電容研究 - 好文章分享
以下文章源自 : http://tech.digitimes.com.tw/ShowNews.aspx?zCatId=C16&zNotesDocId=0000044223_B5D3643SD113JCR4G6DY4
在被動元件之中,電容是最近熱門的話題之1。雖然幾乎只要是有利用到電力的產品,幾乎都會使用到電容,但是在過去,這類產品都被層層的外殼所包裹住,一般消費者不知道這些電容用在哪裡,也不清楚使用這些電容會有哪些好處。也因此,因為就算因為電容品質不良而導致產品故障,消費者也是不明就裡,完全不知道原因出在何處。
在資訊業界,主機板一直是應用電容數量最龐大的產品之1,因此電容品質的好壞至關重大,數年前因為水系電容所導致的全面性爆漿事件,至今仍讓眾多消費者以及資訊人員餘悸猶存,電容本身可能在正常運用上問題並不是那麼大,但是在主機板上,電容必須面對諸如中央處理器、供電模組等容易產生高熱的元件,以及必須長時間連續使用的高負載,品質不夠好的電容可能就無法間負起如此沈重的工作。
一般來說電容可以分為化學與非化學這2種,之間的區分主要是以製造材質與介電材料。化學電容的介電材料使用的是電解質,包含了電解溶液、二氧化錳,或是PEO凝膠電解質等等,而固態電容雖然也是屬於化學電容之1,但是在介電材料上則是選擇了導電性高分子材料,這類導電性高分子材料在耐熱度上可以超過攝氏350度,壽命更遠遠超過傳統電解電容。
固態電容比電解電容更適合應用在主機板這類具有高頻率、高功耗的產品上,其原因主要有幾點,首先,固態電容的阻抗非常低,過去電容廠商設計出水系電容,主要也是為了降低阻抗,但即使採用的水系電解質,水系電解電容的阻抗依舊要比固態電容高出1,000倍之多,阻抗高,就代表電力在傳導的過程中會因為電阻問題,使得能量轉換為熱量,造成電力的耗損。而電力耗損還只是小問題,電力轉換為熱量的話,就代表著電容的溫度將會上升,電解電容的介電材質對溫度非常敏感,尤其是水系電解電容,這是因為水系電解電容的水系電解液會隨著溫度熱漲冷縮,溫度過高甚至可能會揮發產生氣體,導致電容內部壓力遽增,當壓力超過臨界點,外殼裂開,內容物溢出,這也就是所謂的爆漿了。
台灣在固態電容方面雖然起步較晚,但是隨著時間過去,也已經有了一定的成績,在2006年之前,雖然台製電容多被一線板卡廠商所拋棄,只能在大陸或特定二線廠商之間存活,但隨著台製電容的品質逐漸穩定,固態電容產品線也逐漸開出的狀況之下,預計在2007年將會被一線板卡廠商所重新採用,這也是因為高階固態電容市場皆被日本廠商所把持,板卡廠商基於分散風險以及降低成本的前提之下,台製固態電容在品質可接受的狀況之下,自然會被重新採用。
目前台灣具有固態量產能力的廠商包括立隆、金山電以及斐成。金山電的固態電容全在泰國製造,今年中旬後月產約可達3,000萬顆左右,雖然金山電的固態電容生產技術為自行開發,但其技術人員來自日本固態電容大廠,號稱品質與日系產品相差無幾。而立隆則是在固態電容投入多時,產量將在年底提升至2,500萬顆的水準。斐成與韓國廠商進行合作,技術上不會有太大問題,不過相關生產設備與廠房還在建置中,預計要到2007年第二季之後才能正式上線生產。而固態電容的關鍵材料PEDT專利即將在今年底到期,屆時此原料若能自行生產,將可望更進一步降低固態電容的成本,藉以提升競爭力。
■立隆 OCVZ系列
低ESR,提供SMD封裝產品,並且通過RoHZ認證:
Features
- Chip Type, Large Capacitance and Low ESR
- 105℃, 2000 Hrs
Recommended Application
- AV(TV, Video, Audio)
- Monitor/Computer
- OA/HA/Communication
•105℃, 2,000 hours assured
•Ultra low E.S.R. with large permissible ripple current
•Solid capacitors of SMD type
•RoHS Compliance
■立隆 OCRZ系列
標準系列,具備超低ESR的特色,並且通過RoHS認證:
Features
- Radial Type, Large Capacitance and Low ESR
- 105℃, 2000 Hrs
Recommended Application
- AV(TV, Video, Audio)
- Monitor/Computer
- OA/HA/Communication
•105℃, 2,000 hours assured
•Ultra low E.S.R. with large permissible ripple current
•RoHS Compliance
■Teapo CP系列
具備超低ESR的特色:
Features
- Chip Type, Lorge Capacitance and Low ESR
- 105℃, 2000 Hrs
Recommended Application
- Adapter,SPS,VCR,camcorder,DSC,PDA,HDD,MO Driver,
- DVD Drive,PND,Cell Phone
•105℃, 2,000 hours assured
•Super low E.S.R. with higher ripple
■Sanyo OS-CON系列
品質極高,但是價格也極為高昂的產品,具備極低的ESR,通常只會出現在高階產品上。
•等效串聯電阻(ESR)小的電容器:適用於消除紋波噪聲,峰值噪聲,數碼噪聲,靜電噪聲以及音響設備等雜訊的去藕電容。由於允許通過的紋波電流多,因此適用於小形化設備轉換電流平滑電容。而可快速放電的特性,因此也適合用於高速大電流電路中的保護電容。等效串聯電阻(ESR)不受溫度的影響,因此也適合於低溫(0℃以下)規格的設備。
•長壽命:在85℃的工作環境中,壽命可望高達50,000小時。(SH系列) 適合於長期使用的產業設備等。
■Sanyo POSCAP系列
此系列為表面黏著元件,別名為高分子固態電容,具備了超越鉭質電容的性能,但是沒有鉭質電容的危險性存在。
由於具備極低的ESR,因此適用於轉換電流的平滑電容,以及個人電腦中央處理器周圍負載變化的保護電容。
在105℃的工作環境中,壽命可望高達2,000小時。而導電性高分子具備優越的自我修復能力,在衝擊電流容忍度方面可高達20A以上,在焊接溫度上,擁有攝氏240度10秒的焊接耐熱性保證,可避免焊接過程中的高溫造成電容損壞,而且萬一故障時,也不會出現與鉭質電容同樣的危險性。
■Nichicon LF系列
-Ultra Low ESR, High ripple current.
-Load life of 2000 hours at 105°C.
-Radial lead type :
-Lead free flow soldering condition correspondence.
-Adapted to the RoHS directive (2002/95/EC).
■Nichicon CF系列
-Ultra Low ESR, High ripple current.
-Load life of 2000 hours at 105°C.
-SMD type : Lead free reflow soldering condition at 260°C peak
-correspondence.
-Adapted to the RoHS directive (2002/95/EC).
■Nippon Chemi-con PSA系列
-Super low ESR, high temperature resistance and high ripple current capability
-Rated voltage range : 2.5 to 16Vdc
-2000 hours at 105C
-Suitable for DC-DC converters, voltage regulators and decoupling applications
for computer motherboards
-Pb-free design
■Nippon Chemi-con PSC系列
-High CV
-Low ESR, Higher Ripple
-Suitable for DC-DC converters, voltage regulators
-and decoupling applications for computer motherboards
■Fujitsu SU系列
By using Functional Polymer cathode, Frequency & Temp.
characteristics are greatly improved.
-Low ESR at a high frequency range.
-High ripple current capability.
-Long life and high reliability.(Reliability:0.1%/1000Hrs)
Applications
-Switching Power Supply and DC/DC Converter.
-Buck up Power Supplies of CPU(VRM etc.)
-Miniature high Power Supply.
Environmental correspondence
Anyenvironmental hazardous substances are not used.
-The lead free of terminal plating (Sn100%)