现在固体电容(又称高分子铝电解固体电容)的价格仍然是相对应铝电解电容的1.5至2倍,因此主要用于中高端的台式机与笔记本电脑上。虽然价格高,但是固体电容在性能、可靠性与安全性方面都优于铝电解电容,目前固体电容正在从个人电脑市场向一些高端消费电子市场拓展,例如游戏机和超薄电视机等领域。“尼吉康的固体电容占个人电脑市场份额的30%,我们现在正积极与电源厂商合作,推动电源厂商在AC适配器与工控电源等产品上普及固体电容,以提高产品的性能与可靠性。”尼吉康电子(宿迁)有限公司董事长南出智嗣说道。
左:尼吉康电子(宿迁)有限公司董事长南出智嗣
右: 尼吉康电子(宿迁)有限公司生产技术部部长吕上
固体电容的优点
尼吉康的固体电容采用高分子聚合物PEDT填充在电容的阴阳两极之间,由于PEDT超高的导电性(导电性比电解液高4个数量级),使其电容器的呈现出优良的电气特性。例如等效串联电阻低至5毫欧,等效串联电感低至1.5nH,因此固体电容的耐纹波特性要比液态电容好很多。
尼吉康的FPCAP系列固体电容
与电解液相比,高分子聚合物的温度特性很稳定,因此固体电容的温度特性明显优于液态电解电容。固体电容在工作温度范围内的电容量变化很小,电容量也与工作电压基本无关,在105℃环境下,尼吉康出厂的固体电容保证可以工作5000小时。如果工作温度下降,固体电容的使用寿命也会大大延长,温度每下降20℃,固体电容的寿命可以延长十倍。
安全方面固体电容更有优势,尼吉康电子生产技术部部长吕上表示,液态电容为了降低等效串联电阻(ESR)会在电解液中增加水的含量,当通过大电流时(例如在电脑主板的CPU供电部分)电容会发热,温度升高会造成电容内部压力增大,最后就有可能出现鼓包甚至爆浆的现象。固体电容因为材料中不含液体成分,不会产生内压升高的状况,而且等效串联电阻比液态电容低很多,所以随电流而温度升高的现象也不如液态电容明显,所以固体电容不会出现鼓包等现象。
自动化的环保工厂
尼吉康的固体电容工厂可以溯源至富士通。固体电容最早由富士通FMD青森工厂于1999年1月进行量产,2003年富士通将固体电容产线转移到苏州工厂生产。此后富士通由于战略定位转移,逐渐退出电器元器件市场,于是在2009年4月将富士通苏州工厂转让给尼吉康,尼吉康工厂在2012年迁往宿迁,成为苏州-宿迁工业园区第一家入驻的日本企业。
尼吉康集团在全球一共有两个生产固体电容的工厂,宿迁工厂最为重要。尼吉康在日本工厂的产量仅相当于宿迁工厂的五分之一左右,尼吉康电子(宿迁)有限公司现在月产固体电容在1亿颗左右,不过截止到2015年7月底,宿迁工厂员工数仅有756名(包含外包员工)。以这样的员工数维持现在的产能,产线的自动化起了关键作用。
尼吉康自动编带产线
从原料进入仓库开始,在每一道工序中,尼吉康都努力做到自动化。从进料检验到裁断、卷绕,从化成、聚合到老化、包装,这些环节基本都实现了自动化。由于固体电容的生产流程在化成、聚合与老化等环节与液体电容有本质的区别,因此这些生产环节的设备很多是尼吉康自己研发生产的。不过为了保证电容质量,在测试后最后包装之前,尼吉康现在还是采用100%人工目检。
吕上表示,尼吉康以后也会将这道工序自动化。
尼吉康电子(宿迁)有限公司极其重视环境保护,在工程设计、建设和生产管理中,全面落实环保要求,采取可靠、稳定的污染治理措施,确保各项污染物达到排放要求。尼吉康宿迁工厂投资1000多万元人民币建立了化学、生物多功能废水处理装置以及活性炭吸附废气处理装置等设施,来处理生产中产生的废水与废气。尼吉康每年用于环保处理的费用达到100万元以上。
立足本土化
尼吉康工厂在苏州时就已经设立设计部门,设计部门提供技术人员与可靠性实验室,产品的开发验证工作得以在尼吉康工厂完成,从而提高了产品开发速度。同时通过技术部门保持与客户的密切联系,了解客户的真正需求,从而能够实现对中国本地客户要求的迅速反应。
尼吉康宿迁工厂力推标准化生产,在尼吉康集团提供制箔、电容和整体回路工场提供相关技术支持的帮助下,尼吉康宿迁工厂广泛采用自动化生产线,开发实现高效生产的设备及技术改造,建立了灵活应对客户要求交货期的生产体系,并根据客户要求提供多种引线加工形状。
吕上强调,尼吉康固体电容技术发展的三个方向是降低等效串联电容、小型化与大容量化以及降低等效串联电感。虽然固体电容的成本还是液态电容成本的1.5至2倍,但是相比几年前,固体电容的价格已将下降了不少。他表示随着固体电容产量的不断提升,价格也将进一步降低,这会有利于固体电容应用到更广泛的领域。
“目前在云服务领域固体电容应用增长很快,在重视性能、寿命与安全的领域,固体电容的优势越来越明显,我们也将开发出更高容量、更高耐压、更可靠的固体电容以满足市场的新需求。” 吕上说道。
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