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          鋁電解電容器的原理與制造

          電解電容器被廣泛的應用于各種設備上,它的價格相較其他種類的電容器具有壓倒性的優勢,因為它的生產成本很低,所用的材料都是普通的工業原料,所用的生產設備的價格也較低,生產工藝簡單,可以大規模批量生產。它單位體積的電容量可以做到很大,是其他種類電容器的幾十甚至上百倍。但鋁電解電容也有缺陷,它的漏電流相對較大,穩定性低,高頻性能差,有正負極之分。
           
          鋁電解電容這些特點都是由它本身的結構和制造工藝決定的,下文將對鋁電解電容的結構原理與生產工藝進行介紹。
           
          鋁電解電容的結構包括這樣幾個部分:陽極鋁箔及其之上作為電介質的氧化鋁膜,陰極箔,電解液,浸漬了電解液的分隔紙。氧化鋁膜是通過陽極箔的陽極氧化形成,它非常薄,它的厚度與電壓成比例。

          C=ε0?εr?Ad
          C :電容量
          ε0:介電常數
          εr:相對介電常數
          A:電容電極表面積
          d:電極間距
          陽極上的氧化膜可以承受正向的直流電壓。當電容器接入相反方向的電壓時,氧化膜就失去了承受電壓的能力,這也就是鋁電解電容存在極性的原因。
           
          鋁電解電容的生產工藝
          1 蝕刻
          將原料鋁箔進行蝕刻,可以極大的增加鋁箔的表面積,目的是得到更高的電容值。在蝕刻制程中,將鋁箔至于通著交流/直流電的氯化物溶液中,用來腐蝕鋁箔的表面。經此處理后耐低壓鋁箔的表面積可增大60-150倍,耐高壓的鋁箔可增大10-30倍。


          經過蝕刻的鋁箔表面
          2 陽極氧化處理(形成電介質層)
          對陽極箔進一步處理,在其表面形成氧化鋁膜。氧化鋁膜做為電解電容的電介質層。將鋁箔沉浸在銨鹽、硼酸溶液或使磷酸溶液中,對溶液同直流電壓,那么鋁箔就變為陽極,溶液就變為負極了。氧化鋁膜的形成與施加的電壓成比例,陽極氧化膜的厚度為13-15angstrom/V。

          陽極箔表面的氧化鋁層
           
          3 切割
          將經過上述兩道工序處理過的鋁箔卷切割成指定寬度的鋁箔卷。

          切割后的鋁箔卷
           
           
           
           
           
           
           
           
           
          4 固定與卷繞
          經過切割的陽極箔和陰極箔用引線固定,然后將它們纏繞成圓柱狀,中間加入分隔紙。
          固定與纏繞工序
           
          5 浸漬
          在芯子里注滿了工作電解液讓分隔紙充分吸收并滲透至毛細的刻蝕管道中。注入過程是將芯子浸漬在電解液中并進行加熱(或不加熱)的真空-強壓循環處理,對于小容量電容,僅僅只是浸漬吸收就可以。電解液由不同化學成分混合而成,根據不同的電壓和應用環境溫度范圍,其組成成分也不同。水在電解液成分中占據一個主要角色,它增加了電解液可導性從而減小了電容的ESR,但同時降低了沸點影響了在高溫下的性能,降低了貯藏時間。當漏電流流過,水分子分解成氫氣和氧氣,氧氣在漏電流處與陽極箔金屬生成新的氧化膜(自愈),氫氣則通過電容的橡膠塞逸出。因此為了維持氧化膜的自愈特性,是需要有一定比例成分的水。
          6 裝配
          將金屬引線連接到浸漬的電解液中的電極,然后用橡皮圈密封。

          裝配好的電容器
           
          7 封裝
          將電容元件放入鋁制容器中,然后將鋁制蓋板與鋁制容器密封在一起

          將要封裝的電容器
           
           
           

          封裝好的電容器
          8 裝套
          將帶有電容器參數信息的PVC或PET材料套在電容器上,經過加熱PVC或PET材料就會收縮,緊緊的貼附在電容器上。

          裝套好的電容器
           
          9 老化
          在此電容裝配完成了整個周期。后的生產步驟是老化即給電容加上高于額定電壓但是小于化成電壓的直流電壓,通常是在電容的額定溫度下加上電壓的,但是也可能使用其它的溫度甚至室溫。這個步驟改良了在陽極薄膜上的剪切邊緣和任何壞點,覆蓋上任何帶鋁氧化電介質的裸鋁。老化可以減少或消除早期壽命失效(早期失效)。低的初始的直流漏電流就是有效老化的表征。
           
          10 工序檢驗與包裝
           
          11 出廠檢驗

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