三种常见的陶瓷电容器及其特点
2018-10-9 9:00:01

陶瓷电容器是以陶瓷材料为介质的电容器的总称,品种繁多,外形尺寸相差甚大。按使用电压可分为高压,中压和低压陶瓷电容器。按温度系数,介电常数不同可分为负温度系数、正温度系数、零温度系数、高介电常数、低介电常数等。一般陶瓷电容器和其他电容器相比,具有使用温度较高,比容量大,耐潮湿性好,介质损耗较小,电容温度系数可在大范围内选择等优点。广泛用于电子电路中,用量十分可观。本文将介绍三种常见的陶瓷电容器及其特点。

三种常见的陶瓷电容器及其特点

1、半导体陶瓷电容器的特点

表面层陶瓷电容器,电容器的微小型化,即电容器在尽可能小的体积内获得尽可能大的容量,这是电容器发展的趋向之一。对于分离电容器组件来说,微小型化的基本途径有两个:使介质材料的介电常数尽可能提高;使介质层的厚度尽可能减薄。

在陶瓷材料中,铁电陶瓷的介电常数很高,但是用铁电陶瓷制造普通铁电陶瓷电容器时,陶瓷介质很难做得很薄。首先是由于铁电陶瓷的强度低,较薄时容易碎裂,难于进行实际生产操作,其次,陶瓷介质很薄时易于造成各种各样的组织缺陷,生产工艺难度很大。

2、高压陶瓷电容器

随着电子工业的高速发展,迫切要求开发击穿电压高、损耗小、体积小、可靠性高的高压陶瓷电容器。近20多年来,国内外研制成功的高压陶瓷电容器已经广泛应用于电力系统、激光电源、磁带录像机、彩电、电子显微镜、复印机、办公自动化设备、宇航、导弹、航海等方面。

钛酸钡基陶瓷材料具有介电系数高、交流耐压特性较好的优点,但也有电容变化率随介质温度升高、绝缘电阻下降等缺点。

高压陶瓷电容器制作的关键5点

(1)原料要精选

影响高压陶瓷电容器质量的因素,除瓷料组成外,优化工艺制造、严格工艺条件是非常重要的。因此,对原料既要考虑成本又要注意纯度,选择工业纯原料时,必须注意原料的适用性。

(2)熔块的制备

熔块的制备质量对瓷料的球磨细度和烧成有很大的影响,如熔块合成温度偏低,则合成不充分。对后续工艺不利。如合成料中残存Ca2+,会阻碍轧膜工艺的进行:如合成温度偏高,使熔块过硬,会影响球磨效率:研磨介质的杂质引入,会降低粉料活性,导致瓷件烧成温度提高。

(3)成型工艺

成型时要防止厚度方向压力不均,坯体闭口气孔过多,若有较大气孔或层裂产生,会影响瓷体的抗电强度。

(4)烧成工艺

应严格控制烧成制度,采取性能优良的控温设备及导热性良好的窑具。

(5)包封

包封料的选择、包封工艺的控制以及瓷件表面的清洁处理等对电容器的特性影响很大。冈此,必须选择抗潮性好,与瓷体表面密切结合的、抗电强度高的包封料。目前,大多选择环氧树脂,少数产品也有选用酚醛脂进行包封的。还有采取先绝缘漆涂覆,再用酚醛树脂包封方法的,这对降低成本有一定意义。大规模生产线上多采用粉末包封技术。

三种常见的陶瓷电容器及其特点

3、多层陶瓷电容器

是片式元件中应用最广泛的一类,它是将内电极材料与陶瓷坯体以多层交替并联叠合,并共烧成一个整体,又称片式独石电容器,具有小尺寸、高比容、高精度的特点,可贴装于印制电路板、混合集成电路基片,有效地缩小电子信息终端产品的体积和重量,提高产品可靠性。

顺应了IT产业小型化、轻量化、高性能、多功能的发展方向,国家2010年远景目标纲要中明确提出将表面贴装元器件等新型元器件作为电子工业的发展重点。它不仅封装简单、密封性好,而且能有效地隔离异性电极。

MLCC在电子线路中可以起到存储电荷、阻断直流、滤波、祸合、区分不同频率及使电路调谐等作用。在高频开关电源、计算机网络电源和移动通信设备中可部分取代有机薄膜电容器和电解电容器,并大大提高高频开关电源的滤波性能和抗干扰性能。

多层陶瓷电容器的三大趋势

小型化

对于便携式摄录机、手机等袖珍型电子产品,需要更加小型化的MLCC产品。另一方面,由于精密印刷电极和叠层工艺的进步,超小型MLCC产品也逐步面世和取得应用。以日本矩形MLCC的发展为例,外形尺寸已经从20世纪80年代前期的3216减小到现在的0603。国内企业生产的MLCC主流产品是0603型,已突破了0402型MLCC大规模生产的技术难关。

低成本化

传统的MLCC由于采用昂贵的钯电极或钯银合金电极,其制造成本的70%被电极材料占去。包括高压MLCC在内的新一代MLCC,采用了便宜的贱金属材料镍、铜作电极,大大降低了MLCC的成本。但是贱金属内电极MLCC需要在较低的氧分压下烧结以保证电极材料的导电性,而过低的氧分压会带来介质瓷料的半导化倾向,不利于元件的绝缘性和可靠性。

大容量、高频化

一方面,伴随半导体器件低压驱动和低功耗化,集成电路的工作电压已由5 V降低到3 V和1.5 V;另一方面,电源小型化需要小型、大容量产品以替代体积大的铝电解电容器。为了满足这类低压大容量MLCC的开发与应用,在材料方面,已开发出相对介电常数比BaTiO3高1~2倍的弛豫类高介材料。

在开发新产品过程中,同时发展了三种关键技术,即制取超薄生片粉料分散技术、改善生片成膜技术和内电极与陶瓷生片收缩率相匹配技术。最近日本的松下电子组件公司成功研制出电容量最大为100μF,最高耐压为25 V的大容量MLCC,该产品可用于液晶显示器(LCD)的电源线路。

通信产业的快速发展对元器件的频率要求越来越高,在高频段的某些应用中可以替代薄膜电容器。而我国高频、超高频MLCC产品与国外仍有一定的差距,主要原因是缺乏基础原料及其配方的研发力度。

随着技术不断更新,现已不断涌现出了低失真率和冲击噪声小的产品、高频宽温长寿命产品、高安全性产品以及高可靠低成本产品。

(来源:互联网)
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