电容结构
薄膜电容本质上是一种静电器件，使用纸张或各种聚合物等介电材料制成，这些材料形成薄片或“薄膜”，并与电极材料交织形成电容。术语“薄膜电容”一般是指使用这种工艺制成的任何器件，术语“薄膜”是指所使用的介电材料的性质。当术语“金属”被用作“薄膜”的限定词时，如“金属膜”或“金属化膜”，它是对薄膜电容子类型的更具体的参考，其中电极以非常薄(10纳米)的层建立在支撑基板上，通常通过真空沉积工艺。经常使用的衬底也用作电容的介电材料，尽管情况并非总是如此。相比之下，“箔”电极电容使用的电极材料更类似于家用铝箔，其厚度足够(微米数量级)，可以在机械上自我支撑。
基于金属膜电极的薄膜电容具有能够自愈的优点; 当故障引起的泄漏电流时，如果电介质中局部故障附近的电极材料足够薄，会发生汽化，从而以损失一些容值为代价消除(或“清除”)故障。这种自愈能力允许使用更薄的介电材料，而不是由于可靠性或生产成品率方面的考虑而可行，并导致每体积的高电容。箔电极电容的优点是，较厚的电极导致较低的ESR，允许更好的RMS和脉冲电流处理能力，以牺牲自修复能力和降低可实现的每体积电容为代价。
对基本的薄膜和箔电极类型进行了许多巧妙的组合和调整，这是常用的。例如，箔电极和薄膜电极通常组合在一个器件中，使用“浮动电极”配置，它(像类似指定的陶瓷电容)实际上是两个或多个串联连接的电容。通过将“外”电极制成箔型，将“浮”电极制成薄膜型，就可以实现具有良好电流处理能力、自愈能力和提高单位体积电容的电容。另一种经常采用的技术是使用图像化的薄膜电极。通过将电极划分为若干相互连接的部分，可以使这些互连充当熔断器，在自愈事件期间限制故障部位可用的电流量，从而降低级联或短路故障的风险。
某种形式的薄膜电容是电源应用中主要的电容技术，涉及施加到器件的电压反转。由于其自我修复特性和在许多故障条件下失效打开的能力，金属化薄膜类型非常适合安全级应用。金属箔类型通常用于期望更高纹波电流幅度的应用中，例如启动/运行交流电机或为大容量配电提供容抗。此外，薄膜电容通常用于低压信号应用，其中需要相对较高的电容值以及线性度和温度稳定性，例如在模拟音频处理器件中。
在诸如直流母线滤波的应用中，器件的极性不反转，薄膜电容可以替代铝电解类型(反之亦然)。当将薄膜电容与具有相似电压和电容额定值的铝电解类型进行比较时，薄膜电容往往更大，成本更高，大约为10倍，但其ESR值降低了大约100倍。薄膜电容缺乏液体电解质，消除了铝电解电容在低温下遇到的干化和ESR增加的问题，并且它们不会像铝电解电容那样在长时间停用期间遭受介电退化。此外，薄膜电容较低的ESR特性可能允许在某些应用中使用比电解电容所需的更小的电容值，从而抵消了薄膜技术相对于电解类型的成本劣势。
常见的失效机制/关键的设计考虑:
虽然薄膜电容通常相当耐用，但它们容易受到一些长期磨损的影响。随着时间的推移，所用的介电材料变弱，变脆，耐压能力下降，最终导致介电击穿失效。温度和电压应力会加速这一过程，减少其中任何一种都可以延长使用寿命。根据介电击穿事件的严重程度，所表现出的失效模式可以从相对良性到相当壮观。一个轻微的击穿事件，被薄膜电容的自愈特性所阻止，将表现为电容的增量减少。随着时间的推移，此类事件的发生越来越多，累积效应会导致电容的减少和ESR的增加，直到器件的性能不再符合规格，并被认为参数上失效。
在更极端的情况下，如果参数化故障的器件没有在服务期间内移除，则可能会发生参数化故障，当自愈过程中释放的热能提示附近额外的介电击穿时，可能会发生级联故障。由于自愈事件将部分电容从电路中移除，随着自愈的进行，应用应力被重新分布在器件不断缩小的部分上，导致施加在器件中有效保持在电路中的部分的应力增加。然后电容的下一个最弱的部分失效，将其负担倾倒在剩下的部分上，以指数方式引发更多的击穿事件，更多的应力集中，更多的击穿事件等。如果这一过程发生得足够快，自愈过程产生的气态副产物就能形成足够的压力，使器件外壳剧烈破裂。较大的器件通常包括一个排气机构，以限制/防止发生这种情况时飞行碎片造成的附带损害，并且还可能包括一个熔断机构，以便在发生内部超压情况时将器件从电路中移除。请注意，如果参数化失效的器件仍在运行，则由于反复自我修复而导致的参数化故障可能只是通往更灾难性、爆炸性故障的路线上的一个航路点。
在薄膜电容中发现的另一种过度应力失效模式发生在超过峰值电流限制时，这是由于电容的“板”与外部引线连接的区域发生了类似保险丝的作用。这在金属化薄膜类型中尤其常见，因为它们的电极厚度非常小，并且它们与外部世界的连接非常精细。许多薄膜型电容将指定要施加在电容上的最大电压变化率(dV/dt)。这相当于指定通过器件的峰值电流，因为I(t)=C*dV/dt，尽管电压通常比电流更方便测量。
环境条件也对薄膜电容的寿命起作用。与其他器件一样，升高的温度会大大降低器件的使用寿命。薄膜器件更独特的是容易受潮;长时间暴露在高湿度环境或组装后的洗涤循环中会导致水分通过器件引线周围环氧树脂对金属密封的缺陷或通过器件的聚合物外壳扩散进入器件。湿气进入在几个方面都很糟糕;既会使介电材料降解，又会促进电极材料的腐蚀。特别是在一开始电极只有几十纳米厚的金属薄膜型器件中，只要很少的腐蚀就会引起问题。此外，高振动环境也会带来麻烦，可能会导致器件引线的机械故障，引线与电极之间的附着，或者加剧受潮问题。
影响薄膜电容可靠性和寿命的主要因素是外加电压，其次是温度。供应商的使用寿命模型各不相同，但通常是基于将额定电压和施加电压之比取一个大指数(通常在5到10之间)，而温度的影响则遵循每10°C温度增量为2因子变化的阿伦尼乌斯关系。在这两种影响之间，降低30%的额定电压和降低20°C的温度会使使用寿命估计值增加近两位小数点后的数字。
介电类型，功能和目标应用:
丙烯（Acrylic）:
丙烯酸酯材料作为薄膜电容的介电材料相对较新。目前可用的器件通常作为陶瓷介质的回流兼容薄膜替代品销售，以避免压电效应和直流偏置造成的电容损失，或者作为低ESR的钽电容替代品。
纸（Paper）:
牛皮纸是最早用于薄膜电容的介电材料之一，因为它的成本低，而且在现代聚合物发展之前就可以获得。通常用蜡、各种油或环氧树脂浸渍以填充空隙并抑制吸湿，其低介电强度和高吸湿性导致纸张在很大程度上不受作为介电材料的青睐，尽管它在对成本极其敏感或对传统规格的更改极其难以实现的应用中仍然发现有限的用途。由于金属薄膜可以相对容易地应用于纸与聚合物材料，纸偶尔不被用作介电材料本身，而是作为金属化电极材料的机械载体，与非金属化聚合物，如聚丙烯作为实际的介电材料。
聚酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET):
聚酯，也被称为聚对苯二甲酸乙二醇酯或PET，是薄膜电容中最常用的介电材料之一，与聚丙烯并列。相对于聚丙烯，聚酯一般具有较高的介电常数、较低的介电强度、较高的耐温性和较高的介电损耗。简而言之，聚酯电介质适用于重视电容数量而不是质量的薄膜帽应用，并且不需要表面可安装的外形因素。某些专为耐高温而设计的聚酯配方有助于在表面贴装封装中使用聚酯薄膜电容，尽管这些器件的数量相对较少。
聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN):
聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)是一种聚合物介电材料，旨在承受更高的温度，以便允许在表面贴装，回流兼容封装中使用薄膜电容技术。在应用概念上，它可以被认为是一种回流焊接兼容的聚乙烯(PET)版本，提供容量的数量超过质量。为了获得回流焊兼容性，PEN放弃了一点电容值(单位体积电容)具有更高的介电吸收，并且更容易出现吸湿问题，尽管相对于聚乙烯，低频时的耗散因子可能略有改善。
聚丙烯(PP):
在常用的薄膜电容电介质中，聚丙烯具有最低的介电损耗、最低的介电常数和最低的最高工作温度。它还表现出这些聚合物中最高的介电强度之一，以及良好的温度参数稳定性。总的来说，聚丙烯是薄膜应用中要求电容质量超过其数量的首选电介质。
由于其耐低温性，聚丙烯电介质与回流焊工艺不兼容，因此几乎完全用于通孔或某种形式的机箱安装封装。由于其优越的损耗特性，聚丙烯薄膜电容是大电流，高频应用(如感应加热和晶闸管整流)的首选器件，以及需要稳定的线性电容和其他电容类型不可用或由于某种原因不可行的应用。
聚苯硫醚(PPS):
聚苯硫醚(PPS)电介质可被视为聚丙烯的回流兼容替代品，用于电容质量比数量更重要的应用。相对于聚丙烯，PPS电容在适用频率范围内表现出更高的比电容和耗散因子，大约是2到3倍，尽管电容在温度范围内的稳定性略有改善。
其他电介质
许多薄膜电容介质材料要么随着时间的推移而出现又消失，要么在默默无闻中徘徊。虽然在新应用中不容易获得或不建议使用，但此处提及以供参考和比较。
聚碳酸酯（Polycarbonate）
聚碳酸酯是一种坚硬、透明的热塑性塑料，通常用于制造安全眼镜、头盔遮阳板或其他抗冲击光学元件的镜片。其作为介电膜的生产在2000年左右停止，用于电容应用的剩余材料库存大部分已经消耗殆尽。作为一种介电材料，它是相当好的，电性能相似，但在大多数情况下略低于聚丙烯，虽然具有优越的温度特性，允许在军事(-55°C至+125°C)温度范围内使用，参数相对稳定，并且在高温下经常不降级。聚苯硫醚(PPS)通常被认为是一种可用的替代品，可能适用于以前使用聚碳酸酯基器件的应用。
聚酰亚胺（Polyimide）
聚酰亚胺是一种高温聚合物，通常以商品名Kapton出售，在许多电子应用中用作柔性电路的基板。作为电容应用的介电材料，它提供与聚酯/PET相当的中等性能，尽管其高温稳定性使其能够在超过200°C的高温下运行。虽然它的高介电强度表明具有良好体积密度的器件的潜力，但生产这种材料作为非常薄的薄膜的困难往往会限制基于这种介电材料的电容的吸引力/可用性。
聚苯乙烯（Polystyrene）
聚苯乙烯薄膜电容在这一点上基本上是一个灭绝的物种，主要是因为装配和制造困难，而且只有85°C的低温耐受性。在适度的工作温度下，聚苯乙烯电容的电性能相当好，当稳定性和电性能特性是驱动选择标准时，有一段时间这样的器件是首选。在很大程度上，这些器件已被聚丙烯薄膜电容所取代。
聚砜(Polysulfone)
聚砜是一种刚性、透明的热塑性塑料，与聚碳酸酯在电性能和成本上都很相似，而且相对不可用。
聚四氟乙烯/聚四氟乙烯(Teflon/PTFE)
“Teflon”是杜邦公司的商品名称，包括许多含氟聚合物，主要是聚四氟乙烯(PTFE)，尽管氟化乙烯丙烯(FEP)和其他可以找到“Teflon”的绰号。这些聚合物往往是非常稳定的，并具有许多令人钦佩的品质作为精密电介质，包括耐高温和优异的稳定性随时间，温度，电压，频率等。聚四氟乙烯薄膜的机械性能及其金属化的困难使聚四氟乙烯薄膜电容的生产变得困难和昂贵，因此市场上很少有这样的器件。