陶瓷電容器是以陶瓷材料為介質(zhì)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(shù),,介電常數(shù)不同可分為負(fù)溫度系數(shù),、正溫度系數(shù),、零溫度系數(shù),、高介電常數(shù)、低介電常數(shù)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(zhì)損耗較小,電容溫度系數(shù)可在大范圍內(nèi)選擇等優(yōu)點(diǎn),。廣泛用于電子電路中,,用量十分可觀。本文將介紹三種常見(jiàn)的陶瓷電容器及其特點(diǎn),。
1,、半導(dǎo)體陶瓷電容器的特點(diǎn)
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(nèi)獲得盡可能大的容量,,這是電容器發(fā)展的趨向之一。對(duì)于分離電容器組件來(lái)說(shuō),,微小型化的基本途徑有兩個(gè):使介質(zhì)材料的介電常數(shù)盡可能提高,;使介質(zhì)層的厚度盡可能減薄。
在陶瓷材料中,,鐵電陶瓷的介電常數(shù)很高,,但是用鐵電陶瓷制造普通鐵電陶瓷電容器時(shí),陶瓷介質(zhì)很難做得很薄,。首先是由于鐵電陶瓷的強(qiáng)度低,,較薄時(shí)容易碎裂,難于進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)操作,,其次,,陶瓷介質(zhì)很薄時(shí)易于造成各種各樣的組織缺陷,,生產(chǎn)工藝難度很大。
2,、高壓陶瓷電容器
隨著電子工業(yè)的高速發(fā)展,,迫切要求開(kāi)發(fā)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(lái),,國(guó)內(nèi)外研制成功的高壓陶瓷電容器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng),、激光電源、磁帶錄像機(jī),、彩電,、電子顯微鏡、復(fù)印機(jī),、辦公自動(dòng)化設(shè)備、宇航,、導(dǎo)彈,、航海等方面。
鈦酸鋇基陶瓷材料具有介電系數(shù)高,、交流耐壓特性較好的優(yōu)點(diǎn),,但也有電容變化率隨介質(zhì)溫度升高、絕緣電阻下降等缺點(diǎn),。
高壓陶瓷電容器制作的關(guān)鍵5點(diǎn)
(1)原料要精選
影響高壓陶瓷電容器質(zhì)量的因素,,除瓷料組成外,優(yōu)化工藝制造,、嚴(yán)格工藝條件是非常重要的,。因此,對(duì)原料既要考慮成本又要注意純度,,選擇工業(yè)純?cè)蠒r(shí),,必須注意原料的適用性。
(2)熔塊的制備
熔塊的制備質(zhì)量對(duì)瓷料的球磨細(xì)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(duì)后續(xù)工藝不利,。如合成料中殘存Ca2+,,會(huì)阻礙軋膜工藝的進(jìn)行:如合成溫度偏高,使熔塊過(guò)硬,,會(huì)影響球磨效率:研磨介質(zhì)的雜質(zhì)引入,,會(huì)降低粉料活性,,導(dǎo)致瓷件燒成溫度提高。
(3)成型工藝
成型時(shí)要防止厚度方向壓力不均,,坯體閉口氣孔過(guò)多,,若有較大氣孔或?qū)恿旬a(chǎn)生,會(huì)影響瓷體的抗電強(qiáng)度,。
(4)燒成工藝
應(yīng)嚴(yán)格控制燒成制度,,采取性能優(yōu)良的控溫設(shè)備及導(dǎo)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(duì)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(jié)合的,、抗電強(qiáng)度高的包封料。目前,,大多選擇環(huán)氧樹(shù)脂,,少數(shù)產(chǎn)品也有選用酚醛脂進(jìn)行包封的。還有采取先絕緣漆涂覆,,再用酚醛樹(shù)脂包封方法的,,這對(duì)降低成本有一定意義。大規(guī)模生產(chǎn)線上多采用粉末包封技術(shù),。
3,、多層陶瓷電容器
是片式元件中應(yīng)用最廣泛的一類,它是將內(nèi)電極材料與陶瓷坯體以多層交替并聯(lián)疊合,,并共燒成一個(gè)整體,,又稱片式獨(dú)石電容器,具有小尺寸,、高比容,、高精度的特點(diǎn),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(chǎn)品的體積和重量,提高產(chǎn)品可靠性,。
順應(yīng)了IT產(chǎn)業(yè)小型化,、輕量化、高性能,、多功能的發(fā)展方向,,國(guó)家2010年遠(yuǎn)景目標(biāo)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(yè)的發(fā)展重點(diǎn)。它不僅封裝簡(jiǎn)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(chǔ)電荷、阻斷直流,、濾波,、禍合、區(qū)分不同頻率及使電路調(diào)諧等作用,。在高頻開(kāi)關(guān)電源,、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)電源和移動(dòng)通信設(shè)備中可部分取代有機(jī)薄膜電容器和電解電容器,并大大提高高頻開(kāi)關(guān)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(shì)
小型化
對(duì)于便攜式攝錄機(jī),、手機(jī)等袖珍型電子產(chǎn)品,需要更加小型化的MLCC產(chǎn)品,。另一方面,,由于精密印刷電極和疊層工藝的進(jìn)步,超小型MLCC產(chǎn)品也逐步面世和取得應(yīng)用,。以日本矩形MLCC的發(fā)展為例,,外形尺寸已經(jīng)從20世紀(jì)80年代前期的3216減小到現(xiàn)在的0603。國(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的MLCC主流產(chǎn)品是0603型,,已突破了0402型MLCC大規(guī)模生產(chǎn)的技術(shù)難關(guān),。
低成本化
傳統(tǒng)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(nèi)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(nèi)電極MLCC需要在較低的氧分壓下燒結(jié)以保證電極材料的導(dǎo)電性,,而過(guò)低的氧分壓會(huì)帶來(lái)介質(zhì)瓷料的半導(dǎo)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(dǎo)體器件低壓驅(qū)動(dòng)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(chǎn)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(kāi)發(fā)與應(yīng)用,,在材料方面,已開(kāi)發(fā)出相對(duì)介電常數(shù)比BaTiO3高1~2倍的弛豫類高介材料,。
在開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品過(guò)程中,,同時(shí)發(fā)展了三種關(guān)鍵技術(shù),,即制取超薄生片粉料分散技術(shù)、改善生片成膜技術(shù)和內(nèi)電極與陶瓷生片收縮率相匹配技術(shù),。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(chǎn)品可用于液晶顯示器(LCD)的電源線路,。
通信產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展對(duì)元器件的頻率要求越來(lái)越高,,在高頻段的某些應(yīng)用中可以替代薄膜電容器。而我國(guó)高頻,、超高頻MLCC產(chǎn)品與國(guó)外仍有一定的差距,,主要原因是缺乏基礎(chǔ)原料及其配方的研發(fā)力度。
隨著技術(shù)不斷更新,,現(xiàn)已不斷涌現(xiàn)出了低失真率和沖擊噪聲小的產(chǎn)品,、高頻寬溫長(zhǎng)壽命產(chǎn)品、高安全性產(chǎn)品以及高可靠低成本產(chǎn)品,。