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电容器压电效应失效的解决方案

高耐压、高容值的电容器一般通过电解电容或者薄膜电容来实现,其体积一般较大。尽管经过多年的发展,高耐压、高容量的电容器的小型化进展还是十分有限。

高耐压、高容值的电容一般经过电解电容或许薄膜电容来完成,其体积一般较大。虽然经过多年的开展,高耐压、高容量的电容的小型化发展仍是非常有限。

当时获得的发展首要在高耐压方面,但是很难一起统筹高容量;或许是到达高容量但是电压一般小于50V.电源职业,一些运用需求高耐压、高容量的电容,例如在开关电源中作输入输出滤波,储能,尖峰吸收,DC-DC转化,直流隔绝,电压倍乘等等,此外,在一些运用中,尺度和分量非常重要,需求小体积的电子元器件

为了一起获取高耐压和高容量,业界常见的做法是根据DSCC 87106/88011和MIL-PRF-49470的规范将多个陶瓷电容器叠加在一起,这种做法占有空间较大且较重,而且价格昂贵。因而,业界一向存在着对更轻、更小的高耐压、高容量的电容器的需求。

过往技能约束

失效形式决议了规划上的约束,而多种失效形式的存在也约束了中、高耐压电容器的容值进步。有些失效形式是外在的,如机械应力或热应力导致的开裂,但一起咱们也需求深入探讨内涵失效形式,这在制作商的管控规模之内。

多层陶瓷电容器在规划上的约束要素,随年代的不同而发生着改变。前期多层陶瓷电容器面对的首要约束要素,是电介质资料自身的点缺陷和杂质,这些要素影响了资料的质量和纯度,如图1,然后约束了电容器内部层数的上限和每层厚度的最小值。


图1 污染瑕疵

跟着电介质资料自身质量的进步和操作流程的改善,约束要素转变为电介质资料自身的强度,而该要素一旦得到了处理,咱们本能够预期制作出更大更厚的电容器,而不用忧虑发生介质击穿或点失效,如图2.


图2 介质击穿

但是一种新的失效形式呈现了,咱们称之为压电应力开裂,一般指压电效应或许电致弹性现象,如图3所示。这种失效形式迄今为止仍是多层陶瓷电容制作所面对的约束要素。它影响大多数的钛酸钡二类(Class II介质,并约束了1210以上尺度、200V以上耐压的陶瓷电容器的容值规模)。

如图3所示,开裂一般沿着一层或两层介质层贯穿整个电容的中部。大多数的处理方案是将多个电容器经过增加引脚进行叠加,然后在给定尺度下进步容值,但这需求耗费很多人力,花费较多本钱,并会发生牢靠性问题。别的的处理方案运用特别电介质配方,但一起以献身介电常数作为价值,并影响终究可获得的容值巨细。


图3 压电效应应力开裂失效


图4 X7R多层陶瓷电容在直流偏压下的形变

处理方案

StackiCapTM是一种应对压电失效约束的独石电容处理方案。其运用的专利技能GB Pat./EP2013/061918立异性地在电容器内部加入了一层压力缓冲层,使得该电容器既可展示出多个叠加电容的功能,一起在制作和加工流程上又具有单个电容器的长处。


图5 StackiCap

压力缓冲层运用现成的资料体系组合,并经过规范的制作流程。压力缓冲层加在机械应力最大的一个或多个部位,然后缓解因为压电形变而带来的机械应力。根据目前为止的试验,压力缓冲层能够将多层电容器在内部分红2段、3段或4段,然后大幅缓解内部形变带来的机械应力,一起经过FlexiCap柔性端头技能开释端头上的机械应力,这样咱们就不需求将多个电容器进行叠加了,咱们也就不需求再给电容器拼装引脚,然后便利规范化的卷带包装以及自动化贴装。


“海绵”状压力缓冲层的截面(SEM显微图)

小型化

在大幅进步容值的一起,StackiCapTM可完成元件尺度的明显缩小。以下图片直观地展示了StackiCapTM的优越性。

图7显现了现已研制的StackiCapTM的各标准产品尺度:1812,2220,2225和3640.图8显现了最多5颗电容叠加的引脚电容组件,单个电容尺度为2225,3640,5550和8060.图9和图10显现了单个StackiCapTM电容器所能代替的电容组件。一个极点的比如是8060,1kV,470nF的电容现在可被单颗2220,1kV,470nF的StackiCapTM代替;3640,1kV,180nF的电容现在可被单颗1812,1kV,180nF的StackiCapTM代替,体积别离缩小到本来的1/10和1/7.


图7 尺度从1812到3640的StackiCap


图8 五颗电容堆叠的电容组件最大尺度8060


图9 一个2220 500v StackiCap 和三个2225 500v 堆叠电容比照


图10

牢靠性测验认证

StackiCap现已过如下牢靠性测验:

(1)寿数测验。StackiCap系列电容在125℃,1倍或1.5倍的额外电压下继续作业1000小时。

(2)85/85测验。StackiCap系列电容在85℃/85%RH条件下继续作业168小时。

(3)弯板测验。StackiCap系列%&&&&&%被安装在Syfer/Knowles的测验用PCB上进行弯板测验,以评价元件的机械功能

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