鋁質電解電容為電解電容的一種,屬於被動元件。鋁質電解電容是以鋁當陽極,和以乙二醇,丙三醇,硼酸和氨水等等所組成的糊狀物當電解液所製成。為電容器中最廣泛使用的一種,亦是被動元件中較為成熟的產品。其優點在於靜電容量高,價格便宜,但有易受溫度影響,電容量不穩定,RF高頻性能不佳,使用壽命短,以及容易乾化及漏電解液的缺點。
鋁質電容優點是靜電容量大且價格便宜,應用在聲音、影像或產生動作效果之電子及電機產品,包含資訊工業、通訊工業、軍事及消費性電子產品,可應用在家電產品(如音響、電視機)、電源供應器、不斷電系統、主機板、監視器、通訊、電腦及其週邊光電產品、電子安定器等領域。國內外供應商包括日系Nippon Chemi-con、Nichicon、Rubycon、Panasonic、Sanyo Electric為代表,國內主重要的廠商有立隆電、智寶、金山電、日電貿、奧斯特、凱美、冠坤等被動元件業者。
因應IC製程技術微小化及電子資訊產品走向輕薄短小,因此有SMD晶片型鋁質電解電容稱為V-Chip,SMD型鋁質電解電容器由於體積小,製成晶片型後過銲錫爐熱度極高,不易散熱,其製程困難程度及使用材料較一般電容器更高,SMD型鋁質電解電容器的製造銷售專利為日本Panasonic公司所擁有,國內智寶、凱美及立隆也都取得授權,得以開始量產V-Chip產品。
◎鋁質電解電容的演進
世代 |
I |
II |
III |
產品 |
液態電解電容 |
有機半導體錯鹽固態電解電容 |
導電性高分子固態電解電容 |
缺點 |
難以控制與不穩定之特性是其致命傷。此外液態電解質係透過陰陽離子流動而導電,其導電度與穩定性都遠不如導電性高分子等固態導電性物質。 |
有機半導體錯鹽之鋁固態電解電容器只能使用於傳統插件式的方法焊接於電路板上,無法以SMD 的形式黏著焊接,因為電路板的表面黏著技術所使用的焊錫溫度超過攝氏220 度,導致有機半導體錯鹽有發生熱裂解的可能,限制其應用與發展。 |
成本較高,與一顆電解電容的成本約差了3~5 倍。但其導電度更高,結構與高溫穩定性較優,是新一代固態電解電容器競相發展的目標。 |
目標 |
高頻
低阻抗
高電流 |
能忍受焊錫溫度超過攝氏220 度的電解質 |
更高電容量
更低阻抗
更高工作電壓
更長壽命 |
資料來源:工業材料雜誌
鋁質電解電容是以經過蝕刻的高純度鋁箔做為陽極,以其表面經陽極氧化處理之化成薄膜做為電介質,再以浸有電解液的薄紙或布做陰極。鋁質電解電容器之關鍵原料為電蝕鋁箔(含陰極箔、陽極箔)或已化成好的鋁箔、電解液、電解紙、鋁殼、導針、橡膠蓋等。其中電蝕及化成鋁箔佔鋁質電解電容成本的六成以上,向來由日商掌控,全球化成鋁箔產能80%以上集中在日本,所以全球前五大鋁質電解電容廠商皆為日本廠商,因此國內鋁電解電容器製造商轉投資化成箔製造商,如立隆轉投資立敦,或垂直整合如智寶及凱美由鋁電解電容器製造商向上整合生產化成箔以供自用。就國內生產化成鋁箔較有規模有立敦、展成。
鋁質電解電容器其內部所使用之電解質為液態,頻率、溫度及壽命特性較差,因此日本開發固態鋁質電解電容,固態電容因使用具高導電度、電子傳導型之導電高分子作為其固態電解質,具高穩定性、高壽命、微型化、高頻化、及低阻抗等特性,可應用於低阻抗及高耐漣波電流之電子線路,但固態電容受限於成本太高,成本約是液態電解電容的3~5 倍,主要市場來自於高階伺服器、IPC與HDTV等高階產品應用。
由於傳統鋁電解電容於高溫時容易有爆漿情形,為避免電容損壞影響CPU效能,Intel於2005年針對775 pin系列CPU建議使用固態電容, 而AMD也於2006年對其AM2系列CPU建議使用固態電容。
◎液態電解電容與固態電容比較
項目 |
液態電解電容 |
固態電容 |
全名 |
液態鋁質電解電容器 |
導電高分子鋁質固態電容器 |
介電材料 |
電解液 |
導電性高分子材料PEDT |
外觀 |
鋁質外殼多覆有塑膠膜,上方並有防爆線 |
外殼為鋁質金屬,上頭印有規格,多半無防爆線 |
溫度特性 |
低溫:電解液凝固
高溫:電解液膨脹,高壓爆裂 |
高低溫穩定 |
成本 |
低 |
高 |
體積 |
大 |
小 |
阻抗 |
大 |
小 |
工作頻率 |
適用低頻 |
適用高頻 |
應用 |
消費性電子、工業應用、資訊電子、通訊產品、汽車等市場 |
主要應用於高階伺服器、IPC、主機板CPU 週邊、LCD TV、繪圖卡、及遊戲機等高階產品或溫度高的地方。 |
資料來源:GIGABYTE、IEK