Диэлектрические материалы
Критерии:
- электрические: ε, tgδ, Е пр, σ,
- механические: упругость, размерная стабильность,
- тепловые: Т раб, ТКЛР, Θ Кюри, ТКε, термоудар, термо- и морозо- устойчивость,
- резистентность: химическая, влагоадсорбционная, радиационная,
Изоляционные материалы.
Применение |
Материалы |
Критерии |
Изоляция проводов |
|
|
Изоляция кабелей |
|
|
Прослойка многослойных печатных плат |
|
|
Прослойки СВЧ объемных толстопленочных ИС |
|
|
Тонко- и толстопленочные изоляционные слои СВЧ направленных ответвителей мощности |
|
|
Изоляционные слои полупроводниковых ИС |
|
|
Электроизоляция и теплопроводность полупроводниковых приборов |
«Номакон» - керамико-полимерный материал на стеклотканевой или полиимидной основе |
|
Герметизация бескорпусных полупроводников приборов |
Стекла, компаунды |
|
Материалы подложек
Применение |
Материалы |
Критерии |
Полупроводниковые ИС |
Si, GaAs |
ε = 11,7 ε = 13,3 |
Тонко- и толстопленочные ИС |
Керамика Al2O3 Керамика БА-35 ТЛ-75 Брокерит |
*ε = 35 ε = 48 ε = 6,6 теплопроводный |
Объемные ИС |
Листы необожженной керамики |
|
Акустооптические преобразователи, устройства на ПАВ |
Кварц плавленый С5-1 LiNbO3 – ниобат лития |
ε = 3,82 k = 0,045 k = 0,22 |
Печатные платы |
Стеклотекстолит Фторопласт (ФФ, тефлон) |
ε = 6 , tgδ = 250*10-4 ε =2 , tgδ = 3*10-4 |
Многослойные печатные платы |
Полиимид |
|
Трехмерные ИС |
Смола полифтоламин (литье) |
|
Гибкие коммутационные платы (мембранной клавиатуры, блока фар), шлейфы (принтеров) |
|
|
Пластиковые карты |
|
|
* Большое ε позволяет сократить продольные размеры резонансных СВЧ элементов (фильтров, направленных ответвителей и делителей мощности).
Конденсаторы.
Конденсатор - накопитель электрической энергии в диэлектрическом пространстве между двумя электродами. Конденсаторы бывают интегральными (изготавливаемыми вместе с другими элементами ИС) или дискретными (присоединяемыми к ИС сваркой, пайкой, приклеиванием).
Структура конденсатора имеет несколько модификаций:
- многослойная, с параллельным расположением электродов,
- планарная, с расположением электродов в одной плоскости.
Рис. Виды конденсаторов. постоянные: а) общее обозначение, б) с указанием внешней обкладки, в) поляризованный, г) неполяризованный, д) с подсоединённым к выводу корпусом, е) с отводом от корпуса, ж) широкополосный, з) проходной, и) опорный, к) трёхвыводной, л) помехоподавляющий, м) со встроенным последовательным резистором; переменные: н) общее обозначение, о) с указанием подвижной обкладки, п) двухсекционный, р) подстроечный, с) дифференциальный, т) двухстаторный; у) вариконд); ф) конденсаторный фазовращатель.
Основные параметры: Группа ТКЕ, Напряжение, В, Емкость.
Многослойные конденсаторы.
Конденсатор с параллельными электродами обладает емкостью
С = eo e S / d,
где S – площадь электрода, d – расстояние между электродами (толщина диэлектрического слоя), eo – абсолютная и e – относительная диэлектрическая проницаемость материала между электродами. Этим материалом может быть
- керамика,
- окислы (в том числе тонкие и толстые пленки),
- органические вещества.
При необходимости создания конденсаторов большой емкости формула подсказывает
- использование материалов с большим ε,
- увеличение площади S электродов за счет использования пористого или вспененного материала электрода,
- уменьшение толщины d диэлектрического слоя (одновременно встает вопрос технологической реализации электрической прочности – беспористости).
конденсаторы с оксидным диэлектриком подразделяются:
- по материалу основы оксидного слоя – на алюминиевые, танталовые, ниобиевые;
- по конструкции анода – на фольговые и объемно-пористые,
- по материалу катода – на оксидно-электролитические и оксидно-полупроводниковые.
Наиболее распространенными в современной аппаратуре являются:
- алюминиевые фольговые оксидно-электролитические конденсаторы (К50- ),
- танталовые объемно-пористые оксидно-электролитические конденсаторы (К52- ),
- танталовые объемно-пористые оксидно-полупроводниковые конденсаторы (К53-. ),
- ниобиевые объемно-пористые оксидно-полупроводниковые конденсаторы (К53-.).
в соответствии с физической природой оксидного слоя и спецификой технологии изготовления конденсаторов, номинальные напряжения алюминиевых конденсаторов, как правило, не превышают 600 В, танталовых оксидно-электролитических – 125 В, танталовых и ниобиевых оксидно-полупроводниковых – 50 В. При прочих равных условиях танталовые конденсаторы по сравнению с алюминиевыми имеют меньшие габариты
Конденсаторы с оксидным диэлектриком
|
|
Танталовые
конденсаторы, которые относятся к
классу конденсаторов с оксидным
диэлектриком, характеризуются наиболее
высокими удельным зарядом и удельной
емкостью, большими значениями единичной
емкости, однако, имеют ограничения по
максимальному значению номинального
напряжения и при прочих равных условиях
имеют более высокую цену.
ОАО
"НИИ "Гириконд" разрабатывает
и производит широкую номенклатуру
как оксидно-электролитических, так и
оксидно-полупроводниковых танталовых
конденсаторов.
Диапазон
емкостей: от 0,033 до 1500 мкФ
Диапазон
напряжений: от 3,2 до 125 В
Конденсаторы с оксидным диэлектриком |
|||
Тип |
Назначение |
Номинальное напряжение Uном, В |
Номинальная емкость Сном, мкФ |
Алюминиевые оксидно-электролитические |
|||
Танталовые оксидно-электролитические |
|||
К52-7А-1 |
Общего назначения |
63 |
750 |
К52-13 |
Для работы при повышенных температурах до 250 °С |
16 … 125 |
2,2 … 220 |
К52-15 |
Общего назначения |
6,3 … 63 |
47 … 1500 |
Танталовые оксидно-полупроводниковые |
|||
К53-46 К53-46 ОСМ |
Общего назначения |
3,2 …50 |
0,033 … 100 |
К53-56 К53-56 ОСМ |
3,2 …50 |
0,1 … 100 |
|
К53-67 |
4,0 … 50 |
0,1 … 680 |
|
Конденсаторы с органическим диэлектриком по типу диэлектрика подразделяются на:
- полиэтилентерефталатные (К73-…),
- полипропиленовые (К78-…),- комбинированные (К75-…).
|
|
|||
Конденсаторы с органическим диэлектриком |
||||
Тип |
Номинальное напряжение Uном, В |
Номинальная емкость Сном, мкФ |
||
Общего назначения |
||||
К73-11 |
63 .. 1600 |
0,001 … 100 |
||
К73-13 |
10000; 12500; 20000 |
2200 пФ |
||
К73-14М |
4000 … 25000 |
0,00047 … 0,1 |
||
К74-7 |
16000 |
150; 390 |
||
К73-17 |
63 … 630 |
0,01 … 4,7 |
||
К73-24в |
63 … 630 |
0,001 … 6,8 |
||
К73-31 |
63 … 630 |
0,001 … 0,22 |
||
К73-50 |
63 … 1600 |
0,33 … 150 |
||
К78-2 |
250 … 2000 |
0,001 … 2,2 |
||
К78-5 |
2000 |
470 пФ … 0,047 мкФ |
||
К78-10 б, в, г |
250 … 2000 |
0,001 ... 2,2 |
||
К78-12 |
500 … 2000 |
0,001 … 15 |
||
К78-16 |
100 |
0,001 … 0,1 |
||
К78-19 |
200 |
0,01 … 22 |
||
Высоковольтные, энергоемкие и мощные конденсаторы |
|
|||
К75-15 |
3000 … 50000 |
0,0051 … 10,0 |
|
|
К75-29 А, Б |
16000 … 40000 |
0,1 .. 1,0 |
|
|
К75-54 |
2500 … 16000 |
0,001 … 1 |
|
|
К75-59 |
1000 |
2,0 … 10 |
|
|
К75-63 |
2500 … 40000 |
0,01 … 10 |
|
|
К75-81 |
1000 … 6300 |
2,0 … 200 |
|
|
Конденсаторы
с органическим диэлектриком
характеризуются высоким сопротивлением
изоляции и относительно высокой
температурной стабильностью параметров.
Кроме того, большая электрическая
прочность органических диэлектриков
и особенности конструкции этой группы
конденсаторов позволяют реализовать
высокие энергетические характеристики
и большие токи при разрядке.
ОАО
"НИИ "Гириконд" разрабатывает
и производит практически все типы
конденсаторов с органическим
диэлектриком на основе полипропиленовой
и полиэтилентерефталатной
пленок.
Диапазон
емкостей: от 150 пФ до 1000 мкФ
Диапазон
напряжений: от 63 В до 40 кВ
Помехоподавляющие |
|||
Тип |
Номинальное напряжение Uном, В |
Номинальная емкость Сном, мкФ |
Номинальный ток Iном, А |
К73-21б |
0,1 … 10 |
50_; 160_; 250_/127~; 500_/250~ |
4; 6,3; 10 |
К73-21г |
500 |
0,47; 1,0 |
4 |
К73-43 а, б, в |
250 В эфф. |
0,1+ 2х0,0022 0,68+2х0,015 (возможно сочетание других ном. емкостей) |
10 для вар. "в" |
К73-56 |
50_; 100_/30~; 160_/50~; 250_/127~; 500_/250~; 1000_/380~; 1600_/380~ |
0,022 … 2,2; 10 |
16; 25; 40; 63; 100; 160; 300; 500 |
К73-57 |
250_/127~; 500_/250~; 800_/380~; 1000_/500~ |
0,047 … 4,7 |
- |
Рис. Керамические конденсаторы
Тип |
Группа ТКЕ |
Напряжение, В |
Емкость |
Примечание |
Общего назначения, низковольтные |
||||
К10-67"в" |
МПО; Н30; Н50; Н90 |
25...500 |
10 пФ... 68 мкФ |
Современная серия. Широкий диапазон номинальных емкостей и напряжений. |
К10-69"в" |
МПО; Н30; Н90 |
25...500 |
1,0 пФ... 3,3 мкФ |
Новая унифицированная серия. Габаритные размеры соответствуют международным стандартам. Высокие технические характеристики. |
К10-79 новая разработка |
МП0, Н30, Н90 |
16...500 |
0,47пФ...100 мкФ |
Новая унифицированная серия. Наиболее широкий диапазон номинальных емкостей и напряжений. Наиболее высокие удельные характеристики. |
Общего назначения, высоковольтные |
||||
К15-20"в" |
МП0; Н50 |
1600...6300 |
150 пФ… 0,15 мкФ |
Cовременные малогабаритные многослойные конденсаторы с широким диапазоном емкостей. |
Прецизионные |
||||
К10-68"в" |
МПО |
25; 50 |
21,5 пФ … 0,0442 мкФ |
Высокая точность и стабильность емкости. |
Высокочастотные |
||||
К10-71 |
МПО; М1500; Н70; Н90 |
100 |
0,47 … 3300 пФ |
Для СВЧ -диапазона частот Рабочая частота до 45 ГГц |
К10-80 |
МПО |
100 … 630 |
0,47пФ... 5100 пФ |
Для УВЧ и ОВЧ -диапазона частот Новая унифицированная серия. Рабочая частота до 500 МГц |
Танталовые оксидно-полупроводниковые конденсаторы
Тип |
Напряжение, В |
Емкость, мкФ |
Примечание |
К53-46 |
3,2…50 |
0,033…100 |
Высокие удельные характеристики.Повышенная стойкость к механическим нагрузкам. Исполнение УХЛ, В. Допускают использование автоматического монтажа в аппаратуру. |
К53-56 |
3,2…50 |
0,1…100 |
Дополняют серию конденсаторов К53-46, отличаясь меньшими габаритами. Повышенная стойкость к механическим нагрузкам. Исполнение УХЛ, В. Допускают использование автоматического монтажа в аппаратуру. |
К53-67 новая разработка |
4 … 50 |
0,1 … 680 |
Наиболее широкая шкала номинальных емкостей и напряжений. Пониженные значения тока утечки (≤ 2мкА). Допускают использование автоматического монтажа в аппаратуру. |
Конденсаторы с органическим диэлектриком
Тип |
Напряжение, В |
Емкость, мкФ |
Примечание |
К73-31 |
100…630 |
0,001…0,22 |
Общего назначения, опрессованные и незащищенной конструкций в чип - исполнении для поверхностного монтажа. |
Основа конструкции конденсатора — две токопроводящие обкладки, между которыми находится диэлектрик
Рис. Слева — конденсаторы для поверхностного монтажа; справа — конденсаторы для объёмного монтажа.
SMD - конденсатор на плате, макрофотография
Рис. Конденсаторы для объёмного монтажа
УСТРОЙСТВО
Многослойный керамический конденсатор сотоит из сплошного блока керамического диэлектрика и металлизированных электродов. В качестве диэлектрика используют титанаты кальция (CaTiO3) и бария (BaTiO3). Высокое значение емскости достигается благодаря увеличению числа электродов и уменьшению толщины диэлектрика.
Монолитная структура обеспечивает прочность и надежность.
Благодаря высокой точности размеров конденсаторов возможно применение автоматизированной системы установки компонентов на плату.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
Группа ТКЕ: X5R/X7R/X8R/C0G/Y5V
Диапазон возможных напряжений: 6,3 - 630 В
Емкость: 0,5 пФ - 100 мкФ
Типоразмеры: C0402 (0,4мм x 0,2мм; EIA 01005) – C5750 (5,7мм x 0,5мм; EIA 2220)
Типы MLCC
|
Серия |
Технические данные |
Свойства |
Применение |
|
|
Большой емкости общего назначения Серия C |
Размеры: 0402...5750 Температурная хар-ка: CH, C0G, JB, X7R, X5R, X7S, X6S Ном. напряжение: 4...50 В Емкость: 0,5 пФ... 100 мкФ |
- Большая емкость - Длительный срок службы - Низкое последовательное сопротивление и отличные частотные хар-ки -Оптимальны для применения в ИП, требующих высокого уровня надежности, а также высокочастотных ИП с высокой плотность монтажа |
Автомобильные и другие устройства |
|
|
Для среднего напряжения Серия C |
Размеры: 1005...5750 Температурная хар-ка: CH, C0G, JB, X7R, X5R,X6S,X7S,X7T Ном. напряжение: 100...630 В Емкость: 1 пФ... 15 мкФ |
- Уникальная технология, сочетающая компактный корпус с устойчивостью к больши напряжениям |
Демпфирующие цепи для ИИП, звонковых схем в телефонах и модемах и для других устройств с высоко-вольтными цепями |
|
|
Высоко- вольтные Серия C |
Размеры: 4520...4532 Температурная хар-ка: C0G, X7R, CH, JB Ном. напряжение: 1...3 кВ Емкость: 10 пФ... 10 нФ |
- Улучшенная конструкция для повышения стойкости к высоким напряжениям - Высокая надежность и производительность при высоких напряжениях - Приспособлены для пайки волной -Соответствуют стандарту ISO8802-3 для ЛВС |
Для устройств с высоко-вольтными цепями |
|
|
Мега-капы с металлическими выводами Серия СKG |
Размеры: 35 (3.6x2.6мм), 45 (5x3.5мм), 57 (6x5мм) Температурная хар-ка: COG, X5R, X7R, X7S, X7T Ном. напряжение: 16...630 В Емкость: 22 нФ... 100 мкФ |
- Металлические выводы снижают тепловое воздействие и удар, обеспечивая отличные хар-ки при монтаже на алюминиевую подложку - Хорошо подходят для высокочастотных ИИП благодаря низким значениям эквивалентного последовательного сопротивления (ESR) и эквивалентной последовательной индуктивности (ESL) |
Сглаживающие схемы, устройства с изменяющейся температурой, необслуживаемые источники питания, DC/DC- преобразователи, автомобильная электроника |
|
|
Серия с реверсивно расположен-ными контактами и низким значением эквивалентной последо-вательной индуктивности (ESL) Серия C |
Размеры: 0510...1632 Температурная хар-ка: JB, X5R, X6S, X7R, X7S Ном. напряжение: 2.5...50 В Емкость: 10 нФ... 10 мкФ |
- Улучшенные значения ESR и ESL благодаря размещению электродов вдоль длинной стороны чипа - Высокая резонансная частота обеспечивает эффективное подавление ВЧ шумов -Применения: развязка между ИС |
Персональные компьютеры, мобильные и радиотелефоны, камкордеры |
|
|
3-выводной проходной Серия CKD |
Размеры: 1005, 1608 Ном. напряжение: 4...6.3 В Емкость: 0.47 мкФ... 4.3 мкФ |
-Эффективны для подавления помех и колебаний напряжения в силовых схемах. -Подходят для применения при больших токах (до 2 А). |
Силовые линии высокоскоростных, высокоточных схем телекоммуникационных устройств. |
|
По коду керамического конденсатора легко узнать его размеры:
О |
Длина L, мм |
Ширина W, мм |
Ширина контактной области B, мм |
0402 |
0,4±0,02 |
0,2±0,02 |
0,07 |
0603 |
0,6±0,03 |
0,3±0,03 |
0,1 |
1005 |
1,0±0,05 |
0,5±0,05 |
0,1 |
1608 |
1,6±0,1 |
0,8±0,1 |
0,2 |
2012 |
2,0±0,2 |
1,25±0,2 |
0,2 |
3216 |
3,2±0,2 |
1,6±0,2 |
0,2 |
3225 |
3,2±0,4 |
2,5±0,3 |
0,2 |
4532 |
4,5±0,4 |
3,2±0,4 |
0,2 |
5750 |
5,7±0,4 |
5,0±0,4 |
0,2 |
бозначение
размера
в коде
Различают конденсаторы по форме обкладок: плоские, цилиндрические, сферические и другие.
-
Название
Ёмкость
Электрическое поле
Схема
Плоский конденсатор
Цилиндрический конденсатор
Сферический конденсатор
Сфера
