军用高可靠性钽电容和MLCC电容

军用高可靠性钽电容和MLCC电容

演讲嘉宾：黄勇先生 Vishay电容器部门区域市场经理

时间：2009-08-28 13:50:00 至 2009-08-28

地点：成都世纪城新国际会展中心蜀风厅

黄勇：大家好，很荣幸有这么一个机会给大家介绍一下。这个技术交流的话，因为电容产品范围是比较广，这次交流只是讲到军用高可靠性的钽电容贴片陶瓷电容器。我们有很好的电容，相信大家比较关注它的产地在哪里，我们在国内深圳也有一家公司，贴片也是在以色列为主。在亚洲地区，Vishay有三家办事处，在上海、深圳、北京。如果大家要找联系窗口的话，在这三个地方都可以找到像我这样的技术人员了解产品信息。

讲到军用产品都有很严格的要求，必须要长期使用的高可靠性产品，所以我们客户选择军用产品的时候，不可能有很宽的范围可以选择，这就有很多限制，Vishay除了长期使用最顶端的范围比较窄的电容器，我们根据客户的要求，也专门开发了可以像民用范围比较广的产品供大家选择。下面会有详细的系列跟大家讲。Vishay所有的钽电，生产种类非常齐全，所有这些都有军工产品供大家选择。固钽的话，这张照片给大家看的是内部的钽芯，钽芯决定了这个钽电主要的参数，比如容值、电压、等效串联电阻，正极作为纯钽，介质

是五氧化二钽。所有这个芯值决定了所有的参数。这些不同系列只是封装方式的不同所以形成了不同的系列，这个是由金属外壳固定的，它也是固钽，我们有相对不同的序列号，有不同等级的军规产品，工作电压从6V到100V的工作电压范围以及军标不同测试等级。这个测试等级可以给大家简单的稍微介绍一下，它是加速测试的方法，用1.3倍的额定标准电压值作为加电压的筛选，失效模式有三种，所以分三种不同的等级，失效高一点的一直到失效等级非常低的。详细参数可以在Vishay网站上找到规格书。

贴片的话，我们也有相应的军品的规格，也有相对应的失效的等级，温度范围可以从负50度到正25度范围之内都可以使用。在Vishay网站上只要发现这个系列号都可以找到相对应的规格书，这个是一个钽芯，这只是封装的方式，这个封装方式我们叫压式封装，外面用塑料把它封起来。这是另外一个系列，它的封装方式有别于前一个封装方式，它是在芯子表面涂上环氧，然后用金属涂上纯金作为引出端，不同之处在于，塑料需要占到整个芯子将近一半，这种封装方式采用在芯子表面直接包上环氧，所以基本上都是以芯子作为有效体积，芯子决定了电压，所以容值可以做得更高，ES R值可以做得更低。这是一个扩展系列，因为军规系列以前都是做得范围比较少，现在随着技术越来越发展，客户对电容的需求也是越来越有更多的要求，所以这次扩展系列，把容值范围、电压范围做得更宽。刚才讲的一些系列都是传统的军规系列，经过很长时间的沿用下来。现在随着我们终端用户最终产品也是在不断的技术跟进，对电容这些要求可能范围需要更宽，容值需要更大。传统产品可能找不到合适的规格供他使用，客户采用什么样的方式弥补呢？他自己做筛选，这毕竟不是专业生产厂商，他可能会引起最终产品可靠性问题就会发生，怎么样来满足客户在选型中对产品的需求呢？我们有针对客户的需求帮他专门针对他的需求做一些产品的开发，然后可能作出的这些产品我们有去做一些测试，但是这些产品只是某一个客户的需求，不可能形成很广系列的产品，或者当客户的产品使用过程中，由于自己筛选，出现了问题再让我们做一些产品的开发，所以这些产品不可能形成很完整像我介绍的系列。这是美国的标准，根据客户的需求，我们可以帮他做一些产品符合标准的测试，我们为了满足客户的需求，我们专门在商用产品基础上面开发高可靠性的系列，我们把一些商用产品做一个重新设计或者以提高它的可靠性，然后经过高可靠性的军标的筛选，这样产生的一些系列，完全是可以满足客户高可靠性的需求，它的范围就比较接近于像商用产品一样，可以有比较大的范围可以选择，这是比较有针对性的高可靠性产品的系列，我们有模压式的产品，T83是采用新型注塑封装方式，容值也相对可以做得比较大，这是产品技术特点，我们可以做更低的ESR值这类的产品，它的优势在于，你在商用产品规格里面发现的规格，我这个产品里面几乎可以都有，所以它的范围是比较宽，客户可以选择的规格系列也比较全。

除了做超大容值的用环氧方式的话，我们也相对开发出了T95的系列，也是符合美军标的一些产品，由于这个系列是采用环氧保护作为封装方式，所以里面的芯子也可以做得比较大，容量范围可以选择更大。T96是带保险丝的系列，因为钽电在选型的时候，选的容量电压不好的话，失效方式会很快失效。它带保险丝，过流以后，失效模式是开路失效模式。T97是做超大功率值，从这张照片可以看到，我们产品做成完整的产品以后，里面是

采用两个芯子并联起来，如果电容采用并联方式，容值可以翻倍，等效串联电阻值可以减半，更低，所以这个是做超大容值的，包括军用战斗机上一些雷达应用，希望有比较大容值的电容，来有一个稳定的电源，这个系列已经有很多客户在选用了。这张照片是放大的照片，可以看到在这边有一个保险丝，失效的话，这边是一个保险丝，整个这张照片可以很清楚的看到，在芯子表面是用环氧作为封装方式，所以可以做的范围非常宽。这个是

T97这个系列的一些规格，比如说像很典型的，20V可以做到330UF，像20V的产品可以稳定工作到10V，25V的产品可以稳定工作到12V，这些容量做得比较大，尤其像33N0系列这个规格，在军用客户里面，这个规格是最最最最常用的，一般固钽大家都知道，贴片固钽只能做到标准电压值是50V的规格，最终应用的电压只能到25V，现在已经有63V的规格，马上70V的规格就会出来。

液钽也是Vishay非常有特点的产品，液钽和固钽的差别在哪里，为什么不能所有产品都选择固钽，要选用液钽，你选择标准电压50V，基本上是没有。液钽的工作电压可以像铝电容一样，我这里写的只是125V，你在系列里面找，还有630V高电压都有，另外液钽可以是用在很高温度下面，从负250度到正200度范围内都可以有相对可以使用的产品，由于Vishay液钽封装技术相对好，可以承受不同振动冲击测试都有，液钽寿命是相当长，理论上讲，在稳定工作条件下面，它是没有寿命限制，它可以一直用下去，如果选用铝电容，你选85度的话，对铝电容来讲有另外一个很重要的参数值，它的寿命值是多少，可能是5000小时还是8000小时，还是一万小时，有一个寿命范围。但是液钽就没有寿命限制，Vishay的液钽系列是非常非常广，ST这个系列的话，也是一个比较有特点的产品。这个也是有一个军标的系列。可以采用螺钉式的，可以固定在PCV板上，除了刚才螺钉式的，可以有轴向引出方式，像138，这个是银外壳的系列，其实大家以为这个银外壳它的成本是非常贵，这个对的，但是相对于钽外壳来讲，钽外壳更贵，稳定性更高。从价格上考虑的话，我们其实有银外壳产品，它的工作温度和失效等级都可以根据客户不同的需求来满足大家的挑选。135D这个系列是可以耐很高工作温度的系列，而且它的产品范围是做得相对比较全，电压范围也做得比较全。这个又是另外一个系列，这些详细系列的技术参数可以在Vishay的网站上或者大家对这些产品有兴趣的话可以单独联系我把这些技术规格资料都发给大家，上面的技术参数标准是更加的详细。

我要想给大家重点介绍一下ST这个系列，这个系列是Vishay有专利技术的一个系列，它的范围在轴向液钽这个范围容量可以做得更大，这是剖面图，液钽钽芯正极是一样，负极引出材料是强酸，在使用条件下面，如果耐高温这些是会膨胀，Vishay有很好的封装技术，可以保证就算是膨胀，酸芯液体也不会流出来，如果一旦流出来，会对成品有很大的危害。外壳有能够承受足够大的压力，能够保证我这个产品在耐高温、高电压下面永远处于稳定的工作状态，但是ST这个系列的话，我把内部的芯子做得更大，预留给强酸的空间比较小，也能够达到非常高的稳定性。你要选择的规格或者容值可以更大，像60V，在T4这个尺寸下面可以做到5000UF，这个在军用里面是非常常用的规格。我们的竞争对手只能做到50V的标准电压值，我们可以做到60V，给客户选型的时候可以做更多的余量在这

边，可以更加稳定。所以我们叫做超级钽电，系列范围也是电压和工作温度也是比较全，这个其实是一份规格书，我把它拷贝在这里只是给大家看一下规格系列，详细的可以在Vishay官方网站上可以找到规格书。

刚才讲的单个的规格，每选的都是单颗的电容，有时候客户在选型的时候，在一个电源部分，某一个电容可能要选用好几个并联和串联使用，Vishay有这些系列的话，是经过我们内部串并联好的，也有相对应的系列来给大家选，后面这张照片更明显，我们可以根据客户的需求，我把它做成整个一个，根据他的外形要求，我把它串并联好，同时你要知道单个产品的话，符合军标可能相对比较简单一点，做成整体，同时符合美军标的话，就不是非常容易做好。如果专业厂商帮你做好的话，它的可靠性更好，当然单价更高一点。HE3这个系列是做超大容积的，军方的一些电源，如果有一个断电要求，也能够维持系统正常工作的话，怎么样维持这个系统正常工作呢，只能用很大容值的电流作为电源的补充，HE 这个系列可以做到容值非常大，25V可以做54000UF，72000UF都可以。所以这个系列除了低电压的，我们还有125V的也有，在125V条件下可以做到3300UF，它的容值做得非常大。这个是它的规格书，详细这些资料在Vishay的官方网站上都可以找到。

前面讲的都是一些钽电，其实现在大家也经常听到有贴片陶瓷电容器，贴片陶瓷电容器的话我们公司也有军标的系列，这个是贴片陶瓷电容器内部的结构图，其实贴片陶瓷电容器上下两层就是单独的电容器，为什么叫贴片多层陶瓷电容器？它其实是用很多个单个上下电容器并联在一起，就形成了一个整体，再作为单独的一个电容器，所以它的容量可能比单颗的要大很多，因为是叠层的方式，现在做贴片陶瓷电容器的方式主要有两种，一种是湿层叠加，一个是干层叠加，它这个是一层一层陶瓷层，干层的话，必须是在固化条件下面，刷上电极，然后烧了以后。湿层的话，刷上陶瓷粉，这个是和一些容器混合在一起，刷上液态电极，然后整体烧成。湿的是没有烧的情况下就叠，可能会变形。现在最多能够叠200层，所以这种产品稳定性非常好，抗热冲击性能非常好。干式的话，它是固化以后再去叠，甚至叠到7、800层一千层，它是烧了以后，再固化，再高温烧制，可能内部会有变形，由于叠的层数很多，意味着每一层都做得非常非常薄，你知道陶瓷电容器的话，你做得很薄的话，如果你去耐温度冲击，温度突然间变化，温度冲击的话，有可能开裂，在很高振动条件下使用的话，这个部分也有可能会开裂。所以在选型的时候，其实大家在选用陶瓷电容器，耐温度冲击和耐振动冲击的话，这个要考虑周到。

军标的陶瓷电容器命名方式跟民用的不太一样，我们一般会听到0805，1206这些，军标是DSCC03028，这只是尺寸标准，外形跟民品尺寸一样，对应过来也是0402，0805这些。这些是军规的一些系列，在军用贴片陶瓷电容器，我们不像民品，民品一般是做到5000的方式，一种是纯锡，一种是银。军品需要比较低的焊接温度，我们根据客户的需求，我们都有完整的系列。这个就是刚才我讲CDR31对应的是0805，这个外形和尺寸跟民品是一样，这个是Vishay通过美国的一些认证，我的产品介绍就是这些，不知道大家有没有什么问题。

问答环节：

提问：是这样，刚才听了你对电容器很多知识的讲解，对我个人所知，钽电容一个是电解有正负两极的电容，对反向电压要求非常高，一点点反向电流就可以把钽电容烧坏，在这方面有没有做更好的研究？

黄勇：钽电的反向电流确实是有。

提问：我就是想了解一下在这方面有没有更好的突破，刚才看你有很多新品，电容量非常大，一个机器都会用四只1200UF的电容，用你们的产品的话，体积会缩小很多，在反向电压方面有没有更强的突破？我指的是固钽。

Vishay专家：固钽一定要注意反方向电流应用，这个没办法解决。液钽可以做3V的反向。

提问：有没有更好的解决办法，比如提供相应的保护电路，给我们一个好一点的应用方案之类的？

黄勇：这个可能就比较少，反向电压就是有这么一些关系在这里，自己在产品设计的时候自己要注意这些，这些是固钽所能够承受的极限电压。

Vishay专家：另外一个要选有保险丝的钽电。

黄勇：我觉得电容的话，在使用的时候，我再给大家讲一些应用方面注意的。可能跟你刚才讲的反向电压，在选型的时候也有类似的参考。固钽这个产品跟别的电容稍微有点不一样，就是它有一个标准电压值和工作电压值之间的比例，我经常拜访客户，很多设计工程师在这方面不是很清楚，他可能选一个6.3V的固钽的话，使用的电压可能就靠近6.3V，或者5V这些，这个关系不是很清楚，钽电的话，这是一个行业标准，不是Vishay特有的，你选6.3V的标准电压值，实际使用只有3.3V，所以一定要注意这个关系。选6.3V不能是用在6.3V下面，只能使用在3.3V。如果固钽的话，不像铝电容，超过电压还是可以继续使用，但是使用的话要有一个降压使用，85度作为1V来使用，200度下面使用就只有0.4，这在产品设计的时候一定要非常非常注意。

像固钽有压降，液钽就没有，你选用100V就可以用在100V，你不可能满负荷使用，还是留有一定的余量，液钽没有工作电压和标准电压值之间的区别。还有的话，我给大家看一张表，这个是剖面图，刚才讲到封装方式，我可能没有对照表，大家看起来可能不是非常形象，这个就是钽芯，这个是钽芯外面直接包上环氧，环氧封装的话，占有有效体积是非常非常少，所以在有效的尺寸里面，我们可以把钽芯做得尽量的大，同样这是A尺寸的话，跟这个尺寸比是大很多，一般来讲，一颗红的产品，可以替代两到三颗甚至四颗黑的产品。像我们竞争对手是黄颜色，黄颜色只是外面塑料颜色的差别，如果相同尺寸里，你

选的容值是一样，等效电阻值可以非常非常多，可以低过好多倍，所以红颜色产品的话，尤其你需要大容值或者超低ESR的话，这个就是非常具有特色的产品。

提问：ESR的值，有关工艺问题、封装问题，这些能不能举个例子，某一个特定重要的因素要满足的情况下，其他的东西怎么样平衡？在选择过程里面有一些关键的因素一定要满足，平衡其他的一些参数的话，是一个什么样的办法或者方法？

黄勇：比如说电源要选型的话，可能大家会考虑到纹波电流、ESR值，比如说要选用纹波电流比较大的产品，一定要选用ESR值比较低的产品，这个是成反比，ESR的话跟尺寸是有关系，你的尺寸相对比较大的话，也就意味这我这个钽芯可以做得更大，钽芯可以做得更大就意味着等效串联电阻可以做得更低，纹波电流可以做得更大。尺寸、电性参数要结合起来，不可能要求我的产品做得非常小，可是我的ESR值做得非常低，这都是传统的钽电，负极材料都是氧化镁。改用负极材料以后的产品，跟传统产品还是有区别，完全不能用在军品产品上面，或者高可靠性产品上面。它的漏电流非常大，所以看你选型的时候，你对哪一种参数要求比较高，如果ESR值很低的，可以选它。如果漏电流很低的可以选用传统钽电，传统钽电我也可以做到非常低的ESR。

提问：我有一个疑问想请教一下，MICC跟传统的钽电容相比，陶瓷的ESR更低，您认为这两个在哪些领域在替换方面存在一定问题，或者将来钽电容这个市场会不会被陶瓷电容给吸收一部分？

黄勇：是这样，现在陶瓷技术的发展确实是比较快，像现在6.3V陶瓷技术都可以做到

100UF甚至220UF都有，工程上完全做得到。这两种产品性能参数上还是有差别，我先从外形尺寸上讲，陶瓷电容尺寸比较大，而且高容产品的话，容值大、层数就足够得多，这就意味这你所使用这个环境要有适当的考虑，刚才我讲到，如果有用在室外温差可能有冷热冲击的话，你就要注意，另外它的尺寸没有办法做得很小，像钽电100UF可以做到

0.8，在手机上要用100UF的话，一定不可能选用陶瓷电容器，单价、性能在等效串联上面做得比较低，可能客户觉得这个是不需要，浪费。钽电完全可以做得到，另外陶瓷电容器的技术，现在是发展很快，但是要做高容的还是有困难，比如330UF这一类的，完全做不到。钽电容单颗可以做到2200UF，如果你选用10UF的话，你完全可以选用陶瓷电容器，当你选择330的话，你一定选用钽电，不是陶瓷电容器。钽电技术也在发展，一个是往高容发展，一个是往小尺寸发展。高振动上面，钽电就非常可靠，另外耐高温环境下，钽电也相对比较可靠。

提问：钽电容我们以前用得还是比较多，都是在常温下，现在像我们天然气井、油井，我要下去测它的温度、压力，它现在已经达到很深了，几千米、五六千米，刚才听了你最高工作温度可以达到200度，目前你这个达到200度，是不是设计的时候就是在200度，或者更高？

黄勇：是的，现在做石油勘探，在国内的话，在西安有很多客户，我们在那边已经成功推广，像刚才讲的135E这个产品，专门为石油勘探开发的，因为石油在往压的越打越深，越来越贵，很多客户提出耐高温的，135E这个系列专门针对200度的温度的产品。

提问：四川地区现在都是在5000米左右，如果在南海，那就要到1万米左右，温度比较高了，所以我们要求它在125度，有些都不行了。200度如果还可以，我们就可以选这个选型。

黄勇：135E这个产品是成熟的产品，是很早就有，军方上面也需要耐高温的，最早这个产品用在液钽上面，以前石油勘探在国外，Vishay是一家美国公司，所以跟国外大的石油勘探厂商配合时间已经很长了，这是非常成熟的商用系列，完全可以满足200度的温度。

提问：你好，我想请问一下液钽这个引角强度在极限条件下，弯折的强度是多少？耐酸碱是多少？

Vishay专家：Vishay公司的公司每一个公司都有4、50年的历史，我们的封装技术到目前为止还没有破到漏液的问题。

提问：如果在被破坏掉的情况下，液钽对周围电路板的腐蚀情况呢？

Vishay专家：绝对会破坏，在正常使用情况下，绝对不会有问题。

提问：引角在长期温度下有什么影响呢？

黄勇：我碰到的问题是，液钽使用的场合都比较特殊，它可能是有非常高的振动这一类的，我们是在安全方式上对客户有一些建议，比如说我的角折弯的时候有一个缓冲，你固定板子的时候，除了刚好结合，还可以作为点胶的方式固定，因为高强振动也可以造成破坏，所以给客户有一些建议安装方式方法这一类的。

提问：我问一个非技术的问题，你谈到军规、军品，大家应该怎么样跟Vishay联系，要采购的话应该怎么样做？

黄勇：Vishay在国内的代理商非常多，而且这种被动的器件没有像主动器件那么敏感，所以销售渠道应该是没有任何问题的。Vishay在国内有3个自己的直接的办理处，在北京有、上海有、深圳有，包括在成都都有很多代理商，这些都是Vishay认定的供应商，在Vishay官方网站上，我们有把Vishay所有的代理商都有放在上面。

Vishay专家：在报纸里面都有华东、华南、华西都有，技术方面，我们国内都有三个地方，技术上可以给予支持。

黄勇：我们办事处联系方法在Vishay官方网站上都是有，现在销售渠道几乎是国内比较主要的城市都可以找得到Vishay的代理商。像我们从美国过来的，他做液钽有做二三十年了，每年花一两次长时间的旅行看国内的客户。

提问：我想问一个问题，对于HE3这个电容器，资料上面写的是这85度，如果使用环境超过了85度，能不能使用？

黄勇：其实这个有很多客户问过，我们也在做相应的测试，满足军标的话，必须要有完整的测试报告，应该是可以用在高温环境下使用，只是测试还没有结束，等我测试结束以后，我会在我的系列上面把这个温度范围提高。

Vishay专家：不管哪一个产品，我们一般都是先研发一些商用的，一般我们都会继续试，能不能升级到125度或者150度，这个我们还在测试，我们目标是要达到比85度还要高。

黄勇：像刚才STE系列，是轴向型的，我们也在做升高一个等级测试，也有客户提出来用在更高温度条件下。

提问：还有一个问题我想问一下，如果是80V峰值的话，能不能经得住冲击？

黄勇：如果标的80V，肯定能够用在80V下面。如果规格上面没有写，需要详细的话，肯定要做测试，这个我不能说。

提问：国内有些标准上面，有一些电源测试。

黄勇：我们的系列在网站上你发现规格书后面有详细的符合哪些电压测试，都有。如果我们没有给你很明确答复说50V可以冲到80V，那你就要选择高一点的电容。

Vishay专家：其实85度已经测了，已经到125度了。

提问：刚才说的跟我想的是一个问题，是一个标准的问题，我们国内的标准有三个，你们从美国拿过来的标准，你们能不能把这两个标准相互交互一下，我们选型的时候，这个东西选出来肯定满足国军标的，那就没有问题了。

黄勇：我们目前提供的是美军标的。

提问：目前我们没有国军标的英文版。

黄勇：这个认证的话，国内是有专门认定的机构，像我们认定的话，是美国专门有机构做测试。

提问：国内有一些相应的测试条件，压力、温度、老化时间等等。

黄勇：我们可以根据你的要求做测试，这个没有问题，只是说如果商业运作上我帮你做测试，你提供的产品可能要根据重要军标。

提问：我说的是这个意思，你们有你们的测试条件，国内有国内的测试条件，你决定我的测试条件是比国军标的条件更残酷，你的标准肯定就比我们的更强，我们拿过来就肯定可以用，是不是可以这样？

黄勇：实际上美军标和国军标的测试，听我的客户讲，是非常非常接近，甚至美军标更苛刻一点。如果你要我做国军标的测试的话，你给我要求，我可以帮你做测试，这个没有问题。

提问：我问一个跟技术关系不大，Vishay电容技术当然好，但交货期比较长，我问一下你们在这方面有没有改进的问题？第二个问题，我想问一下Vishay这几十年的发展，逐渐收购了国际上还是有名气的公司，我想问一下Vishay在整合上面是什么考虑？整合过程中有一些混乱，这方面考虑是什么样？

黄勇：其实很多的问题是在沟通上面，而不是真正的产品交货期长上面，传统的固钽从投料到生产完成需要25个工作日，我在上海已经上班9年了，我去拜访客户的时候，Vishay 的产品怎么服务这么长，这个不是服务长的问题，是人员太少。现在Vishay在上海，我们上海办事处有50个人，像我这样的经常跟我们代理商一起拜访客户，很多中间服务需要双方之间沟通以后才可以完成，当然你第一次下订单给我，我的时间没有办法定，后面可以根据生产预测这些，我们代理商，包括Vishay可以跟你做一些沟通上面备货，这不是问题的，电容我们在国内推广非常成功，你讲Vishay收购很多公司，我只是负责钽电的，我不能决定那个问题。你讲的这个问题我会跟公司反映的，但是电容的话，我觉得没有时间非常长，相反，我们的竞争对手交货期更长。