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三種常見的陶瓷電容器及其特點

    

  陶瓷電容器是以陶瓷材料為介質的電容器的總稱,品種繁多,外形尺寸相差甚大。按使用電壓可分為高壓,中壓和低壓陶瓷電容器。按溫度系數,介電常數不同可分為負溫度系數、正溫度系數、零溫度系數、高介電常數、低介電常數等。一般陶瓷電容器和其他電容器相比,具有使用溫度較高,比容量大,耐潮濕性好,介質損耗較小,電容溫度系數可在大范圍內選擇等優點。廣泛用于電子電路中,用量十分可觀。本文將介紹三種常見的陶瓷電容器及其特點。


  1、半導體陶瓷電容器的特點

  表面層陶瓷電容器,電容器的微小型化,即電容器在盡可能小的體積內獲得盡可能大的容量,這是電容器發展的趨向之一。對于分離電容器組件來說,微小型化的基本途徑有兩個:使介質材料的介電常數盡可能提高;使介質層的厚度盡可能減薄。

  在陶瓷材料中,鐵電陶瓷的介電常數很高,但是用鐵電陶瓷制造普通鐵電陶瓷電容器時,陶瓷介質很難做得很薄。首先是由于鐵電陶瓷的強度低,較薄時容易碎裂,難于進行實際生產操作,其次,陶瓷介質很薄時易于造成各種各樣的組織缺陷,生產工藝難度很大。

  2、高壓陶瓷電容器

  隨著電子工業的高速發展,迫切要求開發擊穿電壓高、損耗小、體積小、可靠性高的高壓陶瓷電容器。近20多年來,國內外研制成功的高壓陶瓷電容器已經廣泛應用于電力系統、激光電源、磁帶錄像機、彩電、電子顯微鏡、復印機、辦公自動化設備、宇航、導彈、航海等方面。

  鈦酸鋇基陶瓷材料具有介電系數高、交流耐壓特性較好的優點,但也有電容變化率隨介質溫度升高、絕緣電阻下降等缺點。

  高壓陶瓷電容器制作的關鍵5點

  (1)原料要精選

  影響高壓陶瓷電容器質量的因素,除瓷料組成外,優化工藝制造、嚴格工藝條件是非常重要的。因此,對原料既要考慮成本又要注意純度,選擇工業純原料時,必須注意原料的適用性。

  (2)熔塊的制備

  熔塊的制備質量對瓷料的球磨細度和燒成有很大的影響,如熔塊合成溫度偏低,則合成不充分。對后續工藝不利。如合成料中殘存Ca2+,會阻礙軋膜工藝的進行:如合成溫度偏高,使熔塊過硬,會影響球磨效率:研磨介質的雜質引入,會降低粉料活性,導致瓷件燒成溫度提高。

  (3)成型工藝

  成型時要防止厚度方向壓力不均,坯體閉口氣孔過多,若有較大氣孔或層裂產生,會影響瓷體的抗電強度。

  (4)燒成工藝

  應嚴格控制燒成制度,采取性能優良的控溫設備及導熱性良好的窯具。

  (5)包封

  包封料的選擇、包封工藝的控制以及瓷件表面的清潔處理等對電容器的特性影響很大。岡此,必須選擇抗潮性好,與瓷體表面密切結合的、抗電強度高的包封料。目前,大多選擇環氧樹脂,少數產品也有選用酚醛脂進行包封的。還有采取先絕緣漆涂覆,再用酚醛樹脂包封方法的,這對降低成本有一定意義。大規模生產線上多采用粉末包封技術。

  3、多層陶瓷電容器

  是片式元件中應用最廣泛的一類,它是將內電極材料與陶瓷坯體以多層交替并聯疊合,并共燒成一個整體,又稱片式獨石電容器,具有小尺寸、高比容、高精度的特點,可貼裝于印制電路板、混合集成電路基片,有效地縮小電子信息終端產品的體積和重量,提高產品可靠性。

  順應了IT產業小型化、輕量化、高性能、多功能的發展方向,國家2010年遠景目標綱要中明確提出將表面貼裝元器件等新型元器件作為電子工業的發展重點。它不僅封裝簡單、密封性好,而且能有效地隔離異性電極。

  MLCC在電子線路中可以起到存儲電荷、阻斷直流、濾波、禍合、區分不同頻率及使電路調諧等作用。在高頻開關電源、計算機網絡電源和移動通信設備中可部分取代有機薄膜電容器和電解電容器,并大大提高高頻開關電源的濾波性能和抗干擾性能。

  多層陶瓷電容器的三大趨勢

  小型化

  對于便攜式攝錄機、手機等袖珍型電子產品,需要更加小型化的MLCC產品。另一方面,由于精密印刷電極和疊層工藝的進步,超小型MLCC產品也逐步面世和取得應用。以日本矩形MLCC的發展為例,外形尺寸已經從20世紀80年代前期的3216減小到現在的0603。國內企業生產的MLCC主流產品是0603型,已突破了0402型MLCC大規模生產的技術難關。

  低成本化

  傳統的MLCC由于采用昂貴的鈀電極或鈀銀合金電極,其制造成本的70%被電極材料占去。包括高壓MLCC在內的新一代MLCC,采用了便宜的賤金屬材料鎳、銅作電極,大大降低了MLCC的成本。但是賤金屬內電極MLCC需要在較低的氧分壓下燒結以保證電極材料的導電性,而過低的氧分壓會帶來介質瓷料的半導化傾向,不利于元件的絕緣性和可靠性。

  大容量、高頻化

  一方面,伴隨半導體器件低壓驅動和低功耗化,集成電路的工作電壓已由5 V降低到3 V和1.5 V;另一方面,電源小型化需要小型、大容量產品以替代體積大的鋁電解電容器。為了滿足這類低壓大容量MLCC的開發與應用,在材料方面,已開發出相對介電常數比BaTiO3高1~2倍的弛豫類高介材料。

  在開發新產品過程中,同時發展了三種關鍵技術,即制取超薄生片粉料分散技術、改善生片成膜技術和內電極與陶瓷生片收縮率相匹配技術。最近日本的松下電子組件公司成功研制出電容量最大為100μF,最高耐壓為25 V的大容量MLCC,該產品可用于液晶顯示器(LCD)的電源線路。

  通信產業的快速發展對元器件的頻率要求越來越高,在高頻段的某些應用中可以替代薄膜電容器。而我國高頻、超高頻MLCC產品與國外仍有一定的差距,主要原因是缺乏基礎原料及其配方的研發力度。

  隨著技術不斷更新,現已不斷涌現出了低失真率和沖擊噪聲小的產品、高頻寬溫長壽命產品、高安全性產品以及高可靠低成本產品。

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發布日期: 2018-10-9 9:41:49



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