摘 要:近年來,隨著彩電行業(yè)CRT轉(zhuǎn)為LCD(液晶電視),箔膜電容器的需求量在逐年減少,而中國自進(jìn)入世貿(mào)組織后,節(jié)能燈以其明亮、易啟動、無頻閃、功率因數(shù)高、節(jié)電等優(yōu)點(diǎn),受到人們的青睞。國內(nèi)、外的需求量在逐年增加。因此,對薄膜電容器的性能要求也越來越高,特別是需要提高電容器在高溫高壓下的耐受力。
前言
1.電容器在節(jié)能燈中的工作溫度:
因節(jié)能燈的燈管與電子鎮(zhèn)流器為一體,當(dāng)節(jié)能燈正常點(diǎn)燃時(shí),燈管的溫度在100℃以上,由于燈管緊貼密閉的電子鎮(zhèn)流器塑殼,受熱傳遞影響,一部分熱量向空間散發(fā),另一部分傳導(dǎo)給電子鎮(zhèn)流器,再加上塑殼內(nèi)部元器件發(fā)熱等綜合因素,因此,塑殼內(nèi)空間的溫度可達(dá)105℃左右。也就是說電容器要在105℃左右的環(huán)境溫度下工作。
2.電容器在節(jié)能燈中的額定電壓:
電容器在電子節(jié)能燈的電路中,最高額定電壓選擇一般都在1000V以上,耐壓要求比較高。如:電容器在振蕩電路中,由于振蕩頻率比較高,產(chǎn)生的反峰電壓(或著瞬時(shí)過電壓)易使電容器擊穿。 來源:http://tede.cn
一.電容器在高溫高壓下失效機(jī)理的分析
電容器的擊穿在很大程度上決定與它的宏觀結(jié)構(gòu)和工藝條件,以及由此而引起的不均勻電場和不均勻的介質(zhì),電容器的擊穿往往就發(fā)生在這些弱點(diǎn)處。在此列舉如下主要影響因數(shù)進(jìn)行分析。
1.介質(zhì)對電容器擊穿的影響:
ⅰ. 電容器在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí),介質(zhì)的擊穿電壓若接近工作電壓,易使電容器在高溫高壓下產(chǎn)生早期失效。
、.介質(zhì)在均勻電場作用下,介質(zhì)的微觀本質(zhì)和介質(zhì)質(zhì)量的不良,如介質(zhì)表面粗糙、氣孔、皺折、裂紋等都會降低介質(zhì)承受電場強(qiáng)度能力,使介質(zhì)擊穿。
其機(jī)理為電容器介質(zhì)中的自由電子,在強(qiáng)電場作用下,碰撞中性分子,使之電離產(chǎn)生正離子和新的自由電子。電離過程的急劇發(fā)展形成雪崩式的電子流,導(dǎo)致介質(zhì)擊穿。使之電容器在高溫高壓下的耐受力下降。
2.極板(鋁箔)對電容器擊穿的影響:
鋁箔在分切時(shí),由于滾刀不銳利,分切后鋁箔盤料的端面將會出現(xiàn)鋸齒狀、毛刺等。這樣的盤料在卷繞中易刺傷介質(zhì)膜,降低耐電壓,嚴(yán)重的毛刺還將導(dǎo)致電容器加壓后擊穿。
3.放電路徑(留邊量)對電容器邊緣擊穿的影響:
電容器在瞬時(shí)過電壓作用下,電容器不僅可能通過介質(zhì)內(nèi)部發(fā)生擊穿,當(dāng)極板邊緣電場顯著不均勻或放電路徑(留邊量)較小時(shí),還有可能沿極板邊緣發(fā)生表面擊穿。如下圖所示,“△L”為放電路徑, “△b”為留邊量, “d”為介質(zhì)厚度。
從上圖可以看出,若鋁箔跑偏或者因產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)放電路徑(留邊量)較小,易導(dǎo)致引線根部表面擊穿。這是由于電容器引出線的引出方式所決定的。在正常情況下,引線根部兩極間的放電路徑ΔL =Δb +d,而無引線端,放電路徑ΔL =2Δb +d。若d<<ΔL忽略不計(jì),則引出線端放電路徑比無引出線端放電路徑減少1/2。加之鋁箔在分切時(shí)盤料的寬度誤差或卷繞過程中因鋁箔出現(xiàn)“蛇形”跑偏。致使其中一鋁箔極板與該位置另一鋁箔上引線根部之間放電路徑(留邊量)減小,加壓后特別是在高溫高壓下電容器易產(chǎn)生表面擊穿。
4.引線點(diǎn)焊對電容器擊穿的影響:
電容器在卷繞過程中,引出線是直接點(diǎn)焊在鋁箔上,因此,點(diǎn)焊時(shí)兩電極頭的壓力、點(diǎn)焊電流的大小、點(diǎn)焊平臺的平整度等調(diào)試不當(dāng),將會造成引線與鋁箔焊接處產(chǎn)生毛刺,刺傷介質(zhì)膜,降低耐電壓,嚴(yán)重的毛刺將導(dǎo)致電容器加壓后擊穿,
[$page] 5.外包膜熱封對電容器擊穿的影響:
電容器芯組卷繞的外包膜是通過熱封器的熱量將外包膜封住,若熱封器的熱量控制不當(dāng),或熱封器與芯組接觸時(shí)間過長,易燙傷外包膜,影響電容器的耐電壓,嚴(yán)重將導(dǎo)致電容器加壓后擊穿。
二.控制措施
。ㄒ唬┰牧希ń橘|(zhì)、鋁箔)對電容器擊穿影響的控制:
1.建立完善的原材料管理、檢驗(yàn)制度,確保原材料的質(zhì)量符合要求。
2.產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí),因根據(jù)電容器的工作電壓高低,正確選擇介質(zhì)厚度,使其能在較大的場強(qiáng)下工作不致于擊穿。
3.分切材料的設(shè)備建立完善的管理制度和操作要求,特別是滾刀要定期檢查和更換,杜絕不良影患。
(二)電容器邊緣擊穿的控制:
為了防止電容器邊緣擊穿現(xiàn)象,在設(shè)計(jì)電容器時(shí),因增加兩極板之間的放電路徑。另一方面在電容器芯組總放電路徑一定時(shí),有引出線一端的放電路徑要略大于無引出線一端放電路徑。這樣才能有效的避免電容器邊緣擊穿。
(三)引線點(diǎn)焊對電容器擊穿影響