第四章 實驗結果與討論
4.11 頻率為 60 赫茲時電極間距對電容量的影響
A 組封裝完成後經過 45 天測量頻率為 60 赫茲時的電容量得知，距離 10mm 的電 容量為76.00mF，距離 8mm 的電容量為 150.00mF，距離 6mm 的電容量為 101.00mF，
距離4mm 的電容量為 136.00mF，距離 2mm 的電容量為 59.40mF，如表 4-13 所示。
B 組封裝完成後經過 15 測量頻率為 60 赫茲時的電容量得知，距離 10mm 的電 容量為82.30mF，距離 8mm 的電容量為 77.30mF，距離 6mm 的電容量為 80.00mF，
距離4mm 的電容量為 97.30mF，距離 2mm 的電容量為 110.00mF，如表 4-14 所示，
如圖4-26 所示。由 A、B 組比較可看出較準確的 B 組其頻率 60 赫茲時的電容量變化 量相較於A 組來的小。經由頻率 1000 赫茲與 60 赫茲的比較可得知，當頻率變小時 阻抗變大，內電阻也會隨之變大，電容量方面則隨著頻率變小而增大，如表4-15、4-17 所示。
經由頻率 0 赫茲、60 赫茲、1000 赫茲的比較發現，吾所設計的電容器，在有頻 率的影響下使用時，其電容量下降量很大，也就是說此封裝方法的頻率響應並不好。
【表4-1】 鍍層面積對電容量與單位電容量的比較
鍍層面積(cm2) 1 4 9 16 25
電容量(F) 0.24 1.35 3.27 5.88 6.76 單位面積電容量(F/cm2) 0.238 0.338 0.363 0.367 0.270
【表4-2】 沉積時間對電容量的影響比較，單位(F) 15 分鐘 30 分鐘 60 分鐘
1.85 4.43 6.18
【表4-3】 沉積時間對電容量的影響比較，單位(F/cm2) 15 分鐘 30 分鐘 60 分鐘
0.074 0.177 0.247
【表4-4】 模擬縮短電極間距電容量的比較
電極間距(cm) 6 5 4 3 2
原本電容量(F) 5.53 5.42 5.52 5.44 5.54 10 圈後電容量(F) 4.71 4.81 4.85 5.03 5.27
【表4-5】 A 組頻率為 0 赫茲時五種電極間距對電容量的比較 電極間距(mm)
電容量(F)
10 8 6 4 2
個別電容量 5.85 5.97
6.04 5.80
5.71 6.14
5.79 6.12
5.95 5.95 加總電容量 11.82 11.84 11.85 11.91 11.90 封裝檢測電容量 1.80 1.92 2.14 2.01 1.54
30 天後電容量 1.73 2.05 2.06 1.58 1.50 45 天後電容量 1.75 2.13 2.04 1.98 1.52
【表4-6】 B 組頻率為 0 赫茲時五種電極間距對電容量的比較 電極間距(mm)
電容量(F)
10 8 6 4 2 個別電容量 6.04
5.78
5.95 5.81
5.87 5.93
5.77 6.06
5.73 6.12 加總電容量 11.82 11.76 11.80 11.83 11.85 封裝檢測電容量 1.93 1.88 1.80 1.74 1.88
15 天後電容量 1.90 1.91 1.81 1.83 1.86
【表4-7】 A 組頻率為 1000 赫茲時五種電極間距對內電阻的比較 電極間距(mm)
頻率1000
赫茲的內電阻(mΩ)
10 8 6 4 2
內電阻量測 700 86 93 78 82
30 天後內電阻 440 400 119 114 145
45 天後內電阻 324 122 148 87 182
【表4-8】 B 組頻率為 1000 赫茲時五種電極間距對內電阻的比較 電極間距(mm)
頻率1000
赫茲的內電阻(mΩ)
10 8 6 4 2
內電阻 283 250 183 85 97
15 天後內電阻 349 279 212 100 103
【表4-9】 A 組頻率為 1000 赫茲時五種電極間距對電容量的比較 電極間距(mm)
頻率1000
赫茲的電容量(mF)
10 8 6 4 2
電容量 4.50 30.00 17.60 42.50 17.90 30 天後電容量 5.50 7.00 7.85 5.10 5.50 45 天後電容量 7.70 16.90 4.63 18.50 1.85
【表4-10】 B 組頻率為 1000 赫茲時五種電極間距對電容量的比較 電極間距(mm)
頻率1000
赫茲的電容量(mF)
10 8 6 4 2
電容量 4.20 2.78 3.00 25.30 18.50 15 天後電容量 1.58 1.60 2.33 8.90 11.10
【表4-11】 A 組頻率為 60 赫茲時五種電極間距對內電阻的比較 電極間距(mm)
頻率60
赫茲的內電阻(mΩ)
10 8 6 4 2
45 天後內電阻 421 105 178 95 259
【表4-12】 B 組頻率為 60 赫茲時五種電極間距對內電阻的比較 電極間距(mm)
頻率60
赫茲的內電阻(mΩ)
10 8 6 4 2
15 天後內電阻 438 374 290 117 114
【表4-13】 A 組頻率為 60 赫茲時五種電極間距對電容量的比較 電極間距(mm)
頻率60
赫茲的電容量(mF)
10 8 6 4 2
45 天後電容量 76.00 150.00 101.00 136.00 59.40
【表4-14】 B 組頻率為 60 赫茲時五種電極間距對電容量的比較 電極間距(mm)
頻率60
赫茲的電容量(mF)
10 8 6 4 2
15 天後電容量 82.30 77.30 80.00 97.30 110.00
【表4-15】 A 組頻率為 0、60、1000 赫茲時五種電極間距對電容量的比較 電極間距(mm)
頻率0
赫茲的電容量(F)
10 8 6 4 2
個別電容量 5.85 5.97
6.04 5.80
5.71 6.14
5.79 6.12
5.95 5.95 加總電容量 11.82 11.84 11.85 11.91 11.90 封裝檢測電容量 1.80 1.92 2.14 2.01 1.54
30 天後電容量 1.73 2.05 2.06 1.58 1.50 45 天後電容量 1.75 2.13 2.04 1.98 1.52 電極間距(mm)
頻率60
赫茲的電容量(mF)
10 8 6 4 2
45 天後電容量 76.00 150.00 101.00 136.00 59.40 電極間距(mm)
頻率1000
赫茲的電容量(mF)
10 8 6 4 2
電容量 4.50 30.00 17.60 42.50 17.90 30 天後電容量 5.50 7.00 7.85 5.10 5.50 45 天後電容量 7.70 16.90 4.63 18.50 1.85
【表4-16】 A 組頻率為 60、1000 赫茲時五種電極間距對內電阻的比較 電極間距(mm)
頻率60
赫茲的內電阻(mΩ)
10 8 6 4 2
45 天後內電阻 421 105 178 95 259
電極間距(mm) 頻率1000
赫茲的內電阻(mΩ)
10 8 6 4 2
內電阻量測 700 86 93 78 82
30 天後內電阻 440 400 119 114 145
45 天後內電阻 324 122 148 87 182
【表4-17】 B 組頻率為 0、60、1000 赫茲時五種電極間距對電容量的比較 電極間距(mm)
頻率 0
赫茲的電容量(F)
10 8 6 4 2
個別電容量 6.04 5.78
5.95 5.81
5.87 5.93
5.77 6.06
5.73 6.12 加總電容量 11.82 11.76 11.80 11.83 11.85 封裝檢測電容量 1.93 1.88 1.80 1.74 1.88
15 天後電容量 1.90 1.91 1.81 1.83 1.86 電極間距(mm)
頻率60
赫茲的電容量(mF)
10 8 6 4 2
15 天後電容量 82.30 77.30 80.00 97.30 110.00 電極間距(mm)
頻率1000
赫茲的電容量(mF)
10 8 6 4 2
電容量 4.20 2.78 3.00 25.30 18.50 15 天後電容量 1.58 1.60 2.33 8.90 11.10
【表4-18】 B 組頻率為 60、1000 赫茲時五種電極間距對內電阻的比較 電極間距(mm)
頻率60
赫茲的內電阻(mΩ)
10 8 6 4 2
15 天後內電阻 438 374 290 117 114
電極間距(mm) 頻率1000
赫茲的內電阻(mΩ)
10 8 6 4 2
內電阻 283 250 183 85 97
15 天後內電阻 349 279 212 100 103
【圖4-1】 利用 HF 粗腐蝕出大孔洞的結果 1000x
【圖4-2】 利用 HCl 細腐蝕出小孔洞的結果 1000x
【圖4-3】 未沉積前之試片
【圖4-4】 沉積後之試片
0 0.4 0.8 1.2 1.6 2
-0.8 -0.4 0 0.4 0.8
(E/V V.S SCE)
(i/A)
【圖4-5】 理論狀態的 CV 圖
-0.01 -0.005 0 0.005 0.01 0.015
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
(E/V V.S SCE) (i/A)
【圖4-6】 實際上的 CV 圖
0.24
3.27
5.88 6.76
1.35
0 1 2 3 4 5 6 7
0 5 10 15 20 25
鍍層面積(cm2) 電容量(F)
【圖4-7】 鍍層面積與電容量的比較圖
0.367
0.270 0.338
0.238
0.363
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 鍍層面積(cm2)
單位面積電容量(F/cm2 )
【圖4-8】 鍍層面積與單位面積電容量比較圖
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
E/v v.s SCE
-0.04 -0.02 0 0.02 0.04
i/A
60 Minutes 30 Minutes 15 Minutes
【圖4-9】 電鍍時間的 CV 曲線圖
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
E/v v.s SCE
-0.04 0 0.04 0.08 0.12
i/A
Capacitance
5.06F 4.83F 11.20F【圖4-10】 封裝模擬的 CV 曲線圖
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
E/v v.s SCE
-0.08 -0.04 0 0.04 0.08 0.12
i/A
Capacitance
5.51F 6.55F 12.46F【圖4-11】 模擬封裝的 CV 曲線圖
2 3 4 5
Distance(cm) 6
4 4.4 4.8 5.2 5.6 6
Capacitance(F)
Capacitance
Original capacitance Ten circles
【圖4-12】 模擬改變電極距離後電容量的比較圖
【圖4-13】 封裝元件的展開圖
【圖 4-14】 封裝元件公模的尺寸圖
【圖 4-15】 封裝元件母模的尺寸圖
【圖4-16】 封裝元件上蓋的尺寸圖
【圖 4-17】 封裝元件固定件的尺寸圖
【圖 4-18】 電容器封裝完成圖
2 4 6 8 10 Distance(mm)
1.2 1.6 2 2.4
Capacitance(F)
Capacitance
One day Thirty days Forty five days
【圖 4-19】 A 組頻率 0 赫茲時五種電極間距對電容量的比較圖
2 4 6 8 10 Distance(mm)
1.2 1.6 2 2.4
Capacitance(F)
Capacitance
One day Fifteen days
【圖 4-20】 B 組頻率 0 赫茲時五種電極間距對電容量的比較圖
2 4 6 8
Distance(mm) 10
0 200 400 600 800
Frequency 1000 Hz ESR(mOhm)
ESR(mOhm)
One day Thirty days Forty five days
【圖 4-21】 A 組頻率 1000 赫茲時五種電極間距對內電阻的比較圖
2 4 6 8
Distance(mm) 10
0 100 200 300 400
Frequency 1000 Hz ESR(mOhm)
ESR(mOhm) One day Fifteen days
【圖 4-22】 B 組頻率 1000 赫茲時五種電極間距對內電阻的比較圖
2 4 6 8 10 Distance(mm)
0 20 40 60
Frequency 1000 Hz Capacitance(mF)
Capacitance
One day Thirty day Forty five days
【圖 4-23】 A 組頻率 1000 赫茲時五種電極間距對電容量的比較圖
2 4 6 8 10 Distance(mm)
0 10 20 30 40
Frequency 1000 Hz Capacitance(mF)
Capacitance One day Fifteen days
【圖 4-24】 B 組頻率 1000 赫茲時五種電極間距對電容量的比較圖
2 4 6 8 10 Distance(mm)
0 100 200 300 400 500
Frequency 60 Hz ESR(mOhm)
ESR(mOhm)
A B
【圖 4-25】 A、B 組頻率 60 赫茲時五種電極間距對內電阻的比較圖
2 4 6 8
Distance(mm) 10
40 80 120 160 200
Frequency 60 Hz Capacitance(mF)
Capacitance
A B
【圖4-26】 A、B 組頻率 60 赫茲時五種電極間距對電容量的比較圖