【正文】 對比表下面對三種電容的參數(shù)差異及應(yīng)用區(qū)別作簡要列表比較：元件種類參數(shù)鋁電解電容鉭電解電容片狀電容（陶瓷電容）電容量～3F （公司編碼的范圍為：～），工作電壓從5V～500V。 總結(jié)l 陶瓷電容由于其介質(zhì)和構(gòu)造問題，ESR、ESL參數(shù)都很小，這使得它在高頻濾波場合有廣泛應(yīng)用，一般其應(yīng)用頻率為1MHz到1GHz，高于GHz的濾波是通過PCB板間電容來實(shí)現(xiàn)的。如使用烙鐵返修，則焊頭接觸焊點(diǎn)的位置、時(shí)間等都必須加以規(guī)范。 ICT工藝，必須注意盡量減小測試點(diǎn)機(jī)械接觸所帶來的機(jī)械應(yīng)力。、鉚釘連接、手工切割等工藝需要特別加以注意。組裝工藝中主要考察及控制項(xiàng)目：，一般器件工藝商都會提供相關(guān)的建議曲線。彎曲試驗(yàn): 按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)將器件組裝在規(guī)定的印刷電路板上，進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，以考察器件抗彎曲能力?？梢詫ζ骷a(chǎn)生的制造水平，內(nèi)在缺陷等有一全面了解。、機(jī)械應(yīng)力的操作進(jìn)行認(rèn)真的分析及有效的控制。同時(shí)組裝后的陶瓷電容器潛在缺陷很難通過無損、在線檢測等發(fā)現(xiàn)，因而多層陶瓷電容器的質(zhì)量控制主要必須通過預(yù)防性措施解決。 多層陶瓷電容器的質(zhì)量控制 多層陶瓷電容器的特點(diǎn)是在沒有內(nèi)在缺陷并且組裝過程也未引入其它缺陷的前提下，可靠性優(yōu)越。該類裂紋一般起源于器件上下金屬化端，沿45℃角向器件內(nèi)部擴(kuò)展。器件組裝過程中任何可能產(chǎn)生彎曲變形的操作都可能導(dǎo)致器件開裂。 b） 外部因素： (Thermal Crack) 主要由于器件在焊接特別是波峰焊時(shí)承受溫度沖擊所致，不當(dāng)返修也是導(dǎo)致溫度沖擊裂紋的重要原因。層間結(jié)合力不強(qiáng)，燒結(jié)過程中內(nèi)部污染物揮發(fā)，燒結(jié)工藝控制不當(dāng)都可能導(dǎo)致分層的發(fā)生。 (Delamination) 多層陶瓷電容器（MLCC）的燒結(jié)為多層材料堆疊共燒。 (Firing Crack) 燒結(jié)裂紋常起源于一端電極，沿垂直方向擴(kuò)展?？斩吹漠a(chǎn)生極易導(dǎo)致漏電，而漏電又導(dǎo)致器件內(nèi)部局部發(fā)熱，進(jìn)一步降低陶瓷介質(zhì)的絕緣性能從而導(dǎo)致漏電增加。 失效的原因多層陶瓷電容的失效原因分為外部因素和內(nèi)在因素。它本身的內(nèi)在可靠性十分優(yōu)良，可以長時(shí)間穩(wěn)定使用。ESL雖然與容量有關(guān)系，但相對而言，這個(gè)變化量很小，基本可以認(rèn)為不變。iv 與尺寸：長寬比，越短越寬，則內(nèi)電極自身電阻越小，而且越寬接觸面積越大，則相應(yīng)接觸電阻也會減小。iii 與溫度：陶瓷電容的ESR與溫度呈線性反比例關(guān)系，但比例系數(shù)與介質(zhì)有關(guān)，如下面圖36，X7R為5；。另外，接觸面所呈現(xiàn)的小電容在高頻下，容抗減小，更是減小了ESR，但這些到了一定高頻（30MHz）后，隨著電極層的趨膚效應(yīng)出現(xiàn)，ESR開始增大。可以近似認(rèn)為，電容為許多小電容并聯(lián)，因此，其ESR隨著容量的增加，并聯(lián)數(shù)目增多而減少。圖34：陶瓷電容的介質(zhì)層電阻iv 端電極自身電阻：影響很小，一般可以省略不考慮。iii 介質(zhì)層電阻：在電場中，介質(zhì)分子極化過程中要損耗一些能量。事實(shí)上，雖然接觸表面面一些地方有兩金屬的合金生成，但大多數(shù)仍舊是“物理”的接觸，某些中間的膜層為玻璃粉，可以認(rèn)為這些接點(diǎn)是一個(gè)具有阻性和容性的元素，因此在低頻時(shí)，阻值較大；在高頻時(shí)，又會呈現(xiàn)較低的阻抗。同樣的，內(nèi)電極一端與端電極的接觸面并不是很完美，這個(gè)電極接觸端面不規(guī)則，則其相應(yīng)接觸電阻也會由于接觸點(diǎn)的電流集中及相應(yīng)熱區(qū)效應(yīng)而不同。ii 接觸電阻：從微觀角度看，任何光滑的表面都是凹凸不平的，因此，兩個(gè)接點(diǎn)接觸時(shí)，不可能是整個(gè)接觸面接觸，而是有限點(diǎn)的接觸，差異取決于表面光滑程度和接觸壓力的大小。圖33：陶瓷電容的ESR組成a） ESR各組成電阻i 內(nèi)電極層自身電阻：內(nèi)電極層可以認(rèn)為是一個(gè)給定厚度、長寬參數(shù)的金屬平面薄板，因此其自身電阻取決與L/W的比例，但由于是通過涂抹工藝（絲網(wǎng)疊?。┲瞥?，它有著不太規(guī)則的厚度及一些空洞區(qū)域等缺陷，這些空洞區(qū)域在低頻時(shí)呈現(xiàn)的高阻特性，而當(dāng)頻率增大，在中間夾雜介質(zhì)的分流作用下（容抗），減小了整個(gè)器件的阻抗。2．趨膚效應(yīng)－內(nèi)電極和端電極由于趨膚效應(yīng)，阻抗隨頻率的增加而增加，最終將抵消接觸電阻所產(chǎn)生ESR下降的影響。第一類和第二類瓷片電容的低損耗因子DF以及高容量穩(wěn)定性特別適合AC和高頻應(yīng)用場合。第一和第二類瓷片電容在低溫時(shí)，性能要比鋁電解電容要好。同樣，按照C、ESR和ESL三項(xiàng)參數(shù)來分析： 電容量瓷片電容根據(jù)其采用的介質(zhì)和溫度表現(xiàn)可分為三種類型：第一類（NPO或COG），適用于低容量、穩(wěn)定性要求高的場合，其電性能最穩(wěn)定，基本上不隨溫度、電壓與時(shí)間的改變而改變；第二類（X7R），其電介質(zhì)常數(shù)較大，相同體積的容量要比第一類要大20～70倍，但溫度從55℃到125℃范圍變化時(shí)，容量變化一般在177。燒成溫度一般在1300℃以上。圖31：陶瓷電容的結(jié)構(gòu)圖下面簡單介紹一下陶瓷電容的主要加工環(huán)節(jié)：a） 備料成型：原料經(jīng)過煅燒、粉碎與混和后，達(dá)到一定的顆粒細(xì)度，原則上顆粒越細(xì)越好。器件端頭鍍層（外電極）一般為燒結(jié)Ag/AgPd，然后制備一層Ni阻擋層(以阻擋內(nèi)部Ag/AgPd材料，防止其和外部Sn發(fā)生反應(yīng))，再在Ni層上制備Sn或SnPb層用以焊接。國外有時(shí)在體積要求不嚴(yán)格時(shí)也使用獨(dú)石電容，我們可考慮用普通瓷介電容代替之。它相當(dāng)于多個(gè)小瓷介電容并聯(lián)，因此體積小，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、手持無線電儀器中代替瓷介電容使用很方便。隨著介質(zhì)層的變薄以及多層結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在瓷片電容已經(jīng)可以做到額定電壓小于10v，容量達(dá)到幾百uF的大電容。l 濾波應(yīng)用時(shí)，溫度對鉭電容的性能影響可以忽略。從鉭電容的ESL和C的分布范圍，（Lmax＝3nH；Cmax＝1mF）到5MHz（Lmin＝1nH；Cmin＝1uF ），但從阻抗頻率特性曲線看，由于ESR也是相對較大，因此也是呈現(xiàn)“U”型，這使得其應(yīng)用頻率范圍進(jìn)一步擴(kuò)寬（在滿足目標(biāo)阻抗的條件下），最高可以達(dá)到10到幾十MHz。鉭電容氧化膜的CUf值為11～。從器件廠家給出的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格、擴(kuò)展規(guī)格及發(fā)展規(guī)格是可以做出那些產(chǎn)品屬于邊緣規(guī)格的判斷。另外，在恒定溫度下，選定某一種形成電解液，不管采用何種電流密度升壓（影響氧化膜的厚度），所形成的氧化膜的結(jié)構(gòu)基本不變，即ε（氧化膜介電常數(shù)）和α（形成常數(shù)nm/V）為一常值，由 及氧化膜厚度d＝Ufα （形成電壓乘以形成常數(shù)）可以知道，形成電壓與電容量的乘積 ()，在ε和α以及陽極表面面積A不變時(shí)（可以認(rèn)為封裝一樣時(shí)，其表面面積有一最大值），CUf為一常值，又由于形成電壓與額定電壓有一比值，因此，同一系列同一封裝的不同規(guī)格電容，是有一個(gè)最大的CV值。一般說來，鉭電容在正常運(yùn)行時(shí)（電壓降額足夠）是很少發(fā)生失效的，只有在上下電、電源波動及頻繁充放電場合才有可能失效（即在脈沖電流沖擊下），究其原因也是因?yàn)?，鉭電容的內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷導(dǎo)致。未能均勻分布在鉭塊全部，所以表面成為電量集中區(qū)域，而主要集中在鉭塊的一小部分面積上，如鉭塊的上下肩部，一方面該處曲率很大，不利于導(dǎo)熱和散熱；另一方面，肩部的MnO2層較薄，電阻小，因此沖擊電流失效的擊穿是源于發(fā)熱，成為發(fā)熱型失效的典型。發(fā)熱型失效一般認(rèn)為是由于產(chǎn)品的太大導(dǎo)致熱不平衡，熱量累積以致熱破壞，但隨著高頻化，趨膚效應(yīng)，是另一種熱失效模式。因?yàn)榫w要達(dá)到一定大小后，才會使無定形氧化膜破裂，所以晶體生長的快慢是決定電容器壽命的一個(gè)因素，試驗(yàn)表明，使晶體生長到足以引起氧化膜破裂臨界尺寸的時(shí)間是場強(qiáng)的指數(shù)函數(shù)。電壓型失效是指使用中的不當(dāng)導(dǎo)致工作電壓或浪涌電壓突然過高，結(jié)果引起局部閃火，終致介質(zhì)擊穿；另外是長期經(jīng)受高的工作電壓，而氧化膜不可避免地存在著雜質(zhì)或其它缺陷；當(dāng)這些部位的場強(qiáng)較高，電流密度較大，導(dǎo)致局部高溫點(diǎn)出現(xiàn)，從而留下了誘發(fā)熱致晶化的隱患。電流型失效常見于固體鉭的異常漏電流巨大，一方面表明其氧化膜上的缺陷部分惡化，引起介質(zhì)的漏導(dǎo)增大，最后導(dǎo)致介質(zhì)短路，大多數(shù)情形下，自愈特性會修復(fù)這些疵點(diǎn)，但如處于充分電過于頻繁的場合，這種介質(zhì)瞬時(shí)擊穿也會弄得不可收拾導(dǎo)致突然失效。同樣，ESL值較為穩(wěn)定，不隨頻率、溫度變化，電容量對ESL的影響也不太大，主要是封裝尺寸的影響。下面圖28為一個(gè)全頻率范圍內(nèi)鉭電容ESR的變化圖：圖28：ESR vs 頻率貼片固體鉭電容的ESR值相應(yīng)要比鋁電容小一些，其范圍也是從幾十毫歐到10 歐（100kHz）分布，具體的ESR值（100kHz）可以在相應(yīng)的數(shù)據(jù)手冊上找到（有些需要從85℃變換為常溫25℃），另外，通過DF值也可以算得在100Hz下的ESR值是多少。由于與的變化相反，所以一定程度上抵消了變化幅度，總的來說，鉭電容的ESR溫度特性比較好。在濾波電路中，由于正是用于r解所處的這一頻率范圍，因此，r解 對我們應(yīng)用的ESR影響較大。這與成型和熱分解被覆MnO2工藝均有關(guān)，一般成型壓力應(yīng)盡可能小，使燒結(jié)塊密度相應(yīng)小一些為好。變化量若大于2％，則可能反映了形成的氧化膜質(zhì)量很可能不合格。在低頻的區(qū)域，可以看到，氧化膜介質(zhì)損耗D3基本不變，反映到r介上，即隨著頻率的增大，r介減小，直到到達(dá)較高的頻率，其影響已基本可忽略，而主要是r解與r金的影響。圖23：鉭電容容量 vs 溫度 ESR值從上一小節(jié)的工藝結(jié)構(gòu)和加工環(huán)節(jié)介紹，可以看到，鉭電容的ESR組成與鋁電容類似，同樣可分為：ESR＝r介＋r解＋r金＝ ，對于漏電流電阻rL ，它在頻率極低的情況才有一定的影響。此外，容量的值隨著頻率的增大而減小，另外由于為固體MnO2電解質(zhì)，所以一其容量溫度特性較穩(wěn)定，甚至低溫至200℃時(shí)，其容量才減小不過10%。同樣，按照C、ESR和ESL三項(xiàng)參數(shù)來分析： 電容量：鉭電容是目前大量供應(yīng)電容中比容最大的品種，相同容量的體積可以做得比較小；但限于固體燒結(jié)型工藝結(jié)構(gòu)和材料，其CV值（電容與電壓乘積）做不大，容量和電壓有一定范圍，~1000uF（公司編碼范圍為1uF～220uF）；工作電壓從2V~50V（～50V）；典型的最大CV組合為22uF/50V(插件)或（33μF/35V）22uF/35V（表貼），而且從實(shí)際應(yīng)用統(tǒng)計(jì)情況來看，處于這些邊緣規(guī)格參數(shù)的電容，其相對可靠性要差很多。為彌補(bǔ)MnO2導(dǎo)電性能差的缺點(diǎn)，即MnO2與金屬焊接不良，在陽極基體表面的MnO2層上還要涂上一層導(dǎo)電石墨層和銀或鉛錫合金之類的金屬材料，然后接上外部電極，進(jìn)行封裝、老練。同時(shí)熱分解還容易導(dǎo)致?lián)p耗角增大、MnO2進(jìn)入氧化膜細(xì)微裂紋導(dǎo)致形成電壓無法升高等。但是Mn(NO3)2的熱分解對陽極塊的電性能影響很大。同時(shí)生成的MnO2電阻率比干式得到的要低一個(gè)數(shù)量級。將形成后在多孔體表面生成Ta2O5的陽極基體浸入Mn(NO3)2溶液中，浸透取出烘干，在水汽（濕式）或空氣（干式）的高溫氣氛中分解制取電子電導(dǎo)型MnO2，以作為電容器的固體電解質(zhì)層。氧化膜的生長速度，取決于陽極化時(shí)的電流密度，密度高，速度快，但同時(shí)會使陽極反應(yīng)產(chǎn)生的熱量增加，促使晶化發(fā)生。低壓形成時(shí)，可以不考慮閃火和晶化問題，一般為85177。形成電壓必須低于形成液的閃火電壓，同時(shí)提高形成電壓與額定電壓的倍數(shù)有利于減小產(chǎn)品的漏電流及其分散性，這樣一般固體鉭電容的形成電壓與額定電壓比值為3～5，而電容額定電壓越高，倍數(shù)愈?。ㄊ芟抻谛纬梢旱拈W火電壓），這也一方面說明高壓鉭電容的漏電流和分散性是比較大的。 要獲得優(yōu)質(zhì)的氧化膜層，形成電解液（弱酸溶液）的選擇很重要，因?yàn)樗拈W火電壓大小決定了鉭電容額定電壓的高低；它抑制晶化能力的強(qiáng)弱也是影響鉭電容可靠與否的一個(gè)重要因素。介質(zhì)厚度由施加電壓控制；介質(zhì)厚度與耐壓性能有關(guān)。真空環(huán)境有助于鉭粉的提純，使雜質(zhì)揮發(fā)掉。因此，燒結(jié)時(shí)間過長或溫度過高將導(dǎo)致電容容值變低。在預(yù)燒或成型后（沒有粘合劑），應(yīng)立即進(jìn)行真空燒結(jié)，否則鉭粉表面活性下降易開裂，一般燒結(jié)溫度為1500－2000℃，102Pa。成型操作是在真空高溫150℃幾分鐘內(nèi)完成。 圖22：不同情況下鉭粉的形態(tài)b） 成型燒結(jié)：在鉭粉擠壓成型前加入適量的粘合劑（成型劑），使顆粒間及顆粒和成型模具的摩擦都大為減少，可以得到密度均勻而致密的壓塊，另外，在真空燒結(jié)后，粘合劑還可以提高塊體的氣孔率，對提高容量和降低損耗有明顯作用。鉭粉的選擇需要在電容量、額定電壓及ESR之間均衡考慮。鉭粉顆粒越大，額定電壓越高；鉭粉顆粒越小，鉭粉燒結(jié)后的海綿狀表面積越大，電容容量越大。采用高純度的鉭粉可用于制造工作電壓高（如采用C系、D系或SHR型A系高純鉭粉）的鉭電容或者可靠性高的鉭電容，因?yàn)殂g電容氧化膜質(zhì)量的好壞，主要取決于鉭粉雜質(zhì)的多少，當(dāng)鉭中含有雜質(zhì)時(shí)，它們都會成為陽極氧化膜中的疵點(diǎn)，影響漏電流的大小、閃火電壓下降，電流集中流過雜質(zhì)存在的部位時(shí)，伴有發(fā)熱，致使雜質(zhì)周圍的Ta2O5膜晶化，致使鉭電容壽命下降。a） 陽極基體的設(shè)計(jì)－鉭粉的選取：目前，貼片固體鉭電容的陽極基體一般采用鉭粉燒結(jié)而成，因此鉭粉的的質(zhì)量如何，將會直接影響鉭電容的性能。