铝电解电容类型

➤固态铝电解电容

1.贴片型固态导电高分子电容；

2.导针型固态导电高分子电容；

3.铝叠层固态导电高分子电容；

➤液态铝电解电容

1.贴片型铝电解电容；

2.导针型铝电解电容；

3.牛角型铝电解电容；

4.螺栓型铝电解电容；

➤固液混合铝电解电容

1.贴片型混合型导电高分子电容；

2.导针型混合型导电高分子电容；

铝电解电容的基本结构及制程简介

铝电解电容包含两个导电电极，中间有绝缘层隔开。一个电极（阳极）由扩大了表面积的铝箔形成。铝氧化层（AL2O3）在其表面形成绝缘层。与其它电容相比，铝电解电容的负极（阴极）是导电液体，称作电解液。

另外一个铝箔，是所谓的阴极箔，其有更大的表面积，以传递电流到电解液。电容的阳极是极纯的铝箔，其有效表面被极大地增大（比例可以到200倍），增大方式是一个电化学腐蚀过程，这样可以使电容到Z大容量。化学腐蚀的方式以及程度过程不同，决定于其不同要求。

铝电解电容器的主要生产原材料为：阳极箔、阴极箔、电解纸、电解液、导箔、胶带、盖板、铝壳、套管、垫片等，其生产工序主要有：切割、卷绕、含浸、装配、老化、封口、印刷、套管、测量、包装、检验等

铝电解电容特性与差异

●高稳定性

高热稳定是固态电容的一个重要特性。固体铝电解电容可以持续在高温环境中稳定工作，不易受温度变化影响其电解质容量，即使在高热的操作环境下，亦不影响其高导电性能。

在高温环境中，固态电容仍然能正常工作，保持各种电气性能，其电容量在全温度范围变化不超过15％，明显优于液态电解电容。同时，固态电解电容的电容量与其工作电压基本无关，从而保证其在电压波动环境中稳定工作，这可以直接提升主板性能。

●寿命长

工作温度直接影响到电解电容的寿命，固态电解电容与液态电解电容在不同温度环境下寿命明显较长。固态电容通常应用在工业主板及长时间运作的机器设备上，在85°C工作环境中使用寿命高达5万小时（约5.7年），而液态电容只有8,000小时（约0.9年），固态电容比一般液态电容拥有6倍长的使用寿命。
固态的电解质在高热环境下不会像液态电解质那样蒸发膨胀，甚至“爆浆”。即使电容的温度超过其耐受极限，固态电解质仅仅是熔化，这样不会引发电容金属外壳爆裂和燃烧，因而十分安全。

●低ESR和高额定纹波电流

ESR（Equivalent Series Resistance）指串联等效电阻，是电容非常重要的指标。ESR越低，电容充放电的速度越快，这个性能直接影响到微处理器供电电路的退藕性能，在高频电路中固态电解电容的低ESR特性的优势更加明显。可以说，高频下低ESR特性是固态电解电容与液态电容性能差别的分水岭。固态铝电解电容的ESR非常低，同时具有非常小的能量耗散。在高温、高频和高功率工作条件下固态电容的极低ESR特性可以充分吸收电路中电源线间产生的高幅值电压，防止其对系统的干扰。

目前CPU的功耗非常大，主频已远远超出1GHz，同时CPU的峰值电流达到80A或更多，输出滤波电容已经接近工作临界点。另一方面，CPU采用多种工作模式，大部分时间处于工作模式的转换过程。当CPU由低功耗状态转为全负荷状态时，这种CPU的瞬间（一般小于5毫秒）切换需要的大量能量均来自CPU供电电路中的电容，此时固态电容高速充放电特性可以在瞬间输出高峰值电流，保证充足的电源供应，确保CPU稳定工作。

铝电解电容的失效模式

铝电解电容器正极是高纯铝，电介质是在金属表面形成的三氧化二铝膜，负极是黏稠状的电解液，工作时相当一个电解槽。铝电解电容器常见失效模式有：漏液、爆炸、开路、击穿、电参数恶化等，有关失效机理如下：

（1）漏液

铝电解电容器的工作电解液泄漏是一个严重问题。工作电解液略呈现酸性，漏出的工作电解液严重污染和腐蚀电容器周围的其他元器件和印刷电路板。同时电解电容器内部，由于漏液而使工作电解液逐渐干涸，丧失修补阳极氧化膜介质的能力，导致电容器击穿或电参数恶化而失效。产生漏液的原因很多，主要是铝电解电容器密封不佳。采用橡胶塞密封的电容器，也可能因橡胶老化、龟裂而引起漏液。此外，机械密封工艺有问题的产品也容易漏液。总之，漏液与密封结构、密封材料与密封工艺有密切的关系。

（2）爆炸

铝电解电容器在工作电压中交流成分过大，或氧化膜介质有较多缺陷，或存在氯根、硫酸根之类有害的阴离子，以致漏电流较大时电解作用产生气体的速率较快，工作时间愈长，漏电流愈大，壳内气体愈多，温度愈高。电容器金属壳内外的气压差值将随工作电压和工作时间的增加而增大。如果产品密封不佳，则将造成漏液；如果密封良好，又没有任何防爆措施，则气压增大到一定程度就会引起电容器爆炸。目前，已普遍采用防爆外壳结构，在金属外壳上部增加一道褶缝，气压高时将褶缝顶开，增大壳内容积，从而降低气压，减少爆炸危险。在使用上如加过载电压，对电容急速充放电，施加反向电压等都有可能使电容爆炸。

（3）开路

铝电解电容器在高温或潮热环境中长期工作时可能出现开路失效，其原因在于阳极引出箔片遭受电化学腐蚀而断裂。对于高压大容量电容器，这种失效模式较多。此外，阳极引出箔片和阳极箔铆接后，未经充分平，则接触不良会使电容器出现间歇开路。在使用上，过机械应力有可能使电容开路。

（4）击穿

铝电解电容器击穿是由于阳极氧化铝介质膜破裂，导致电解液直接与阳极接触而造成的。氧化铝膜可能因各种材料，工艺或环境条件方面的原因而受到局部损伤。在外加电场的作用下工作电解液提供的氧离子可在损伤部位重新形成氧化膜，使阳极氧化膜得以填平修复。但是如果在损伤部位存在杂质离子或其他缺陷，使填平修复工作无法完善，则在阳极氧化膜上会留下微孔，甚至可能成为穿透孔，使铝电解电容器击穿。此外，随着使用和储存时间的增长，电解液中溶剂逐渐消耗和挥发，使溶液酸值上升，在储存过程中对氧化膜层发生腐蚀作用。同时，由于电解液老化与干涸，在电场作用下已无法提供氧离子修补氧化膜，从而丧失了自愈作用，氧化膜一经损坏就会导致电容器击穿。工艺缺陷也是铝电解电容器击穿的一个主要原因。如铆接工艺不佳时，引出箔条上的毛剌严重剌伤氧化膜，刺伤部位漏电流很大，局部过热使电容器产生热击穿。在使用上过温，过纹波电流或过机械应力都有可能使电容击穿失效。
（5）电参数恶化

❶ 电容量下降与损耗增大

铝电解电容器的电容量在工作早期缓慢下降，这是由于负荷过程中工作电解液不断修补并增厚阳极氧化膜所致。铝电解电容器在使用后期，由于电解液耗损较多、溶液变稠，电阻率因黏度增大而上升，使工作电解质的等效串联电阻增大，导致电容器损耗明显增大。同时，黏度增大的电解液难于充分接触经腐蚀处理的凹凸不平铝箔表面上的氧化膜层，这样就使铝电解电容器的极板有效面积减小，引起电容量急剧下降。这也是电容器使用寿命临近结束的表现。此外，如果工作电解液在低温下黏度增大过多，也会造成损耗增大与电容量急剧下降的后果。在使用上过温，过纹波电流都有可能使电容量下降与损耗增大。

❷ 漏电流增加

漏电流增加往往导致铝电解电容器失效。工艺水平低，氧化膜损伤与沾污严重，工作电解液配方不佳，原材料纯度不高，电解液的化学性质与电化学性质难以长期稳定，铝箔纯度不高，杂质含量多等等这些因素均可能造成漏电流超差失效。铝电解电容器中氯离子沾污严重，漏电流导致沾污部位氧化膜分解，造成穿孔，促使电流进一步增大。总之，铝箔中金属杂质的存在，会使铝电解电容器漏电流增大，从而缩短电容器的寿命.在使用上过压等有可能使电容的漏电流增加。

铝电解电容使用注意事项

➤ 电路设计

（1）在确认使用及安装环境时，作为按产品样本设计说明书上所规定的额定性能范围内使用的电容器，应当避免在下述情况下使用：

● 高温（温度超过Z高使用温度）；

● 过流（电流超过额定纹波电流）；

● 过压（电压超过额定电压）；

● 施加反向电压或交流电压；

● 使用于反复多次急剧充放电的电路中；另：在电路设计时，请选用与机器寿命相当的电容器。

（2）电容器外壳、辅助引出端子与正、负极以及电路板间必须完全隔离；

（3）当电容器套管的绝缘不能保证时，在有绝缘性能特定要求的地方请不要使用；

（4）请不要在下述环境下使用电容器：

● 直接与水、盐水及油类相接触、或结露的环境；

● 充满有害气体的环境（硫化物、H2SO3、HNO2、Cl2、氨水等）；

● 置于日照、O3、紫外线及有放射性物质的环境；

● 振动及冲击条件超过了样本及说明书的规定范围的恶劣环境；

（5）在设计电容器的安装时，必须确认下述内容：

● 电容器正、负极间距必须与线路板孔距相吻合；

● 保证电容器防爆阀上方留有一定的空间；

● 电容器防爆阀上方尽量避免配线及安装其他元件；

● 电路板上，电容器的安装位置，请不要有其他配线；

● 电容器四周及电路板上尽量避免设计、安装发热元件；

（6）另外，在设计电路时，必须确认以下内容：

● 温度及频率的变化不至于引起电性能变化；

● 双面印刷板上安装电容器时，电容器的安装位置避免多余的基板孔和过孔；

● 两只以上电容器并联连接时的电流均衡；

● 两只以上电容器串联连接时的电压均衡。

➤ 元件安装

（1）安装时，请遵守以下内容：

● 为了对电容器进行点检，测定电气性能时，除了卸下的电容器，装入机器中通过电的电容器请不要再使用；

● 当电容器产生再生电压时，需通过约1KΩ左右的电阻进行放电；

● 长期保存的电容器，需通过约1 KΩ左右的电阻加压处理；

● 确认规格（静电容量及额定电压等）及极性后，再安装；

● 不要让电容器掉到地上，掉下的电容器请不要再使用；

● 变形的电容器不要安装；

● 电容器正、负极间距与电路板孔距必须相吻合；

● 自动插入机的机械手力量不宜过大；

（2）焊接时，请确认下面内容：

● 注意不要将焊锡附着在端子以外；

● 焊接条件（温度、时间、次数）必须按规定说明执行；

● 不要将电容器本身浸入到焊锡溶液中；

● 焊接时，不要让其他产品倒下碰到电容器上；

（3）焊接后的处理应不产生以下的机械应力：

● 电容器发生倾倒、扭转；

● 电容器碰到其他线路板；

● 使其它物体碰撞到电容器；

（4）电容器不要用洗净剂洗净，不过，在有必要洗净的情况下对电容器进行洗净，必须在产品规格书规定的范围内进行；

（5）对有必要洗净的电容器，洗净时，须确认下列内容：

● 洗净剂污染管理（电导率、PH值、比重、水分等）；

● 洗净后，不能保管在洗净液环境中及密闭容器中，要采用（Z高使用温度以下的）热风干燥印刷电路板及电容器，使之不残留洗净液成分。

（6）不使用含卤素的固定剂、树脂涂层剂。

（7）使用固定剂、涂层剂时，请确认以下内容：

● 电路板与电容器之间，不能残留焊接残渣及污垢；

● 固定剂、涂层剂吸附前，尽可能不残留洗净成分，进行干燥处理，使印刷孔不堵塞；

● 固定剂、涂层剂热硬化条件，按规定说明书要求执行。

➤ 组装使用

（1）组装使用中，请遵守以下内容：电容器的端子间不要直接接触，另外，不要让导体物质引起正负极短路；

（2）请确认所安装电容器所处环境

● 不要与水或油污接触或处于结露状态；

● 不要让日光、O3、紫外线及放射线直接照射到电容器上；

● 不要处于充满有害气体的环境（硫化氢、亚硫酸、亚硝酸、氨水、Cl2 等）；

● 震动及冲击不要超过样本或规格说明中规定值；

➤ 保守点检

工厂企业用的电容器，必须定期点检，定期点检项目包括外观检查及电性能的测试；

➤ 意外情况

（1）组装使用过程中，如电容器防爆阀打开，请切断组装主电源或拔下电源线插头；

（2）电容器防爆阀动作时，因有超过100℃高温气体喷出，皮肤不要接近。喷出的气体进入眼睛时，立即用水清洗眼睛。不要品尝电容器的电解液，电解液溅到皮肤上时，用肥皂清洗；

➤ 熏蒸处理

当组装电容器的电子产品出口到海外时，用溴化钾等卤化物进行熏蒸处理。因采用此方法可能会产生因卤素离子而引起的腐蚀反应，请务必小心。熏蒸时，熏蒸液不能直接接触电子产品，同时有必要进行充分干燥处理，估计有熏蒸液附者及干燥不充分时，有必要先查询一下安全性；

➤ 储存条件

（1）在温度为5～30℃，湿度为75%以下的室内储存;

（2）不要保存在组装使用中禁用的环境及同等条件下.