1、抑制电磁干扰用聚丙烯薄膜电容器(Y2 类)的研制上海飞乐股份有限公司 王桂英摘要：抑制电磁干扰电容器用于降低电子、电子设备或其他其他干扰源所产生的电磁干扰。本文主要分析了 Y2 类薄膜电容器的技术关键问题，简述了解决问题的思路及途径，并指出该类电容器的制造工艺要点。关键词：聚丙烯薄膜电容器；抑制电磁干扰；脉冲电压试验；损耗一.概述随着电子科学技术的发展，家用电器和电子产品的技术含量及复杂程度不断增加，产生了大量的电磁辐射，使得电磁环境日益复杂起来。电气电子产品的电磁兼容性问题已受到各国政府和生产企业的日益重视。有关部门作出规定：所有电子产品只有达到电磁兼容的标准才能进入市场，尤其是国际市场。这
2、就较大地促进了抗电磁干扰对策电子元件与电路保护电子元件的发展。抑制电磁干扰电容器用于电气和电子设备中，可以降低电气电子设备或其他干扰源所产生的电磁干扰，把电源中不需要的瞬态脉冲电压降低到可接收的水平，其在电路中应用参见图 1。图 1. 抑制电磁干扰电容器在电路中的应用抑制电磁干扰电容器执行 IEC384-14国际标准，可分为 X 类电容器或 RC 组件与Y 类电容器或 RC 组件。X 类电容器适用在电容器失效时不会导致电击危险的场合，跨接在导线之间以短路平衡干扰电流。Y 类电容适用在电容器失效时会导致电击危险的场合，跨接在导线和机箱外壳或接地之间以短路不平衡的干扰电流，我公司为了适应市场对各类
3、电子电气产品电磁兼容性的要求，并在国际市场占有一席之地，于03 年下半年开始研制抑制电磁干扰用聚丙烯薄膜电容器(Y2 类)（以下简称 Y2 类薄膜电容器）工作。根据国际国内法律规定，抑制电磁干扰电容器因为与市电相连而涉及人身财产安全，必须经过强制安全认证后才允许进入市场。我们在研制开发 Y2 类薄膜电容器过程中，同时积极开展了产品的安全检测和认证工作。二.产品特点及技术指标、主要性能：1.产品的技术指标.额定电压： 250VAC.标称电容量： 1nF47nF.使用环境温度： 40+105.电容器类别： Y2 .损耗角正切： tg0.0012 （10KHz）.绝缘电阻：两引出端间 R15000M
4、引出端与外壳间 R30000M2.产品的主要性能.脉冲电压试验. Y2 电容器应能承受 5000V 上升时间1.21.5S 的三次以上脉冲。如果波形出现阻尼振荡，震荡的峰-峰值 UPP应不大于峰值脉冲电压（U P）的 10%，如图 2 所示。图 2.耐久性试验. 在+105温度和 1.7UR的电压下承受1000h 试验，每隔 1 小时将电压升高到1000V（有效值） ，持续时间 0.1S。. 阻燃性. 针焰燃烧试验，达到IEC3841 的阻燃性 C 级要求。.自燃性试验每一样品应承受一个 3F 储能电容器放电 20 次，放电后给被试电容器充电到电压 Ui 为 5000V，每两次放电之间的间隔应
5、为 5S，250VAC 试验电压一直施加在被试电容器的两端，缠绕在电容器上的纱布应不被火焰燃烧。三. 产品设计1.介质材料的选择1）.根据电子电路中的情况，一般 Y2类电容器的容量取值偏小（PF-nF） 、脉冲电压偏高（5000V） 、且不允许击穿失效，目前国内大部分厂家采用两面被银瓷片焊接引出线粉末环氧包封的瓷介电容器。因为受瓷介电容器固有的陶瓷原材料的限制，容量温度特性较差、损耗角正切值偏大、瓷介电容器外形尺寸受到限制。这里讨论以有机薄膜作为 Y2 类电容器介质。2).分析比较薄膜电容器常用的介质材料性能，参见表 1。聚丙烯薄膜具有绝缘电阻高、抗电强度大，损耗角正切小，容量和损耗随温度和频
6、率变化小等特点，选用聚丙烯薄膜做介质，产品容易达到安全认证的测试要求。表 1 介质材料性能材料 电 阻 率/.cm吸 水 率/ %介质损耗/ %C/CT（）tgf tgT（）聚丙烯 101810 200.05 0.08 较小 较小 稳定聚酯 101710 200.30.4 0.50.8 很大 较大 不稳定2.产品结构Y2 类薄膜电容器芯子采用聚丙烯薄膜、金属化电极无感式卷绕构成，芯子端面喷涂金属合金层，单向引出，以阻燃性好的PBT 工程塑料做外壳，阻燃环氧树脂灌封。3.产品工艺工艺流程卷绕热压掩膜喷金热处理赋能焊接装配环氧灌注标志打印测试四.主要技术问题及解决途径1.主要技术问题1）高压脉冲性
7、能：Y2 电容器应能承受5000V 上升时间 1.2S 的三次脉冲，监视器显示有三次连续脉冲波形表示电容器未发生自愈性击穿，才可认为电容器合格。这么高的脉冲电压和电流冲击，往往使金属膜和喷金层连接处的温度升高，芯子内部薄膜收缩，直接影响芯子端面与喷金层的接触状态。试验初期常出现喷金层与芯子端面断开、tg 很大，外壳帽烟炸裂、脉冲波形失真现象。2）耐久性试验后要求无击穿飞弧，C/C10%，tg0.008%。试制过程中，常发现经过 1000h 的高温负荷，电容器 tg 变大、电容量下降、芯子短路击穿等。2. 解决途经：根据 Y2 类薄膜电容器的特殊技术要求，我们经过多次摸底对比试验，在产品结构设计
8、，工艺上作了改进。1）选择合适的蒸发材料及电极型式为了使薄膜进行金属化后能于喷金层很好的结合，对铝蒸发材料和锌铝蒸发材料特点做比较详见表 2。表 2 蒸发材料特点内容 铝 锌/铝抗氧化性及防潮 抗氧化、对潮气不敏感 抗氧化性差、对潮气敏感、易被性 腐蚀与喷金层的接触 较差、特别对高涌电流敏感 接触良好，可承受较高的电流密度，自愈能力 易于自愈，能恢复好的绝缘 对于薄金属层好损耗 tg 较低 较大容量损失率 高压、大电流下工作时容量损失大电容量衰减变化率小用锌铝蒸发膜能承受高电流密度和脉冲电流。为了增大芯子端面与喷金层的接触面积，可以采用将金属化层的边缘加厚的办法，边缘部分的方阻小于 3/，内部
9、的方阻 610/，这样即提高了载流能力又不影响自愈性能。2）芯子内串，提高击穿电场强度。Y2 类电容器要承受 5000V 高压试验，需要增加介质的厚度，以减少介质中薄弱点（导电杂质或孔洞） 。但是随着介质厚度的增加，极板边缘电场的不均匀性也增大，有可能使击穿区域以介质内部转移到边缘。因为 Y2 类电容器的容量较小、电压高，要是采用较厚的介质，极板边缘的电场回显著畸变，击穿电场强度降低。可以采用中间留边和两边留边型的金属化材料，芯子内部实现串联，即可耐高电压又增加了芯子端面接触面积，提高耐脉冲电流能力，参见图 3。1-蒸发金属层 2-聚丙烯薄膜图 3 芯子结构示意图3）芯子卷绕使用具有张力自动调
10、整功能的自动卷绕车，可使卷绕紧密度保持一致。根据不同的膜宽和膜厚来调整张力为合适值，减少膜间空隙和膜的皱纹，提高电容器游离起始电压。芯子卷绕时两张薄膜之间错开 0.60.75mm，错边过大过小都会使膜层与喷金接触不良。卷绕机上与金属层接触的滚轴必须清洁、运转自如，防止金属层纵向拉伤，损耗增大。4）喷金是 Y2 类薄膜电容器生产的关键工艺。若芯子端面与喷金层接触不良，经大电流脉冲试验或冲放电后，产品会因损耗大而发热，乃至失效。在前面已提到选用边缘加厚的锌铝蒸发膜，所以选用纯锌材料作打底，再喷锌锡合金线，这样锌和锌接触更好，降低了接触电阻。喷金枪嘴与芯子端面间距离 190mm，喷金气压不低于 6K
11、g/cm2，压缩空气要求纯净、无水和油污染。喷金层厚度通常控制在 0.350.5mm。喷金颗粒均匀较细，使喷金材料通过扩散进入到伸出的金属膜之间的间隙中去，保证喷金层与蒸发电极有良好的接触5）脉冲电压的施加与测试为解决脉冲电压的测试，根据 IEC384-14的脉冲电压装置要求，改装了电容器自动分选机，增加 5000 的脉冲电压测试功能，对该电容器进行 100%的筛选，剔除不合格品。我们还自行研制开发了脉冲电压试验设备，能对 Y2 类电容器进行周期试验，同时用数字示波器进行跟综脉冲前沿波形变化，可及时发现工艺与设计的隐患。该方法通过大量试验数据的验证是可行的。五.试制结论根据以上 Y2 类薄膜电
12、容器产品的设计，进行了反复的工艺改进和完善，试制的样品自己作全性能摸底试验，各项指标均达到了产品设计要求。04 年 9 月样品提交欧洲 ENEC 认证机构及瑞典 SEMKO 进行试验与认证， 05 年 3 月通过了认证试验，性能符合 IEC384-14 标准的要求，部分试验数据见表 3，取得欧洲 ENEC 安全认证证书。产品经上海科学技术情报研究所检索达到国内领先水平。获得实用新型专利授权。该产品所使用的原材料均为环保材料，产品经英国通标公司 SGS 测试达到 ROHS 指令要求。该产品批量生产，提供国内外客户使用，质量稳定可靠，得到市场认可。表 3 部分试验数据性能要求 试验结果 Y2 =0
13、.025F试验项目参数（单位） 标准 最大值 最小值C/C（%） 5 0.094 0.014tg（10 4 ） 80 3.92 -0.14气候顺序IR（M） 7500 1105 1105C/C（%） 5 0.086 -0.055tg（10 4 ） 80 0.48 0.39稳态湿热IR（M） 7500 1105 1105C/C（%） 10 0.79 0.43tg（10 4 ） 80 1.62 0.61耐久性试验IR（M） 7500 1105 1105C/C（%） 10 0.13 0.074tg（10 4 ） 80 0.31 0.25充电和放电IR（M） 7500 1105 1105摩配点火电容器
14、性能控制四川中星电子有限责任公司 李学权用于摩托车电子配件电容放电式点火器中的金属化聚酯膜点火电容器是该类点火器的重要元件之一，其性能的优劣直接影响点火器的寿命。与同类金属化聚酯膜电容器相比，点火电容器的外观质量要求不高，但其使用条件严酷、失效率较大，因此，在点火电容器的制造过程中，对其性能的控制尤为重要。1 点火电容器在点火电路中的工作条件及失效分析1.1 点火电容器工作时的电压、电流、频率1.1.1 点火电容器电路原理示意图见图 1：图 1 点火电容器电路原理示意图图 1 中：U 1由磁电机提供的充电电压U2相位脉冲电压CX点火电容器SCR可控硅1.1.2 UPn（发动机转速）特性图见图
15、2：图 2 UPn（发动机转速）特性图图 2 中：U P一定转速下的充电峰值电压。当摩托车的发动机转动时，每转一周的前半周由磁电机对点火电容器 CX 充电，后半周由相位脉冲电压 U2 触发可控硅 SCR导通，立即通过点火线圈的初级线圈放电，同时在点火线圈的次级线圈感应出高压电动势，经火花塞产生点火，完成一次点火过程。每完成一次点火过程，实际上是对点火电容器进行一次短路放电，充电电压和放电电流的峰值与点火器类型、摩托车的转速、点火线圈及点火电容器的容量等有关，当摩托车的转速达到 3000rpm 左右时，加到点火电容器上的电压达到最高。据相关资料介绍，400V1F 点火电容器的最高工作电压为 38
16、0V 左右、 400V1.5F点火电容器的最高工作电压为 300V 左右；点火电容器工作时的瞬间放电电流以安培计；点火器连续点火转速范围为150rpm12000rpm，即点火电容器的工作频率为 2.5Hz200Hz 。1.2 点火电容器工作的环境温度经对点火电容器工作时的内部温升测试，产品内部温升约为 10，而点火器正常工作的环境温度一般在 60以下，因此，点火电容器的正常工作环境温度为 70左右。有些摩配厂家在对点火器进行高温老化实验时采用的温度为 80，加上产品的内部温升，在进行高温老化实验时点火电容器的工作环境温度为 90左右。1.3 点火电容器的失效分析点火电容器在摩配市场上的主要失效
17、模式为过热、胀肚、开路失效。其失效原因为：1.3.1 受点火器外形尺寸的限制，生产额定工作电压为 400V 点火电容器的材料通常选用 4.8m 厚或更薄的金属化聚酯膜。从电容器设计角度看，用 4.8m 厚或更薄的金属化聚酯膜生产额定工作电压为 400V的电容器为超额使用，产品在额压下工作时的抗电冲击能力不强。1.3.2 点火器工作时，点火电容器将因消耗有功功率发热，其内部和表面温度都将会上升，如点火电容器自身损耗稳定，点火电容器内表温度达到热平衡，点火器可靠地工作。如点火电容器芯子端面的喷金层与金属化膜的金属化镀层接触不良，在点火放电时，瞬态大电流流过喷金层时因接触电阻而产生发热，在接触不良处
18、产生局部高温，导致金属化镀层与喷金层脱落，接触电阻增大，从而使损耗明显增加，点火电容器内部温升加快，恶性循环，最终导致点火电容器过热、胀肚、开路失效。2 点火电容器的性能控制分析在点火电容器的主要电参数中，电容量、耐电压、绝缘电阻容易控制（电容量精度要求低、工作的峰值电压不高） ，而损耗是引起点火电容器工作时过热失效的主要因素，因此，在制造过程中控制产品的损耗是改善点火电容器性能的关键。通常，点火电容器在低频率、温度不高、工作电压较低的条件下工作，其辅助介质的损耗、漏导损耗很小，可忽略，点火电容器的损耗由主要介质的损耗和金属部分的损耗组成。主要介质的损耗取决于聚酯膜介质本身，趋于定值。实际生产
19、过程中，除选择品质优良的金属化聚酯膜外，无更多的办法降低主要介质的损耗。而金属部分的损耗包括以下三部分： 引出线的损耗电容器引出线的损耗功率 P 引 可表示为：P 引 =I2R 引式中：I电流、R 引 引出线的等效电阻。点火电容器工作在低频电路中，引线的等效电阻 R 引 是很小的，其损耗功率也很小，故引出线的损耗可忽略。 极板的功率损耗对于无感式卷绕的金属化薄膜点火电容器，极板的等效电阻 R 极 为：式中：I极板始端的电流、 L极板的有效长度、b极板的有效有效宽度、de极板的厚度。b错边和留边部分载流电极宽度、极板材料的电阻率。从上式可见，欲减小等效电阻 R 极 ，卷绕点火电容器芯子时，在其额
20、定电压和外形尺寸允许的前提下，应尽可能选取宽度和留边较小的低方阻（de 大）金属化膜，同时避免金属化层的损伤和氧化。 接触电阻引起的功率损耗金属化薄膜点火电容器的电极是通过在芯子端面喷金，将引出线焊接在喷金层上而形成的。如喷金层与金属化膜的金属层或引出线与喷金层接触不良，就形成了间隙电阻即接触电阻。接触电阻引起的接触耗损在常规低频下不容易暴露出来，有的需经高频直接筛剔，有的需先用高电压和短路放电产生的浪涌大电流冲击，然后经高频筛选才能剔除。点火电容器的损耗引起点火电容器工作时发热，点火电容器工作时因温升加剧失效是由于点火电容器的接触损耗增大引起，因此，对于点火电容器的性能控制，在制造过程中降低
21、金属部分的损耗和提高接触损耗的抗电冲击能力显得尤为重要。3 控制点火电容器性能的有效途径3.1 卷绕工艺的控制3.1.1 国内外生产金属化聚酯膜的材料厂家较多，由于材料生产工艺的不同，不同生产厂家的膜的性能差别大（如热收缩率、金属层的抗氧化能力等） 。在相同的生产工艺条件下，用不同产地的膜生产出的点火电容器的损耗抗电冲击能力是不一样的。因此，选择较固定的金属化聚酯膜生产厂家利于点火电容器的损耗性能控制。3.1.2 为了便于电容器自愈和耐电压，金属化层方阻应大点；为了自愈后的电容量损失较小、减小极板有效电阻和增大喷金层与金属化膜的金属层的接触面，金属化层方阻应小点。由于聚酯膜的抗电强度Eb 高（
22、 150v/m200v/m） ，而点火电容器的工作峰值电压不高，金属化聚酯膜的抗电强度 Eb 稍低一点并不影响使用，经多次工艺对比实验验证，选取低方阻（1.4/2/）的金属化聚酯膜能改善点火电容器器的抗电冲击能力（见表 1） 。表 1产 品 规 格 金属化膜 方阻 点火老化试验后 tg合 格 率 备 注CDH-400V-1.0F 2.4/ 92.2%CDH-400V-1.0F 1.7/ 100%点火老化试验条件一样CDH-400V-1.5F 2.5/ 81.5% 点火老化试debI32极CDH-400V-1.5F 1.6/ 100% 验条件一样注：点火老化试验原理模拟摩托车点火器的工作原理，只
23、是点火的频率固定为50Hz（相当于摩托车的发动机转速3000rpm） 、充电电压和点火的时间可在一定范围内任意设定。3.1.3 卷绕错边不得低于 0.5mm，以保证喷金层与金属化层接触良好。3.1.4 卷绕张力应均匀，芯子不留空气隙，以防止金属化层氧化和点火噪音。3.1.5 避免卷绕过程中损伤金属化膜的金属层、污染金属化膜盘端面和卷绕芯子端面。3.2 热定型工艺参数的选择热定型工艺是利用聚酯膜受热收缩的物理特性，在高温作用下聚酯膜发生均匀热收缩，在一定压力下将卷绕芯子内的空气挤出，同时也使吸附在聚酯膜表面的潮气蒸发，达到提高芯子紧密度、电容器电气性能得到改善的目的。热定型过紧，压扁后的芯子端面
24、不呈直立状，不利于喷金时金属颗粒渗透到因错边而形成的“口袋”里，喷金层的接触牢度下降，如金属化膜被损伤，电容器的各项电性能下降。热定型过松，芯子不能完全热定型，与芯子端面金属化层接触的喷金层因焊接压力而易松动，产品的接触损耗大，同时加大产品的其它电参数的控制难度和成品点火噪音。因此，欲控制好点火电容器的性能，应根据不同的金属化膜产地，经反复的工艺试验选择合理的热定型工艺。如热定型的温度最好控制在使聚酯膜的横向热收缩率接近 0、纵向热收缩率为 2%左右的温度。3.3 喷金质量的保证3.3.1 喷金材料的选用原则 选用与金属化膜的金属化层接触电位差尽量小的喷金材料。 与金属化膜直接接触的喷金材料熔
25、点应尽可能的低。3.3.2 压缩空气必须经过油水分离器处理，以达到净化压缩空气的目的。否则，若气体的净化度不高，压缩空气中的油水在电弧或高温作用下分解成各种有害成份，直接影响喷金层的附着力，且腐蚀金属化膜的金属化层和喷金层，大大地增大产品的接触损耗。3.3.3 喷金气压控制在（0.550.65）Mpa 较合适。合理控制送丝速度、喷金料的熔化条件，保证喷金颗粒大小适中、均匀、无氧化、色泽光亮。3.3.4 为了增大喷金接触面积，应保证喷金粒子流垂直地喷在芯子端面。小的喷金距能增强喷金料与芯子端面金属化膜的牢固度。但如喷金距过小，刚熔化的喷金粒子将烫伤金属化膜。经工艺试验优化，较合适的喷金距为：（3
26、50370）mm（氧气乙炔火焰法喷金） ；（200250）mm（电弧式喷金） 。3.3.5 点火电容器的引线直径通常为0.8mm，为了保证焊接效果，点火电容芯子的喷金层厚度应控制在(0.550.05)mm。3.3.6 喷金室内的除尘效果要好，最差的除尘效果必须保证排出喷金室内的气体留量应大于压缩空气的流量，除尘系统的引风气流与喷金气流方向应一致。3.4 焊接工艺中的重点控制因素3.4.1 焊接热的影响没焊接的芯子端面金属化膜与喷金料接触良好，它们间的接触电阻和接触损耗都很小，经试验证明，没焊接的芯子经上百次电冲击试验后，其损耗不会增加。如焊接电压或电流过大，较高的焊接热易使金属化膜收缩，金属化
27、膜收缩的结果导致： 金属化膜的金属化层与喷金料间产生微裂纹，相应的接触电阻和接触损耗增大。 介质膜和金属层的热收缩率不一样，产生介质膜和金属化层分裂现象。经电冲击试验后，由于电流热的作用，金属化膜收缩产生的微裂纹变为大裂纹，相应的接触电阻和接触损耗陡增，结果导致焊接芯子损耗增加至不合格。3.4.2 焊接压力的影响如焊接压力过大，芯子端面金属化层与喷金料结合处产生裂纹（如芯子热定形不好，此现象更明显） 。再经电冲击试验后，芯子端面金属化层与喷金料间的裂纹陡增，结果是芯子损耗增加至不合格。因此，控制焊接条件的关键是控制好焊接热和焊接压力的影响，即在保证不虚焊的前提下，尽可能地减小焊接电流、焊接电压
28、和焊接压力。同时，用合理的电冲击试验来检查焊接芯子的损耗变化情况。3.5 合理的电参数筛选方式4 结束语点火电容器性能控制的关键在于：4.1 尽可能地降低点火电容器的损耗。4.2 避免引起高频损耗增大的因素。4.3 采用合理的电参数筛选方式。节能灯用 CL11 型高压聚酯膜电容器的探讨深圳新光电电容有限公司倪夏新 袁学美 李建辉CL11 型聚酯膜电容器由于具有耐温高和价格低的优点，大量在节能灯中使用。但是 CL11 型聚酯膜电容器在使用中，由于抗脉冲电压能力差，经常发生电容器击穿失效现象。为了提高 CL11 型聚酯膜电容器在节能灯中的使用寿命，适应市场的需要，我们在节能灯用 CL11 型高压聚
29、酯膜电容器（特别是 630V 以上电压的电容器）的设计、生产工艺和可靠性等方面进行了一些探讨，仅供大家参考。一、电容器的使用条件1 环境使用温度节能灯电容器的环境使用温度，一是电容器内部损耗发热所产生的温升；二是节能灯内部元器件和灯管发热产生的温升。根据节能灯的功率大小不同，节能灯电容器的环境使用温度一般在 85105之间。出口到欧州的节能灯产品，由于安全要求测试探针插人节能灯内时，探针不能触到带电体，因此节能灯的外壳一般做成全密闭式结构，不留气孔，节能灯内部的温度可高达 120以上。2 工作电压和频率节能灯高压电容器在电路中的示意图如下：节能灯电路示意图L2L1C4220VC0T1T2C1
30、C2C3由上图可知，节能灯的电路是一种简单的逆变电路。这种电路采用的是自激振荡，工作频率是不稳定的，一般在20KHz70KHz 之间，电路的工作频率随着电路参数变化而变化。从上图可知，节能灯电路中的高压电容器 C1、C2 和 C3 的峰值电压在 400V 以下。C2 和 C3 电容器工作电压不高，但要求较好的过电流能力和抗脉冲电压的特性。C4 电容器的工作电压根据节能灯的功率和灯管的气体而定，特别在节能灯开关电源时要承受高的脉冲电压。节能灯启动后，C4 的工作电压就很低，只有几十伏的电压。因此，C4 电容器必须具有好的抗脉冲电压的能力以免在节能灯开关时电压击穿而失效。二、电容器材料、结构选择1
31、材料的选择由于节能灯的温度高，节能灯用电容器的介质选用聚酯薄膜比用聚丙烯薄膜的耐温性能更好。考虑到节能灯内部温度可能高过 110，在选用聚酯薄膜时，一是在薄膜厚度留有一定的余量，二是采用多层薄膜叠加方式，以便提高聚酯薄膜电容器的抗电强度。如 1000V332 的电容器，我们选用双层 12m 聚酯薄膜，耐电压一般要求在 3000V 以上。另外要确保聚酯薄膜生产厂家的质量稳定。2结构的选择电容器的结构我们从以下几个方面考虑。一是由于节能灯用电容器要求好的过流能力，因此采用箔式结构比金属化电容器的可靠性要好。二是电容器要留有适当的电极间的爬电距离，防止电容器在高压时产生边缘飞弧放电击穿，1000V
32、电容器我们的留边为1.52mm。三是选择电容器的最佳的尺寸。我们知道，电容器的表面温升T=2 f U2 C tg/ （ S） ，当工作频率 f、容量 C、损耗系数 tg 和热传导系数 确定时，要减少电容器的表面温升，电容器的表面积越大，温升越低。电容器的内部温升与电容器卷绕层数相关，层数越多散热越慢，内部温度越高。因此在条件许可的情况下，我们应尽量增加电容器的宽度和高度，减少电容器的厚度。四是尽量降低电容器的电感量。由于CL11 电容器的存在电感量，特别在高频工作时，如电感量过大对节能灯电路工作稳定性和电容器本身的损耗都是不利的。因此减少电感量方面要尽量使电容器内外的圈数一致，以及铝箔的长度。
33、三、生产工艺中注意的问题节能灯用 CL11 型电容器在生产工艺中，应注意下面几个问题，以确保电容器的质量。1材料分切：一是分切的铝箔不能有毛刺，毛刺在电容器高压工作时会产生尖端放电。二是保证铝箔和薄膜的宽度偏差不超标，宽度偏差大会造成两电极间飞弧放电。三是防止灰尘、油污和水气进入铝箔或薄膜中，使电容器的抗电强度降低。四是分切的张力要控制好，张力太大也会降低电容器的抗电强度。2芯子卷绕：芯子卷绕是电容器质量保证的关键之一，要注意下面几点。注意芯子的点焊质量。一是要保证引线与铝箔之间的点焊可靠，减少焊接产生的接触电阻，降低电容器的损耗系数，减少电容器的内部发热。二是点焊时不能使引线产生毛刺或锋利的
34、边缘，造成热压时薄膜受损伤。保持卷绕机和车间环境的干净整洁和干燥，不能使灰尘、油污和水气进入芯子中，使电容器的抗电强度降低。防止芯子的薄膜铝箔游动，造成电极间的爬电距离短而飞弧放电。注意芯子外封的温度，太高会损伤电容器的薄膜，造成电容器电压击穿。3 热压定型：节能灯用 CL11 型聚酯膜电容器，热压温度比一般电容器的温度低，时间可长一点，使电容器充分定型，减少电容器内部的空气间隙，防止电容器内部残留空气电离，造成电容器击穿。4 芯子内外包封：对节能灯电容器来说，芯子的内包封是防止节能灯电容器击穿失效的关键之一。在内封时，尽量提高浸渍的真空度，选择合适的内浸环氧树脂的粘度和浸渍时间，使电容器内部
35、空气排出，所有间隙用环氧树脂填满，从而防止节能灯电容器在高压时发生边缘电压飞弧击穿和电容器内部空气发生电离现象。四、性能测试和试验1常规测试：节能灯用 CL11 型聚酯膜电容器，我们的常规测试方面有两点改变。一是直流耐压改为 3 倍额定电压测试，从我们生产的情况来说，与平常测试的电压不良率差不多。二是 Co 测试的电容量偏差范围缩小到 15%以内，尽量使低电平开路电容器筛选出来。其它测试参数不变。2高温热冲击试验：考虑到节能灯电容器的特殊使用条件，我们对节能灯用电容器进行高温热冲击试验，在 120高温下1 小时后加 1.8Ur 的交流电压一分钟应无击穿失效发生。通过一年多用户使用情况来看，我们
36、在设计工艺等方面的改进后，没有出现产品高温电压击穿的质量问题。以上仅是我们在节能度灯电容器生产中一点小的经验，供大家参考。箔式有感电容器在高温高压下的探讨南京天正容光达电子有限公司 鲍宁华近年来，随着彩电行业 CRT 转为LCD（液晶电视） ，箔膜电容器的需求量在逐年减少，而中国自进入世贸组织后，节能灯以其明亮、易启动、无频闪、功率因数高、节电等优点，受到人们的青睐。国内、外的需求量在逐年增加。因此，对薄膜电容器的性能要求也越来越高，特别是需要提高电容器在高温高压下的耐受力。关键词：节能灯 箔式有感电容器简称电容器 温度 电压 介质 放电路径（留边量）前言1电容器在节能灯中的工作温度：因节能灯
37、的灯管与电子镇流器为一体，当节能灯正常点燃时，灯管的温度在 100以上，由于灯管紧贴密闭的电子镇流器塑壳，受热传递影响，一部分热量向空间散发，另一部分传导给电子镇流器，再加上塑壳内部元器件发热等综合因素，因此，塑壳内空间的温度可达 105左右。也就是说电容器要在 105左右的环境温度下工作。2电容器在节能灯中的额定电压：电容器在电子节能灯的电路中，最高额定电压选择一般都在 1000V 以上，耐压要求比较高。如：电容器在振荡电路中，由于振荡频率比较高，产生的反峰电压（或着瞬时过电压）易使电容器击穿。一电容器在高温高压下失效机理的分析电容器的击穿在很大程度上决定与它的宏观结构和工艺条件，以及由此而
38、引起的不均匀电场和不均匀的介质，电容器的击穿往往就发生在这些弱点处。在此列举如下主要影响因数进行分析。1介质对电容器击穿的影响：. 电容器在产品设计时，介质的击穿电压若接近工作电压，易使电容器在高温高压下产生早期失效。.介质在均匀电场作用下，介质的微观本质和介质质量的不良，如介质表面粗糙、气孔、皱折、裂纹等都会降低介质承受电场强度能力，使介质击穿。其机理为电容器介质中的自由电子，在强电场作用下，碰撞中性分子，使之电离产生正离子和新的自由电子。电离过程的急剧发展形成雪崩式的电子流，导致介质击穿。使之电容器在高温高压下的耐受力下降。 2极板（铝箔）对电容器击穿的影响：铝箔在分切时，由于滚刀不锐利，
39、分切后铝箔盘料的端面将会出现锯齿状、毛刺等。这样的盘料在卷绕中易刺伤介质膜，降低耐电压，严重的毛刺还将导致电容器加压后击穿。3放电路径(留边量)对电容器边缘击穿的影响：电容器在瞬时过电压作用下，电容器不仅可能通过介质内部发生击穿，当极板边缘电场显著不均匀或放电路径（留边量）较小时，还有可能沿极板边缘发生表面击穿。如下图所示， “L”为放电路径， “b”为留边量， “d”为介质厚度。b 极板（铝箔）镀锡铜包钢线d 聚脂膜 从上图可以看出，若铝箔跑偏或者因产品设计时放电路径（留边量）较小，易导致引线根部表面击穿。这是由于电容器引出线的引出方式所决定的。在正常情况下，引线根部两极间的放电路径 L =
40、b +d，而无引线端,放电路径 L =2b +d。若 dL 忽略不计，则引出线端放电路径比无引出线端放电路径减少 12。加之铝箔在分切时盘料的宽度误差或卷绕过程中因铝箔出现“蛇形”跑偏。致使其中一铝箔极板与该位置另一铝箔上引线根部之间放电路径（留边量）减小，加压后特别是在高温高压下电容器易产生表面击穿。4引线点焊对电容器击穿的影响： 电容器在卷绕过程中，引出线是直接点焊在铝箔上，因此，点焊时两电极头的压力、点焊电流的大小、点焊平台的平整度等调试不当，将会造成引线与铝箔焊接处产生毛刺，刺伤介质膜，降低耐电压，严重的毛刺将导致电容器加压后击穿，5外包膜热封对电容器击穿的影响：电容器芯组卷绕的外包膜
41、是通过热封器的热量将外包膜封住，若热封器的热量控制不当，或热封器与芯组接触时间过长，易烫伤外包膜，影响电容器的耐电压，严重将导致电容器加压后击穿。二控制措施（一）原材料（介质、铝箔）对电容器击穿影响的控制：1建立完善的原材料管理、检验制度，确保原材料的质量符合要求。2产品设计时，因根据电容器的工作电压高低，正确选择介质厚度，使其能在较大的场强下工作不致于击穿。3分切材料的设备建立完善的管理制度和操作要求，特别是滚刀要定期检查和更换，杜绝不良影患。（二）电容器边缘击穿的控制：为了防止电容器边缘击穿现象，在设计电容器时，因增加两极板之间的放电路径。另一方面在电容器芯组总放电路径一定时，有引出线一端
42、的放电路径要略大于无引出线一端放电路径。这样才能有效的避免电容器边缘击穿。（三）引线点焊对电容器击穿影响的控制：1建立卷绕工序引线焊接过程的控制文件，明确引线与铝箔的焊接状态要求。对于电容器芯组焊接质量，操作工必须定期自检，比如开机前的首件检验。检验员的巡检、专检等等。建立完善的质量考核制度，确保引线焊接状态符合要求。2引线焊接时，两电极头的压力、点焊电流调整要适中，点焊平台应平整无凹槽，引线与铝箔的焊接状态，正反两面目视应平整光滑，不得有毛刺，同时引线与铝箔的焊接应牢固，不得出现引线脱落和铝箔断裂现象。引线的打扁度和打扁长度必须要适中。（四）外包膜热封对电容器击穿影响的控制：外包膜热封时，热封器热量的大小、热封器与芯组接触时间长短的调整必须以不伤铝箔为益。另,外包膜的长短要适中，过长浪废原材料，过短热封时易烫到铝箔使两极板导电击穿。三结束语以上所讲的只是电容器在高温高压下影响耐受力的主要因素。当然，还有很多因素也会影响电容器的耐受力。这就需要我们在生产过程中多方面的加强品质管理和控制。不断的改进和提高，以优质产品满足节能灯市场的需求。
