如何提高薄膜电容器的耐电流和抗脉冲能力——选用新型金属化膜优化电容器结构

文/王波 阜新欧亚电子有限公司 辽宁阜新 123000

如何提高薄膜电容器的耐电流和抗脉冲能力
——选用新型金属化膜优化电容器结构

文/王波 阜新欧亚电子有限公司 辽宁阜新 123000

针对金属化薄膜电容器耐电流和抗脉冲能力，工作一段时间后经常出现容量耐电流和抗脉冲能力不够的问题，通过试验和理论分析，收集不同试验条件下的数据，不断改进作业方法，找到了影响耐电流和抗脉冲能力的主要因素，采取相应措施。

耐电流和抗脉冲能力；箔式（铝箔）电极；双面金属化；波浪分切

前言

随着电子技术的迅猛发展，对电子元器件的要求越来越高，一方面要求电容器自身发热小，耐电流水平高，过载能力强，抗脉冲能力强，另一方面要求电子元器件的外形尺寸越来越小，重量越来越轻，要满足这些要求，电子元器件的材料，工艺，结构须不断创新，不断推出新产品，以满足整机产品的要求。

问题

相信大家都受到此类失效样品：在瞬间大电流的不断冲击下，喷金断面造成局部过热，最终引起金属膜边缘镀层热融化掉，电容器极板与喷金面脱开，电容器丧失容量，而失效。

解决方案：合理选用不同电极

有机薄膜电容器的电极有箔式（铝箔）电极，双面金属化电极，金属化（单面）电极三种形式。假设金属化（单面）电极的S为1，三种形式电极的比较见表1

表1

根据表1的比较数据，相同电极有效长度L的电容器，金属化（单面） 电极结构的电容器承受放电峰电流Ip的能力最差，为双面金属化的电极1/4，箔式（铝箔）电极的1/200。我们怎么来选用不同的极板，以尽可能的满足大电流的使用。

1 由于，箔式（铝箔）电极对电容器小型化非常不利，箔式（铝箔）电极没有自愈特性，当因过压脉冲发生击穿时，电容器短路而失效，并可能进一步夸大故障范围，所以只能在UR≤630V及小容量中使用，比如CBB类，UR=630V C≤0.012uF。

2 双面金属化电极由于金属化膜的自愈能力，设计时其介质的厚度与金属化（单面）电容是一样的，如图2

双面金属化电容器结构

在小型化方面比铝箔电极更胜一筹，而且具有良好的自愈特性，当电路中有异常波动产生过压脉冲时，电容器能自愈而恢复正常功能，表现出较高的过载能力和可靠性，可以在UR≤1000V，C≤0.1uF范围内使用，采用双面金属化聚酯膜作为电极，增大了载流量，dv/dt的能力高于金属化（单面）电容。

以CBB21 630V563与CBB28 630V563为例做试验，该试验仪在设定起始电压和相应的电流（其值很大）后，进行1000次脉冲，若容量损耗在变化范围内，自动增加一部（100V）电压，电流也相应增加后再进行1000次脉冲，到电容失效为止。

试验结果测试数据(施加1000V电压经1000次脉冲后，容量减少，损耗变大，失效（共20只电容，数据趋势相同）： CBB28 630V 563 最大电流是623A, CBB21 630V 563 是430A.

CBB28 630V 563 测试数据

从试验结果看CBB28 630V 563 过脉冲和耐电流能力明显大于CBB21 630V563。

3 对于C≥0.1uF的产品，由于双面金属化膜的厚度为5～6um，小型化方面不如金属化（单面）电极结构的电容器，我们为此选用一种波浪金属边金属化有机薄膜，在有机薄膜基材上具有金属镀层，在基材的一边留有绝缘边，有机薄膜的金属边为锯齿状。减低了接触电阻，减少了损耗和发热，提高了电容器的性能，增加了相应产品的可靠性。

波浪分切电极，是提高电容器承受放电峰值电流Ip能力的有效方法，实现了电容器的小型化和承受大放电峰值电流Ip能力。

[1]余飞春.金属化膜电容器元件端面质量探求.电力电容器，1996,(1):25-26.

[2]夏云发.电容器的性能与设计.1986:21-23.

[3]电容器设计.西安电子科技科技大学技术物理学院.1986:2-7.