铝电解电容的测试、 失效分析及发展趋势

LELONE-Cap鋁電解電容測試﹑失效分析及發展趨勢Jan.20071.電解電容原理介紹2.鋁電解電容制作工藝及流程介紹3.產品特點及品質因素4.壽命預估及測試方法5.設計選用注意事項6.失效模式及案例分析7.業界發展趨勢LELONE-CapLELONELECTRONICSCORP.1.電解電容器基本介紹主講人:LELONE-Cap1.電容器簡介2.電解電容器規格介紹與說明3.電解電容器信賴性測試介紹與說明4.電解電容器入料檢驗介紹與說明5.電解電容器應用介紹與說明6.LowESRType特性介紹與說明7.電解電容器生產流程介紹與說明8.電解電容器使用注意事項目錄LELONE-Cap電容器簡介1.在兩平行對立之金屬加以額定電壓,兩平行板間存在誘電介質即可構成電容器.2.電容器以電氣功能而言,因具有充放電功能本身就是小能量之電池.LELONE-Cap3.電容器靜電容量(C)電容器電容量大小與兩極板的截面積成正比,與距離成反比,與充填介質的介質係數成正比4.電容器功能:旁路作用濾波作用耦合作用移相作用濾頻作用諧振作用振蕩作用電容器簡介LELONE-Cap5.電容器結構鋁殼CP線端子鋁端子電解紙陰極箔陽極箔CP線端子線端子封口橡膠蓋塑膠套管素子基本結構電容器簡介LELONE-Cap1.定義CE：鋁質非固體電解電容器(JIS).2.外形:04型(Radial)：圓筒形﹑金屬殼﹑引線端子同一方向﹑披覆套管.02型(Axial)：圓筒形﹑金屬殼﹑引線端子反方向﹑披覆套管.69型(Snap-in)：圓筒形﹑金屬殼﹑PCB用端子同方向自立型﹑披覆套管.電解電容器規格介紹與說明LELONE-Cap33型(Screw):圓筒型,金屬殼、端子為螺絲型且同方向PC板自立式之鋁質非固態電解電容器,披覆套管.32型(V-Chip):圓筒形(附座板立式)﹑金屬殼﹑表面黏著型端子同方向﹑披覆套管或鍍樹脂膠膜.電解電容器規格介紹與說明LELONE-Cap3.製品基本電氣特性Cap.(μF):製品容量值,F(法拉)為其單位,μ為計數單位(10-6)W.V.:工作電壓(DCV.)Tanδ:損失角,以小數點表示(如16V之損失角為0.16)DF:散逸因素,以百分比表示(如16V之散逸因素為16%)LC(μA):洩漏電流,A(安培)為其單位,μ為計數單位(10-6)Impedance(Ω):交流阻抗,Ω(歐姆)為其單位E.S.R.(Ω):等價直列阻抗,Ω(歐姆)為其單位RippleCurrent:耐漣波電流(rms),A或mA為計數單位電解電容器規格介紹與說明LELONE-Cap4.ESR值計算π＝3.1415f＝使用頻率(120Hz)c＝製品容量(μF)例:立隆REA1000μF/16V之ESR值計算16V之損失角為0.16ESRfc()tan2212.01010001201415.3216.0)(6ESR電解電容器規格介紹與說明LELONE-CapW=-10%~+100%M=-20%~+20%T=-10%~+50%K=-10%~+10%Q=-10%~+30%J=-5%~+5%V=-10%~+20%6.損失角(TANδ)-以REA為例RatedVoltage6.3101625355063100Tanδ(max)0.230.200.160.140.120.100.090.08RatedVoltage160200250350400450Tanδ(max)0.120.140.170.200.250.255.靜電容量(CAP)容許誤差範圍電解電容器規格介紹與說明LELONE-Cap7.洩漏電流(LC)一般品0.01CVor3μA/2分鐘(≤100V)0.02CV+25μA/5分鐘(100V)低漏電品0.002CVor0.4μA/2分鐘8.突破電壓(SurgeVoltage)RatedVoltage6.3101625355063100SurgeVoltage8132032446379125RatedVoltage160200250350400450SurgeVoltage200250300400450500電解電容器規格介紹與說明LELONE-Cap9.對頻率變化10.對溫度變化電解電容器規格介紹與說明LELONE-Cap返回電解電容器規格介紹與說明LELONE-Cap2.制作工藝及流程介紹LELONE-Cap製程別使用材料圖示功能說明釘接陽極箔陰極箔導針將電容器之容量經由導針引出使用捲繞電解紙捲繞固定用膠水或膠帶1.有效的空間利用2.兩電極間絕緣3.電極與絕緣體固定含浸電解液-----以電解液做為兩極間之介電質組立封口橡膠蓋鋁殼1.保存電解液,防止散逸2.防止電容器內部受污染電解電容器生產流程介紹與說明LELONE-Cap製程別使用材料圖示功能說明套管熱收縮套管1.規格及極性的標示2.絕緣3.美觀充電選別--------------修補氧化皮膜(電極於釘接捲繞及裁切時所損傷的氧化膜貼帶加工熱溶膠帶台紙依使用者插件需求做CP線成型加工切腳加工參考下一頁加工形式電解電容器生產流程介紹與說明LELONE-CapFCSDCCBCSFSC鋁質電解電容器加工形式電解電容器生產流程介紹與說明LELONE-CapFoilslittingLELONE-CapStitchingandWindingLELONE-CapImpregnatingandassemblingLELONE-CapAgingandSorting返回LELONE-Cap3.產品特點及品質因素LELONE-Cap各種電容器特點與影響品質因素比較特性Characteristics電容器名稱Capacitorsname電解液Electrolyte小型化Volume/CV頻率特性Frequency溫度特性Temperature高電壓HighVoltage高容量BigCapacitance壽命Life價格容量Price鋁質電解Al-Lytic液態Liquid◎╳╳○◎╳◎鉭質電解Ta-Lytic固態Solid◎○○△△○△積層陶瓷Ceramic—○◎╳△△◎╳薄膜Film—╳◎○◎○◎╳有機半導體OS-Con(TCNQ)固態Solid○○○╳△○△功能性高分子OC-Con固態Solid○◎◎╳△◎△註:優←◎○△╳→劣LELONE-Cap4.壽命預估及測試方法LELONE-Cap5100022TTTTrXXLL符號意義Lx預估壽命(hrs)Lr規格訂定最高工作溫度額定直流工作電壓與最高容許紋波電流壽命(hrs)T0規格訂定最高工作溫度(℃)Tx實際工作環境溫度(℃)△T實際印加紋波電流產生電容中心溫升(℃)△T0最高容許電容中心溫升(ΔT0=5℃/105℃品,15℃/85℃品)液態電解電容器壽命預估與測試法LELONE-Cap項目試驗名稱試驗條件判定基准1高溫負荷壽命試驗溫度：85℃(105℃)電壓：製品定額電壓時間：1000Hr(2000Hr)(5000Hr)CAP:初期值±20%以內Tanδ:製品規格值200%以下LC:製品規格值以下Imp.:製品規格值200%以下2高溫無負荷壽命試驗溫度：85℃(105℃)時間：1000HrCAP:初期值±20%以內Tanδ:製品規格值200%以下LC:製品規格值以下Imp.:製品規格值200%以下3耐濕性無負荷試驗溫度：60℃濕度：90%~95%時間：500HrCAP:初期值±10%以內Tanδ:製品規格值120%以下LC:製品規格值以下Imp.:製品規格值120%以下4耐寒性試驗溫度：-40℃(-55℃)時間：72HrCAP:初期值±10%以內Tanδ:製品規格值以下LC:製品規格值以下Imp.:製品規格值以下電解電容器信賴性測試介紹與說明LELONE-Cap固態電解電容器壽命決定於電解液乾涸L=L0×2L0=在105℃之壽命簡單法則:溫度每下10℃,壽命增倍105℃1000小時壽命之電解電容器於85℃下操作壽命=4000小時(105-T)/10液態電解電容器固態電解質,無電解液乾涸之虞,壽命長L=L0×10L0=在105℃之壽命簡單法則:溫度每下20℃,壽命增加10倍105℃1000小時壽命之固態電容器於85℃下操作壽命=10000小時(105-T)/20電容器壽命比較LELONE-Cap5.設計選用注意事項LELONE-Cap電解電容器使用注意事項1.鋁質電解電容器一般是有極性的,極性反接是造成鋁質電解電容器短路損壞及漏液的原因。2.請勿施加過電壓、過電流，當電壓、電流過載時電解電容器的漏電流會急速增加,造成電容器的損壞。3.鋁質電解電容器的壽命取決於使用溫度，因此使用溫度請勿超出最高使用溫度之設定範圍。4.電解電容器經過長時間放置後，通常其漏電流有增大之傾向，因此在使用經過儲存時間長於1年以上時之電解電容器以前，需先串排1KΩ之保護電阻並施加定額電壓使其電氣特性回復正常。LELONE-Cap電解電容器使用注意事項5.有防爆孔設計之鋁質電解電容器其使用時，防爆孔側應與其他機構保持相當之空間距離,如此條件不能滿足的話,防爆孔將無法正常運作。6.須儘量避免過高溫度及過長時間之焊錫，因可能造成表面膠管之異常收縮破裂,有時高溫也會藉由導針及端子導熱至素子內部,對產品造成不良影響。7.電解電容器儲存條件-溫度:5~35℃;濕度:lessthan75%，一年之內CaseDiameterψ6.3~16ψ6.3~16ψ40ormoreClearance(min)2mm3mm5mmLELONE-Cap電解電容器使用注意事項8.插件注意基板孔距應依組件空間需求、電容器CP線加工間距來設計孔距尺寸。LELONE-Cap6.失效模式及案例分析LELONE-Cap失效分析與案例分析失效模式內部現狀案例分析製造時誤使用時適當使用時短路電極間短路酸化皮膜絕緣破壞電極間絕緣破壞釘接部,端子部斷線開路釘接部,端子部接續不良靜電容量減少Tan增加電解液減少電解液熱分解陽極箔容量減少陰極箔容量減少洩漏電流增加防爆瓣開花液漏酸化皮膜劣化腐蝕內壓上升封口不完全氯離子侵入封口不良機械壓迫應力接續不良切斷毛刺,金屬微粒子酸化皮膜部缺陷外部壓迫應力經時劣化外部壓迫應力過電壓印加逆電壓印加漣波電流過大超過容許以上充放電基板清洗時氯離子侵入1111213322223344電氣化學反應LELONE-Cap7.業界發展趨勢LELONE-Cap200420052006200720082009105C15,000h170CMax.150CMax.-20%(400V/120uF)105C20,000h105C8,000h-33%(Dia.8×8L)Hi-grade85CHi-grade105C-50%(400V/150uF)1.2.4.5.6.MiniaturizationC(Cap.)xV(Voltage)SafetyTypeComplyingwithhightemperatureComplyingwithLonglifeForAudio3.LifeextensionoftheLowImpedanceproductsRZFSeries105deg.C10,000hRXFSeries105deg.C10,000hRGAＳｅｒｉｅｓEx.400V/100uF:Dia.16x31.5LRZDSeries4000hOCRZＳｅｒｉｅｓEx.4V/560uF:Dia.8x12LRUASeries125deg.CMaxRAASeriesTechnologyRoadMap-1Alum.Cap.-Radial105C10,000hPassiveFlammabilityActiveFlammabilityRoHSCompliantLELONE-Cap2004200520062007200820092.LifeExtension3.hightemperature5.RoHScompliantReflowSolderingResistance1.LowImpedanceWidetem