陶瓷电容
陶瓷电容 是一种静电器件,其特点是使用了各种陶瓷介电材料,这些材料通常基于钛酸钡(BaTiO3)。它们是非极化的,其特性覆盖了数量-质量光谱的大部分,可能对质量有轻微的偏向。结构和介电性能的许多变化可用于满足不同的应用需求,并且这种广泛的适用性以及相对较低的成本结构使陶瓷电容成为当前使用中最受欢迎的电容类型,按销售的器件数量计算。
器件结构
早期的器件是由两个金属电极之间的单层陶瓷介电材料(通常为圆形)构成的。引线被贴在金属电极上,组件被封装在绝缘材料中,通常是陶瓷或环氧树脂。虽然这种结构类型仍然存在于用于交流线路或高压应用的器件中,但基于这种结构方法的器件很少(如果有的话)适合表面安装,这限制了它们对许多应用的吸引力。
今天更常见的是多层片式陶瓷电容(MLCCs),它使用交替的,交错的电极和介电材料薄层,以便在小的整体封装体积中实现大的电极表面积。这种器件是通过挤压未烧制的陶瓷“粘土”薄片来构建的,通过类似于丝网印刷的工艺,将精细划分的电极材料沉积在其上。许多这样的“薄片”被堆叠并压在一起,以形成所需数量的电极层,切割成单个电容,并在高温烤箱中烧制,以硬化陶瓷介电材料并融合电极金属中的颗粒。然后应用终端,通过最终检查的器件被包装装运。
上图:简化的MLCCs生产流程(来源:WikiMedia Commons)
电容容值和电压范围:
下图说明了在撰写本文时 DigiKey 提供的陶瓷电容电压/电容组合的范围。请注意,该图表在两个轴上都是对数的。
应用上的优缺点
陶瓷电容(特别是MLCCs)由于其通用性,经济性,耐用性和普遍有利的电气特性而赢得了广泛的青睐。在其应用领域重叠的地方,陶瓷电容通常具有相对于用于批量功率处理的其他类型(铝,钽等)的有利特性,并且相对于需要最大稳定性或精度的薄膜或其他类型的特性稍差。
陶瓷电容的多功能性反映在可用值的范围上,如上图所示,其电容范围约为9个数量级,电压范围为4个数量级;没有多少技术能跨越这样的广度。在大多数情况下,陶瓷电容结构中使用的原材料并不是特别昂贵,而且利用效率很高,虽然需要高度的精度和过程控制,但基本的制造过程并不复杂。总之,这些属性使MLCCs每年的产量达到数十亿,单位成本通常低于一分钱。从应用的角度来看,它们非常适合长寿命的应用;本质上是耐用材料(金属和陶瓷)的层饼,它们没有强大的磨损机制,没有对温度,压力或电压反转的急性脆弱性,也没有泄漏,燃烧或毒性的风险,因为电解电容会遇到各种各样的问题。由于它们不像电解电容那样依赖于相对高电阻的电解质溶液来运行,因此陶瓷电容的ESR往往相当低,而且它们的内部几何形状(在MLCCs的情况下,引线长度较短)使电路板布局在许多情况下成为ESL的主要贡献者。
陶瓷电容的应用弱点包括机械脆弱性、缺乏自愈能力、高电容值时的成本,以及对环境和电气操作条件的不同程度的参数依赖,这取决于陶瓷介电材料的具体配方。
像大多数陶瓷物体一样,陶瓷电容非常脆弱,不灵活。因此,它们很容易受到机械应力或热冲击的损害,在最终产品的组装和服务过程中,需要小心地减轻这些因素。陶瓷电容相对惰性的“钢和石头”结构的缺点是不存在自我修复机制;导致电介质击穿的应力往往会对器件造成不可恢复的损坏,因此必须将实质性的安全因素作为额外的电介质厚度内置,因为电介质中的薄弱点在生产过程中不容易“烧坏”。这导致陶瓷电容每法拉的成本相对较高(与电解类型相比),并且随着器件尺寸的增加,机械损伤的风险也在增加,导致陶瓷电容的吸引力/可用性在超过10微法拉的值时下降。最后,许多陶瓷介电配方不是参数稳定的或与温度和介电应力线性的,在某种程度上,这通常与它们的介电常数成正比。因此,高值陶瓷电容往往不适合精密应用。
重要的设计注意事项
温度特性和介质分类
许多陶瓷介电材料是常用的,并且在体积效率,温度依赖性,损耗特性和其他非理想行为方面差异很大。不同的器件根据其温度特性进行分类,具有不同的分界线和多年来由EIA(电子工业协会)和IEC(国际电工委员会)以及美国军方和其他标准机构建立的识别系统。
这些系统的共同点是区分电容的质量和数量;用于精密模拟和谐振电路应用的低损耗/高稳定性/温度线性类型的解决方案不同于以较差的稳定性和线性为代价提供每体积高电容的类型。IEC标准将设计用于电容质量和数量的电介质分别指定为1类和2类。与IEC标准一样,EIA标准将注重质量的电介质指定为I类(罗马数字,并不总是使用),尽管它将IEC 2类器件细分为EIA II类和III类。EIA II类器件是那些在温度参数稳定性方面保持一定程度尊严的器件(在规定范围内+/- 15%或更好,通常为-50°C至85°C或更高),而EIA III类电介质为了追求体积效率而放弃了所有温度稳定性的伪装,在更窄的温度范围内具有更宽的参数变化;在+10°至+85°C范围内+22%/-56%或在-30°C至+85°C范围内+22%/-82%是常见的III类限制。下图以图形方式说明了这一现象,显示了一家制造商对具有几种不同温度特性的电介质的表征。
在每个一般介电类中都有各种介电配方,在1类介电体的情况下,根据电容的温度系数进行分类,以及在指定温度范围内对其他器件类别的电容变化的限制。
一些分类方案的“秘密解码器环”显示在随附的表格中。具有IEC 1类(EIA I类)电介质的MLCCs设计具有可控的,指定的电容温度系数;这些器件的电容是温度的线性函数。EIA I类器件的介电分类既表示该线的斜率,也表示该斜率的公差。相比之下,II类和III类陶瓷的介电分类表明了两个量的外部边界:1)电容作为温度的函数的变化,相对于标准温度(通常为25°C)下的值的百分比;2)边界适用的温度范围。在这些限制范围内,没有任何关于温度特性斜率的暗示;大多数甚至不是单调的,更不用说线性了。
关于IEC 2类(EIA II/III类)电介质的分类,应该进行两个重要的观察:
- 它们表明电容变化仅作为温度的函数。其他影响不包括在ΔC的数字中,这些影响可能是显著的。(见电容电压系数一节)
- 它们不是电介质配方的绝对处方,仅仅是基于温度行为对器件进行分组的一种手段。不同的零件号(特别是那些具有不同包装尺寸的)在给定的应用中可能表现不同,即使它们具有相同的值,公差,额定电压和介电分类。
公差参数
陶瓷电容的制造公差和温度行为参数之间的区别很容易被误解,这可能是由于数字的大小经常相似,用百分比表示两者的常见做法以及不完善的语言纪律。正确地说,陶瓷电容上的“公差”参数表明,由于制造变异性,在标准测试条件下器件值的允许变化。它通常被指定为标称值的百分比,并且是指在标准化测试条件下具有相同零件号的不同器件之间相对于标称值的变化。换句话说,它是对从生产线上下来的零件的均匀性的度量。
相比之下,陶瓷电容的“温度特性”表明了任何给定器件的电容在该器件规定的工作温度范围内随温度变化的程度。术语“温度系数 ”最好保留给使用I类电介质的器件,它们或多或少具有线性温度依赖关系,而术语“温度特性 ”更适合使用EIA II类和III类电介质的电容,它们在电容中表现出明显的非线性随温度变化。
例如,P/N:478-4217-1-ND是一种陶瓷圆盘电容,指定为具有标称470pF电容,+/-10%公差和Y5V温度特性。在规定的测试条件下测量,具有此P/N的器件应表现出423pF至517pF之间的电容;这是器件公差,并表示下图左图中红线上的某个点应该描述具有此零件号的器件。然而,Y5V温度特性 表明,在-30°C和+85°C之间的温度下测量时,相对于标准测试条件下的值,器件电容可能会额外变化+22%/-82%。换句话说,只要其电容与温度的关系图(用指定的测试信号测量,具有指定的温度历史等…)垂直停留在蓝框内并通过红线,器件就可以满足规格;在盒子的水平(温度)限制之外,任何事情都可以…当考虑到温度特性时,我们发现这个(名义上的)470pF电容可以显示出76到630 pF之间的任何电容(25°C除外),但仍然完全在规格范围内。随着老化和电压效应作为变量的增加,实际观察到的电容可以在更大的范围内变化,而不会违反器件的指定限制。这里“公差”和“温度特性”的区别显然是相当重要的;如果设计人员错误地认为器件将显示在标称值的10%以内的值,那么如果应用偏离室温太多,则很可能会失望。
比较P/N:490-3271-2-ND和490-5920-2-ND;在EIA 0402封装中都有0.1uF, 25v电容。前者使用具有Y5V特性的III类电介质,公差为-20%~+80%,在撰写本文时,每单位的数量标价为0.00399美元。后者使用具有X5R特性的II类电介质,公差为+/-10%,售价为0.00483美元。由于考虑温度特性而产生的公差带和窗口在右上方的图表中一起绘制。与前面的图表一样,如果从装配线上下来的器件的实际电容作为温度的函数保持在各自的盒子内并通过垂直线@ 25°C,则它们是符合规格的。X5R (II类)器件比Y5V (III类)器件更接近标称值3倍以上,并且在更宽的温度范围内这样做,而由于制造可变性和温度的综合影响,最大和最小器件值之间的比率对于II类器件来说几乎少了十倍。不到1/10美分就能买到所需设计余量的减少、生产良率的提高、测试要求的降低、产品寿命的延长等。这样的好处每一分钱都是物有所值的,但它们并没有花费那么多……
电容的电压系数
陶瓷电容的电容随直流偏置电平的变化而变化。换句话说,用平均为0V的1V p-p大小的波测量器件的电容将产生不同(通常更大)的值,而不是用具有10V直流偏置的1V正弦波测试同一器件。该效应源于由于施加电压梯度而施加在电介质晶体结构上的应力,因此随电介质厚度/器件额定电压而缩放;在其他条件相同的情况下(很少是这样),额定100VDC的器件将需要比额定25VDC的器件大4倍的直流偏置,以显示相同的电容比例变化。不出所料,这种效果也受到介电配方的影响。EIA I类电介质表现出相对较小的电压系数,当直流偏置在器件额定电压的0到100%之间变化时,观察到的电容通常最多变化几个百分点(通常更少)。EIA II类介电材料明显更受直流偏置的影响,其电容变化在20-60%的量级是正常的。这种变化当然不容小觑,但明显不像EIA III类介电材料体所表现出的那样严重,后者通常表现出超过额定电压80-90%或更多的电容变化。不,这不是拼写错误;使用EIA III类介电材料的陶瓷帽的有效电容可以仅仅由于直流偏置而改变一个数量级。这种影响也可能是不利的非线性;当偏置到其额定直流电压的20%时,一些器件的电容会减少75%。更糟糕的是,随着温度的影响,这种影响是累积的(尽管不是线性加性的)。
也许更令人惊讶(也更阴险)的是直流偏置效应的大小与器件封装尺寸之间的关系。将越来越大的电容塞进越来越小的封装中,在某种程度上需要妥协,这一点在上面随附的图表中得到了说明,显示了来自同一制造商产品系列的三种不同的1uF/16V/X5R电容的电容变化作为直流偏置的函数;它们之间的主要区别仅仅在于封装尺寸。小包装的成本是显而易见的;EIA0805封装中的器件(绿色)在5V偏置下表现出几个百分点的电容损失,而更激进的0402封装器件(蓝色)在相同条件下损失近70%,而0603封装中的器件(红色)介于两者之间。(数据来自TDK 在线工具。)认识到许多应用既涉及保持直流偏置,也需要保持最小容值 (例如,用于低差稳压器的输出滤波器),忽视在这里带来不愉快惩罚的可能性是显而易见的。不幸的是,对这些电压依赖性效应的描述并不是器件数据表的事实上的一部分,因此很容易忽略或忽略它们的存在,并且使比较不同产品的努力复杂化。但是,请确保它们确实存在,并在选择器件时记住这一事实。
开裂
由于陶瓷材料的脆性和相对不灵活的性质,机械损伤是陶瓷电容失效的主要原因。故障的电气症状可以表现为电容减少以及短路或开路。在某些情况下,这些症状可能会随着温度等外部影响而出现和消失。有时,陶瓷电容的裂缝可以用肉眼看到,有时它们太小而看不见,或者隐藏在安装的器件的底部或终端的边缘。机械损伤通常是通过以下几种机制之一造成的;
电路板在装配过程中的挠曲或由连接器配合力、粗暴操作等造成。
由操作温度循环或装配操作引起的热致应力
由于装配前或装配过程中操作不当造成的直接损坏
到目前为止,由于陶瓷材料,端子和PCB之间的紧密机械耦合,多层陶瓷芯片(MLCCs)类型是最常见的开裂受害者。通孔或引线框安装的器件的相对较长且灵活的端子减少了由于温度循环或板弯曲而施加在陶瓷电容体上的力,使得开裂对这些器件的影响要小得多。对于恶劣使用条件下的应用,可提供具有改进的终端和陶瓷器件体之间机械灵活性的MLCCs,以及旨在减轻短路故障风险的器件。电容开裂的许多来源与组装有关,超出了设计人员的直接控制范围;例如,在拾取和放置操作中避免压碎和粉碎组件,以及为所使用的组装过程提供适当的预热和冷却期,是装配人员的责任。其他因素,如使用的锡膏的数量/粘贴模板的厚度是共同的责任,而因素,如焊盘尺寸,板布局和包装选择完全取决于设计师。
然而,从这些来之不易的知识中提炼出来的设计师的几个经验法则如下:
选择一个经验丰富、有质量意识的组装承包商。
避免热冲击;波峰焊和传统烙铁是MLCCs特别危险的组装和返工方法。
减小元件尺寸;较大的器件由于电路板弯曲而承受更大的应力,并且更容易受到热冲击的损坏。建议使用0805(2012公制)或更小包装的器件。
在组装后对单元化面板进行处理时要格外小心,以避免板弯曲。沿着记分线用手手动打破阵列是最不受欢迎的方法,剪刀剪紧随其后。如果可能的话,使用锯子或其他不会给PCB带来弯曲应力的分离方法。
保持MLCCs远离电路板边缘,连接器,安装孔,大型/重型组件,面板标签或其他可能将机械应力引入PCB的点。建议最小距离为0.2“或5mm。
老化
陶瓷电容受到与介电晶体结构变化有关的老化现象的影响,这种老化现象表现为介电材料初始烧制后电容和耗散因子的变化。与已建立的模式一致,EIA I类介电材料受影响最小,被广泛认为是不老化的,而EIA II类介电材料受影响适中,而EIA III类材料往往受到相当严重的影响。这种老化过程可以通过暴露在高于电介质居里温度的温度下一段足够长的时间来重置(或器件“去老化”),从而使晶体结构重新形成;温度越高,所需的时间就越短。由于许多陶瓷电介质的居里温度低于许多焊接工艺中遇到的温度,因此在组装过程中,器件很可能至少会部分老化。
器件的这种老化行为通常以每十年小时电容的百分比变化来表示,相对于在“最后一次加热”时测量的电容,最后一次器件被加热到其居里温度以上足够长的时间以完全改变其晶体结构。换句话说,一个老化率为(-)5%的电容,在“烤箱新鲜”状态下测量100uF,在离开烤箱1小时、10小时和100小时后,预计将分别测量大约95,90和85uF。显然,这就产生了一个问题,即器件的标称电容应该是多少,如果该数量不断变化,即使器件在原始包装中未使用也会在架子上使用。工业标准EIA-521和IEC-384-9谈到了这个问题,基本上是说器件应该在最后一次加热后1000小时(约42天)达到其规定的公差值。接下来的十年小时标记(10K和100K小时)分别转化为1年多一点和11年多一点。更复杂的是,老化过程以温度依赖的速度进行;直到电介质的居里温度,器件温度的升高通常会加速老化过程。
由于老化现象可能导致器件出现超出其规定的公差范围,因此产品设计和生产测试人员必须注意这一事实;测试最近回流的组件应该期望电容值有点高,并且设计应该有足够的余量,以便随着器件老化而正常运行。功率转换电路就是一个很好的例子,这种效应可能会造成严重的危险,因为陶瓷电容通常最终会对这种电路的控制回路产生强烈的影响,无论是作为补偿网络组件还是作为滤波器元件。在组装过程中,在电容老化的影响下看起来稳定的系统可能会随着时间的推移而变得不那么稳定,因为老化导致的电容损失会影响控制回路的动力学。最重要的是,如果随着时间的推移稳定的电容值很重要,则应避免使用明显老化的电容。
压电效应
IEC 2类(EIA II类和III类)陶瓷电介质在性质上具有明显的压电性,从而在电气和机械领域之间产生了一种并非微不足道的转导机制。在压电材料上施加电压会导致机械变形,相反,对压电材料进行机械变形会导致电压在其上出现。这对于表面安装的MLCCs来说尤其成问题,因为电容和PCB之间存在紧密的机械耦合。一方面,施加在电容上的纹波电压可以转化为令人烦恼的可听噪声;另一方面,外部机械振动可以作为信号耦合到电子电路中。基于1类介电材料的陶瓷电容受影响最小,因为这些介电材料几乎没有压电效应。然而,通过静电效应(所有电容固有的)的机电转导机制仍然存在,因此尽管对于I类器件通常可以忽略不计,但麦克风效应仍然存在。
电极冶金
MLCCs中的电极材料遵循两种一般冶金路径之一,称为贵金属电极(NME)或贱金属电极(BME)系统。虽然不是大多数应用的通用选择标准,但这两种技术确实会产生不同的特性,值得注意。贵金属电极通常是基于钯银合金,也可以被称为贵金属电极(PME),因为贵金属(那些相对不容易发生反应,特别是与氧)也往往是昂贵的。由于使用这些电极材料是因为它们的低反应性,而不是因为它们昂贵,所以可以认为前一个术语是正确的,尽管理性和营销似乎在这一点上存在分歧……金属电极通常是镍基的。
从生产的角度来看,目前的重要问题是电极金属如何在高温下发生化学反应,从而点燃陶瓷介电材料;贵金属电极系统可以在高温下承受更多氧气的存在,因此可以使用空气-气氛窑和需要氧气才能正确固化的介电配方来制造。金属电极系统在高温下对氧气没有相同的耐受性,因此必须使用不同的器件和电介质配方制造。NME方法是最初采取的路线,在可靠性和积累的行业经验方面具有一定的优势。因此,在撰写本文时可用的大部分高可靠性和军工规格产品都是使用该工艺生产的。主要缺点是电极材料成本高,相对于BME器件,每体积可实现电容较低,这是由于特征材料和工艺差异导致NME器件中典型使用较厚的介电层。
器件功能,选项和目标应用
汽车
作为“汽车”类型销售的电容是为在机械要求苛刻的环境中应用而设计的,比如汽车。通常情况下,它们也是按照一些协议生产和测试的,比如汽车电子委员会建立的AEC-Q200标准,该标准规定了各种应力机制的测试方法和性能水平,如ESD,施加在端子上的机械力,浪涌电压等。
可控ESR
被指定为“可控ESR”类型的电容被设计为带有少量故意添加的ESR,以减少由电容及其寄生电感产生的L-C电路的“Q”因子。这对于供电轨去耦合等应用是有帮助的,在这些应用中,适量的ESR的存在可以抑制带有痕量电感的电容的“振铃”,或者有助于避免并联电容之间的反谐振条件。
环氧树脂安装
指定为环氧树脂安装的器件设计为使用导电粘合剂而不是通常的焊接工艺安装。区别主要在于用于终端表面电镀的材料,其不同是为了使所使用的安装方法具有良好的粘合效果;标准焊接工艺不适用于环氧树脂安装器件,反之亦然。环氧树脂安装在经受大的、频繁的温度波动(如汽车应用)的应用中是有益的,在这些应用中,环氧树脂接头相对于焊点增加的机械灵活性减少了由于电路板、焊点和电容体之间不同的热膨胀系数而产生的机械应力。环氧树脂安装也适用于热敏型应用,如LCD面板。
浮动电极
被指定为“浮动电极”类型的器件有效地由串联的多个电容组成,其内部电极不连接到器件的任何一个终端,而是保持“浮动”。这种构造方法的目的主要是为了降低短路故障模式的风险,短路故障模式通常是电容破裂的次要影响,尽管它在ESD和浪涌电压的稳健性方面也有好处。
高温
被指定为“高温”类型的器件(不出所料)用于体验高于大多数电子器件所遇到的温度的应用。通常这也意味着“宽温度范围”,因为具有此名称的器件往往也被指定用于电子器件常见工作温度范围的下限。这个名称并不明显的是,大多数带有它的器件在温度和通常的直流偏置方面都表现出相当令人印象深刻的参数稳定性。
高电压/Arc Guard™/Arc Shield™
带有“高电压”和/或专有防弧标识的电容设计用于超出典型电子器件的应用电压。不同的制造商对“高电压”的定义各不相同,尽管分界线似乎落在100V到1kV的范围内。在这样的电位下,MLCCs技术开始受到端子之间的表面电弧的困扰,或者通过器件的外壳在一个端子和连接到另一个端子的电极之间产生表面电弧。这当然不是一件好事。虽然在足够高的电压下,表面电弧对任何组件都是一个问题,但MLCCs技术特别脆弱,因为其紧凑的结构必然将两个器件端子及其连接的电极放置在非常接近的位置,从而增加了介电击穿和电弧的风险。增加器件尺寸来进行补偿是一种选择,但代价是器件破裂风险大大增加。Arc Guard™和Arc Shield™系列产品等器件旨在减轻这些影响,并改善介电击穿故障风险与机械开裂风险之间的权衡方程。
高Q/低损耗/低耗散系数
以高Q、低损耗或低耗散因子类型销售的器件旨在最大限度地减少ESR。通常,这些器件由I类介电材料制成,用于射频或其他高频应用中,在这些应用中,需要接近理想的电容来进行频辨。
集成泄放电阻
具有此名称的器件集成了一个并联电阻,以确保当器件断电时,电荷不会留在或积聚在电容上。在撰写本文时,Digi-Key只列出了3个带有此名称的零件编号,所有这些都是非库存的,并且带有沉重的价格标签。为什么?嗯,在这些器件的数据表的营销(第一)页上列出的建议应用包括“引爆装置”和“电子引信”,这并不完全是你在大多数电容数据表上看到的那种东西。(不,应用说明不可用…)
低ESL
低ESL陶瓷电容的设计使串联电感最小化。在表面贴装MLCCs的情况下,大部分这种电感不是零件本身固有的,而是与封装的几何形状以及将其连接到电路的引线有关。因此,低ESL MLCCs在很大程度上是标准器件的几何和引线配置变体。
多终端 低ESL器件为每个逻辑电容终端使用多个物理终端,并以这样一种方式交织在一起,使得进入和离开器件的电流产生的磁场在很大程度上相互抵消,从而导致电感较低。
逆几何 陶瓷电容将器件终端放置在电容的长边,而不是像其他器件的标准做法那样放置在其两端。
堆叠 Low ESL陶瓷电容将多个MLCCs器件连接在一个引线框架上,这使得它们可以作为一个单元进行处理和组装,并在降低开裂风险和麦克风效果方面提供好处。将此类器件描述为“Low ESL”是一种营销策略,因为它只有在与不同电容技术进行苹果对橙子比较的背景下才准确。相对于直接安装在PCB上的相同陶瓷电容,安装在引线框架上的器件(将其提升到电路板上方)将表现出显着-更大- ESL。
低ESL MLCCs的X2Y 描述符是一个商标,不应与类似的安全标识(如“X1Y2”)混淆。虽然在使用原因方面,这两个器件组之间存在一些远程相似性,但器件本身却截然不同。低ESL X2Y电容的额定电压低至6.3V,允许每次发生短路故障,而安全额定器件必须承受kv级浪涌,并避免像瘟疫一样的短路故障模式。
也就是说,X2Y 低ESR电容在低压电源去耦、共模滤波和类似应用中具有显著的优点。它们的显著特点是采用了4端结构;两个端子是电连接的,既可以作为“直通”连接,也可以作为器件内两个独立电容的公共端子,每个电容都使用剩余的一个端子作为其第二电极连接。这种布置的几何形状允许减少与布局相关的电感,用于解耦应用,共模抑制等。
高度低(Low profile)
高度低型电容比同等长度和宽度的典型器件更薄,以便于在高度限制较强的应用中使用。厚度测量值小至0.006“(0.15mm)的器件是可用的。应该注意的是,这些器件的厚度减少使它们更容易受到板弯曲的开裂,使得仔细的设计,组装和处理程序倍加重要,因为这些器件提供的要求额外减少毫米或两毫米高度的应用也可能使用更薄(因此更灵活)的电路基板。
军事
根据美国军方的标准化零件编号方案采购的指定为“军用”的产品是按照军方制定的规格生产的,以确保多个供应来源之间的产品一致性。
传统的“军用规格”标准不仅阐明了生产的内容,还阐明了生产的方式,以确保来自不同供应商的产品的统一性和互换性。较新的MIL-PRF标准是基于性能的,并规定了产品必须如何执行,而将实现目标的精确方法主要留给制造商。后一种方法提供的灵活性为采用新技术和制造工艺提供了更大的余地,但制造商之间和随着时间的推移,产品行为变化的风险有所增加。
在任何一种情况下,由于涉及广泛的测试和文件要求,按照军用规格采购的“真正”军用产品往往成本相当高。作为中间地带,按照军事规格生产但作为标准商业产品销售的产品是可用的,尽管没有大量的文件。
非磁性
非磁性电容是由既不受磁铁吸引也不受磁铁不利影响的材料制成的,并且不影响放置它们的磁场。它们通常在制造后进行筛选,以确保最终产品保留这些特性。此类产品用于医学成像和诊断器件、导航系统、实验室器件和其他不希望器件受到磁场影响或保留影响应用电路或其他器件操作的磁场的应用中。
开放式
作为“开放模式”器件销售的MLCCs旨在降低由于机械开裂而可能发生的短路或低阻抗故障模式的风险。实现这一目标的一种常用方法是减少两组电极之间的重叠面积,这样电路板应力裂纹的典型路径就不会穿过电极重叠的区域。这样做会减少电容内可用的活动面积,因此在给定封装尺寸下可实现的最大电容值会减小。
这种方法可以与浮动电极和软终端技术相结合,以进一步降低与裂纹引起的MLCCs故障相关的风险。虽然开放模式MLCCs大大降低了短路故障的风险,但需要注意的是,这种故障的概率仍然不是零。如果必须进一步降低短路故障的概率,则在行业文献中已经建议使用两个串联连接的器件以相对90°的方向定向。
软/柔性端子
市场上销售的具有软或柔性端子的MLCCs旨在提供金属端终端和陶瓷电容体之间的键合,其机械兼容性比标准MLCCs更强。这通过减少由于板弯曲或温度循环而施加在陶瓷材料上的应力量来降低开裂的风险。