大電阻值。通電產生電容量同時伴生之最大電阻值。（電極電阻（電極電阻+電解質電阻電解質電阻+介質損失）。介質損失）。ESR=DF/2f C洩漏電流洩漏電流（Leakage Current）（）（LC）電容器施加直流電壓，經規定時間後繼續流通之最大直流電容器施加直流電壓，經規定時間後繼續流通之最大直流電流。電流。I0.01CV or 3A Whichever is greater
7、 上示公式須視不同系列產品而定。上示公式須視不同系列產品而定。鋁電解電容器特性鋁電解電容器特性(4)漣波電流漣波電流（Ripple Current）（）（RC）在最高工作溫度及在最高工作溫度及120Hz（or 100KHz）頻率下，電解電容器）頻率下，電解電容器可以承受之最高交流電流。可以承受之最高交流電流。（溫度（溫度/頻率補正係數）頻率補正係數）低溫特性低溫特性（Low Temperature Characteristics）係指在係指在-25/-40時，與在常溫時，與在常溫20之最大阻抗比。之最大阻抗比。鋁電解電容器特性鋁電解電容器特性(5)J壽命估算壽命估算(Life Expectan
8、cy)Life Expectancy):電解電容在最高工作溫度下電解電容在最高工作溫度下，可持續動作的時間可持續動作的時間。L Lx x=L=L0 0*2 2(T(T0 0-T-Ta a)/10)/10 L Lx x=實際工作壽命實際工作壽命 L L0 0=保證壽命保證壽命 T T0 0=最高工作溫度最高工作溫度(85(850 0Cor105Cor1050 0C)C)T Ta a=電容器實際工作周圍溫度電容器實際工作周圍溫度 Example:規範值規範值1050C/1000Hrs 650C壽命推估壽命推估:Lx=1000*2(105-65)/10 實際工作壽命實際工作壽命:16000Hrs 壽
9、命試驗壽命試驗(1)z高溫負荷壽命高溫負荷壽命(Load Life)將電解電容器在最高工作溫度下，印加額定工作電壓，經將電解電容器在最高工作溫度下，印加額定工作電壓，經 一持續規定完成時間後，須符合下列變化：一持續規定完成時間後，須符合下列變化：cap:cap:試驗前之值的試驗前之值的20%20%以內以內 tan:初期特性規格值的初期特性規格值的200%以下以下 LC :初期特性規格值以下初期特性規格值以下z高溫放置壽命高溫放置壽命(Shelf Life)將電解電容器在最高工作溫度下，經一持續規定完成時間後，將電解電容器在最高工作溫度下，經一持續規定完成時間後，須符合下列變化：須符合下列變化：
10、cap:cap:試驗前之值的試驗前之值的20%20%以內以內 tan:初期特性規格值的初期特性規格值的200%以下以下 LC :初期特性規格值以下初期特性規格值以下壽命試驗壽命試驗(2)z高溫充放電試驗高溫充放電試驗(Charge/Discharge Test)將電解電容器在最高工作溫度下，印加額定工作電壓，經將電解電容器在最高工作溫度下，印加額定工作電壓，經充電充電30秒後再放電秒後再放電330秒為一秒為一cycle，如此經，如此經1,000 cycles後，後，須符合下列變化：須符合下列變化：cap:cap:試驗前之值的試驗前之值的10%10%以內以內 tan:初期特性規格值的初期特性規格
11、值的175%以下以下 LC :初期特性規格值以下初期特性規格值以下z漣波負荷試驗漣波負荷試驗(Ripple Life)將電解電容器在最高工作溫度下，印加直流電壓及最大漣將電解電容器在最高工作溫度下，印加直流電壓及最大漣波電流（直流電壓波電流（直流電壓+最大漣波電壓峰值最大漣波電壓峰值=額定工作電壓），額定工作電壓），經一持續規定完成時間後，須符合下列變化：經一持續規定完成時間後，須符合下列變化：cap:cap:試驗前之值的試驗前之值的20%20%以內以內 tan:初期特性規格值的初期特性規格值的200%以下以下 LC :初期特性規格值以下初期特性規格值以下常用電解電容公式常用電解電容公式z容抗
12、容抗:XC=1/(2fC)【】z感抗感抗:XL=2fL 【】z阻抗阻抗:Z=ESR2+(XL-XC)2 【】z漣波電流漣波電流:IR=(AT/ESR)【mArms】z功率功率:P=I2ESR 【W】z諧振頻率諧振頻率:f0=1/(2LC)【Hz】電解電容器品質管制工程電解電容器品質管制工程電解電容器不良模式分析電解電容器不良模式分析品管工程及不良模式分析品管工程及不良模式分析電解電容器品質管制工程電解電容器品質管制工程(1)流程圖流程圖NO工程名稱工程名稱管理項目管理項目1導針進料導針進料外觀外觀,尺寸尺寸2鋁箔進料鋁箔進料標示標示,特性特性,包裝狀況包裝狀況3裁切裁切外觀外觀,尺寸尺寸4釘接
13、釘接外觀外觀,尺寸尺寸,釘接阻抗釘接阻抗5電解紙進料電解紙進料標示標示,包裝狀況包裝狀況6黏膠進料黏膠進料外觀外觀7捲繞捲繞外觀外觀,尺寸尺寸,重疊度重疊度8化學品進料化學品進料標示標示,包裝狀況包裝狀況:IQC:IPQC電解電容器品質管制工程電解電容器品質管制工程(2)流程圖流程圖NO工程名稱工程名稱管理項目管理項目9純水純水電導度電導度10電解液調配電解液調配電導度電導度,PHPH值值,火花電壓火花電壓11含浸含浸靜電容量靜電容量,損失角損失角12膠蓋進料膠蓋進料外觀外觀,尺寸尺寸,硬度硬度13鋁殼進料鋁殼進料外觀外觀,尺寸尺寸,防爆壓力防爆壓力14組立組立,封口封口外觀外觀,尺寸尺寸,組
14、立狀況組立狀況15洗淨洗淨溫度設定溫度設定,外觀外觀16套管進料套管進料外觀外觀,尺寸尺寸,收縮率收縮率:IQC:IPQC電解電容器品質管制工程電解電容器品質管制工程(3)流程圖流程圖NO工程名稱工程名稱管理項目管理項目1718套管套管外觀外觀串排串排,充電充電,選別選別溫度溫度,時間時間,電壓電壓,電流設定電流設定靜電容量靜電容量,損失角損失角,漏電流漏電流1919導針加工導針加工外觀外觀,形狀形狀,尺寸尺寸20包裝包裝標示標示,數量數量2121最終檢查最終檢查靜電容量靜電容量,損失角損失角,漏電流漏電流22232425入庫入庫備貨備貨出貨檢驗出貨檢驗靜電容量靜電容量,損失角損失角,漏電流漏
15、電流出貨出貨:FQC:OQC:IPQC電解電容器不良模式分析電解電容器不良模式分析(1)z 短路短路(Short Circuit)z 開路開路(Open Circuit)z 靜電容量減低靜電容量減低(Capacitance Reduction)z 損失角升高損失角升高(DF Increase)z 漏電流增加漏電流增加(Leakage Current Increase)z 安規爆裂安規爆裂(Safety Vent Open)z 漏液漏液(Electrolyte Leakage)短路短路開路開路靜電容量降低靜電容量降低ESR昇高昇高漏電流增加漏電流增加爆裂爆裂漏液漏液主主要要原原因因失失效效模模式
16、式內內部部現現象象製製造造缺缺失失應應用用缺缺失失無無法法預預測測電極短路電極短路氧化層介電破壞氧化層介電破壞隔離紙介電破壞隔離紙介電破壞端子斷路端子斷路端子連接不良端子連接不良電解液不足電解液不足電解液蒸發電解液蒸發陽極容量降低陽極容量降低陰極容量降低陰極容量降低氧化層劣化氧化層劣化腐腐 蝕蝕內壓昇高內壓昇高封口不良封口不良毛邊毛邊/金屬粒子金屬粒子氧化層缺陷氧化層缺陷機械應力機械應力端子連接不良端子連接不良氯離子污染氯離子污染封口不良封口不良機械應力機械應力熱應力熱應力操作電壓過高操作電壓過高逆向電壓逆向電壓漣波電流過大漣波電流過大PCBPCB清潔氯污染清潔氯污染特性衰退特性衰退電電化化學學反反應應不良模式分析不良模式分析(2)
