1、 固态铝电解电容器固态铝电解电容器 Solid Al electrolytic capacitor with conductive polymer 丰宾电子（深圳）有限公司丰宾电子（深圳）有限公司Capxon Electronic(Shenzhen)Co.Ltd.汪斌华汪斌华 20092009年年1 1月月 CapXon索引1.什么是固态铝电容器2.固态铝电容器的性能特点3.固态与液态铝电容器的比较4.固态铝电容器的失效模式5.固态铝电容器的应用6.CapXon产品系列7.CapXon产品路线图8.CapXon固态铝电容器的标识、料号1 什么是固态铝电容器固态电解质铝电解电容器，以导电高分子材
2、料作为电容器阴极材料的电容器外观-与传统铝电容器相同电性能-ESR、DF超低解剖结构-无液体固态铝电解电容器的结构 固体铝电容器的结构与普通液体铝电容器基本相同，只不过将原来的液体部分替换为现在的固体部分。在外形上与原来的铝电容器没有任何区别，所以客户无需改变电路板结构，根据设计需要直接替换固体铝电容器。进入LGA 775平台之后，随着中央处理器(CPU)运算频率及晶体管数目不断的增加，为求系统稳定，英特尔(Intel)建议主板(MB)厂商，在新一代的主板上使用固态电容。I老大发话，份量自然是不同凡响，越来越多的主板厂商都将自家的高端主板的处理器供电部分均采用的是固态电容固态铝电解电容器的结构
3、 固态电容是目前铝电容器产品中最高阶的产品，固态电容的电解质材料为功能性导电高分子，能大幅提升产品的稳定度与安全性，它与液态铝质电解电容最大差别，在于所使用的电解质材料，过去铝质电解电容所使用的电解质材料是离子性电解液，而固态电容则是导电性高分子材料。固态铝电容器的解剖结构固态铝电解电容器的制造流程基本制造流程为：Aluminum etching foilFormingFoil slitterWindingForming and carbonizationImmersion and polymerizationRubber sealing(curl)Aging and inspectionFo
4、rming and markingLead wireSeparator sheetPolymerized organic semiconductorRubber.Case PEDOT的化学氧化聚合与掺杂 +2Fe(OTs)3 +2 Fe(OTs)2 +2HOTs（1）+Fe(OTs)3 +Fe(OTs)2 （2）OTs-PEDOTEDOT固态铝电容器老化过程中导电阴极层自愈模型 AlcrackP E D OT(vaporized)Polymervacated(vaporized)PolymervacatedAl2O3P E D OTPolymeroxidizedPolymeroxidizedA
5、l2O3AlcrackEvaporation of polymer layer Oxidation of polymer layer 2.固态铝电容器的性能特点2.1 结构类型：结构类型：卷绕式，分引线型和表面贴装型两种，外形结构与传统的液体铝电解电容器完全一致，在使用中可以直接替换；2.2 工作电压范围：工作电压范围：2.5 25V，容量范围：103500F；2.3 工作电解质：工作电解质：聚聚(3,4)亚乙基二氧噻吩亚乙基二氧噻吩（PEDOT）。与聚吡咯、TCNQ、聚苯胺等固体电解质相比，PEDOT在导电性、热稳定性、化学稳定性等方面具有较为明显的优势，是目前世界上可选择的综合性能最好的固
6、体电解质；既然固态电容如此受到Intel和主板厂商的重视，那么究竟固态电容有何种特性呢，相较之前的电解电容来说，又有何优点呢，下面就来为大家一一做出详细的解析。首先来谈谈液体电解电容的局限性。由于近年来PC的频率越来越高，功耗随之增大，这对于CPU Memory PCI Express devices供电部分的电容的要求就越来越高。而传统水系电解电容无论阻抗再低，总依然存在，总也会产生热，当温度升高时，仍会不可避免的与作为阳极的铝箔发生水合作用，于是水分逐渐减少。此时滤波与稳压的电容功能也会不断降低甚至因为温度的持续攀升，进而产生鼓凸漏液的情况因而发生(就是DIY玩家通常所说的“电容爆浆”)，
7、往往因为故障的并联电容造成主板的运行不正常，甚或完全无法运行而需要送修。2.4 高频低阻抗：高频低阻抗：-固体铝电容器最出色固体铝电容器最出色的性能就是它具有近的性能就是它具有近似于理想电容器的优似于理想电容器的优良的良的阻抗频率特性阻抗频率特性。在100KHz1MHz的宽频率范围内都具有很低的阻抗值，因此特别适合于作为去耦合电容器来去除电路中的纹波、脉冲、数字、静电以及音频等各种噪音；固体铝电容器与液体铝和固体钽电容器的阻抗-频率特性比较高频低阻抗铝电容器等效串联电路分析 Re=Reox+Res+Rc CESReoxoxRfCtgESR21 ESR=Rox+Re -ESR在-55105的宽温
8、度范围内都可以几乎保持不变，因此特别适合应用于长期工作在低温恶劣条件下的电子设备。液体铝固体钽固体铝陶瓷 固体铝电容器与液体铝、固体钽以及陶瓷电容器的ESR-温度特性比较温度特性优良 2.5 性能稳定且使用寿命长性能稳定且使用寿命长，固体电解质没有挥发性，在使用中不易损失。固体铝电容器的寿命温度系数基本上遵循温度每下降温度每下降20、寿命增加、寿命增加10倍倍的规律，而液体铝电容器则遵循温度每下降10、寿命增加2倍的规律。因此，比较而言，固体铝电容器的实际使用寿命要远远长于液体铝电容器。长寿命Solid Al.E.capacitor Wet Al.E.capacitor 105 2,000h
9、105 2,000h 95 6,300h 95 4,000h 85 20,000h 85 8,000h 75 63,000h 75 16,000h Estimation of life timeEstimation of life time L:Life expectancy h L0:Catalogue life h T0:Max Operating Temperature Tx:Ambient Temperature 10002XTTLL液 2.6 低温时也能保持容量稳定低温时也能保持容量稳定，液体电解质在温度降低时会因为离子迁移率降低而导致电容器容量的急剧降低和ESR的急剧升高，但是固体
10、电解质的温度特性优良，可以在较宽的温度范围内保持容量的稳定；固体铝液体铝固体钽液体铝陶瓷陶瓷 固体铝电容器与液体铝、固体钽以及陶瓷电容器的容量变化-温度特性比较 低温稳定性2.7 电解质传导方式为电子导电电解质传导方式为电子导电，液体铝电容器是靠电解液中的离子导电来传递信息的，因此速度慢，且受频率、温度等因素影响大，而固体电解质依靠电子导电方式传递信息，所以不存在液体电解质那样的载流子延迟问题；2.8 容许涟波电流大，容许涟波电流大，固体铝电容器由于ESR低，因此，可以在一瞬间向负荷提供很大的电流，本身因为焦尔热引起的发热量很少，以相同尺寸（1010mm）的产品比较：钽电容器大约为1900mA
11、，液体铝电容器大约为630mA，而固体铝电容器可以达到5500 mA。图4是几种铝电容器通过涟波电流值的相对比较示意图。允许纹波电流(Ripple Current)大固体铝电容器（导电高分子型）固体铝电容器（有机半导体型）液体铝电容器（LOW ESR型）固体钽电容器（Ta-CAP）几种铝电容器通过纹波电流值的相对比较高频低阻抗高频低阻抗 近似于理想电容器的阻抗频率曲线近似于理想电容器的阻抗频率曲线 允许通过大纹波电流允许通过大纹波电流 可以快速放电可以快速放电ESR几乎不随温度而改变几乎不随温度而改变长寿命长寿命特性总结特性总结3 固态与液态铝电容器的性能比较CharacteristicsTy
12、pe of Capacitor小型化频率特性/ESR温度特性电压容量寿命安全性液体铝电容器固态钽电容器X固态铝电容器 叠层结构固体电容器where：goodbad4.固态铝电容器的失效模式偶然失效：主要由电路的短路导致，当短路电路中的电流超过1A，电容器内部温度将会上升，内部压力增大，封口橡胶将可能会凸起甚至开启，电容器会释放出有害气体，这时请离开这个场合；核心材料固体电解质（PEDOT）的分子式：C6H6O2Sn 在极端情况下（温度高于360），PEDOT会发生分解，产生COX、SOX、H2S或HO2气体。当电容器极性接反，电路板上电压较高的时候，会在电容器内部形成很大的电流，大电流导致电容
13、器急速发热，可能导致电容器内部温度高于PEDOT的分解温度360，促使固体电解质PEDOT分解。寿命失效：长期使用后，固体铝电容器的特性会发生衰减，比如容量下降、ESR上升等，当使用时间超过额定寿命，电容器的特性劣化，并可导致电解质绝缘，这称为开路失效模式。5.固态铝电容器的应用 近几年，高速信号处理高速信号处理得到了快速发展，相关的多媒体设备（如数码录像机、个人电脑、数字电视机等）已具备了高速特征，这些高速电子产品的发展对电容器提出了大容量、高频低阻抗、长寿命、大容量、高频低阻抗、长寿命、耐高纹波电流耐高纹波电流等性能要求，传统的铝电解电容器由于使用了离子传导性液体电解质，因而有高频段的阻抗
14、高、温度特性不良的问题。固体铝电解电容器使用电子传导性电子传导性的固体电解质（电导率达到10102S/cm），具有比液体电解质（电导率10-2 S/cm高得多的电导率，有效克服了液体电解电容器在高频段的上述缺点，满足了高速电子产品对电容器的要求。典型应用领域 固体铝电容器的阻抗-频率曲线近似于理想电容器，因此，特别适合用作滤波电容器来去除电路中的纹波、脉冲、数字、静电以及音频等各种噪音；固体铝电容器通过纹波电流大，因此可以作为开关电源滤波电容器使用，大幅度减少电容器的使用数量或体积，使电路小型化；固体铝电容器可以快速放电，可作为消耗大电流的高速电路中的备份电容器使用；固体铝电容器的ESR值几乎
15、不随温度发生改变，因此，可以应用于低温环境（最低可至-55）中的设备；固体铝电容器具有超长寿命（85寿命可达20,000h，固体铝电容器大致上遵循10倍使用寿命/温度每下降20法则），因此，可以用于那些长时间使用的工业设备。固态铝电容器应用优势分析不建议使用的回路因为在下列情况下固态铝电容器的漏电流可能会较大幅度增大：1焊接时；2高温无负荷、温度急变（无负荷）环境因此，不建议在下列回路中使用固态铝电容器：1高阻抗回路；2时间常量电路；3耦合电路；4其它对漏电流敏感的电路固态铝电容器应用注意事项请仔细核对所选固态铝电容器的工作电压、容量、ESR、纹波电流、工作温度范围等参数固态铝电容器的最佳应用
16、频率范围：1KHz500KHz与其它电容器串、并联时，请注意电流和电压的平衡问题测试和充电时，请串联1K保护电阻清洗电路板时，请尽量不要使用超声波固态铝电容器在焊接后LC值可能会增大，甚至可能会大幅度增大。在经过电压处理后LC会逐渐下降到正常水平6.Capxon的产品系列v PL Series:Low ESR Products-ESR 7mv PS Series:Standard Products-最高电压最高电压25vv PU Series:Ultra Low ESR Products-ESR 6mv PX Series:Low Profile Products-4 6.3v PM Seri
17、es:SMD Type-4 6.3v PD Series:SMD Type-8 10 Large cap.&Low ESRv PV Series:SMD Type-8 10 Large cap.&Low Heightv PE Series:Low ESR&Down sized-6.38 我们可以为客户定制有特殊要求的固体铝电容器，而不仅仅限于我们可以为客户定制有特殊要求的固体铝电容器，而不仅仅限于目前目前SPEC.中所列出来的规格。中所列出来的规格。7.CapXon 产品路线图Radial typeConductive Polymer AL.E.Capacitors Low ESRUltra
18、low ESRLow ProfileDown sizePU105 2000H2.5-10V1803500uFPE105 2000H2.5-16V180820uFPS105 2000H2.5-25V393500uFPL105 2000H2.5-216V1803500uFPX105 2000H2.5-25V10560uFSMD typeConductive Polymer AL.E.Capacitors PM105 2000H2.5-25V10560uFPD105 2000H2.5-25V1803500uFPV105 2000H2.5-25V1002500uFLow ProfileLow height8.CapXon固态铝电容器标识、料号负极标志公司logo容量值：330F工作电压：6.3v产品系列制造日期：09年2月料号、编码原则Thank you！
