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)展陶瓷電容器,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)脂陶瓷電容器,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)。
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