Condensador electrolítico de aluminio SMD

Los condensadores de electrolito de aluminio SMD son uno de los condensadores más comunes en las placas de hoy.

1. Proceso de fabricación:

De hecho, otros tipos de condensadores electrolíticos de chip, tales como los condensadores de polímero sólido de aluminio, se fabrican de manera similar, excepto que el material utilizado para el cátodo no es un electrolito sino un polímero sólido o similar. El condensador de electrolito de aluminio SMD es el condensador más común en la tarjeta gráfica. El proceso de fabricación del condensador de electrolito de aluminio SMD consta de nueve pasos. Vamos a explicar cada uno de ellos en orden:

1): Corrosión del papel de aluminio. Si abre la cubierta exterior de un condensador de electrolito de aluminio, verá que hay varias capas de papel de aluminio y varias capas de papel electrolítico. El papel de aluminio y el papel electrolítico se unen y se enrollan en una estructura cilíndrica, de modo que cada dos capas de papel de aluminio es un papel electrolítico con un electrolito adsorbido en él. Así que primero vamos a hablar sobre el método de fabricación de papel de aluminio. Para aumentar el área de contacto entre la lámina de aluminio y el electrolito, la superficie de la lámina de aluminio en el condensador no es lisa, pero está sujeta a un método de grabado electroquímico para formar una superficie irregular en la superficie, que puede aumentar la superficie. área por 7 a 8 veces. El precio del papel de aluminio ordinario es de aproximadamente 10RMB por metro cuadrado, y después de este proceso, su precio aumentará a 40 ~ 50RMB / m2. El proceso de corrosión galvánica es relativamente complicado, ya que implica el tipo y la concentración de la solución de grabado, el estado de la superficie de la lámina de aluminio, la velocidad de corrosión, el equilibrio dinámico de la tensión y similares. El proceso de fabricación en nuestro país no es lo suficientemente maduro, por lo que la lámina de aluminio galvanizado utilizada para fabricar el condensador aún se importa principalmente.

2): Un proceso de formación de película de óxido. Después de la corrosión galvánica de la lámina de aluminio, es necesario utilizar un método químico para oxidar la superficie a óxido de aluminio, que es el medio del capacitor electrolítico de aluminio. Después de la oxidación, la superficie del óxido de aluminio se debe inspeccionar cuidadosamente para ver si hay manchas o grietas, y se excluyen las no calificadas.

3): Corte de papel de aluminio. Este paso es fácil de entender. Es para cortar una pieza entera de papel de aluminio en piezas pequeñas, por lo que es adecuado para la fabricación de condensadores.

4): Remachado de los cables. El pin externo del capacitor no está conectado directamente al interior del capacitor, sino que está conectado internamente al capacitor a través del cable interno. Por lo tanto, en este paso, necesitamos conectar los cables internos del ánodo y el cátodo a los cables externos del capacitor mediante un enlace ultrasónico. Los cables externos generalmente son cables de hierro o de óxido de cobre chapados en cobre para reducir la resistencia, mientras que los cables internos están conectados directamente al papel de aluminio mediante cables de aluminio. Todos notan que estos pequeños pasos son muy exigentes para el mecanizado de precisión.

5): Bobinado de papel electrolítico. El electrolito en el condensador no se introduce directamente en el condensador, y la lámina de aluminio se sumerge en estado líquido, pero se adhiere a la capa de lámina de aluminio mediante el papel electrolítico al que se adsorbe el electrolito. Entre ellos, el papel electrolítico seleccionado es algo diferente del papel ordinario y es microporoso. La superficie del papel no debe tener impurezas, de lo contrario afectará la composición y el rendimiento del electrolito. En este paso, el papel electrolítico sin adsorber el electrolito se une al papel de aluminio y luego se enrolla en la caja del capacitor, de modo que el papel de aluminio y el papel electrolítico forman un intervalo de "101010".

6): Impregnación del electrolito. Después de que el papel electrolítico se enrolla, el electrólito se vierte y el electrolito se impregna sobre el papel electrolítico. Con la mejora de la formulación de electrolitos y la mejora de la tecnología de fabricación de papel electrolítico, el valor de ESR de los condensadores electrolíticos de aluminio ha aumentado gradualmente, convirtiéndose en una fracción del anterior.

7): Montaje. Este paso consiste en ensamblar la carcasa de aluminio en el exterior del condensador y conectar los cables externos. El condensador se forma básicamente en este momento.

8): rizado. Si es un tipo de condensador de "prepucio", debe pasar por este paso y colocar la película de PVC recubierta en el exterior del condensador fuera de la caja de aluminio del condensador. Sin embargo, la capacitancia de las películas de PVC ahora está disminuyendo, principalmente porque los materiales no son amigables con el medio ambiente y tienen poco que ver con el rendimiento.

9): Montaje combinado. Si se trata de un paquete directo, no necesita seguir este paso. Este es el último paso en la fabricación de condensadores electrolíticos de aluminio SMD. Este paso es instalar los componentes de la placa posterior de plástico negro necesarios para el proceso de empaquetado del chip SMT en la parte inferior del condensador. Los requisitos para los componentes son, en primer lugar, el efecto de sellado es bueno; El segundo es la resistencia al calor; el tercero es tener resistencia química y no puede reaccionar químicamente con el electrolito dentro del capacitor. Esta pequeña placa de plástico se llama "placa terminal" y sus requisitos de precisión de fabricación son muy altos, ya que una vez que el tamaño no es adecuado, afectará el sellado del condensador (demasiado pequeño).

2. Parámetros de rendimiento:

Después de conocer todo el proceso de fabricación de los capacitores y comprender la estructura básica y el principio de los capacitores, enfrentaremos un nuevo problema: ¿cómo juzgar la calidad de los capacitores a partir de los parámetros? Solo al dominar este método podemos cambiar nuestro rendimiento constantemente. Incluso si no entendemos el tipo de condensador y la marca en sí, podemos juzgar rápidamente su nivel de rendimiento a través de varios parámetros. Respecto a los parámetros del capacitor, lo dividimos en "ver" e "invisible". El llamado "ver" es algunos parámetros básicos impresos en la superficie del condensador. Estos parámetros a menudo se conocen directamente después de ver un capacitor. Por ejemplo, la capacidad del condensador (como "470μF", etc.), el rango de desviación de capacidad, el rango de temperatura y el valor de voltaje (como "16V"). El llamado parámetro "invisible" es el parámetro que necesitamos consultar según el modelo del capacitor. Por ejemplo, el valor de ESR que solemos decir se ha convertido en un parámetro importante para distinguir el rendimiento del capacitor, y no podemos ver este parámetro en el capacitor. Tenemos que ir al sitio web relevante para consultar por el modelo del condensador. Hay bastantes parámetros similares, incluidos los siguientes: 1. Valor de ESR; 2. Valor actual del interruptor que puede soportar;

3. Características de la temperatura;

4. La tangente del ángulo de pérdida (TAN) es equivalente a la relación de potencia reactiva a potencia activa. Este valor está relacionado con la calidad del condensador y la cantidad de calor generado. Cuanto menor sea el valor, mejor será el rendimiento del condensador.

5. Valor de corriente de fuga: No importa qué tan grande sea el aislador, siempre habrá una ligera fuga de corriente a través del capacitor. Este valor representa la fuga específica. Además, la función ESL es también una de las especificaciones de rendimiento del capacitor. Sin embargo, con el desarrollo de la tecnología de capacitores, los capacitores electrolíticos de alto grado actuales generalmente tienen buenas características de ESL. Cuando son 10MHz o más, a menudo muestran la diferencia, por lo que pierden el significado de la comparación. ¿Cuál es la importancia de la condensación ESR? ¿Por qué es importante ESR? En primer lugar, ESR. ESR es el parámetro de rendimiento más importante en los condensadores electrolíticos de alta frecuencia. Muchos componentes electrónicos enfatizan las características de rendimiento de "LOW ESR", lo que significa que el valor de ESR es pequeño. Entonces, ¿cómo entendemos correctamente el significado práctico de LOW ESR? Debido al desarrollo de la tecnología electrónica, el voltaje suministrado al hardware está mostrando una tendencia de menor y menor. Por ejemplo, las últimas CPU de INTEL y AMD tienen voltajes menores a 2V, que son mucho más bajos que los voltajes anteriores de 3 y 4V. Sin embargo, por otro lado, debido a la explosión de transistores y frecuencias, el consumo de energía de estos chips está aumentando. Por lo tanto, de acuerdo con la fórmula de P = UI, los requisitos actuales de estos dispositivos son cada vez más altos. Por ejemplo, dos CPU con el mismo consumo de energía son 70W. El voltaje anterior es 3.3V, y el último voltaje es 1.8V. Luego, la corriente del primero es I = P / U = 70W / 3.3V, que es aproximadamente 21.2A. La corriente de este último es I = P / U = 70W / 1.8V = 38.9A, que es casi el doble que la anterior. En el caso de que la corriente a través del capacitor sea cada vez más alta, si el valor de ESR del capacitor no se puede mantener en un rango pequeño, entonces hay un voltaje de corte más alto que el anterior (el voltaje de CC de salida ideal debería ser una línea horizontal, La tensión de corte es el pico y el canal en la línea horizontal). Además, incluso la misma tensión de corte tiene un mayor impacto en el circuito de baja tensión que en el caso de alta tensión. Por ejemplo, para una CPU de 3.3V, el voltaje de corte de 0.2V es un pequeño porcentaje, que no es suficiente para formar un efecto fatal, pero para una CPU de 1.8V, también es un voltaje de corte de 0.2V, que representa la relación es suficiente para hacer que el circuito digital cometa un error. Entonces, ¿cuál es la relación entre el valor de ESR y el voltaje de corte? Podemos usar la siguiente fórmula: V = R (ESR) × I En esta fórmula, V representa el voltaje de corte, y R representa el ESR del capacitor, e I representa la corriente. Se puede ver que cuando aumenta la corriente, la tensión de corte se multiplica incluso cuando la ESR permanece sin cambios, y es imperativo utilizar un condensador con un valor de ESR más bajo. Esta es la razón por la cual los capacitores utilizados en dispositivos de hardware, como los tableros de hoy, están enfatizando cada vez más el LOW ESR.

La estrecha relación entre la temperatura y el rendimiento de la capacitancia: el rendimiento del condensador no es estático, pero se ve afectado por el entorno, y el factor más importante que afecta al condensador es la temperatura. Entre los diferentes tipos de condensadores, los condensadores que utilizan electrolito como material de cátodo, como los condensadores de electrolito de aluminio, son los más afectados por la temperatura. Debido a que entre los diferentes tipos de cátodos, como los electrolitos, el dióxido de manganeso y los conductores de polímeros sólidos, solo el electrolito conduce los iones, y los otros son conductores electrónicos. Para la conducción iónica, a mayor temperatura, mayor actividad iónica y mayor grado de ionización. Por lo tanto, bajo la premisa de que la temperatura no excede el límite nominal, el rendimiento del condensador de electrolito a una temperatura alta es mejor que a una temperatura baja.

Condensador conductor de polímero sólido de aluminio que reduce la tensión de corte a 25 grados centígrados, aproximadamente equivalente a dos condensadores de tantalio y tres condensadores de electrolito de aluminio. El rendimiento de los condensadores conductores de polímero sólido de aluminio y los condensadores de tantalio no cambia mucho, y se mantiene en alrededor de 24 ~ 25 mV, pero la tensión de corte de tres condensadores de electrolito de aluminio en paralelo se reduce a 16.4mV. En este momento, solo se necesitan dos paralelos. Un tipo de condensador puede alcanzar un nivel de aproximadamente 25 mV a 25 grados centígrados, y su rendimiento ha mejorado enormemente. A continuación veremos el rendimiento de estos tres condensadores en un entorno de baja temperatura.

En entornos de baja temperatura, el rendimiento de los condensadores de electrolito de aluminio se reduce considerablemente. El voltaje de corte en tres estados paralelos saltó de 23.8mV a 25 grados Celsius a 57.6mV. Para reducir la tensión de corte al mismo valor que 25 grados Celsius, siete de estos condensadores deben conectarse en paralelo. En contraste, podemos ver que el rendimiento de los condensadores conductores de polímero sólido de aluminio y los condensadores de tantalio, ya sea en 25 grados, 70 grados o -20 grados, no es muy volátil. Del análisis anterior, no es difícil ver que el valor de ESR del condensador de electrolito de aluminio se ve extremadamente afectado por la temperatura.