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使用電容器瓷料需了解的知識點(diǎn) |
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| 陶瓷電容器是以陶瓷材料為介質(zhì)的電容器總稱，品種繁多，外形尺寸相差甚大。按使用電壓可分為高壓、中壓、低壓3種陶瓷電容器。按溫度系數(shù)、介電常數(shù)不同又可分為負(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)5種陶瓷電容器。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。 01 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。對于分離電容器組件來說，微小型化的基本途徑有2個：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，但用鐵電陶瓷制造普通鐵電陶瓷電容器時，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，較薄時易碎裂，難于進(jìn)行實際生產(chǎn)操作；其次，陶瓷介質(zhì)很薄時易造成各種組織缺陷，生產(chǎn)工藝難度很大。 02 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10多年來，國內(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)。 ◆精選原料影響高壓陶瓷電容器質(zhì)量的因素，除陶瓷原料組成以外，優(yōu)化工藝制造、嚴(yán)格工藝條件也是非常重要的。因此，對原料既要考慮成本又要注意純度，選擇工業(yè)純原料時，必須要注意原料的適用性。 ◆熔塊制備熔塊制備的質(zhì)量對瓷料的球磨細(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。對后續(xù)工藝不利。如合成料中殘存Ca2+，會阻礙軋膜工藝的進(jìn)行；如合成溫度偏高，使熔塊過硬，會影響球磨效率；研磨介質(zhì)的雜質(zhì)引入，會降低粉料活性，導(dǎo)致瓷件燒成溫度提高。 ◆成形工藝成形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?qū)恿旬a(chǎn)生，會影響瓷體的抗電強(qiáng)度。 ◆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。 ◆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。因此，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)氧樹脂，也有少數(shù)產(chǎn)品選用酚醛脂進(jìn)行包封的。還有采取先絕緣漆涂覆，再用酚醛樹脂包封方法的，這對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)。 03 多層陶瓷電容器 這是片式元件中應(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，國家曾在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)。它不僅封裝簡單、密封性好，而且還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，區(qū)分不同頻率及使電路調(diào)諧等作用。在高頻開關(guān)電源、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)電源和移動通信設(shè)備中，可部分取代有機(jī)薄膜電容器和電解電容器，并大大提高高頻開關(guān)電源的濾波性能和抗干擾性能。多層陶瓷電容器的3大趨勢： ◆小型化對于便攜式攝錄機(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)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，采用了金屬材料鎳、銅作電極，大大降低了MLCC的成本。但是金屬內(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，而過低的氧分壓會帶來介質(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)動和低功耗化，集成電路的工作電壓已由5V降低到3V和1.5V；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的開發(fā)與應(yīng)用，在材料方面，已開發(fā)出相對介電常數(shù)比BaTiO3高1～2倍的弛豫類高介材料。 在開發(fā)新產(chǎn)品過程中，同時發(fā)展了3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25V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)展對元器件的頻率要求越來越高，在高頻段的某些應(yīng)用中可以替代薄膜電容器。而我國高頻、超高頻MLCC產(chǎn)品與國外相比仍有一定的差距，其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、高頻寬溫長壽命產(chǎn)品、高安全性產(chǎn)品以及高可靠低成本產(chǎn)品。 |