有機薄膜電容器

薄膜電容器是以有機塑料薄膜做介質，以金屬箔或金屬化薄膜做電極，通過卷繞方式製成（疊片結構除外），其中以聚酯膜介質和聚丙烯膜介質應用最廣。

國內有機薄膜電容器生產以聚酯薄膜電容器，聚丙烯薄膜電容器等為主，生產企業百多家，國有、集體、三資企業並存，三資企業發展迅速，生產仍以傳統直線型產品為主，小型，超小型次之，片式產品尚處於研發階段 ^[1]  。

1．按介質材料區分：我國現使用主要有聚酯膜和聚丙烯膜兩種介質；

2．按卷繞方式區分：有有感卷繞和無感卷繞兩種方式；

3．按電極型式區分：有金屬箔式和金屬化薄膜兩種結構。

CL11-有感箔式聚酯膜電容器；

CL12-無感箔式聚酯膜電容器；

CL21-無感金屬化聚酯膜電容器；

（其中CL21X為小型化產品）

CL20-金屬化軸向引線聚酯膜電容器；

CBB13-無感箔式聚丙烯膜電容器；

CBB21-無感金屬化聚丙烯膜電容器；

CBB81-膜/箔串聯式高壓聚丙烯薄膜電容器；

CBB62-交流金屬化聚丙烯薄膜電容器；

（亦稱X電容）

CBB20-金屬化軸向引線聚丙烯膜電容器；

CH11-有感式，聚酯膜/聚丙烯膜複合介質電容器。

由於陶瓷電容器在容量較大時(10000PF以上2類瓷-E、F特性)，其穩定性和損耗都變差，在高性能要求的電路上只能選用薄膜電容器，下面將聚酯膜和聚丙烯膜電容器的特性做一對比説明：

1．聚酯膜電容器的特性：

1）體積小，容量大，其中尤以金屬化聚酯膜電容的體積更小。

2）使用温度範圍較寬：-55C～+100C。（聚丙烯電容為：-40~+85C）

3) 正温度係數電容

4) 損耗tanδ隨頻率升高而增加較大, 因此不宜用於高頻電路。

2．聚丙烯薄膜電容器的特點：

1) 高頻損耗極低tanδ≤0.1%，（聚酯電容tanδ≤1.0 %）。且在很寬的頻率範圍內損耗變化很小，適合高頻電路使用。（100KHz以內）

2) 較小的負温度係數；

3) 絕緣電阻極高（IR≥10 MΩ）；

4) 介電強度高，適合做成高壓薄膜電容器。

綜上所述，聚丙烯電容是一種性能優良的非常接近理想電容器的電容，因此，價格也較貴。

3．金屬化薄膜電容器的特點：

金屬化薄膜電容即是在聚酯薄膜的表面蒸鍍一層金屬膜代替金屬箔做為電極，因為金屬化膜層的厚度遠小於金屬箔的厚度，因此卷繞後體積也比金屬箔式電容體積小很多。金屬化膜電容的最大優點是“自愈”特性。所謂自愈特性就是假如薄膜介質由於在某點存在缺陷以及在過電壓作用下出現擊穿短路，而擊穿點的金屬化層可在電弧作用下瞬間熔化蒸發而形成一個很小的無金屬區，使電容的兩個極片重新相互絕緣而仍能繼續工作，因此極大提高了電容器工作的可靠性。從原理上分析，金屬化薄膜電容應不存在短路失效的模式，而金屬箔式電容器會出現很多短路失效的現象（如27-PBXXXX-J0X系列）。金屬化薄膜電容器雖有上述巨大的優點，但與金屬箔式電容相比，也有如下兩項缺點：

一是容量穩定性不如箔式電容器，這是由於金屬化電容在長期工作條件易出現容量丟失以及自愈後均可導致容量減小，因此如在對容量穩定度要求很高的振盪電路使用，應選用金屬箔式電容更好。

另一主要缺點為耐受大電流能力較差，這是由於金屬化膜層比金屬箔要薄很多，承載大電流能力較弱。為改善金屬化薄膜電容器這一缺點，在製造工藝上已有改進的大電流金屬化薄膜電容產品，其主要改善途徑有1）用雙面金屬化薄膜做電極；2）增加金屬化鍍層的厚度；3）端面金屬焊接工藝改良，降低接觸電阻。25”以上CTV用的S校正電容即選用了大電流金屬化薄膜電容，其P/N後綴用“JSX”表示並與“J0X”區分。

4．膜/箔複合式串聯結構電容：

此類電容結構為用金屬箔做電極，用金屬化聚酯膜做內部串聯連接膜構成，此種電容既有鋁箔式電容的大電流特性，又具有金屬化電容的自愈特性，其串聯結構相當於內部兩個電容串聯，即等效為： 因此可以成倍提高電容器的耐壓。高壓聚丙烯電容CBB81系列即為此種結構，廣泛用於TV和MONITOR的行逆程電路上。

5．X2交流薄膜電容器

該類電容用於整機X電路做抑制電源電磁干擾用途，工作於工頻交流電路，該電容不允許出現由於電源異常波動而導致的短路及起火等失效模式。該電容在工藝結構上為低熔點的鋁鋅金屬化膜層，並採用符合阻燃性能達到UL94/V-0級標準的環氧樹脂及塑料殼包封，因此可保證在瞬間擊穿時有極快的自愈特性和阻燃特性。所以在電源抑制干擾電路必須使用經過國家法定認證機構安規認證的交流薄膜電容，而不能使用直流型電容器 ^[1]  。

薄膜電容器的選用取決於施加的最高電壓，並與電壓波形、電流波形、頻率，環境温度等因素有關。

1 電容器的額定電壓：

指在額定温度範圍內可以連續施加到電容器的最高直流電壓或脈衝電壓的峯值。考慮到可靠性降額使用要求，通常要求實際工作電壓應小於80%的額定電壓值。我司曾有個別機型選用不當造成異常失效事故。

2．電容器的工作電流選擇：

通過電容器的脈衝（或交流）電流I=dQ/dt=C×dV/dt，由於電容器存在損耗，在高頻和高脈衝條件下使用時，通過電容器的電流會使電容器的自身發熱，嚴重時將會有熱擊穿等（冒煙、起火）的危險，因此使用中還受到電容器額定電流的限制。通常規格書中會給出電容器單次脈衝電流（用dv/dt值給出）和連續電流（用峯峯值IP-P給出），使用時必須確保這兩個電流都在允許範圍之內。如果無法確定實際工作電流波形與規格書中波形的對應關係，可用電容器工作的自身温升來確定，通常對聚酯類電容，允許自身温升在小於10C的條件下使用。對於聚丙烯電容，允許在自身温升在小於5C的條件下使用。（實際測量應在電容器端面引線焊接部位表面測試）

3．電容器容量和引線跨距的選擇：

1） 容量選取必須符合E24系列值範圍內:

1.0, 1.1, 1.2,1.3, 1.5,1.6, 1.8, 2.0, 2.2, 2.4, 2.7, 3.0, 3.3, 3.6, 3.9,4.3, 4.7, 5.1, 5.6, 6.2, 6.8, 7.5, 8.2, 9.1共24級，其中下面畫橫線的為E12系列值，為優選系列值。

2）容量取值範圍應符合各類電容器通用規格書中給出的容量範圍 ：

不同廠家提供的規格書，其容量的上、下限範圍可能略有不同，但如果容量選取值已明顯低於該型號的下限值，則應在陶瓷電容器中選取，反之如容量值已高於該型號的上限值，則應在電解電容器中選取。

3）引線成型腳距的選取：

不同型號不同規格的薄膜電容器，其引線自然間距P 在廠家規格書中都有確定的數值，但在實際使用中，根據PCB裝配要求，可以要求廠家成型供貨，我司的27類編號中D3項即給出的成型後腳距F的尺寸要求。但由於使用者不考慮電容的自然腳距P的實際數值，隨意制訂成型腳距F值，導致許多不合理成型尺寸存在，即影響工藝裝配效果，又給供應商供貨造成了極大困難，須引起使用者的高度重視，並要求成型腳距F應儘可能接近電容的自然腳距P，且必須遵循下列成型標準：

當P≥F時，P-F≤8mm（F值為2.5的整數倍）；

當P<F時，F-P≤5mm（F值為2.5的整數倍）。

綜上所述，電容器的選用必須建立在對各類電容器特性參數的充分了解並可以確定線路工作條件的基礎上才可以做到正確選用，同時還必須兼顧標準化通用化的原則 ^[1]  。