铝电解电容器的特性与生产流程介绍

电容器是使用最广，用量最大，且不可取代的电子元件，其产量约占电子元件的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36.8%。铝电解电容器是由经过腐蚀和形成氧化膜的阳极铝箔、经过腐蚀的阴极铝箔、中间隔着电解质卷绕后，再浸渍工作电解液，然后密封在铝壳中而制成的。与薄膜电容器、钽电容器、陶瓷电容器等其他电容器相比，铝电解电容器具有容量大、耐电压高、性价比高的优点，成为不可替代的被动电子元器件。要知道，随着信息时代的到来，知识经济的出现，不仅给全球经济带来了福音，也给电子工业带来前所未有的繁荣，同样，铝电解电容器也得到空前的发展，到2018 年全球铝电解电容器的市场需求量将达到48.93 亿元。下面贤集网小编来为大家介绍铝电解电容器的特性、生产流程、安装注意事项、正确使用方法、使用寿命的提升措施。
铝电解电容器的特性
一、频率特性
电解电容器的主要电气能数C、tgδ和Z与使用环境温度、频率有着极为密切的依赖关系。频率特性描述电容器的C、tgδ和Z随频率变化的规律性。从使用角度来看，要求它随温度频率的变化越小越好。
1、C、tgδ～f关系
在低频段，构成电容器的介质，其偶极子极化能跟得上外加电场频率的变化，这样介质极化率就大，其极化对容量的贡献也就大，且损耗也小；在高频段，则与上述相反，随着频率的提高，介质偶极子极化跟不上外加电场的变化，C就会下降，tgδ增加，这种变化关系如下图所示。
2、Z～f关系
由于电解电容器固有电感的影响，使阻抗Z的频率特性曲线存在 "U"形的特性，如下图所示。
从公式中可以看出（复阻抗），在低频段容抗在阻抗中占主要地位，随着频率的增加，阻抗减小，当阻抗达到某一最低值时，此频率为谐振频率。在高频段，感抗影响占主要地位，电感是由电流流过金属电极、引线和金属外壳时所形成的。下面列举不同规格的铝电解电容器16V470uF和250 V10uF、47uF、100uF，其阻抗频率特性如下图所示。
二、温度特性
电解电容器的主要电气能数C、tgδ和Z与使用环境温度、频率有着极为密切的依赖关系。所谓温度特性指电容器的C、tgδ和Z随环境温度变化的规律性。电容器的温度频率性不仅反映介质微观变化的内在规律，而且还与电解液的性质、电解纸的种类以及电容器的结构等因素有关。当然从使用角度来看，要求它随温度频率的变化越小越好。
1、C、tgδ～T关系
由于电解液是离子导电，离子导电能力都毫不例外地随着温度的增加而增加。在低温时电解液趋于"冰冻"，其离子的迁移运动受到的阻力将大大增加，并随着温度的趋低而变大，最终导致r液&rarr；&infin；，则tgδ将随着r液的增大而变大。同理，在高温时，r液变小，tgδ随之减小，而Cr&rarr；C 。
铝电解电容器tgδ温度特性主要取决于工作电解液，特别是它的低温电阻率大小，它的一般规律是：
①使用低温特性好的工作电解液要比使用差的其tgδ温度特性好；
②高额电压的tgδ温度特性比低压的要好一些；
③电容量小的一般要比电容量大的tgδ温度特性好；
④使用腐蚀系数小的铝箔要比系数大的tgδ温度特性好。
铝电解电容的tgδ要从三个方面考虑：
a、电解纸的tgδ；
b、电解液的电导率；
c、正极箔的tgδ。
2、Z～T关系
从公式（阻抗模量）看出，随着温度的提高，tgδ下降，C 也有些增加，但因 tgδ 急速下降，故阻抗Z 将随着环境温度的升高有较快速率下降，见下图所示。

铝电解电容器的生产流程
1、材料检验
对电容器的原材料进行检验。检验项目主要控制其的外观、特性。
2、裁切
对于裁切必须要控制好裁切过程所造成的毛刺、箔灰。必须要把毛刺与箔灰清理干净，以免造成在老化环节中爆炸。同时要控制好裁切的宽度、扭曲度、平面度。
3、钉接
芯子在铆钉铝箔时要控制好厚度、花瓣的大少与对称。同时    对铝箔在卷绕的过程中所造成的毛刺、短路、刮伤、跑片、上下留边、脚距等进行严格管控，作业员要自律检查、品管严控好对产品的首检
4、含浸
卷绕好的芯子在含浸前必须对其进行烘烤，让里面的水分能充分的烘干，芯子在烘干环节能严控好的话，对含浸透不透有很大的帮助，而且对产品的特性有明显的提高。在含浸的环节中，卫生起到举足轻重，卫生控制不好就会使产品的特性、寿命有着大大的影响。
5、组立
含浸出来的芯子必须要在规定的时间内完成封口的动作，严控好含浸过的芯子的外露时间。以免让含浸好的芯子在空间外露过长而造成芯子受污染。组立的裸品必须要管控好其“气密性”。可做气密性试验来验证产品的封口效果。
6、裸品清洗
完成组立的裸品必须要进行清洗，通过清洗来去掉裸品表面上的油污以及铝屑。清洗的时间与水的温度不能过长、过高。只要保证在3分钟内，不大于75度就可以了。
7、套管
套管的控制主要表现在对物料的确认以及温度的控制。温度的控制因不同材料、场地而定。
8、老化
现在的工艺日新月异，作为生产流程来说，老化算得上是最后的一道工序，也是重要环节之一。
铝电解电容器安装注意事项
1、用过的电容器不能再使用，但作为周期检查可卸下来测试电性能；
2、如果电容器已充电，使用前要用一个约1kΩ的电阻放电；
3、如果电容器在超过35℃，湿度大于70%的条件下存放，其漏电流可能上升，使用前可通过一个约1kΩ的电阻施加额定电压处理；
4、安装前要确认电容器的额定容量、电压和极性；
5、掉在地面的电容器不要使用；
6、变形的电容器不要使用；
7、电容器的正负引线间距应与PCB板焊孔的位置相吻合。若将电容器强行插入孔距不配套的电路板，会有应力作用于引出线，会导致电容器短路或漏电流上升；
8、安装时把电容器引脚或焊针插入PCB板，直到电容器底部贴到PCB板表面；
9、不要施加超过规定的机械压力。当拉力施加到电容器引出线，该拉力将作用于电容器内部，会导致电容器内部短路，开路或漏电流上升。在电容器焊装到电路板，不强烈摇动电容器。
铝电解电容器正确使用方法
1、直流铝电解电容器应按正确的极性使用
当直流铝电解电容器按反极性接入电路时，电容器会导致电子线路短路，由此产生的电流会引致电容器损坏，若电路有可能在负引线施加正极电压，请选用无极性产品。
2、在额定工作电压以下作用
当电容器上所施加电压高于额定工作电压时，电容器的漏电流将上升，其电气特性将在短时内劣化直至损坏。请注意电压峰值勿超出额定工作电压。
3、作快速充放电使用
当常规电容器被作快速充电用途。其使用寿命可能会因容量下降，温度急剧上升等而缩减
4、电容器贮存
当铝电解电容器作了长期贮存后，其漏电流通常升高，贮存温度愈高，漏电流上升愈快，因此应注意贮存环境的选择，在电容器上施加电压后，漏电流值将不断下降，在铝电解电容器的漏电流值上升对电路有不良影响的，请在使用前充电处理。
5、施加纹波电流应小于额定值
施加纹波电流超过额定值后，会导致电容器体过热，容量下降，寿命缩短。所施加纹波电流峰值应小于额定工作电压。
6、使用环境温度
铝电解电容器的使用寿命会受到环境温度的影响。据科学统计，使用环境下降10℃其使用寿命增加1倍。
7、引出线强度
当拉力施加到电容器引出线，该拉力将作用于电容器内部，这将导致电容器内部短路、开路或漏电流上升。在电容器焊装到电路板，请勿强烈摇动电容器
8、焊接过程耐热性
铝电解电容器装至电路板进行浸焊或波焊时，其塑料套管要能因焊接时间过长，温度过高而发生破裂或二次收缩。
9、电路板的安装孔孔距及安装位置
电路板安装孔的设计应与产品说明书的引线脚距相一致，如果将电容器强行插入孔距不配套的电路板，那么会有应力作用于引出线，这将导致短路或漏电流上升。

铝电解电容器使用寿命的提升措施
一、降低所处环境温度
降低所处环境温度，使电容器不在上限类别温度下工作，另外还要考虑电容器本身发热影响，这一点对液体电解质类型产品尤为重要。如果产生高温，会使漏电流剧增，气体增多，使外壳处于内压急增状态；另外高温能使电解液加速干涸，相对缩短产品寿命。因此对长寿命要求的产品来说，工作温度应控制在50℃以下，这样相应的寿命约可提高1～2个数量级。例如在45℃以可工作20年的计算机电容器，在85℃下则只能工作1～2年。如需要应用在上限类别温度（85℃），则电容器芯子中心温度应不超过95℃，而且还得视所选择工作电解液的性质而定。这种高温影响对固体钽电容器来说，不如铝电解电容器那么严重，但肯定也是有害的。
二、降低额定电压的使用上限
降低额定电压的使用上限，也就是降低介质氧化膜的工作场强，对铝电容器将适用。降负荷一半后，电容器的寿命能提高2个数量级之多。实际上铝氧化膜如出现损伤和被腐蚀，修补氧化膜拜出只能在最高的工作电压下进行，局部难于恢复到原始形成电压值下的氧化膜厚度，所以过分降低工作电压，对铝电解电容器也并不是最合适的措施。
三、控制工作中的纹波电流值
电解电容器用在脉动电路中，造成功率消耗而发热升温的主要因素是纹波电流（对较小容量的电容器则是纹波电压）的大小，一般提供的失效率与温度关系曲线大都是在无纹波的直流电压下测出的只考虑了漏电流，比此时芯子内部中心温度几乎与环境温度相差不多。可是在实际应用中，由于纹波电流所导致的发热能使芯子中心温升，最高时可达到几十摄氏度。（芯子温升取决于电容器所处环境温度和对纹波电流的控制）。所以，高纹波电流易造成芯子的电解液干涸，电容器早期失效。同时，长时间纹波电流超过规定值，也是导致电容器防爆阀打开的因素之一。
四、避免频繁的浪涌电压施加到电容器上
电路的开或关，都会产生一过渡状态的瞬间电压，一般其值要大于工作电压，而且相应地产生一冲击电流，如果电源和负载的电阻均较小，这样瞬时电流值相当大，容易引起电解电容器氧化膜的损伤，因为电容器在大冲击电流下 ，容易在膜的薄弱区域发热促使晶化提早产生，并降低耐压能力，所以为提高使用寿命，应避免发生频繁的浪涌电压施加到电容器上，当工作电压接近额定电压时，更是如此。
五、选择漏电流值较小的电容器
作为长寿命使用的电解电容器，除了以上4点外加因素的考虑外，在选用中还要选择在同类型中漏电流特别小的电容器。这表明它具有较高质量的氧化膜和合适的工作电解质。一旦环境温度较高，相应的漏电流增加就较慢。否则在互为影响的情况下，当漏电流剧增，内部温度将上升，反过来使漏电流再上升，一直恶化直至失去热平衡而破坏为止。
来源：贤集网
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。