钽电容器的改进

传统钽电容器的ESR主要来源于正极材料MnO2。相反，聚等导电聚合物的电导率在100S/cm范围内，电导率的增加直接转化为ESR的显著下降。不同额定值下的ESR-频率曲线显示了钽电容器用聚合物阴极系统的优点，通过直接比较MnO2的ESR-频率曲线和A壳6.3V/47μF额定值条件下的聚合物设计，可以看出，在100kHz频率下，聚合物设计可使ESR降低一个数量级。引线框架材料是另一个可以通过切换到更高电导率的材料来改善ESR的领域。 传统钽电容器的ESR主要来源于正极材料MnO2。MnO2的电导率约为0.1s/cm。相反，聚(3，4-乙烯二氧噻吩)等导电聚合物的电导率在100S/cm范围内，电导率的增加直接转化为ESR的显著下降。 不同额定值下的ESR-频率曲线显示了钽电容器用聚合物阴极系统的优点，通过直接比较MnO2的ESR-频率曲线和A壳6.3V/47μF额定值条件下的聚合物设计，可以看出，在100kHz频率下，聚合物设计可使ESR降低一个数量级。 8不同材料的电导率 引线框架材料是另一个可以通过切换到更高电导率的材料来改善ESR的领域。如图3中的电容横截面所示，引线框架提供了从内部电容器元件到封装外部的电气连接。 Fe-Ni合金(如Alloy42)一直是引线框架材料的传统选择。这些合金的优点包括：热膨胀系数(CTE)低，成本低，易于制造。铜引线框架材料加工工艺的改进，使其可用于钽电容设计。由于ESR的电导率是Alloy42的100倍，所以铜的使用对ESR有重要的影响。例如，使用A壳(EIA3216)和传统引线框架的Vishay100μF/6.3VT55聚合物钽电容器在100kHz和25°C下提供了70mΩ的大ESR，通过更换铜引线框架，大ESR可降至40mΩ。 钽电容紧凑型和提高钽电容设计体积效率(电容密度)的两个主要因素是钽粉的演变和包装的改进。

钽电容设计尺寸减小的因素

高效封装技术的发展是降低钽电容器设计尺寸的重要因素。在工业中常用的包装技术是引线框架设计。这种结构具有很高的制造效率，可以降低成本，提高生产能力。对于与空间无关的应用，这些设备仍然是可行的解决方案。map结构消除了现有电流环的机械引线框架，大大减小了电流环的尺寸。通过小化电流回路，可以显著降低ESL。ESL的减小对应于自谐振频率的增加，从而扩大了电容器的工作频率范围。 8高效封装技术的发展是降低钽电容器设计尺寸的重要因素。在工业中常用的包装技术是引线框架设计。这种结构具有很高的制造效率，可以降低成本，提高生产能力。对于与空间无关的应用，这些设备仍然是可行的解决方案。 然而，在许多以增加密度为主要设计标准的电子系统中，减小元件尺寸的能力是一个重要的优势。在这方面，制造商在包装技术方面取得了一些进展。如图5所示，与标准引线框架结构相比，无引线设计可以提高体积效率。通过减小提供外部连接所需的机械结构的尺寸，这些设备可以使用额外的可用空间来增大电容元件的尺寸，从而增大电容和/或电压。 在新一代的封装技术中，Vishay的专利多阵列封装（map）结构通过在封装末端使用金属化层提供外部连接，进一步提高了体积效率。该结构通过完全消除内部阳极连接，使电容器元件在可用体积范围内的尺寸大化。为了进一步说明容积效率的提高，见图6。从图中可以明显看出，电容器元件的体积增加了60%以上。这种增加可用于优化设备，以增加电容和/或电压，降低DCL并提高可靠性。 Vishal的另一个优点是减小了结构的尺寸。map结构消除了现有电流环的机械引线框架，大大减小了电流环的尺寸。通过小化电流回路，可以显著降低ESL。如图7所示，与标准引线框架结构相比，这种减少可以达到30%。ESL的减小对应于自谐振频率的增加，从而扩大了电容器的工作频率范围。