SMT表面组裝电容器介绍

SMT表面组裝电容器介绍

表面组装电容器已发展为多品种、多系列,按外形、结构、用途来分类,可达数百种。现阶段,表面组装电容器主要有片状瓷介电容器、钽电解电容器、铝电解电容器和有机薄膜、云母电容器。在实际应用中,表面组装电容器中大约有80%是多层片状瓷介电容器,剩余是表面组装钽和铝电解电容器,表面组装有机薄膜和云母电容器很少。这里主要介绍上述各类电容器的结构、性能和外形尺寸等。

(1)片状瓷介电容器

片状瓷介电容器根据其结构和外形可以分为圆柱形瓷介电容器和矩形瓷介电容器。下面主要介绍矩形多层片状瓷介电容器。

①结构。表面组装瓷介电容器以陶瓷材料为电容介质。多层瓷介电容器( Multilayer Ceramic Capacitor,MLC)是在单层盘状电容器的基础上构成的,电极深入电容器内部,并与陶瓷介质相互交错。MLC通常是无引脚矩形结构,外层电极与片式电阻相同,也是3层结构,即Ag- Ni/Cd-Sn/Pb。MIC的结构如图2-7所示。

MLC根据用途可以分为I类陶瓷(国内型号为CC41)和Ⅱ类陶瓷(国内型号为CT41)两

种。Ⅰ类是温度补偿型电容器,其特点是低损耗、电容量稳定性高,适用于谐振回路、耦合回路和需要补偿温度效应的电路。Ⅱ类是高介质常数型电容器,其特点是体积小、容量大,适用于旁路、滤波或对损耗、容量稳定性要求不太高的鉴频电路中。

②外形尺寸。MLC外形如图2-7所示,其外形标准与片状电阻大致相同,仍然采用长x宽表示。表2-6所示为常见片式电容的外形尺寸。

③精度。片状瓷介电容的精度采用字母表示,如表2-7所示。

④标注。对于元件上的标注,早期采用英文字母及数字表示其电容,它们均代表特定的数值,只要查表就可以估算出电容的容值,字母数值对照表如表2-8、表2-9所示。

例如,F↓5,从系数表中查知字母F代表系数为1.6,从倍率表中查知下标5表示容量倍率10↑5，由此可知该电容容量为1.6×10↑5pF。

现在,片式瓷介电容器上通常不做任何标注,相关参数标记在料盘上。

对于片式电容外包装上的标注,到目前为止仍无一个统一的标准,不同厂家标注略有不同。

(2)钽电解电容器

表面组装钽电解电容器以金属钽作为电容介质,可靠性很高,单位体积容量大。在容量超过0.33uF时,大都采用钽电解电容器。钽电解电容器一般为浅黄色,也有黑色。由于其电解质响应速度快,因比常应用于需要高速运算处理的大规模集成电路中。按照其外形,钽电解电容器可以分为片状矩形和圆柱形两种。

①片式矩形固体钽电解电容器。片式矩形同体钽电解电容器采用高纯度的钽粉末与粘结剂混合,埋入钽引脚后,在1800℃-2000℃的真空炉中烧结成多孔性的烧结体作为阳极;用硝酸锰热解反应,在烧结体表面形成固体电解质的二氧化锰作为阴极,经石墨层、导电涂料层涂敷后,进行阴、阳极引出线的连接,然后用模塑封装成型,如图2-8所示。

片式钽电解电容器有3种不同类型:裸片型、模塑封装型和端帽型,如图2-9所示。

·裸片型即无封装外壳,吸嘴无法吸取,故贴片机无法贴装,一般用于手工贴装。其尺寸小,成本低但对恶劣环境的适应性差,形状不规则。对于裸片型钽电解电容器来讲,有引线一端为正极。

·模塑封装型即常見的矩形钽电解电容器,多数为浅黄色塑料封装。其单位体积电容低,成本高,尺寸较大,可用于自动化生产中。该类型电容器的阴极和阳极与框架引脚的连接会导致热应力过大,对机械强度影响较大,广泛应用于通信类电子产品中。对于模塑封装型钽电解电容来讲,靠近深色标记线的一端为正极。

·端帽型也称树脂封装型,主体为黑色树脂封装,两端有金属帽电极。它的体积中等,成本较高,高频性能好,机械强度高,适合自动贴装,常用于投资类电子产品中。对于端唱型钽电解电容器来讲,靠近白色标记线的一端为正极。

②圆柱形钽电解电容器。圆柱形钽电解电容器由阳极、固体半导体阴极组成,采用环氧树脂封装。该电容器的制作方法为将作为阳极引脚的钽金属线放人钽金属粉末中,加压成形,然后在1650℃~2000℃的高温真空炉中烧结成阳极芯片,将芯片放入磷酸等电解质中进行阳极氧化,形成介质膜,通过钽金属线与非磁性阳极端了连接后作为阳极。然后浸入硝酸锰等溶液中,在200℃~400℃的气浴炉中进行热分解,形成二氧化锰固体电解质膜并作为阴极。成膜后,在二氧化锰层上沉积一层石墨,再涂银浆,用环氧树脂封装,最后打上标志。

从圆柱形钽电解电容器的结构可以看出,该电容器有极性。阳极采用非磁性金属,阴极采用磁性金属,所以,通常可根据磁性来判断正负电极。其电容值采用色环标定,具体颜色对应的数值如表2-10所示。

(3)铝电解电容器

铝电解电容器的容量和额定工作电压的范围比较大,主要应用于各种消费类电子产品中,价格低廉。按照外形和封装材料的不同,铝电解电容器可分为矩形(树脂封装)和圆柱形(金属封装)两类。

该类型电容器的制作方法为将高纯度的铝箔(含铝99.9%~99.99%)电解腐蚀成高倍率的附着面,然后在硼酸、磷酸等弱酸性的溶液中进行阳极氧化,形成电介质薄膜,作为阳极箔;将低纯度的铝箔(含铝995%~998%)电解腐蚀成高倍率的附着面,作为阴极箔;用电解纸将阳极箔和阴极箔隔离后烧成电容器芯子,经电解液浸透,根据电解电容器的工作电压及电导率的差异,分成不同的规格,然后用密封橡胶铆接封口,最后用金属铝壳或耐热环氧树脂封装,如图2-10所示。由于铝电解电容器采用非固体介质作为电解材料,因此在回流焊工艺中,应严格控制焊接温度,特别是回流焊接的峰值温度和预热区的升温速率。异型铝电解电容器常采用手工焊接,焊接时电烙铁与电容器的接触时间应尽量控制在2s以下。

铝电解电容器的电容值及耐压值在其外壳上均有标注,外壳上的深色标记代表负极,如图2-11所示。