高水系引线式铝电解电容器的生产控制方法

印险峰　李建峰

摘 要 随着科学技术的发展，铝电解电容的生产及应用日趋成熟，市场需求旺盛。铝电解电容在传统消费电子领域稳步增长的同时，其应用领域随着结构转型与技术进步，在新能源、医疗、汽车电子、军工等诸多新兴领域得以拓展，由于它是铝材料制成，而铝的精度难以控制且温度稳定性不高，对此在生产过程中，应加大对此生产方法的控制，在铝电解电容器的发展过程中，技术进一步创新，高水系引线式铝电解电容器进入了人们的视线，但是存在一些技术局限，对此本文将针对此进行阐述，从铝电解电容器的有关阐述入手，分析铝电解电容器的技术优势以及高水系引线式铝电解电容的技术优势，以此来分析高水系引线式铝电解电容器的生产控制方法，进行特殊控制，主要从严选材料、使用带有预刺功能的铆接机、采用自动浸渍代替传统手工浸渍、装配过程采用拉引线装置等方面细致分析，以此促进高水系引线式铝电解电容器的生产控制方法的不断创新。

关键词 高水系引线式铝电解电容器;生产控制方法;技术优势

中图分类号： TM53文献标识码： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.02.009

0 引言

高水系引線式铝电解电容器添加了多种有机高分子聚合物，降低阳极箔上负离子表面活性，改善了电解液的高温稳定性，提高电容器上限温度，形成高频宽温低阻抗工作电解液，耐受性强。但是由于电解液含有很高的水分，生产过程如果不进行严格控制，很容易引起水合、无容量等现象，从而使电容器短期失效。下面，根据我们在生产实践中的总结来跟大家一起探讨需要特殊控制的几个方面。

1 铝电解电容器的有关阐述

1.1 铝电解电容器的技术优势

铝电解电容器单位体积电容量大，工作电压越低的特点愈加突出，因此，特别适应电容器的小型化和大容量化。铝电解电容器在工作过程中具有“自愈”特性，对于介质氧化膜的疵点或缺陷在电容器工作过程中可以进行修复，恢复其绝缘能力，避免招致电介质击穿。铝电解电容器的介质氧化膜能够承受非常高的电场强度。铝电解电容器能够非常方便，获得数千乃至数万微法的静电容量。而且生产方便，设备普通，可以大规模批量化生产，价格便宜。

1.2 高水系引线式铝电解电容器的技术优势

高水系引线式铝电解电容器与传统的乙二醇溶剂电容器而言，具有温度稳定性高、耐纹波能力强、滤波效果好等优势，在传统的乙二醇溶剂电解液中通过增加水的含量实现高电导率，现使用一种含水量达65%，电导率可达55～65X10-3s/cm的电解液生产超低阻抗电容器，这种电解液同时添加了多种有机高分子聚合物形成复合添加剂，降低阳极箔上负离子表面活性，改善了工作电解液的高温稳定性，使电容器上限工作温度扩展到 105℃，形成高频宽温低阻抗工作电解液，产品具有高纹波电流耐受性能，抗电磁干扰能力强，高质量的开关电源，高保真音响等为了提高滤波效果，都会使用低阻抗电容器。

2 高水系产品的优势

高水系产品成本低，但是使用效果好、寿命长，用途广泛，而且它的使用效果检查简单方便，主要是采取高温储存寿命测试方法，在控制不加压的情况下，将测试样品在上限温度条件下放置规定的时间内进行测试，然后测试漏电流、容量、损耗这些关键参数，要求这些关键参数必须保持在规定的极限范围内，并观察电容器底部是否有鼓起，检验了电容器的化学稳定性，保证了产品质量，确保客户使用无后患。高水系引线式铝电解电容器检验水平的提高，更好地发挥了高水系产品的应用优势。

3 特殊控制

结合生产实践中的总结，分析需要特殊控制的几个方面，严选材料、使用带有预刺功能的铆接机、采用自动浸渍代替传统手工浸渍、装配过程采用拉引线装置，下文将针对这几个方面进行详细的阐述。

3.1 严选材料

严选材料，选用耐水合性能比较好的化成箔，这种低压化成箔经过特殊处理，相当于有一层防水保护膜。使用前通过水煮的方法来考核它的耐水合性优劣，从待用铝箔中取样，用纯水洗干净，放入95℃以上的纯水中，水浴60±1min，再进行氧化膜耐电压及升压时间测定，从中挑选出耐压以及升压时间符合要求的铝箔，升压时间越短说明化成箔耐水合能力越强。同时采用纯度高且化成的引出线，表面形成AL2O3，减小铆接后的接触电阻。

铝箔因其优良的延展性，传导性，被广泛应用于日常生活以及工业制造。高纯铝是制造铝电解电容器的主要材料，对高纯铝箔进行扩面处理，腐蚀发孔扩面，腐蚀液有纯酸以及混合酸体系，它们的浓度和配比等因素会使铝箔形成不同的腐蚀孔，随着技术的进一步发展，盐酸中加入中等溶解能力的氧化性酸，能获得高立方组构铝箔隧道腐蚀所需要的初始蚀坑，比表面积更大。然后用腐蚀箔作阳极，利用电化学原理，通过电解作用在铝箔表面氧化形成氧化膜介质层，这就做成了化成箔，化成箔氧化膜的质量关系到电容器性能的优劣。热处理温度以及不同的形成液直接影响化成箔耐水合性，高水系电解液由于含有大量水，能与化成箔氧化膜作用，破坏氧化膜的绝缘层结构，劣化化成箔的各项性能，因此要严选材料。

3.2 使用带有预刺功能的铆接机

使用带有预刺功能的铆接机。传统铆接机将已经裁切成一定宽度的铝箔与导针通过铆接针一次性刺穿导针舌片和电极箔，然后移至打实处加压打平，这种连接方法容易导致接触不良。现开发出一种新型刺铆机，在导针与电极箔送至铆接模前，已在电极箔上预冲孔，如下图，从下图明显的可以看到左图使用没有带预刺功能的铆接机，右图为带有预刺功能的铆接机。

使用带有预刺功能的铆接机，引线舌片花瓣紧贴电极箔，两者接触面积大，贴合严实，接触电阻能下降40%以上，如下表数据，有效降低产品阻抗，有助于提高产品质量和性能。

最重要的是增加预刺后由于预先刺孔，所以有效减少铝箔屑，使得铝箔的平整度大大提高，铆接处非常平整，有效减轻铆接点处铝箔裂纹，降低了水分的渗透，如果含有大量水分的电解液渗透到裂纹处，水与铝直接接触发生反应，在铆接点生成AL2O3，使铝箔与导针不能有效连接，造成容量时有时无的现象，产品功能丧失，无法使用。

3.3 采用自动浸渍代替传统手工浸渍

高水系产品采用低密度高吸水性电解纸满足电解电容器对低阻抗的要求，目前主要有日本NKK公司的MR5D、STZ系列，以及国内凯恩大力开发的低阻抗SM系列电解纸。下文将针对传统手工浸渍以及自动含浸，分别进行阐述，采用自动浸渍代替传统手工浸渍的意义何在。

首先手工浸渍用时长。不同电解液由于成分不同，黏性不一样，芯包浸渍时间也有很大的区别，传统手工浸渍时间在40分钟～8小时之间，高水系电解液产品因为含水分高，容易浸透，虽然在手工浸渍中时间是最短的，40分钟左右，但与连接在装配机上的自动含浸只有20秒左右的时间相比，不可同日而语，低密度纸渗透性好，吸水性强，时间稍长很容易造成电解纸溶解起毛，影响产品质量。其次，手工浸渍手续烦琐，必须先把芯包从塑料存储箱转移到含浸锅，对含浸锅加温，手工抽取电解液，并且浸渍后需要取出放入离心机脱液甩干，芯包不但经过了多次变换存储地点，而且甩干过程造成芯包之间以及导针与芯包互相碰撞，造成芯包隐性损伤，必然影响产品质量。

因此，自动含浸是非常好的替代方法，采用自动浸渍代替传统手工浸渍，烘干后的芯包依次排在夹具上直接翻转入含浸缸，没有碰撞，浸渍电解液后通过导轨直接装配，每分钟的产能基本达到现有组立机的组立速度。由于速度很快且没有碰撞，不会造成电解纸溶解起毛以及损伤，保证了装配过程的产品质量。自动含浸速度很快，整体结构简单，方便操作，试验证明，含浸机含浸的电容能有效提升产品的使用寿命，提高产品的投入产出率。在市场对产品高质量多样化的需求下，自动含浸机将取代部分含浸缸含浸的生产线，并且经过不断改善，市场已开发出高压含浸机，如YF-1836L/S.

3.4 装配过程采用拉引线装置

浸渍好电解液的芯包与铝壳及密封材料组装起来的过程称为装配工序。为了减少芯包装配过程中所受的损伤，要使用有拉引线脚的装配机。传统的装配方法是将芯包从底部完全顶压使芯包引线加强筋完全进入橡皮塞孔内，这种装配方法的缺陷就是由于芯包底部受力过大，芯包内部电解纸和箔片受到挤压，容易造成芯包短路，对产品质量造成不稳定因素，高水系产品由于使用低密度高吸水性电解纸，芯包受顶压耐受力弱，容易把电解纸顶变形，因此单靠顶压方式装配芯包已不能满足要求。

随着电容器生产设备的创新开发，设计出一种有拉引线脚装置的装配机。它增加从顶部靠拉力将引线加强筋拉入皮塞孔内的机构，减少芯包装配过程中所受的损伤，装配方法是将芯包从引线处拉动使引线加强筋完全进入橡皮塞孔内，这种装配方法将大大降低芯包底部受力，减少芯包内部电解纸和箔片挤压力，这样避免了因芯包受大阻力挤压而受伤的情况。如下对比图2。

4 结论

随着科学技术的发展，铝电解电容的生产及应用日趋成熟，市场需求旺盛。由于其介质是在铝箔上形成的氧化铝，而铝的精度难以控制且温度稳定性不高，因此需要在电解液中进行攻关，生产适应瞬息万变市场需求的产品。高水系引线式铝电解电容器由于其特有的超低阻抗，使得产品耐纹波能力更强，抗电磁干扰能力更强，同时由于电解液含有多种有机高分子聚合物的复合添加剂，有效降低阳极箔上负离子活性，改善了高温稳定性，而且由于价格便宜，非常具有竞争力。但是由于电解液含水比例高，生产过程不易进行控制，对此有必要对高水系引线式铝电解电容器的生产控制方法进行探讨，结合生产实践中的总结，提出高水系引线式铝电解电容器的生产控制方法，以促进高水系引线式铝电解电容器的生产应用水平的提高。

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