История компании «WIMA» насчитывает многие десятилетия. WIMA оставила свой вклад в области пленочных конденсаторов, и будет продолжать в будущем. Вильгельм Вестерманн, основатель компании, родился в 1914 году, стал основателем группы компаний Westermann и основателем торговой марки «WIMA». Он являлся типичным представителем главы-основателя, который способствовал развитию промышленности после второй мировой войны. Еще молодым человеком в 30е-40е года прошлого века, работал инженером по электронным лампам и радиотехнике (радиолокация) в компании Telefunken. После окончания войны он содержал семью, ремонтировал радиоприемники.
Аспекты работы Вильгельма и отсутствие доступных компонентов привели к желанию самому производить трансформаторы и конденсаторы. Его видение в 1948 году заключалось в том, чтобы специализироваться на производстве пленочных конденсаторов и создании компании под названием WIMA.
Бренд WIMA, состоит из первого слога с именем "Wilhelm" и части последнего слога фамилии "Westermann" - стал хорошо выбранной торговой маркой. WIMA стала известной и уважаемой торговой маркой в области пленочных конденсаторов и, что важно, узнаваемым мировым брендом (слово короткое и хорошо произносится на многих языках). Некоторым преимуществом это стало для азиатских рынков, таких как Япония и Китай. Однако Вильгельм Вестерманн не только удачно назвал компанию, но и удачно действовал с точки зрения направления развития пленочных конденсаторов. Раньше и яснее других конкурентов, которые в то время были сильнее или даже входили в состав корпораций, он признал важность «миниатюризации» не только в области активных компонентов, но и в «пассивных» пленочных конденсаторах. В этом направлении он отличался от конкурентов и стал законодателем направления.
Вкратце, основные этапы развития диэлектриков пленочных конденсаторов: переход от гигроскопической бумаги к влагостойкой и затем к более тонкой полиэфирной пленке. Затем от конструкции пленка/фольга к металлизированной пленке (самовосстанавливающейся). От аксиального расположения выводов перешли к радиальному, что лучше подходило к технологиям плат появившихся в начале 1960-х годов.
Появились новые технологии монтажа или обертывания, и использование все более тонких пластиковых пленок из полиэфира, полипропилена и поликарбоната. Все это во имя одной цели - миниатюризации! Таким образом, Вильгельм Вестерманн стал ведущим в мире новатором в области миниатюризации пленочных конденсаторов. Соответственно уменьшались компоненты, расстояния между проводниками, что в итоге требовало уменьшения межвыводного расстояния. Сначала использовался шаг 7,5 мм, затем шаг 5 мм и, наконец, 2,5 мм. Шаг в 5 мм, разработали в начале 1970-х годов, когда еще никто не мог предсказать, что это станет стандартным размером сетки автоматической сборки через 10 лет.
Вильгельм был дальновидным в развитии своей продукции, и в том, что создал четыре отделения компании в Германии. Компания, несмотря на изменения в технологиях, рынках и экономической ситуации, успешно сохранила позицию на мировом рынке. В плане качества все еще считается номером «1» и на международном уровне заявляет о себе как о мировом производителе, так как позиционирует свою политику качества как «Made in Germany». Вот уже 70 лет компания остается семейной и независимой.
Ниже следует описание продуктов, которые можно было бы рассматривать как некий хронометр истории - отныне и до настоящего времени - как «самый важный продукт» WIMA и представляют собой исторические моменты в развитии.
Миниатюрные выводные конденсаторы
Когда в процессе миниатюризации стали возможны меньшие габариты и размеры сетки автоматической сборки, WIMA в 1970 г. определила решающий курс на будущее: «Миниатюрный, как никогда ранее!» Это был первый рекламный слоган WIMA для конденсаторов с межвыводным расстоянием в 5мм. Это касалось серии FKS 2 с миниатюрной пленочно-фольговой структурой с полиэфиром в качестве диэлектрика, с номинальным напряжением 100 В и емкостью до 0,015 мкФ. Таким образом, была открыта эпоха выводных пластиковых пленочных конденсаторов с шагом в 5 мм. В апреле 1974 года, металлизированный полиэфирный конденсатор MKS 2 достиг напряжения в 63 вольта и максимальной емкости в 1 микрофарад. Конденсатор на 1 мкФ в таком малом габарите и с шагом выводов = 5 мм. представлял собой мировую сенсацию в то время.
Это стало возможным благодаря новейшей полиэфирной пленке под названием «Майлар», из Дюпона, в ранее недостижимой толщине в 1,5 мкм. Чтобы осознать этот размер, нужно представить, что для достижения, толщины человеческого волоса, нужно нанести 20 слоев этой тонкой фольги «Майлар» поверх друг друга. Этот продукт стал возможен благодаря высокотехнологичным характеристикам производителя Dupont и высокотехнологичным ноу-хау компании WIMA, которые обеспечивали безопасность использования пленок, производство качественных конденсаторов. Лучше всего демонстрирует технологические инновации и лидерство компании тот, что WIMA оставалась №1 в этой области в течение многих лет для глобальной конкуренции.
Дальнейшими шагами последовали еще более тонкие пленки толщиной от 0,3 микрон до 0,5 микрон, из которых WIMA первой выпустила новые конденсаторы и представила на рынок благодаря передовым исследованиям и уникальным разработкам. В конце 1970-х годов на рынок были выведены новые миниатюрные модели. Как говорилось в лозунгах WIMA: «наименьшие пластиковые пленочные конденсаторы в мире», это серия MKS 02 с шагом 2,5 мм, с емкостными значениями от 3300 пФ до 1 мкФ и напряжением от 50 до 250 вольт.
Впоследствии, благодаря этим пленкам, диапазон емкостей MKS 2 также был увеличен до 22 мкФ в начале 1980-х годов. Только из-за того, что требуемая для этого пленка размером 0,5 мкм не была постоянно доступна, максимальную емкость уменьшили до 10 мкФ. Этот предел установил производитель пленки, но не технологические возможности WIMA. Серии с шагом 5 мм и 2,5 мм были расширены за счет использования всех возможных диэлектриков, начиная с 1988 года с использованием пленки PPS, конденсаторы стало можно использовать для всех предполагаемых применений.
В то время, когда наименования серий WIMA окончательно сформировались, началась эра автоматической сборки для компонентов с радиальными выводами (в начале 1980-х годов). Автоматическая сборка не стала новым этапом, до этого момента она частично была доступна для компонентов с аксиальным типом выводов. Но автоматическая сборка для компонентов с радиальными выводами для крупных потребителей (производители цветного телевизионного оборудования, такие, как Grundig, Telefunken и Blau-punkt) стала подлинной революцией. Это дало потребительской электронике в западных странах с высокой заработной платой шанс оставаться конкурентоспособной и удерживать позиции против азиатских конкурентов в течение длительного времени, несмотря на стоимость производства. Размер шага 5 мм стал основой автоматической радиальной сборки.
Таким образом, миниатюрный конденсатор в шаге 5 стал стандартным конденсатором для автоматической сборки. В 80-х - 90-х годах WIMA без проблем выпускала по 3 миллиона конденсаторов такого типа в день. Изменение тенденции в сторону SMD компонентов переход от аналоговых технологий к цифровым впоследствии изменили рынок и структуру спроса. Но до сегодняшнего дня, конденсатор с шагом 5 для WIMA (и для других производителей) остался основным продуктом наряду с другими группами.
SMD миниатюрные конденсаторы
С начала 1980-х годов для всех производителей пленочных конденсаторов возник новый вызов - технологии SMD монтажа. Парадокс заключался в том, что компактная пластиковая структура (ничто иное как пленочный конденсатор) с точкой плавления материала около 260 ° C должна пройти через печь конвекционной пайки, с этой температурой плавления, и не пострадать! В случае SMD компонентов - нет тонких выводов или печатной платы, которые являются защитой и термическим сопротивлением, как это происходит для выводных элементов. Пять сторон миниатюрного конденсатора (поскольку нижняя сторона SMD-компонента приклеена к монтажной плате), непосредственно подвергаются воздействию температур в области температуры плавления пленочного материала!
Конденсатор должен пройти эту процедуру пайки и выжить, и при этом сохранить те же характеристики (емкость, тангенс угла потерь, сопротивление изоляции), как и перед процедурой. «Это невозможно, это можно сделать только с керамикой!», - говорили все производители конденсаторов, с одним единственным исключением: WIMA. Инженеры WIMA не рассуждали, а доверяли своим ведущим разработкам. И получилось! В 1983 году WIMA представила первый функциональный полиэфирный SMD конденсатор в тестовой версии. В ходе дальнейших разработок в конце девяностых появились окончательные варианты с пластиковыми корпусами.
Сегодня конденсаторы WIMA SMD с диэлектрическими пленками PET, PEN и PPS на 100% пригодны для бессвинцовых процессов пайки в соответствии с RoHS 2011/65 / EU. Доступны типоразмеры: 1812, 2220, 2824, 4030, 5040 и 6054. Диапазон емкостей возможен от 0,01 мкФ до 6,8 мкФ и номинальные напряжения от 63 В до 1000 В.
У технологии капсулирования WIMA для SMD значительные преимуществами по сравнению с неинкапсулированными или прессованными конструкциями SMD:
• Защита элемента конденсатора от тепловых перегрузок в процессе пайки; • Отсутствие риска внутренних трещин вследствие эластичности конструкции; • Отсутствие риска расслоения благодаря полноразмерным металлическим соединительным SMD площадкам; • Огнеупорное пластиковое покрытие, согласно стандарту UL 94 V-0.
Пленочный SMD конденсатор был «самым важным продуктом» для WIMA в то время, потому что это было лучшим доказательством того, что даже в эпоху SMT пленочный конденсатор не потерял связь с техническим прогрессом. И сегодня такой тип конденсатора это надежный, безопасный SMD компонент, который ценится за преимущества. В то же время такие конденсаторы - один из основных источников дохода, помимо миниатюрных, стандартных конденсаторов, а также импульсных и помехоподавляющих.
DC-Link Конденсаторы для силовой электроники
В то время, когда внимание в области пленочных конденсаторов было приложено в области миниатюризации, в последние 10 лет появилась новая тенденция. Это пленочные конденсаторы с большими и очень большими емкостными значениями, а также с очень высокими напряжениями. Яркий пример - семейство DC-Link, которое было представлено WIMA в 2007 году. WIMA DC-Link серий MKP 3, MKP 4, MKP 5, MKP 6, HC и HY имеют значения емкости до 8250 мкФ, а диапазон напряжений от 450 до 1500 В.
Конденсаторы DC-Link используются в приложениях силовой электроники на постоянном токе, где, по необходимости, заменяют электролитические конденсаторы. Они изготовлены из полипропиленовой пленки и на высоких частотах имеют более высокую нагрузочную способность переменного тока и более низкое рассеивание мощности и самонагрев, чем схожие по параметрам электролитические конденсаторы. Кроме того, характеризуются параметрами:
• Повышенная емкость; • Повышенное номинальное напряжение; • Сверхнизкий коэффициент рассеивания (ESR); • Очень высокое сопротивление изоляции; • Отличные свойства самовосстановления; • Cрок службы 100 000 ч.; • Неполярная структура; • Безопасная конфигурация подключения; • Высокая вибро- и ударопрочность; • Отличная механическая стабильность/
Форма DC-Link конденсаторов либо кубическая, либо прямоугольная с двумя или четырьмя выводами или цилиндрическая с проволочными или винтовыми соединениями.
Вместе с этими непревзойденными пленочными конденсаторами с такими емкостными значениями и номинальными напряжениями открывается новая глава в создании пленочных конденсаторов. Благодаря будущему спросу и потенциалу применения, DC-Link конденсаторы и сегодня являются одними из «самых важных продуктов».
Вход WIMA в мир SuperCaps
В 2004 году WIMA решила инвестировать в пленочные конденсаторы, а также в тему суперконденсаторов (электрохимических двухслойных конденсаторов). Этот тип не относится к традиционным пленочным конденсаторам.
Электрохимический двухслойный конденсатор имеет с традиционным пленочным конденсатором WIMA мало общего, за исключением того, что он также имеет значение емкости. Принцип работы суперконденсатора «SuperCap», основан на принципе Гельмгольца. Технически - это молекулярный двойной слой в виде диэлектрика толщиной с ангстрем из углеродных слоев электродов и электролитов. Значения емкости возможны до уровня 3000 фарад (!), но, при этом, с чрезвычайно низким номинальным напряжением от 2,5 до 3 вольт. Чтобы понять «на пальцах», 100-Фарад суперконденсатор размером всего со спичечную коробку. Для достижения такой емкости понадобится 100 миллионов параллельно подключенных стандартных пленочных конденсаторов на 1 мкФ! Таким образом, суперконденсаторы находятся в нише где-то между электролитическими конденсаторами и аккумуляторами.
В то время WIMA собрала в своих рядах новых инженеров и сделала значительные инвестиции в производственные мощности. Суперконденсаторы являлись внушительными компонентами, и совершенно новой темой. В первой половине 2000-х годов была большая надежда на будущий рынок таких конденсаторов. Создавались совместные проекты финансирования совместно с представителями немецких компаний для совершенствования и продвижения суперконденсаторов.
После 2010 г. растаяли иллюзии относительно «SuperCap», т.к. новые азиатские производители, росли как грибы после дождя. Жесткая конкуренция по цене медленно, но верно сделала продажу таких конденсаторов невыгодным. В 2013 году WIMA закончила производство суперконденсаторов. Однако компания получила в этой области огромный опыт - производство модулей (конденсаторных батарей из двухслойных конденсаторов).
Силовые модули
С 2013 года эта область получила дальнейшее развитие, и в 2015 году выпущен продукт силовых модулей высокой емкости - «WIMA PowerBlock». Это профессиональные специальные модули, которые используют ячейки ведущих производителей в соответствии с требованиями заказчика. Модули силовых блоков WIMA, оснащены интеллектуальной электроникой, обеспечивают балансировку и температурный мониторинг. Они подходят для множества промышленных применений: запуск двигателя строительной техники, агротехника, грузовые автомобили, автобусы, ЖД транспорт, корабли, беспилотные транспортные системы, ИБП, ветряные турбины и многое другое. Использование модулей PowerBlock в качестве хранилища энергии позволяет сэкономить вес, затраты на техническое обслуживание, защитить окружающую среду и повысить эффективность и срок службы сопряженных систем.
Заключение
Благодаря своим подразделениям исключительно в Германии, WIMA по-прежнему - лидер в области качества и инноваций после 70 лет развития. У бренда WIMA прочная репутация в отрасли по всему миру. Да, это не обязательно самый дешевый производитель, но надежный поставщик высококачественной продукции. В Европе WIMA практически единственная компания, в этой области, все ее бывшие, а иногда и более крупные конкуренты либо исчезли, либо стали частью международных корпораций.