铝电解电容器技术现状及发展趋势

铝电解电容器技术现状及发展趋势 摘要：电容器目前是我国现代化工业生产中必不可少的电子元件，用量比较大并且使用范围比较广泛，目前我国比较常见的电容器主要有三大类，电解、有机薄膜还有陶瓷，其中铝电解电容器的产量在其中占得比例是50%，可见铝电解电容器技术比其他两种更加受到欢迎。 本文中，笔者对铝电解电容器的结构进行简单介绍，对铝电解电容器技术现状进行了分析及介绍，并根据现状对其未来的发展趋势进行了探讨。关键词：铝电解电容器技术 现状分析 发展趋势预测引言电容器顾名思义就是存储电荷的容器，其主要被运用到电路中，起到滤波、耦合、转换能量、控制回路等的作用。经过多年的不懈努力，研究者们发现铝电解电容器有着适用范围广、性能稳定、可靠性高等优点。因此，就铝电解电容器的技术现状进行分析并就其发展趋势进行探讨，这对评估我国电子技术现阶段的发展情况及预测其未来发展有着极大地帮助。1.铝电解电容器的结构介绍铝电解电容器是由经过腐蚀和形成氧化膜的阳极铝箔、经过腐蚀和低化的阴极铝箔、中间隔着绝缘电解纸卷绕后，分别引出阳极和阴极，再浸渍工作电解液，然后密封在铝壳中而制成的。铝电解电容器根据引出方式不同，分为引线型、焊针焊片型、螺栓型和表面贴装的v-chip型。2 .对铝电解电容器技术现状分析2.1 片式化技术随着整机厂家自动化技术的飞速发展和劳动力成本的不断提升，传统引线型铝电解电容器不能适应快速表面贴装的要求，而片式化v-chip铝电解电容器能满足高速自动化贴装，减少劳动力成本，因此，片式化技术成为了促进铝电解电容器技术发展的重要因素之一。由于片式化技术有着较大的技术难度和较高的材料成本，在我国的应用并不广泛。目前，片式化铝电解电容器技术应用最广、研究最多的国家是日本，日本的大部分电子公司如：松下、NCC、rubycon等，都利用片式化技术作为自身产品的卖点，应用于高端领域。2.2 电解质固态化技术根据笔者的研究及统计，目前铝电解电容器电解质固态化技术发展的最好的国家是日本，其三洋公司开发的TCNQ固态电解质及贵弥功株式会社与尼吉康株式会社开发的高质量固态电解质，是目前在全球范围内使用的最主要的固态电解质。由于我国电子技术及基础原材料的研究与发达的日本相比具有一定的差距及滞后性，电解质固态化技术在我国真正起步在最近几年。但相信，随着我国经济的发展及优秀人才数量的增多，电解质固态化技术在我国定将会得到大力的研究和提高。2.3 高比容电极箔的制造技术电容器的电容量C=0rS/d，其中0是真空介电常数，r是介质材料的相对介电常数，S是电极的有效面积，d是介质材料的厚度。对于铝电解电容器介质材料Al203，r=8-10.d=aVf，1.4nm/V，Vf=10V600V，则d约为0.014m-0.9m，比其它电容器小几倍到几百倍，因而，铝电解电容器的单位体积电容量比其它电容器大几倍到几十倍，具有不可替代性。单位面积电容量称为比容，常用单位F/cm2，高比容电极箔是铝电解电容器缩小体积的前提条件。从上述公式可以得知，要提高电极箔的比容，只有提高的介质Al203相对介电常数r、增加电极的有效面积S，降低介质材料的厚度d。通过孔洞腐蚀机理，阳极铝箔和阴极铝箔可以通过腐蚀使其表面积增加几十倍到几百倍，目前高比容电极箔主要依靠提高电子光箔的腐蚀系数来提高比容，但腐蚀系数提高，铝箔的机械强度降低，包括抗拉强度和折曲强度。国内高比容电极箔，与世界一流水平日本存在一定的差距，特别是低压高比容电极箔。近几年，随着电极箔腐蚀技术的提高，逐步缩小与日本一流水平的差距。国内有研究机构对材料介电常数的研究有所突破，在介质氧化膜表面覆盖新材料膜，保证氧化膜技术的条件下突破氧化铝相对介电常数810上限，从而提升比容20%左右，已有厂商进入批量生产，主要用于25v工作电压以下。国内有研究机构对纳米铝进行了深入研究，将高纯铝纳米化，然后压延到较薄的铝箔机体上，不规则的纳米铝孔洞技术，以提升电极表面积，从而提升电极箔的比容，如530vf高压化成箔比容可以达到q.OUF/cm2以上，比传统的腐蚀化成箔技术530vf提高比容30%以上，目前己能小批量生产纳米技术化成箔，不再通过腐蚀扩面，其他性能待试验确认。相信在不久的将来，国内高比容电极箔的工艺技术会大幅提升，缩小与日本的差距甚至赶超日本高比容电极箔。3.铝电解电容器技术的发展趋势3.1我国铝电解电容器技术跟国外技术的差距目前来说我国跟国外发达国家的铝电解电解电容器技术相比较来说还存在一定的差距，其中主要表现在材料和零部件上还有市场方面，我国的铝电解电容器的使用零部件和材料的制造技术跟以前相比已经有了很大的进步，但是跟其他的发达国家相比来说还是存在很多问题，例如说稳定性比较差、一致性不够强并且其中的各项性能参数离散性较大等问题，导致我国的铝电解电容器技术和制造出来的产品档次一直无法提升。同时我国的大部分铝电解电容器生产企业主要是以显示器、电话、电子玩具、DVD、TV等中低档的电器为主，在不同的销售时间段都会存在较大的价格竞争，导致铝电解电容器技术行业的整体经济效益下滑。而汽车电子胚胎、通讯、IT、工业开关电源灯高档市场都被国外发达国家的制造企业所占据，这也是我国铝电解电容器制造行业发展过慢的重要原因。留白电解电容器行业受到了有关材料生产设备的支援，例如说铝箔的化成设备，都是电容器生产企业自行设计的，企业之间缺乏交流，很难达成电子产品的精度和集成的高要求。3.2加大产品开发力度铝电解电容器的未来发展过程中，我国的铝电解电容器制造厂商需要根据自身的发展情况，加大对于新产品的研究和开发力度，争取能够在关键技术上取得更大的发展和突破。在家打新产品开发力度的同时，也要加强铝箔电解电容器制造过程的相关管理工作，确保电容器产品能够在制造过程中得到质量控制，可以先从产品质量这一基础性工作要求入手，在保证我国铝电解电容器产品质量的同时，减少我国跟其他发达国家铝电解电容器技术的差距。要在生产中不断地扩大配套高档市场的份额，提升我国留白电解电容器行业的经济效益和社会效益，为铝电解电容器技术的发展提供一个良好的社会环境。3.3零部件和材料生产企业要积极配合我国相关企业要加强跟国外高端技术企业的合作力度，提升国内铝电解电容器零部件还有材料的技术要求和标准，通过自主开发来生产祝符合国际线及技术水平的零部件和材料，确保提升我国铝电解电容器产品的生产质量。通过提升零部件和材料的相关技术还能够有效降低生产成本，加强我国在铝电解电容器市场上的国际竞争力。结语经过上文的分析及讨论不难看出，国外发达国家特别是日本在铝电解电容器技术的研究及相关材料的研究仍处于领先地位，经过几十年的发展，我国对铝电解电容器技术的研究及相关材料的研究取得非常大的进步，特别在工业变频器等应用领域，国内大型螺栓电容已取得一席之地。笔者相信，致力于电容器技术研究的专家与学者的不懈努力下，我国的铝电解电容器技术定将会得到巨大的进步，缩小与日本等发达国家的差距，逐步蚕食日本、韩国等中高端电容器市场。参考文献1陈国光，曹婉真，电解电容器M.西安：西安交通大学出版社，1986.2冯哲圣，陈金菊，徐蓓娜，杨邦朝.铝电解电容器技术现状及未来发展趋势J.电子元件与材料，2001（05）： 30-31.-全文完-