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(jiǎn)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 = 0.177s / 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，提高容量命中率。

2、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卷繞過程中定時(shí)抽

3、測(cè)芯子的容量和高度，控制電容量的離散性。2.3 抽測(cè)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(cè)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(cè)試。 根據(jù)變化規(guī)律在測(cè)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。

4、 電容器介質(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。 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，為了克服極化分子間的引力和摩擦力的阻礙

5、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。 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。 2. 輔助介質(zhì)材料損耗 如灌封料，包封料等屬輔助介質(zhì)材料，因?yàn)樗鼈兌际请娊橘|(zhì)，也會(huì)受到電場(chǎng)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

6、，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，引線與噴金層之間，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ZnAl和Al兩

7、種，無鉛化噴金第一層料有Zn、ZnAl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)椋轰X、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Al的第一層噴金料選用ZnAl、Zn或Al。金屬化層為ZnAl的第一層噴金料選用ZnAl和Zn。二.電容器損耗與外界因素的關(guān)系 1.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

8、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。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

9、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，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)

10、：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

11、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(zhǎng)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(zhǎng)度應(yīng)低于芯子端面高的1/2。一. 絕緣電阻與外界因素的關(guān)系 1. 絕緣電阻與測(cè)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(zhǎng)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(cè)量的時(shí)間要很長(zhǎng)，生產(chǎn)上是不允許的。為了統(tǒng)一，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定測(cè)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 = lgR0 （t1-t0 ） R1為溫度t1時(shí)的絕緣電阻值 R0為溫度t0時(shí)

12、的絕緣電阻值 聚酯電容器的 = 0.03 0.035 聚丙烯電容器的 = 0.03 0.043. 絕緣電阻與測(cè)量電壓的關(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(cè)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.

13、 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. 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(cè)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 擊穿電壓與額定電壓的比值取