Что такое чип-конденсатор?

Что такое чип-конденсатор?

Чип-конденсаторы — это небольшие конденсаторы, выполненные в виде компонентов микросхемы.

Прежде всего, чип-компоненты — это небольшие пассивные компоненты поверхностного монтажа в целом. Чип-компоненты состоят из конденсаторов, резисторов, предохранителей, индукторов, трансформаторов и т. д. Все они имеют фиксированные электроды. Первоначально в качестве электродов в электронных компонентах использовались гибкие провода, которые вставлялись в отверстия на печатных платах. Чип-компоненты характеризуются припаиванием небольших фиксированных электродов к поверхности платы.

Из-за ограничений по характеристикам термостойкости и размеру чип-конденсаторы могут использоваться только в ограниченном количестве диэлектриков, и были коммерциализированы следующие четыре типа.

• Чип-алюминиевый электролитический конденсатор
• Чип-танталовые конденсаторы (включая конденсаторы с проводящим полимером)
• Чип-многослойный керамический конденсатор
• Чип-слюдяной конденсатор

Применение чип-конденсаторов

Чип-конденсаторы очень выгодны для миниатюризации печатных плат из-за их меньшего размера компонентов и их совместимости с пайкой оплавлением по сравнению с конденсаторами со свинцом. Из-за этих особенностей чип-конденсаторы изначально использовались в небольших продуктах, таких как ноутбуки, сотовые телефоны и фотооборудование. Теперь они широко используются в бытовой технике и электронном оборудовании из-за их превосходной производительности, включая использование монтажников чипов.

Чип-конденсаторы ничем не отличаются от свинцовых конденсаторов с точки зрения характеристик. Чип-конденсаторы демонстрируют желаемые характеристики, поскольку отрицательные эффекты индуктивной составляющей выводных проводов устранены.

При выборе конденсатора следует учитывать следующие характеристики.

1. Алюминиевый электролитический конденсатор

Алюминиевые электролитические конденсаторы — это конденсаторы, в которых в качестве электрода используется алюминий. На поверхности алюминиевого электрода в результате электролиза образуется оксидная пленка, которая используется в качестве диэлектрика. Благодаря своей низкой стоимости и высокой емкости он широко используется в качестве конденсатора с высокой емкостью. Однако он также имеет недостатки в виде плохих частотных характеристик и тенденции к диэлектрическим потерям из-за утечки жидкости. В цепях, где конденсатор постоянно находится под напряжением, его короткий срок службы при высоких температурах также может быть проблемой.

2. Танталовый конденсатор

Танталовые конденсаторы используют тантал в качестве анода и пентаоксид тантала в качестве диэлектрика и характеризуются малыми размерами и легким весом, несмотря на большую емкость. Они также превосходят алюминиевые электролитические конденсаторы по характеристикам тока утечки, частотным характеристикам, температурным характеристикам и т. д. С другой стороны, конденсатор относительно дорогой, поскольку он изготовлен из тантала, редкого металла.

3. Многослойный керамический конденсатор

В зависимости от типа керамики, используемой для диэлектрика, конденсаторы подразделяются на два типа: тип с низкой диэлектрической проницаемостью и тип с высокой диэлектрической проницаемостью. Тип с низкой диэлектрической проницаемостью имеет низкую вариацию емкости, но не имеет большой емкости. Тип с высокой диэлектрической проницаемостью обеспечивает большую емкость, но его недостатком является то, что емкость меняется в зависимости от приложенного напряжения и температуры окружающей среды. Многослойные керамические конденсаторы небольшие и термостойкие, но они склонны к растрескиванию и сколам и требуют осторожного обращения.

4. Слюдяной конденсатор

Слюда, природный минерал, используется в качестве диэлектрика. Она имеет высокую диэлектрическую проницаемость, тонкая и легко отслаивается, а также имеет отличное сопротивление изоляции, тангенс угла диэлектрических потерь, частотную характеристику и температурные характеристики, но она дорогая и большая.

Чип-конденсаторы не могут использоваться в силовом оборудовании с высоким напряжением и большим током из-за их малых размеров. Большие конденсаторы, такие как масляные конденсаторы, обычно используются для двигателей, трансформаторов, генераторов и т. д.

Особенности чип-конденсаторов

Конструктивной особенностью чип-конденсаторов является фиксированный электрод, как описано выше. Для обеспечения хорошей паяемости электрод обычно никелируют, а затем покрывают оловом. Это также выгодно с точки зрения миниатюризации, поскольку нет свинцового провода в качестве электрода.

С другой стороны, поскольку они предназначены для пайки в печи оплавления, чип-конденсаторы оснащены устройствами для повышения термостойкости, чтобы они могли выдерживать атмосферу 240 °C. Тем не менее, при их пайке необходимо соблюдать осторожность. В частности, электролитические конденсаторы, запечатанные электролитическим раствором, и танталовые конденсаторы, затвердевшие снаружи смолой, подвергаются воздействию высоких температур во время пайки, что может привести к ухудшению и выходу элемента из строя из-за теплового расширения электролитического раствора и смолы. Пленочные конденсаторы обладают чрезвычайно превосходными конденсаторными характеристиками, но причина отсутствия чип-компонентов заключается в том, что пленка, которая является диэлектриком, не может выдерживать вышеуказанные тепловые условия.

Другая информация о чип-конденсаторах

Тенденции в области чип-конденсаторов

Производительность чип-конденсаторов улучшается с каждым днем. В то время как характеристики всех типов конденсаторов совершенствуются, спрос на чип-монолитные керамические конденсаторы стремительно растет. Говорят, что чип-монолитные керамические конденсаторы составляют более 80% всего объема производства конденсаторов, около 500 из них используются в смартфонах и 1000 — в ноутбуках. Они стали незаменимым компонентом не только в электронных устройствах, но и в автомобилях, которые становятся все более компьютеризированными. Основными причинами этого являются миниатюризация и высокая емкость. Размер чип-монолитных керамических конденсаторов уменьшается с каждым годом, и тип 0603 (0,6 x 0,3 мм) теперь является основным, но тип 0201 (0,2 x 0,1 мм) уже начал применяться на практике. По мере развития миниатюризации и увеличения плотности монтажа площадь подложки уменьшается, что способствует миниатюризации продукта.

Между тем, даже в приложениях, где большие конденсаторы, такие как алюминиевые электролитические и танталовые конденсаторы, являются основными, чип-многослойные керамические конденсаторы постепенно заменяют их. Это связано с улучшением диэлектрической проницаемости материалов, более тонкими диэлектрическими слоями, несколькими слоями и более высокой надежностью. Главным преимуществом многослойных керамических конденсаторов является их простота в использовании и отсутствие страха утечки в алюминиевых электролитических конденсаторах и возгорания в танталовых конденсаторах.

В этих обстоятельствах ожидается, что многослойные керамические конденсаторы продолжат играть ведущую роль в чип-конденсаторах и будут использоваться в различных областях в будущем.