電容器生產(chǎn)與四大工藝參數(shù)共享

1、薄膜電容器生產(chǎn)工藝和四大參數(shù)的關(guān)系 戴昭曼前言電容器標(biāo)準(zhǔn)從逐批檢驗(yàn)到周期試驗(yàn)所考核的性能都是四大參數(shù)，即電容量、損耗角正切值（以下簡稱損耗）、絕緣電阻和耐電壓。電容器生產(chǎn)制造過程也是緊緊圍繞著保證四個(gè)參 數(shù)符合要求而進(jìn)行的。四大參數(shù)取決于設(shè)計(jì)與工藝。以下主要討論金屬化電容器的制造工藝 對(duì)四參數(shù)的影響。電容量1. 制造過程導(dǎo)致電容量產(chǎn)生偏差的工藝因素 卷繞型電容器的電容量 C = 0.177 & s / d為介質(zhì)的介電常數(shù)s為極板的有效面積d為介質(zhì)的厚度電容量與、 s成正比,與d成反比。文件雖已做了精確規(guī)定，但工藝過程中這三個(gè)參 數(shù)均會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致容量偏差。工藝的重點(diǎn)是減少這些偏差，提高容量命

2、中率。電容量a. 卷繞工序?膜層寬度、厚度或留邊等本身有誤差。?膜的張力從大圈到小圈發(fā)生的變化，各臺(tái)卷繞機(jī)張力的誤差。?壓輥壓力太小。卷繞過程跑偏，錯(cuò)邊誤差。?空氣濕度大時(shí)導(dǎo)致芯子容量偏大。 電容量b. 熱壓工序?芯子厚度誤差受力不均勻，造成芯子松緊不一容量分散。?熱壓板不平整。?溫度誤差。c. 熱處理時(shí)間或溫度誤差 電容量d. 內(nèi)含浸?真空度誤差?時(shí)間誤差?固化溫度的誤差。電容量2. 提高容量命中率的工藝要點(diǎn)2.1準(zhǔn)確確定卷繞容量中心值（也稱修正值） ，必須將熱（冷）壓、熱處理和包封等工序容量 的變化率都納入芯子的容量修正值。不同型號(hào)、不同規(guī)格甚至不同臺(tái)卷繞機(jī)其修正值也不同。 2.2卷繞過程

3、中定時(shí)抽測芯子的容量和高度，控制電容量的離散性。2.3抽測壓扁定型后芯子容量，發(fā)現(xiàn)偏移及時(shí)調(diào)整卷繞中心值。2.4跟蹤成品容量分布狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)超差及時(shí)反饋，以調(diào)整容量修正值。 電容量3. 成品貯存中容量變化規(guī)律及相應(yīng)的措施。如果產(chǎn)品包封后短時(shí)間便進(jìn)行測試，結(jié)果產(chǎn)品存放一段時(shí)間，容量會(huì)發(fā)生變化，造成容量 超差，聚酯電容器較為明顯，一般往正向偏移。解決途徑有以下幾種：?包封后產(chǎn)品再進(jìn)行一次熱處理。?包封后自然存放一星期再進(jìn)行測試。?根據(jù)變化規(guī)律在測試時(shí)控制偏差值，如聚酯電容器在正偏差卡緊，負(fù)偏差放寬。電容器損耗一.電容器損耗的分析電容器的損耗由三部分組成：介質(zhì)損耗；輔助材料損耗和金屬部分損耗。電容器介

4、質(zhì)部分的損耗有：電導(dǎo)損耗；極化損耗；電離損耗。電容器損耗? 電導(dǎo)損耗這種損耗是由介質(zhì)中的漏電流引起的，一切介質(zhì)都具有這種損耗。電介質(zhì)的電導(dǎo)大小不 同，它們的電導(dǎo)損耗大小也不同。由電導(dǎo)引起的損耗與頻率無關(guān)。多數(shù)情況下，在交流電路中它所造成的功率損耗相對(duì)于其他部分來說，可以忽略不計(jì)。只有在直流情況下才明顯地表現(xiàn)出來。一般情況下，電導(dǎo)損耗很小。但是，當(dāng)環(huán)境溫度劇增或電容器本身溫度較高時(shí)，這 種損耗是不可忽略的。隨著溫度上升，電阻率降低，損耗成指數(shù)迅速增加。在高溫時(shí)，它將 成為介質(zhì)損耗的主要形式。電容器損耗T電導(dǎo)損耗與溫度關(guān)系? 極化損耗是由緩慢極化引起的， 這種損耗是介質(zhì)在交流電壓作用下，為了克服極

5、化分子間的引力和摩擦力的阻礙而消耗的能量。非極性材料（聚丙烯）的極化損耗很小，極性材料（聚酯） 的極化損耗較大，且隨溫度、頻率變化。這種變化完全是由介質(zhì)的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)決定的。容器損耗極化損耗與溫度關(guān)系T如圖所示極性介質(zhì)的ig 6無論隨溫度還是頻率的變 化都出現(xiàn)最大值欄溫度升高，曲線向高頻方向移動(dòng)， 頻率升高，曲線向高溫方向移動(dòng)。電離損耗由于在電容器介質(zhì)內(nèi)部、介質(zhì)之間，介質(zhì)與極板之間都或多或少地存在著氣隙，這樣在外加電壓達(dá)到氣隙電離電壓時(shí)就會(huì)發(fā)生放電，氣體分子電離，產(chǎn)生電子和正負(fù)離子。 這些帶電粒子參與導(dǎo)電，損耗能量。電容器損耗電離損耗與外加電壓關(guān)系2. 輔助介質(zhì)材料損耗如灌封料，包封料等屬輔助介

6、質(zhì)材料，因?yàn)樗鼈兌际请娊橘|(zhì)，也會(huì)受到電場的作用,同樣能引起象主要介質(zhì)那樣的電導(dǎo)、極化和電離損耗。3. 電容器金屬部分的損耗是由引出線（片）、噴金層、金屬化層（極板）和它們之間的接觸電阻產(chǎn)生的損耗組成。 引線的損耗，是由引線的等效電阻決定的。在直流和低頻下，電阻很小，損耗功率也很小， 但隨著頻率的升高， 引線中的趨膚效應(yīng)加劇， 使引出線電阻增加， 損耗也會(huì)增加。即使這樣 引線的損耗在整個(gè)金屬部分的損耗中也不是主要的。接觸電阻引起的損耗：噴金層與金屬層之間，弓I線與噴金層之間，存在的接觸電阻。另外 噴金材料的選用與金屬化層材料有著密切的關(guān)系，即作為芯子端面第一層噴金料選擇的原則是：n噴金料與鍍層金

7、屬的晶格結(jié)構(gòu)屬同一晶系的成分時(shí)，有助于二者結(jié)合，提高機(jī)械強(qiáng)度。n噴金料中的主要成份的電極電位應(yīng)與金屬鍍層的電極電位相接近，有利于減小二者之 間作為歐姆接觸電位差而獲得電氣接觸的良好可靠性。目前鍍層金屬主要采用 ZnAI和Al兩種，無鉛化噴金第一層料有 Zn、ZnAI和Al等。根據(jù) 伏達(dá)依實(shí)驗(yàn)確定，并按接觸電阻電位高地 （前者為負(fù)，后者為正）而排列的金屬順序?yàn)椋?鋁、 鋅、錫、鎘、鉛、銻、鉍、汞、鐵、銅、銀、金、鉑。所以在考慮薄膜能承受耐溫的前提下：金屬化層為AI的第一層噴金料選用 ZnAI、Zn或Al。金屬化層為 ZnAI的第一層噴金料選用 ZnAI和Zn。二.電容器損耗與外界因素的關(guān)系1.

8、電容器損耗與頻率關(guān)系?極性介質(zhì)電容器，在低頻和中頻范圍內(nèi)電容器的損耗由介質(zhì)和輔助介質(zhì)決定的，一般 情況下電導(dǎo)損耗發(fā)生在低頻范圍內(nèi)，極化損耗發(fā)生在中頻范圍內(nèi)。在高頻范圍內(nèi)損耗主要是金屬部分所引起。?非極性介質(zhì)電容器，在低頻時(shí)損耗主要是由介質(zhì)的電導(dǎo)損耗決定的，在高頻時(shí)的損耗 是由金屬部分的損耗決定的。性主要取決于介質(zhì)的損耗曲線Q擁耗的溫度特OPP 一 PFT140J)120100/、9060J、- 1i L-60-2D020406000100T(c(3.電容器損耗與電壓關(guān)系，一般來講電壓對(duì)損耗影響很小，但當(dāng)電壓足夠高引起氣隙電離 時(shí)將致使損耗增大。4. 潮濕對(duì)電容器損耗的影響，在潮濕環(huán)境中，電容器

9、表面逐漸凝結(jié)水份使漏導(dǎo)電流增大, 導(dǎo)致?lián)p耗增大。同時(shí)水份進(jìn)入電容器內(nèi)部還會(huì)對(duì)金屬化層起氧化和腐蝕作用，致使損耗增 大，為了防止這種影響，電容器必須加強(qiáng)防潮。. 制造過程造成金屬化電容器損耗問題的 因素及控制方法 引起介質(zhì)損耗增大主要是熱壓溫度太高， 壓力過大； 輔助材料損耗增大主要 是由于環(huán)氧配比及固化溫度，時(shí)間有誤。這些因素較容易查找和控制。金屬化電容器損耗問題的重點(diǎn)是接觸損耗，以下從構(gòu)成接觸損耗的角度加 以分析討論。? 金屬化膜在分切，卷繞過程中應(yīng)防止金屬化層劃傷。? 卷繞起始及終止去金屬要徹底； 卷繞時(shí)錯(cuò)邊太小， 金屬化電極與噴金層之間的接觸面積 ??；錯(cuò)邊太大， 熱壓后錯(cuò)邊彎曲相互覆蓋，

10、噴金仍然接觸不好。因此錯(cuò)邊既不能太大也不能 太小， 更不能無錯(cuò)邊或反錯(cuò)邊。 另外因第一層噴金層很薄， 所以芯子端面必須盡量齊以保證 噴金層連續(xù)。? 鋅鋁膜易氧化，應(yīng)盡量縮短生產(chǎn)周期并注意防潮。? 熱壓溫度過高造成膜收縮，影響噴金接觸，尤其外幾圈。小芯子更為明顯。熱壓溫度根據(jù)介質(zhì)熱收縮情況而定，一般宜采用較低溫度，較大的壓力來定型。而1.5 及以下膜最好用冷壓并且同樣應(yīng)注意控制好角度和壓力。? 電弧噴金參數(shù)的影響u 噴金距離調(diào)節(jié)： 噴金距離很小時(shí)粒子粗， 當(dāng)距離達(dá)到 100mm 時(shí)粒子變細(xì)， 且超過 100mm 后粒子大小也不會(huì)改變，所以距離從 100mm 起往高處調(diào)到不燙縮芯子端面薄膜為準(zhǔn)，距

11、離 高了會(huì)增加氧化幾率。u 電壓值：電壓高粒子小，但粒子細(xì)氧化幾率高，所以電壓應(yīng)加以限制。u 電流值：電流對(duì)噴金層的氧化過程沒有影響。u 氣壓值：氣壓是影響粒子大小最重要參數(shù)，氣壓大粒子小，噴金層均勻，附著力好，但 氣壓太大氧化幾率也大。噴金工序注意事項(xiàng)u 包膜后盤卷重疊應(yīng)有隔板以防止膠帶倒邊，阻礙噴金粒子到達(dá)芯子端面。u 壓縮空氣應(yīng)干燥。u 排風(fēng)管道應(yīng)通暢，防止粉塵污染芯子端面。u 要避免噴金粒子反濺到芯子另一端面。u 噴金工藝參數(shù)不同的盡量分機(jī)操作以防止搞錯(cuò)。u 去毛刺時(shí)間應(yīng)加以控制，時(shí)間過長會(huì)損傷外圈噴金層。? 焊接既要防止虛焊，又不能焊的太深。焊接長度應(yīng)低于芯子端面高的1/2 。一.

12、絕緣電阻與外界因素的關(guān)系1. 絕緣電阻與測量時(shí)間的關(guān)系：電容器的充電電流是隨時(shí)間增加而下降的，須經(jīng)過 相當(dāng)長的時(shí)間才能達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)值， 即漏電流。 按漏電流計(jì)算出的才是真正的絕緣電阻。 但這樣測量的時(shí)間要很長，生產(chǎn)上是不允許的。為了統(tǒng)一，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定測量時(shí)間為1 分鐘。2. 絕緣電阻隨溫度的升高而下降絕緣電阻與溫度的關(guān)系基本符合介質(zhì)的體積電阻與 溫度的關(guān)系。即 lgR1 = IgRO - 3( t1-t0 )R1 為溫度 t1 時(shí)的絕緣電阻值R0 為溫度 t0 時(shí)的絕緣電阻值聚酯電容器的3= 0.030.035聚丙烯電容器的3= 0.030.04絕緣電阻絕緣電阻隨溫度變化3. 絕緣電阻與測量

13、電壓的關(guān)系電容器絕緣電阻與外加電壓的關(guān)系主要取決于介質(zhì)的絕緣電阻與電壓的關(guān)系。介質(zhì) 中含有弱系離子和孔隙，在電壓比較低時(shí)它們對(duì)介質(zhì)的絕緣電阻影響較小，絕緣電阻與電 壓的關(guān)系遵從歐姆定律。隨著電壓上升部分弱離子被釋放出來變成自由離子，漏導(dǎo)電流增 大，絕緣電阻開始下降。當(dāng)電壓升高到某一個(gè)數(shù)值以后，氣隙開始電離。離子電導(dǎo)和電子 電導(dǎo)同時(shí)存在，漏導(dǎo)電流急劇增加，相應(yīng)的絕緣電阻迅速降低。所以在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了 測試電壓。4. 絕緣電阻與濕度的關(guān)系電容器介質(zhì)及輔助材料受潮后，絕緣電阻將明顯下降。二.影響絕緣電阻的工藝因素1. 工藝衛(wèi)生不良，灰塵落到薄膜內(nèi)，造成自愈點(diǎn)多，自愈不良沒有形成清晰的絕緣圈。2.

14、芯子內(nèi)外燙燙到金屬層。3. 熱壓溫度高，壓力太大。4. 基膜劃傷。5. 芯子表面有噴金粒子。6. 賦能電壓太高或太低。7. 焊接太深。8. 含浸料或灌封料配比有誤或未完全固化。9. 操作出錯(cuò)，試驗(yàn)電壓過高。一. 電容器的電壓參數(shù)?額定工作電壓：指電容器在一定的期限內(nèi)能可靠工作的電壓，額定工作電壓除決定于介 質(zhì)外，還與電容器結(jié)構(gòu)和使用的環(huán)境條件有關(guān)。頻率、溫度上升，耐電壓下降。?試驗(yàn)電壓：為保證電容器的質(zhì)量，要剔除那些有明顯缺陷及擊穿電壓低的產(chǎn)品，選擇合 適的測試電壓。二. 額定工作電壓（UR）、試驗(yàn)電壓（US）和擊 穿電壓（UJ）之間的關(guān)系? 試驗(yàn)電壓與額定工作電壓關(guān)系 試驗(yàn)電壓必須選擇得當(dāng)， 選的過高會(huì)使原來正常的電容器受到損傷。 造成隱患， 降低 可靠性，而選的過低又可能使一些有明顯缺陷的產(chǎn)品不能剔除。試驗(yàn)電壓與額定電壓的關(guān)系一般如下表 :? 擊穿電壓與額定工作電壓 擊穿電壓