电容也有固态的?“用料”也如固态电池一样,前景如何?

摩尔后时代 2023-10-16
1703 字丨阅读本文需 5 分钟

为了让主板和显卡更加稳定、寿命更长 ,固态电容开始逐渐普及。而固态电容,顾名思义就是采用了高分子固态材料的作为介电材料,而固态材料自然也就不会有受热膨胀导致爆浆的情况,而且耐温高达260℃以上,稳定性和使用寿命大幅增加。

而且还具备环保、低阻抗、高低温稳定、耐高纹波及高信赖度等优越特性,适用于低电压、高电流的应用,所以近年来被电脑板卡产品广泛使用,而电解电容往往用在主板上负荷较小的区域,例如网卡和声卡的部分。

什么是固态电容?

固态电容即固态铝质电解电容。它与普通电解电容(即液态铝质电解电容)最大差别在于采用了不同的介电材料,液态铝电容介电材料为电解液,而全全固态电容的介电材料则为导电性高分子。

那固态电容又好在哪里呢?对于经常长时间使用电脑的朋友,一定有过或者听过由于主板电容导致电脑不稳定,甚至于主板电容爆裂的事情!那就是因为一方面主板在长时间使用中,过热导致电解液受热膨胀,导致电容失去作用甚至由于超过沸点导致膨胀爆裂!另一方面是,如果主板在长期不通电的情形下,电解液容易与氧化铝形成化学反应,造成开机或通电时形成爆炸的现象。但是如果采用全全固态电容,就完全没有这样的隐患和危险了!

由于固态电容采用导电性高分子产品作为介电材料,该材料不会与氧化铝产生作用,通电后不致于发生爆炸的现象;同时它为固态产品,自然也就不存在由于受热膨胀导致爆裂的情况了。

主板电路上原先使用的电解电容为液态铝电解电容,液态电容存在许多问题,例如漏液、鼓胀、爆浆等问题。固态电容由三洋公司率先发起,使用TCNQ复合盐以及有机半导体材料制成。固态铝电容具有电气特性受环境温度影响小、ESR小、寿命长、可靠性高,不爆浆,不漏液,不爆炸等优点。

所以主板上的液态电容逐渐被固体电解质的固态铝电容所取代,早期的固态电容只有日系公司做,价格比较贵,所以只有高端的主板才用这种电容。

随着材料和工艺技术的发展,这些年台系和国内厂家也在生产固态电容,固态铝电容的价格大幅度下降,使得固态铝电容在主板上的大规模应用。

如何区分固态电容和电解电容

区分固态电容和电解电容有一个很简单的方法,就是看电容顶部是否有"K"或"+"字形的开槽。固态电容是没有开槽的,而电解电容为防止受热后因膨胀而发生爆炸,顶部都有开好的槽。

上面只是个简单的判断。“但也不能直接下定义说如果有防爆纹地电容都不是固态电容。电容顶部地K或十字地重点作用是缓冲,固态电容不像液态电容那样容易膨胀,因此大部分固态电容不需要防爆纹。当然仍有部分品牌地固态电容出于安全考虑采纳使用了防爆纹。比较常见地是黄色地富士通R5级固态电容,国内地昂达板卡比较喜欢用这种电容。在此之外还有一批带K字导爆槽地固态电容,比如Nichicon395、Toshiba 78K、Hitachi GTE。”

固态铝电解电容行业背景

目前国内能量产的厂家不超过5家,而且良品率非常低,可以分为MP19系列叠层电容器和MP28系列叠层固态电解电容器。叠层电容器优秀的电性决定他可以替代同规格钽电容器,也可以替代同系列传统固态电容器 。叠层电解电容器广泛应用于5G基站,电脑主机板,电脑周边,高端电源等。

目前根据固态电容应用领域可以将产品分为消费类固态电容、工业类固态电容、军用级固态电容三大类。在全球范围内2022年消费类固态电容为195.33亿只,工业类固态电容产量为140.05亿只,军用级固态电容产量为33.2亿只。2028年消费类固态电容为278.23亿只,工业类固态电容产量为208.27亿只,军用级固态电容产量为123.65亿只。

固态铝电解电容市场供需现状

铝电解电容器产业链上游包括电极箔、电解液(液态铝电容器)、导电高分子原材料(固态铝电容器)、电解纸等。下游按照应用领域可分为消费类市场和工业类市场铝电解电容器产业链上游包括电极箔、电解液(液态铝电容器)、导电高分子原材料(固态铝电容器)、电解纸等。下游按照应用领域可分为消费类市场和工业类市场。

铝电解电容器已广泛应用于移动终端、计算机、服务器、家用电器、节能照明、工业电源、通信设备、工业控制、汽车电子等领域。最大下游是消费电子,占比达到45%,主要包括数字电视、数码相机、音响、智能手机、平板电脑等等。

随着电子产品向轻、薄、短、小的方向发展,对铝电解电容器小型化和高性能化的要求越来越迫切,从而需要大幅度提高电容器用铝箔的比容,未来国内铝电解电容器。

随着中国大陆铝电解电容器产业密集程度不断提高,我国的铝电解电容器行业将会有巨大的发展空间和良好的前景。2022年中国铝电解电容器市场模约为293.25亿元。

文章来源: 衡丽电子,电子工程师笔记,中研普华研究院

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