薄膜电容器及其原材料
薄膜电容器讲座课件
分类与用途
分类
薄膜电容器按结构可分为箔式和金属化式两种，按有无绝缘介质可分为有极性 电容器和无极性电容器两种。
用途
薄膜电容器广泛应用于电子设备、电力电子、通讯、家电、汽车、航空航天等 领域，如滤波、旁路、耦合、振荡、陷波等。
02
薄膜电容器材料
电介质材料
聚酯薄膜
聚酯薄膜是薄膜电容器最常用的电介质材料，具有较高的绝缘电 阻、良好的温度和频率稳定性。
风电变流器
在风力发电系统中，薄膜 电容器为变流器提供稳定 的直流电压支撑，确保风 能的高效利用。
轨道交通
在轨道交通的供电系统和 电机控制中，薄膜电容器 提供了可靠的电力保障。
新能源领域
光伏系统
在光伏逆变器中，薄膜电容器起到滤波、去耦和储能的作用，提 高光伏系统的效率和稳定性。
新能源汽车
在电动汽车和混合动力汽车中，薄膜电容器广泛应用于电池管理系 统、电机驱动和车载电子设备中。
机械性能参数
尺寸与重量
电容器的大小和重量，对于特定应用场景下安装和便携性有重要影响 。
机械强度
衡量电容器承受外力作用的能力，如振动、冲击等。薄膜电容器的机 械强度较高，能够承受较大的外力作用。
端子与连接
电容器端子的类型和连接方式，影响其可维护性和可靠性。薄膜电容 器的端子设计应便于连接和拆卸。
寿命与可靠性
技术发展趋势
材料创新
新型材料如聚丙烯、聚 酯等具有更高的介电常 数和电气性能，有助于 提高薄膜电容器的性能 和缩小体积。
制造工艺改进
先进的制造工艺如真空 镀膜、激光切割等能够 提高产品一致性和降低 成本，同时实现更精细 的金属化设计。
集成化与模块化
将薄膜电容器与其他电 子元件集成在一起，形 成模块化产品，能够简 化电路设计并提高可靠 性。
薄膜电容工作原理
薄膜电容工作原理薄膜电容是一种常见的电子元件，广泛应用于电子产品和通信领域。
它的工作原理基于电荷的积累和电场的作用，通过改变电容器中两个电极之间的电荷量来实现信号的存储和传输。
下面将详细介绍薄膜电容的工作原理。
1. 薄膜电容的结构薄膜电容的主要结构包括两个电极和介质薄膜。
电极通常由金属材料制成，如铝、钽等。
介质薄膜可以是绝缘材料，如氧化铝、氮化硅等。
电极和薄膜之间形成的电场是薄膜电容的核心部分。
2. 电荷的积累与电场的作用当电容器处于不导电状态时，两个电极之间没有电荷积累，电场强度为零。
当外加电压施加在电容器上时，电荷开始从一个电极转移到另一个电极，形成一个电场。
电场的强度与电容器的电压成正比，即电场强度等于电容器的电压除以电容器的电容量。
3. 信号的存储与传输薄膜电容作为一种存储元件，可以将电荷积累在电容器的电极上，以存储信号。
当电容器充电时，电流通过电容器，电荷在电极上积累。
当电容器放电时，电荷从电极上释放，信号被传输。
通过改变电容器中电荷的积累和释放，可以实现信号的存储和传输。
4. 薄膜电容的特性薄膜电容具有很多优点，如体积小、重量轻、成本低等。
由于薄膜电容的结构简单，可以实现高精度的电容值和稳定的性能。
此外，薄膜电容还具有较低的损耗和良好的温度特性，在广泛的工作温度范围内都能保持良好的性能。
5. 应用领域薄膜电容广泛应用于电子产品和通信领域。
在电子产品中，薄膜电容常用于电路板上的滤波、耦合和去耦等电路中，用于实现信号的处理和传输。
在通信领域，薄膜电容常用于天线调谐电路、射频滤波器和频率合成器等电路中，用于实现无线信号的调制和解调。
薄膜电容是一种通过电荷的积累和电场的作用来存储和传输信号的电子元件。
它的工作原理基于电容器中两个电极之间的电荷量和电场强度的变化。
薄膜电容具有体积小、重量轻、成本低等优点，并在电子产品和通信领域得到广泛应用。
通过深入理解薄膜电容的工作原理，我们可以更好地应用和设计电子电路，实现各种功能和应用。
有机薄膜电容器
有机薄膜电容器有机薄膜就是常说的塑料薄膜，用有机薄膜为介质制造的电容器叫有机薄膜电容器。
1．有机薄膜电容器概况制造电容器使用的有机薄膜多达十几种，以聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚脂（涤纶）、聚丙烯、聚碳酸脂有机薄膜电容器最为成熟。
有机薄膜分极性有机薄膜和非极性有机薄膜两类，见表2-6。
用极性有机薄膜制造的电容器具有比电容大，耐温高，耐压强度高等优点。
用非极性有机薄膜制造的电容器具有损耗角正切值tgδ小、绝缘电阻高、介质吸收系数小、有负温度系数等优点。
有机薄膜电容器的制造有两种结构。
一种结构是用两层7μm厚的铝箔作极板，再用两层有机薄膜为介质，采用卷绕工艺制成四层结构的电容器，如图2-13所示。
这种结构电容器的有机薄膜和铝箔可分离，称为箔式电容器。
另一种结构是以有机薄膜为介质，直接在它的单面制一层20nm厚的金属膜作为极板。
制取金属膜的方法有多种：①可用物理或化学的方法取得金属液，然后均匀地喷在有机薄膜上成为金属膜极板；②可采用镀金工艺，在有机薄膜单面均匀地镀一层金属膜，同样可制得极板；③可用蒸发工艺将金属蒸镀到有机薄膜单面形成极板。
用两片这样的极板并叠卷绕，便可制得两层结构的有机薄膜电容器。
由于有机薄膜与金属膜不能分离，属金属化，故称为金属化有机薄膜电容器，如图2-14所示。
卷绕的电容器可进一步加工成圆柱形、扁平状、叠片块状以及片状等形状，然后是浸渍、封装。
有机薄膜电容器有金属外壳密封封装、浸环氧树脂半密封封装、本体缩合密封封装等形式。
最后印刷如图2 -14 (b)所示标记，便成为有机薄膜电容器产品。
由于箔式电容器极板层厚度为71μm，极板传输电流比金属化电容器迅速，加之四层叠卷结构，所以损耗角正切值小，绝缘电阻高。
金属化电容器由于极板薄，体积相对小，比电容较高，重量也较轻。
它最突出特点是有“自愈"性能。
下面对常见有机薄膜电容器的特性作简单介绍。
2．聚苯乙烯电容器聚苯乙烯电容器中的种类很多，有以CB11型、CB10型为代表的普通聚苯乙烯电容器，以CB14型、CB15型为代表的精密聚苯乙烯电容器，以CB40型为代表的密封金属化聚苯乙烯电容器，以及以C B80型为代表的高压聚苯乙烯电容器等。
薄膜电容器知识
薄膜电容器的结构（三）
用无感绕法并采用金属化电极生产的电容器，主 要特点是有高的工作场强，较大的比率电容和在 击穿时有自愈能力。（注：自愈不充分、过度自 愈或瞬间连续放电过程都会使电容器性能下降、 甚至失效；使用过程中，自愈次数越少，可靠性 越高）。但其制造过程比用上述两种方法生产电 容器都复杂，生产成本最高；且过电流能力不强， 电极损耗比箔式电容大。
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电容器的电容量（一）
将图1-2（d）等效为 一理想电容器得：
Z 1 Ce
(r
rm
)2
(
1
C
2
L)
C
Ce
Ce[为C电(r容r器m)]的2 (有1效2电LC
2
)
容量，等于无损耗时
的真实电容量
将图1-2（d）等效为 一有损耗的电容器如 图1-3（b）时，设Cr 为C与L组成的等效串 联电容，其电抗部分 为：
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电容器的电感（一）
电容器之所以有电感 是因为它有金属导体
由图1-2得实际电容 器的阻抗为：
Z= = r (2 Xc XL)2
r2(
1
2
L)
C
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图1—9 电容器的阻抗频率特性
电容器的电感（二）
电感的存在对电容器的性能主要有下列影响： 电感的存在影响电容器的充放电速度，使充放电
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电容器的损耗（二）
在交流电场下，电容器的损耗不仅与漏导有关，而且与周 期性的极化建立过程有关。按图1-3（a）所示的等效电路， 在I与IC之间形成了一个δ角，称为损耗角。即出现了产生 损耗的一小部分电流IＲ，相应地有如一个理相电容器Ｃ上 并联上一个电阻。这时电容器中贮存的功率（无功功率） 为：Pq=UIC=UIcos δ，电容器的能量损耗用有功功率表示： P=UIR=UIsin δ
陶瓷电容铝电解电容薄膜电容
陶瓷电容铝电解电容薄膜电容陶瓷电容、铝电解电容和薄膜电容是现代电子器件中常见的三种电容器。
它们在各自领域中有着广泛的应用，并且在电子设备中发挥着重要的作用。
让我们来了解一下陶瓷电容。
陶瓷电容是一种使用陶瓷材料制成的电容器。
它具有体积小、重量轻、频率响应快等特点，因此在高频电路中得到了广泛应用。
陶瓷电容的工作原理是通过在两个电极之间形成电场来储存电能。
它的主要优点是容量稳定性好、温度特性良好，并且价格相对较低。
因此，陶瓷电容在通信设备、计算机和家用电器等领域中被广泛使用。
接下来是铝电解电容。
铝电解电容是一种使用金属铝作为电极的电容器。
它以其高容量、低ESR（等效串联电阻）和低成本等特点而闻名。
铝电解电容的工作原理是通过氧化膜作为电介质来储存电能。
铝电解电容在大容量电容器中得到了广泛应用，特别是在电源电路中。
它的主要优点是容量大、电压稳定性好，并且具有较低的串扰和噪声。
铝电解电容在电子设备、电动汽车和新能源领域中发挥着重要的作用。
最后是薄膜电容。
薄膜电容是一种使用金属薄膜作为电介质的电容器。
它具有体积小、重量轻、频率响应快等特点，因此在高频电路中得到了广泛应用。
薄膜电容的工作原理是通过在金属薄膜上形成电场来储存电能。
薄膜电容的主要优点是容量稳定性好、失真低，并且具有较长的寿命。
薄膜电容在通信设备、音频设备和测量仪器等领域中被广泛使用。
陶瓷电容、铝电解电容和薄膜电容是现代电子器件中常见的三种电容器。
它们在各自领域中具有独特的特点和优势，并且在电子设备中发挥着重要的作用。
无论是高频电路、电源电路还是音频设备，都离不开这三种电容器的应用。
随着科技的不断进步，相信陶瓷电容、铝电解电容和薄膜电容在未来会有更广阔的发展前景。
塑料薄膜电容构造和原理
塑料薄膜电容构造和原理塑料薄膜电容是一种常见的电子元件，广泛应用于电子设备中。
它由一层或多层的塑料薄膜和电极层组成。
塑料薄膜电容的构造和原理主要包括电极材料、薄膜材料、电容量和工作原理等方面。
我们来了解一下塑料薄膜电容的构造。
塑料薄膜电容通常由两层金属电极之间夹着一层薄膜组成。
金属电极一般采用铝箔或铜箔制成，它们具有良好的导电性能。
薄膜材料通常采用聚酯薄膜、聚丙烯薄膜或聚乙烯薄膜等，这些材料具有良好的绝缘性能和机械性能。
接下来，我们来了解一下塑料薄膜电容的原理。
塑料薄膜电容的原理是通过电场的作用来储存电荷。
当电容器施加电压时，金属电极上的电荷会在电场力的作用下沿着电极表面分布。
薄膜材料起到隔离和支撑的作用，使得电极之间的电荷不能直接相互接触。
当电压施加结束后，电容器会保持储存的电荷，直到外部电路连接导致电荷流动。
塑料薄膜电容的一个重要参数是电容量，它表示电容器存储电荷的能力。
电容量与电容器的结构和材料有关。
一般来说，电容量越大，电容器存储电荷的能力越强。
电容量的单位是法拉(F)，常见的塑料薄膜电容的电容量范围从几皮法拉(pF)到几百微法拉(uF)不等。
塑料薄膜电容的工作原理可以通过一个简单的电路来说明。
假设我们有一个塑料薄膜电容和一个电压源连接在一起。
当电压源施加电压时，电场会在电容器中建立起来，导致电容器两端产生电势差。
根据电场的性质，电势差越大，电场强度越大。
而电场强度与电容器的电荷量成正比。
因此，电压源施加的电压越大，电容器存储的电荷量也越大。
塑料薄膜电容在电子领域有广泛的应用。
它们可以用于滤波、耦合、继电保护、定时、调谐等电路中。
在这些应用中，塑料薄膜电容可以起到储存和释放电荷的作用，实现信号的传输和处理。
塑料薄膜电容是一种常见的电子元件，它的构造和原理基于电场的作用来储存电荷。
塑料薄膜电容具有良好的绝缘性能和机械性能，广泛应用于各种电子设备中。
通过了解塑料薄膜电容的构造和原理，我们可以更好地理解和应用这一电子元件。
薄膜电容简介
汇报人： 日期:
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目录
• 薄膜电容概述 • 薄膜电容的结构与原理 • 薄膜电容的应用领域 • 薄膜电容的市场趋势与挑战 • 薄膜电容的发展前景与展望 • 结语
01
薄膜电容概述
定义与特点
定义
薄膜电容是指使用薄膜材料作为电介质和电极的电容，通常采用金属箔或金属 化薄膜作为电极，以聚合物、金属、陶瓷等材料作为电介质。
新能源
总结词
新能源领域是薄膜电容应用的重要领域之一，薄膜电容在太阳能、风能等新能源发电系统中具有广泛 的应用。
详细描述
在太阳能和风能发电系统中，薄膜电容主要起到储存电能的作用，能够提高系统的效率和稳定性。此 外，薄膜电容还可以用于新能源发电系统的并网和逆变环节，对提高系统性能和稳定性具有重要作用 。
下一步计划与展望
01
02
03
04
加强研发力度，不断探索新的 薄膜材料和制造工艺，提高薄 膜电容器的性能和可靠性。
推进产业升级，提高生产自动 化程度，降低生产成本，提高
市场竞争力。
加强与国内外企业的合作与交 流，引进先进技术，提高企业
的技术水平和创新能力。
关注市场需求变化，及时调整 产品结构和优化产品设计，满
制造工艺
制造过程中可能涉及到的工艺包括 薄膜成型、金属化处理、切割和卷 绕等。
03
薄膜电容的应用领域
电力电子
总结词
电力电子是薄膜电容应用的主要领域之一，薄膜电容在电力 电子设备中发挥着重要作用。
详细描述
电力电子领域对薄膜电容的需求量较大，包括电源、逆变器 、变压器等多个方面。在这些应用中，薄膜电容主要起到滤 波、储能和缓冲的作用，能够提高电力电子设备的效率和稳 定性。
薄膜电容原材料
薄膜电容是一种常见的电子元件，广泛应用于电路中作为滤波、耦合、旁路、调谐等功能。
其主要原材料包括：
1. 介电薄膜：这是薄膜电容的核心部分，常用的介电材料有聚酯（PET）、聚丙烯（PP）、聚苯硫醚（PES）、聚碳酸酯（PC）、聚乙烯（PE）和聚苯乙烯（PS）等。
这些材料具有良好的电绝缘性能、化学稳定性以及加工性能。
2. 金属化膜：为了形成电容的电极，介电薄膜的一侧或两侧会镀上一层薄薄的金属膜。
常用的金属化材料包括铝、锌、镍、铜和银等。
金属化可以通过真空蒸发、溅射或化学气相沉积等技术实现。
3. 封装材料：薄膜电容在制造过程中还需要用到封装材料来保护内部元件，防止潮湿和污染。
常用的封装材料有环氧树脂、聚氨酯和聚四氟乙烯（PTFE）等塑料。
4. 端子材料：为了使薄膜电容能够在电路中安装和连接，需要使用导电材料制作端子。
常用的端子材料包括镀锡铜线、镀镍铜片、金片和银片等。
5. 粘合剂和助焊剂：在组装过程中，可能需要使用粘合剂来固定元件，以及助焊剂来帮助焊接。
这些材料的选择取决于电容的设计和制造工艺要求。
薄膜电容的性能特点，如额定电压、容量范围、温度系数、漏电流和频率特性等，主要由所选用的原材料决定。
因此，在设计和制造薄膜电容时，需要根据应用需求选择合适的原材料和工艺参数。
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薄膜电容器及其原材料
薄膜电容器及其原材料薄膜电容Film Capacitor器又称塑料薄膜电容
Plastic Film Capacitor。
其以塑料薄膜为电介质。
简介电容器依着介质的不同它的种类很多例如电解质电容、纸质电容、薄膜电容、陶瓷电容、云母电容、空气电容等。
但是在音响器材中使用最频繁的当属电解电容器和薄膜Film电容器。
电解电容大多被使用在需要电容量很大的地方例如主电源部份的滤波电容除了滤波之外并兼做储存电能之用。
而薄膜电容则广泛被使用在模拟信号的交连电源噪声的旁路反交连等地方。
结构及分类薄膜电容器是以金属箔当电极将其和聚乙酯聚丙烯聚笨乙烯或聚碳酸酯等塑料薄膜从两端重叠后卷绕成圆筒状的构造之电容器。
而依塑料薄膜的种类又被分别称为聚乙酯电容又称Mylar电容聚丙烯电容又称PP电容聚苯乙烯电容又称PS电容和聚碳酸电容。
薄膜电容的典型示意图特性薄膜电容器由于具有很多优良的特性因此是一种性能优秀的电容器。
它的主要等性如下无极性绝缘阻抗很高频率特性优异频率响应宽广而且介质损失很小。
基于以上的优点所以薄膜电容器被大量使用在模拟电路上。
尤其是在信号交连的部份必须使用频率特性良好介质损失极低的电容器方能确保信号在传送时不致有太大的失真情形发生。
其结构和纸介电容相同介质是涤纶或者聚苯乙烯等。
涤纶薄膜电容介电常数较高体积小容量大稳定性比较好适宜做旁路电容。
聚苯乙烯薄膜电容介质损耗小绝缘电阻高但是温度系数大可用于高频电路。
在所有的塑料薄膜电容当中聚丙烯PP电容和聚苯乙烯PS电容的特性最为显著当然这两种电容器的价格也比较高。
然而近年来音响器材为了提升声音的品质所采用的零件材料已愈来愈高级价格并非最重要的考量因素所以近年来PP电容和PS电容被使用在音响器材的频率与数量也愈来愈高。
读者们可以经常见到某某牌的器材号称用了多少某某名牌的PP质电容或PS质电容以做为在声音品质上的背书其道理就在此。
特性总结薄膜电容的容量范围为3pF-
0.1uF直流工作电压为63-500V适用于高频、低频漏电电阻大于10000Ω。
金属化薄膜电容器通常的薄膜电容器其制法是将铝等金属箔当成电极和塑料薄膜重叠后卷绕在一起制成。
但是另外薄膜电容器又有一种制造法叫做金属化薄膜Metallized Film其制法是在塑料薄膜上以真空蒸镀上一层很薄的金属以做为电极。
如此可以省去电极箔的厚度缩小电容器单位容量的体积所以薄膜电容器较容易做成小型容量大的电容器。
例如常见的MKP电容就是金属化聚丙烯膜电容器Metailized Polypropylene Film Capacitor的代称而MKT则是金属化聚乙酯电容Metailized Polyester的代称。
金属化薄膜电容器所使用的薄膜有聚乙酯、聚丙烯、聚碳酸酯等除了卷绕型之外也有叠层型。
金属化薄膜这种型态的电容器具有一种所谓的我我复原作用Self Healing Action即假设电极的微小部份因为电界质脆弱而引起短路时引起短路部份周围的电极金属会因当时电容器所带的静电能量或短路电流而引发更大面积的溶融和蒸发而恢复绝缘使电容器再度回复电容器的作用。
化成箔是生产铝电解电容器的关键原材料。
随着电子工业飞速发展铝电解容器的使用更加广泛小型化、长寿命、高可靠的要求日益迫切而化成箔加工技术成为铝电解电容器制造的三大核心技术之一。
电容器的关键原材料高比容铝箔属国家鼓励和支持的新型电子功能材料是制造铝电解电容器的关键原材料属于中间产品融合了机械、电子、化工、金属材料等多学科技术及相关产业。
腐蚀赋能铝箔的比容是制约大容量铝电解电容器体积的关键所在高比容、高强度是电容器用化成铝箔今后发展的技术趋势。
化成箔的完整产业链为精铝高纯度铝锭--电子铝箔光箔--腐蚀箔――化成箔--铝电解电容器--电子整机化成箔的品质关系着电容器的使用寿命间接的影响电子整机的使用寿命。
因此化成箔的品质对整个电子工业的发展都具有深刻的意义。
腐蚀箔的工艺流程为电子铝箔光箔--退火--前处理--电化学腐蚀--化学腐蚀--水洗--烘干--腐蚀箔化成箔的工艺流程为腐蚀箔--前处理--第一级化成--第二级化成--第三级化成--高温处理--精加工--烘干--化成箔电子铝材料加
工主要为化学加工技术壁垒和毛利率都较高。
尤其是高纯铝和化成箔前者的高纯度要求和后者精细的电学性能要求使这两种产品的进入壁垒较高。
在化成箔的产业链中腐蚀箔的生产是技术难度最高工艺最复杂也是盈利最好的环节目前国内完全掌握中高压腐蚀箔技术且能大批量生产的企业非常少能生产高比容中高压腐蚀箔的企业更是凤毛麟角。
化成箔是铝电解电容器生产的关键原材料与电解液一起占铝电解电容器原料成本比重的30-70随电容器大小不同而有差异。
铝质电解电容器具有体积小、电容量大及成本低的特性尤其是单位电容量价格在所有电容器中最为便宜符合信息产品低价化发展趋势。
目前铝电解电容器产量占全部电容器产量的45主要用于电脑、彩电、空调、照相机、VCD等家用电器及数控车床等其中在消费性电子行业中的应用占44。
由于PC产品和DVD视频等AV产品在家庭中的普及其主板、显示器、电源上用铝电解电容器的需求量会越来越大并且随着高效节能灯、电动汽车、风力发电设备等节能环保新产品的开发铝电解电容器的应用领域也在不断的拓宽。
特别值得一提的是新兴环保能源行业如风力发电大量使用新型电容器年增长率28市场潜力巨大。
由此可见铝电解电容器的生产在今后相当长的时间内不仅不会萎缩而将具有更强的生命力和更广阔的发展空间。
铝电解电容器市场规模过去五年平均年增长率5左右。
2006年全球铝电解电容器市场规模达到53亿美元同比增长6预计2007年以后长时间内仍将保持较高增长速度市场规模会很快突破100亿美元大关这必将带动其主要原材料化成箔行业的高速发展。
我国电容器行业更是朝气蓬勃增长强劲近年来每年生产量递增20以上目前市场规模约10亿美元。
我国产量已占全球产量的1/3是全球铝电解电容器的主要生产基地之一。
记录激动时刻赢取超级大奖点击链接和我一起参加2010我的世界杯Blog日志活动。