贴片铝电解电容

贴片铝电解液电容是如今的板卡上最常见的电容之一。

1.制造过程：

事实上其它种类的贴片电解电容，例如铝固体聚合物电容的制造方法也和它类似，只是阴极采用的材料不是电解液，而是固体聚合物等等。贴片铝电解液电容是显卡上最常见的电容 贴片铝电解液电容的制造过程包括九个步骤，我们就按顺序逐一为大家讲解：

1）：铝箔的腐蚀。 假如拆开一个铝电解液电容的外壳，你会看到里面是若干层铝箔和若干层电解纸，铝箔和电解纸贴附在一起，卷绕成筒状的结构，这样每两层铝箔中间就是一层吸附了电解液的电解纸了。 因此首先我们谈谈铝箔的制造方法。为了增大铝箔和电解质的接触面积，电容中的铝箔的表面并不是光滑的，而是经过电化腐蚀法，使其表面形成凹凸不平的形状，这样能够增大7~8倍的表面积。普通铝箔一平方米的价格在10RMB左右，而经过这道工艺之后，它的价格将升到40~50RMB/平米。电化腐蚀的工艺是比较复杂的，其中涉及到腐蚀液的种类、浓度、铝箔的表面状态、腐蚀的速度、电压的动态平衡等等。我们国家目前在这方面的制造工艺还不够成熟，因此用于制造电容的经过电化腐蚀的铝箔目前还主要依赖进口。

2）：氧化膜形成工艺。 铝箔经过电化腐蚀后，就要使用化学办法，将其表面氧化成三氧化二铝——也就是铝电解电容的介质。在氧化之后，要仔细检查三氧化二铝的表面，看是否有斑点或者龟裂，将不合格的排除在外。

3）：铝箔的切割。 这个步骤很容易理解。就是把一整块铝箔，切割成若干小块，使其适合电容制造的需要。

4）：引线的铆接。 电容外部的引脚并不是直接连到电容内部，而是通过内引线与电容内部连接的。因此，在这一步当中我们就需要将阳极和阴极的内引线，与电容的外引线通过超声波键合法连接在一起。外引线通常采用镀铜的铁线或者氧化铜线以减少电阻，而内引线则直接采用铝线与铝箔直接相连。大家注意这些小小的步骤无一不对精密加工要求很高。

5）：电解纸的卷绕。 电容中的电解液并非直接灌进电容，呈液态浸泡住铝箔，而是通过吸附了电解液的电解纸与铝箔层层贴合。这当中，选用的电解纸与普通纸张的配方有些不同，是呈微孔状的，纸的表面不能有杂质，否则将影响电解液的成分与性能。而这一步，就是将没有吸附电解液的电解纸，和铝箔贴在一块，然后卷进电容外壳，使铝箔和电解纸形成类似“101010”的间隔状态。

6）：电解液的浸渍。 当电解纸卷绕完毕之后，就将电解液灌进去，使电解液浸渍到电解纸上。随着电解液配方的改进以及电解纸制造技术的提升，如今铝电解液电容的ESR值也逐渐得以提升，变成以前的若干分之一。

7）：装配。 这一步就是将电容外面的铝壳装配上，同时连接外引线，电容到这时已经基本成型了。

8）：卷边。 如果是那种“包皮”电容，就需要经过这一步，将电容外面包覆的PVC膜套在电容铝壳外面。不过如今使用PVC膜的电容已经越来越少，主要原因在于这种材料并不符合环保的趋势，而和性能表现没有太大关系。

9）：组合装配。 如果是直插封装，就不需要经过这步 这是贴片铝电解电容制造的最后一步。这一步就是将SMT贴片封装工艺所需要的黑色塑料底板元件装在电容底部。对元件的要求，首先是密封效果要好；第二是耐热性能要好；第三还要具备耐化学性，不能和电容内部的电解液一类物质产生化学反应。这块小塑料板叫做“端子板”，其制造精度要求是非常高，因为一旦大小不合适，要么影响电容的密封性（过小）。

2.性能参数：

在熟知电容的制造全过程，了解了电容的基本构造和原理之后，我们就将面临一个新的问题——如何从参数上判断电容品质的好坏？只有掌握了这一方法，我们才能以不变应万变，即使对电容的种类和品牌本身不了解，也能通过几个参数迅速判断出其性能档次。 关于电容的参数，我们将其分为“看得到的”和“看不到的”。所谓“看得到的”，就是印在电容表面的一些基本参数，这些参数在我们看到一颗电容之后往往可以直接得知。例如电容的容量（比如“470μF”等等）、容量偏差范围、耐温范围、电压值（比如“16V”）。 所谓“看不到的”参数，就是我们需要根据电容的型号来查询的参数。例如我们常说的ESR值，如今已成为区别电容性能的重要参数，而我们在电容上是看不到这个参数的，我们得去相关的网站通过电容的型号来查询。类似的参数还有不少，其中包括如下一些： 1.ESR值；2.能够耐受的涟波电流值；

3.温度特性；

4.损耗角的正切（TAN），相当于无功功率和有功功率的比值，这个值跟电容的品质以及发热量有关系，这个值越小电容性能越好。

5. 漏电流值：无论绝缘体多大，总是会有细微的电流漏过电容，这个值则代表具体漏过的多少。 此外，ESL特性也是电容的性能指标之一。但是随着电容技术的发展，现在的高档电解电容，其ESL特性一般都很好，到10MHz、20MHz以上的时候往往才能体现出区别，因此也就失去了比较的意义。 电容ESR的意义 ESR缘何重要？ 首先来说ESR。ESR是高频电解电容里面最重要的性能参数，很多电子元器件都强调“LOW ESR”这一性能特征，也就是ESR值很小的意思。那么，我们如何正确理解LOW ESR的实际意义呢？由于现在电子技术的发展，供应给硬件的电压正呈现越来越低的趋势，例如INTEL、AMD的最新款CPU，电压均小于2V，相比以前动辄3、4V的电压要低得多。但是，另一方面这些芯片由于晶体管和频率爆增，需求的功耗却是有增无减，因此按P=UI的公式来计算，这些设备对电流的要求就越来越高了。 例如两颗功耗同样是70W的CPU，前者电压是3.3V，后者电压是1.8V。那么，前者的电流就是I=P/U=70W/3.3V大约在21.2A左右。而后者的电流就是I=P/U=70W/1.8V=38.9A，达到了前者的近一倍。在通过电容的电流越来越高的情况下，假如电容的ESR值不能保持在一个较小的范围，那么就会产生比以往更高的涟波电压（理想的输出直流电压应该是一条水平线，而涟波电压则是水平线上的波峰和波谷）。 此外，即使是相同的涟波电压，对低电压电路的影响也要比在高电压情况下更大。例如对于3.3V的CPU而言，0.2V涟波电压所占比例较小，还不足以形成致命的影响，但是对于1.8V的CPU而言，同样是0.2V的涟波电压，其所占的比例就足以造成数字电路的判断失误。 那么ESR值与涟波电压的关系何在呢？我们可以用以下公式表示： V=R（ESR）×I 这个公式中的V就表示涟波电压，而R表示电容的ESR，I表示电流。可以看到，当电流增大的时候，即使在ESR保持不变的情况下，涟波电压也会成倍提高，采用更低ESR值的电容是势在必行。这就是为什么如今的板卡等硬件设备上所用的电容，越来越强调LOW ESR的缘故。

温度与电容性能的密切关系：电容的性能并非一成不变，而是会受到环境的影响，而对电容影响最大的就是温度。而在不同种类的电容当中，采用电解液作为阴极材质的电容例如铝电解液电容，受温度影响又最为明显。因为在不同种类的阴极，例如电解液、二氧化锰、固体聚合物导体当中，只有电解液采用离子导电方式，而其余几种均采用电子导电方式。对于离子导电而言，温度越高，其离子活动越强，电离程度也越强。因此，在温度不超过额定限度的前提下，电解液电容在高温状态下的性能要比低温状态下更好。

1颗铝固体聚合物导体电容，在25摄氏度下降低涟波电压的能力，大致相当于2颗钽电容和3颗铝电解液电容。 铝固体聚合物导体电容和钽电容的性能改变都不大，依然保持在24~25mV左右，但是3颗铝电解液电容并联下的涟波电压降低到了16.4mV，这时只需要并联两颗这种电容，即可达到25摄氏度状态下的25mV左右水平，其性能提升巨大。 下面我们就要看低温环境下这三种电容的表现了。

在低温环境下，铝电解液电容的性能降低得非常厉害。3颗并联状态下的涟波电压由25摄氏度下的23.8mV猛增到了57.6mV。要将涟波电压降低到和25摄氏度相同的数值，需要并联7颗这种电容。相比之下我们还能看出，铝固体聚合物导体电容和钽电容的性能，无论是在25度、70度还是-20度环境下，其波动都不大。 从以上分析我们不难看出，铝电解液电容的ESR值受温度影响是极其明显的。