低ESR钽电容器中石墨和银浆的优选
摘要
顾客对以聚合物和二氧化锰为电解质的钽电容器的低ESR（等效串联电阻）特性有持续的需求。要生产出致密的阴极接触层，石墨和银浆的配方的优选就很重要。优选后的石墨和银浆具有良好的浸渍性并对被膜块起到良好的包覆作用。良好的石墨层和银浆层也可以在钽电容器的生产和表面安装过程中表现出良好的热稳定性和结合强度。
本文描述了石墨和银浆的关键特性。讨论了钽电容器生产过程中覆盖在电解质上的石墨和覆盖在石墨之上的银浆两者之间的相互影响。
可使用润湿角度测量方法、热稳定性变化和阳极块界面结合强度来解释石墨和银浆的特性。要使钽电容器获取理想性能，需要重点讨论一下石墨和银浆中碳、银浆、树脂和溶剂各自所起的作用。针对石墨和银浆特性对低ESR钽电容器生产提出一些建议。
1、前言
为获得低ESR钽电容器（以聚合物和二氧化锰作为电解质），有必要强调一下石墨和银浆在其中所起的作用。重点关注的是石墨和银浆的颗粒尺寸分布和形态，因为在烘干后所形成的薄膜层中，石墨和银浆需要形成良好的包覆状态才能有利于电连接。树脂的正确选择也是很重要的，它对内部ESR 以及ESR的稳定起到重要的作用。钽电容器在进行表面安装过程中，要经受远红外回流焊焊接；在这种回流焊过程中，石墨、银浆和树脂的良好包覆对钽电容器经受住260℃或更高温度起到很重要的作用。树脂热衰变会导致ESR出现较大的偏移，同时会引起钽电容器的机械性能失效。以前，树脂使用的是丙烯酸，现在已经被新型树脂所取代，其中包括环氧类树脂。通过温度重力分析（TGA）对这些原材料进行定量分析，可以说明热稳定性变化和ESR偏移的所导致的差异。
导电填充物（银或碳）和树脂之间比例对最终ESR有直接的关系。这种比例范围需要评价继而才能获得更低ESR。树脂低将会导致导电填充物分布不良。树脂太多又会压缩银或碳，继而导致导电层变薄。
使用的溶剂类型对石墨和银浆的性能也很重要。溶剂的选择方法可通过对聚合物/二氧化锰层上的石墨和银浆进行简单的接触角测量得到。溶剂对石墨和银浆的浸润性和边角覆盖的好坏将会对钽电容器的质量有直接的影响。另外，流变能力也会影响到包覆性、导电层的厚度以及内部ESR。
对于配方设计工程师来说，必需有针对的对聚合物钽电容器和二氧化锰钽电容器开发出不同的银浆和石墨浆料。这些浆料的电性能和相互作用很大程度会受到电解质类型的影响。对于有机聚合物电解质钽电容器来说，银浆/石墨的烘干温度一般比二氧化锰电解质钽电容器要小得多。通常二氧化锰电解质钽电容器用银浆/石墨的烘干温度大于150℃；而有机聚合物电解质钽电容器用银浆/石墨的烘干温度低于150℃。受高烘干温度的影响，二氧化锰型钽电容器会因烘干温度原因而使银层稠化，从而降低ESR。可是，对于聚合物钽电容器这种稠化现象是不会发生，这就需要对原材料性能进行最优选择。
为了说明树脂类型和不同阴极层结合强度之间的关系以及温度增加前后初始ESR和变化ESR之间的关系，要对附着力强度进行测量。
2、试验
碳和银（粉粒）颗粒尺寸的分布可使用X光衍射仪进行测量。
为了评价ESR，将有机聚合物钽电容器（D壳）手工浸入浆料中，然后用吸墨纸吸干；在空气中风干浆料，然后在80℃下预干燥20分钟，紧接着在150℃下烘干30分钟。对于二氧化锰，浆料烘干温度是200℃，时间持续60分钟。烘干后使用仪器测试ESR和热稳定性。
为了确定润湿角，可将浆料小液滴直接滴在电容器表面，这样就可以获得液滴的数字图像，然后测量接触角。
通常使用被银块上的残端的机械拉力强度去评价石墨/银内表面的附着力。测量温度为260℃（选择高温度是为了强调本体强度和树脂粘合物类型之间的差异）。
3、结果和讨论
石墨粉末
通常，石墨粉末是由不同颗粒尺寸和表面积的颗粒构成。在实际配比中有必要对粉粒进行评价以确定出合理的类型。图1显示出的是石墨的扫描电子图片。标样中的石墨颗粒尺寸有6微米。
图1 石墨的扫描电子图片图2 银粉A的扫描电子图片银粉
一般情况下，银粉是用银盐通过化学方法制成。在这个反应中有可能改变银盐变量，产生不同分布或不同形态的颗粒尺寸的银粉。
为了说明化学沉淀法中参数改变对合成银粉的物理性能影响，准备了两种银粉A和B，并通过改变化学过程来进行比较。银粉A的颗粒尺寸是6.1um，银粉B的颗粒尺寸是3.5um。图2和图3是银粉A和B的扫描电子图片。
图3 银粉B的扫描电子图片
银片
为了把银粉制成更好的导电银片形态，需要有一个研磨过程。使用设计好的试验（使用不同的研磨状态）生产出银片。在研磨过程中需要使用表面活性剂作为润滑油。表面活性剂可避免银粉粘结在一起，有助银粉在银浆中散布。有文献表明表面活性剂的正确选择以及与混入树脂的良好作用对钽电容器是有益的。
使用银粉和表面活化剂制成4种银片。通过改变制作过程可以获得不同尺寸的银片。使用颗粒尺寸测试仪进行测量，结果见表1。
表1 银片的颗粒尺寸
为了确定不同颗粒尺寸分布/形态对银粉的影响，要选择出合理的浆料配方。浆料要用已准备好的银片A、B、C和D分别制成。然后在已用石墨包覆的聚合物钽电容器上进行浸渍、吸干和烘干。测量ESR结果见表2。
表2 不同银片的银浆的ESR
从结果可以看出，通过使用颗粒为3~4微米的银粉颗粒（B或C），可以有效地降低ESR。通过电子扫描分析对银片进行验证。图4和图5显示的是电子扫描图片。银片A具有最小的片式结构，而银片D具有最大的片式结构。银片的形态对银浆的ESR有直接的影响。
图4 银片B的扫描电子图片图5 银片D的扫描电子图片树脂的热稳定性
为了表现出银浆中所使用粘合树脂的作用以及对热稳定的影响，准备了两种银浆配方。银浆A 是由丙烯酸树脂制成。银浆B是由环氧树脂制成。这两种标样在正常的烘干曲线下烘干，然后按10℃/分钟速率从30℃到400℃进行升温。
图6a银浆A（丙烯酸）TGA曲线图6b银浆A（丙烯酸）TGA曲线弱——热稳定性——弱热稳定性
图7a 银浆B（环氧）TGA曲线图7b 银浆B（环氧）TGA曲线
——强热稳定性——强热稳定性从这两个TGA曲线可以看出，丙烯酸类银浆（银浆A）比环氧树脂类银浆（银浆B）有更好的热分解效果。见图6a和图7a 。如果出现第一次衍射曲线，就可以清晰的看到银浆A和银浆B的波
检测出这两种银浆使用在聚合物钽电容器后的初始ESR以及260℃加热3分钟后的ESR。这种检
溶剂的选择以及溶剂在获得良好的边缘包覆中所担当的角色
要获得低ESR，溶剂的选择至关重要。它保证电解质层的银浆润湿性能良好，从而保证被膜块上的石墨和银具有良好的包覆性。一个粘结良好的石墨和银层，可以使钽电容器具有良好的电性连接。良好的包覆可减少阳极边缘的电阻，从而使钽电容器获得高可靠性。
不良的石墨包覆会导致高漏电流和电性短路。不良的银包覆会导致高ESR。因此要尽可能保证石墨和银层包覆的一致性。
为更好的说明，准备了另外两种银浆标样。
用银浆C（具有高表面张力的溶剂）和银浆D（具有低表面张力的溶剂）作一下比较。评估两者在被覆聚合物电容器后的润湿性能。使用内部试验方法去评价接触角，可以看出溶剂的选择对银浆特性有很大的影响。
银浆C（具有高表面张力的溶剂）提供了58。的高接触角。见图8和图9。这种评定润湿性能的方法已能使用在石墨浆料中。
图8 石墨层上银浆C 的接触角 图9 石墨层上银浆D 的接触角
表5 接触角测量
银浆C 和D 表面张力的大小将会影响电容器的包覆。下面显示出了银包覆电容器后良好的包覆和不良的包覆的示例图片。
图10 弱银包覆后的电容器 图11 强银包覆后的电容器
其他因素例如固体内容物和粘结度都会影响浆料的流动性。流动性将会影响到浆料对电容器的包覆。低ESR 可以通过降低石墨层在电容器的厚度来获得。对于银层，合理的厚度可以增加导电性。一般，石墨层的厚度大约是1-2微米。银的厚度是30微米。
要确保良好的包覆，检查包覆后钽电容器的横截面是一种好的方法。如图12所示。
图12 钽电容器边缘的横截面图图13 粘结拉力测试的原理图
石墨/银截面的结合强度
随着无铅焊接的导入，在表面安装过程中需要更高的温度。因此，需要强调的是电解质和导电层的内部和界面结合强度良好可改善钽电容器可靠性。本文前面提到过浆料配方中加入的树脂的热稳定性起着重要的作用。为了确定结合强度，在二氧化锰电容器上评价过三种银浆，下面是评价的银浆：银浆E（丙烯酸）、银浆F（环氧类型1）和银浆G（环氧类型2）。这些银浆浸渍、烘干。使用导电粘结剂，将粘结导线粘结到电容器，然后固化，如图13所示；然后放置到粘结测力仪，测量拉力结合强度。表6中是试验结果。
可以看出，试验的银浆的拉力强度有很大的差异。环氧类型的银浆F和G的结合强度比丙烯酸类的银浆E要大。环氧类型2的拉力强度比环氧类型1 要大。上面所有检验的失效模式都出现在石墨和银层之间。
4、结论
通过上文可以看出，银片的范围可由不同颗粒尺寸分布/形态组成，并且对被膜块的ESR有影响。3-4微米的颗粒尺寸的银片可以提供低ESR。银浆中丙烯酸树脂与环氧树脂相比在热稳定性方面有很大的差异。这对ESR和电容器受热冲击后的ESR漂移都有影响。温度重力分析（TGA）对测量树脂类型的热稳定性是非常有用的。溶剂的选择以及它们的表面拉力在电容器的浆料润湿性能方面扮演重要的角色。石墨和银层的好的包覆性对获得低ESR是必要的。测量浆料的液滴的接触角对电容器的润湿性能很有益。
为改善石墨和银接触面的附着性，树脂粘结剂化学特性是非常重要的。环氧树脂粘结剂比丙烯酸类型的有更高的结合强度。通过对使用树脂的优选可以改善结合强度。
所有这些优选因素对生产出高性能的钽电容器以及提高钽电容器在电器设备中可靠性是有益的。
黑磷和石墨烯对比的优缺点 黑磷和石墨烯对比的优缺点，是大多数人想要了解的事情。因为，这两种材料都是近年来热门的话题，很多媒体都在宣传，但是大家对黑磷、石墨烯可能仅限于听过名字，对它们都没有深入的了解过，自然也就不知道黑磷、石墨烯的优缺点。先丰纳米作为专业的纳米材料公司，下面就给大家简单的介绍黑磷和石墨烯对比的优缺点。 石墨烯具备众多优异的力学、光学、电学和微观量子性质，是具备透光性好、导热系数高、电子迁移率高、电阻率低、机械强度高等众多普通材料不具备的性能，未来有望在电极、电池、晶体管触摸屏、太阳能、传感器超轻材料、医疗、海水淡化等众多领域应用，是很有前景的先进材料之一。 石墨烯可能不会通过其自身作为一种理想材料来实现未来的巨大影响，而是通过它衍生的产物。尽管石墨烯有着许多令人眼花缭乱的优点，但它也有缺点，尤其是不能充当半导体——这是微电子的基石。 在高科技设备面前，石墨烯的光环黯淡了一些。电子时代的大多数被认为有价值的材料都是半导体，而石墨烯更像一个金属导体。 二维黑磷单晶（又称黑磷），二维黑磷单晶是纯磷可以形成的三种不同的晶体结构（或同素异形体）之一。其他两种材料分别是用于制造烟花的白磷和用于制造火柴头的红磷。 二维黑磷单晶由位于两个位面的波浪形磷原子组成，其属性已经使它成为材料学界的宠儿，其电子转移速率为600 cm2/vs，一些研究人员希望进一步提高这一速率；同时，
其频间带隙（让电流通过该物质所需要的电伏）是可调谐的，即电子工程师可以通过简单 的改变二维黑磷单晶的叠层调整带隙，这一特性有利于根据具体要求设计出期望的带隙。 二维黑磷单晶在空气中不稳定，在24小时后，就可以看到材料表面的气泡，然后整 个设备在数日内就会失效。 以上就是黑磷和石墨烯对比的优缺点的介绍，有任何问题，欢迎立即咨询先丰纳米公司。 先丰纳米是江苏先进纳米材料制造商和技术服务商，专注于石墨烯、类石墨烯、碳纳 米管、分子筛、黑磷、银纳米线等发展方向，现拥有石墨烯粉体、石墨烯浆料和石墨烯膜 完整生产线。 自2009年成立以来一直在科研和工业两个方面为客户提供完善服务。科研客户超过 一万家，工业客户超过两百家。 南京先丰纳米材料科技有限公司2009年9月注册于南京大学国家大学科技园内，现 专注于石墨烯、类石墨烯、碳纳米管、分子筛、银纳米线等发展方向，立志做先进材料及 技术提供商。 2016年公司一期投资5000万在南京江北新区浦口开发区成立“江苏先丰纳米材料科技有限公司”，建筑面积近4000平方，形成了运营、研发、中试、生产全流程先进纳米 材料制造和技术服务中心。现拥有石墨烯粉体、石墨烯浆料和石墨烯膜完整生产线，2017年年产高品质石墨烯粉末50吨，石墨烯浆料1000吨。 欢迎广大客户和各界朋友莅临我司指导！欢迎电话咨询或者登陆我们的官网进行查看。
陶瓷电容失效分析： 多层片状陶介电容器由陶瓷介质、端电极、金属电极三种材料构成，失效形式为金属电极和陶介之间层错，电气表现为受外力（如轻轻弯曲板子或用烙铁头碰一下）和温度冲击（如烙铁焊接）时电容时好时坏。 多层片状陶介电容器具体不良可分为: 1、热击失效 2、扭曲破裂失效 3、原材失效三个大类 （１）热击失效模式： 热击失效的原理是：在制造多层陶瓷电容时，使用各种兼容材料会导致内部出现张力的不同热膨胀系数及导热率。当温度转变率过大时就容易出现因热击而破裂的现象，这种破裂往往从结构最弱及机械结构最集中时发生，一般是在接近外露端接和中央陶瓷端接的界面处、产生最大机械张力的地方（一般在晶体最坚硬的四角），而热击则可能造成多种现象： 第一种是显而易见的形如指甲狀或U-形的裂縫 第二种是隐藏在内的微小裂缝
第二种裂缝也会由裸露在外的中央部份，或陶瓷/端接界面的下部开始，并随温度的转变，或于组装进行时，顺着扭曲而蔓延开来（见图4）。 第一种形如指甲狀或U-形的裂縫和第二种隐藏在内的微小裂缝，两者的 区别只是后者所受的张力较小，而引致的裂缝也较轻微。第一种引起的破裂 明显，一般可以在金相中测出，第二种只有在发展到一定程度后金相才可测。 （２）扭曲破裂失效 此种不良的可能性很多：按大类及表现可以分为两种： 第一种情况、SMT阶段导致的破裂失效 当进行零件的取放尤其是SMT阶段零件取放时，取放的定中爪因为磨损、对位不准确，倾斜等造成的。由定中爪集中起来的压力，会造成很大的压力 或切断率，继而形成破裂点。
这些破裂现象一般为可见的表面裂缝，或2至3个电极间的内部破裂；表面破裂一般会沿着最强的压力线及陶瓷位移的方向。 真空检拾头导致的损坏或破裂﹐一般会在芯片的表面形成一个圆形或半月形的压痕面积﹐并带有不圆滑的边缘。此外﹐这个半月形或圆形的裂缝直经也和吸头相吻合。 另一个由吸头所造成的损环﹐因拉力而造成的破裂﹐裂缝会由组件中央的一边伸展到另一边﹐这些裂缝可能会蔓延至组件的另一面﹐并且其粗糙的裂痕可能会令电容器的底部破损。 第二种、SMT之后生产阶段导致的破裂失效 电路板切割﹑测试﹑背面组件和连接器安装﹑及最后组装时，若焊锡组件受到扭曲或在焊锡过程后把电路板拉直，都有可能造成‘扭曲破裂’这类的损坏。 在机械力作用下板材弯曲变形时，陶瓷的活动范围受端位及焊点限制，破裂就会在陶瓷的端接界面处形成，这种破裂会从形成的位置开始，从45°角向端接蔓延开来。
关于石墨烯电池的调研报告 0引言 《世界报》的一则关于西班牙Graphenano 公司同西班牙科尔瓦多大学合作研究出首例石墨烯聚合材料电池的消息，引起了世界各地的转发与评论，该消息称石墨烯聚合材料电池能够提给电动车1000公里的续航能力，而其充电时间不到8分钟。为调查此消息的真实性与石墨烯聚合材料电池的可行性，于是检索、收集了大量的资料，并总结做出了自己的调查结果。 1石墨烯简介 石墨烯（Graphene ）是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二維材料。石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈?海姆和康斯坦丁?诺沃肖洛夫，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，而证实它可以单独存在，两人也因「在二维石墨烯材料的开创性实验」为由，共同获得2010年诺贝尔物理学奖。 石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；导热系数高达K m W ?/5300，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过s V cm ?/215000，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约m ?Ω-810，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。 特斯拉CEO 马斯克近目在接受英国汽车杂志采访时表示，正在研究高性能电池，特斯拉电动车的续行里程很快将能达到800公里，比目前增长近70％。其表示，特斯拉始终致力于打造纯电动汽车，将继续革新电池技术，不考虑造混合动力车。特斯拉Model3电动汽车的续行里程有望达N320公里，售价约为3.5万美元。[]《功能材料信息》 2014年第11卷第4期 56-56页据悉，石墨烯兼具高强度、高导电性、柔韧性等优点，应用于锂电池负极材料后，可大幅度提高其电容量和大倍率充放电性能 ，或成特斯拉电池的理想材料。 特斯拉研究高能电池石墨烯或为理想材料 这项新技术的核心在于，新型多孔石墨烯材料含有巨大的内部表面区域，因此能实现在极短时间内充电。所充电能量与普通锂电池的电能量相当。更重要的是，石墨烯电池电极在经过1万次充放电之后。能量密度并未出现明显损失。 这种多孔石墨烯材料的超级电容，还可以为电动车节省大量的能量"如今，电动车的电能浪费现象仍旧普遍存在" 1新闻方面 首先，我从网上搜索了相关的新闻，包括ZOL 新闻中心科技频道的“石墨烯电池或将引领改革：充电10分钟跑1000公里”说道“这项突破性研究，为人类认知石墨烯等材料特性带来全新发现，并有望为燃料电池和氢相关技术领域带来革命性的进步”；21世纪经济报道的“中国2015年量产石墨烯锂电池或颠覆电动车行业”说道“2014年12月初，西方媒体报
钽电容器使用指导 基础特征 1.电容量以标称电容量C n表示，单位为uF,为避免电源频率的影响，使用100Hz或120Hz 并采用串联等效电路测量，标准测量电压为U_= 2.20-1.0V（有效值）或更低，测量温度为25℃，允许15℃~35℃范围内变动。 2.电容量允许偏差 表示与标称电容量值的允许差异 用符号表示为：K：±10%，M：±20%Q：-10%~+30% 3.损耗角正切值tgδ 由于电容器的结构存在电阻，在春联等效电路是可以用电器对频率的响应Xc=1/2πfc和等效串联电阻ESR来表示损耗，即tgδ=ESR/Xc 损耗角正切值是在0.5VAC120Hz下测试算成百分比 4.额定电压 表示为可连续施加在电容器上的最大DC电压。用V R或V R表示，单位：伏（V）。 5.漏电流 漏电流测量须连接1KΩ电阻，施加额定电压5min读数，标准漏电流是不大于容量乘以额定电压再乘以一个常数。 6.等效串联电阻 串联等效电阻是电容器在串联等效回路中所测得的电阻，测量频率为100KHz。 7.使用温度范围 使用温度范围-55℃~125℃，额定电压下最大使用温度为+85℃，大于85℃时最大允许施加电压是类别电压，在各型号说明书另有规定。类别电压约为额定电压的0.65倍。 使用说明 1.使用电压 电容器的故障受使用电压和额定电压的比率影响很大，设计实际电路时，请考虑到所有要求的可靠性，适当降低电压。 使用低阻抗电路时（尤其开关电源中的滤波电容器），请将使用电压设定在额定电压的1/3以下，使用其他电路时，请将使用电压设立在额定电压的2/3以下。
在低阻抗电路中电容器并联使用时，将增加直流浪涌电流失效的危险，同时请注意并联电容器中储存的电荷，通过其他电容器放电。 钽电容器在电路中，应控制瞬间大电流对电容器的冲击，建议串联电阻以缓解这种冲击。请将3Ω/V以上的保护电阻器串联在电容器上，以限制电流在300mA以下。无法插入保护电阻时，请使用1/3额定电压以下作为工作电压。 2.反向电压 固体钽电容器为极性电容器，一般不允许加反向电压，不得已的情况下，允许在短时间内施加小量的反向电压，其值为2.5℃时不大于10%U R或1V（取小者）。 如果长期在有反向电压请先用双极性电容器。CA30型、CA35型等非固体钽电容器不能承受反向电压，在测量过程中如不慎使用钽电容器承受了不应有的反向电压，则该电容器报废处理，即使各参数当时测试仍然合格。禁止使用万用表电阻档对钽电容器或其本身进行不分极性的电阻测试。 3.失效率的影响因素 实际所加钽电容两端的电压越低于额定电压，钽电容器的失效也越低。钽电容器的失效率在85℃额定电压下最大允许负载条件下评定的，在实际电路中，往往存在电压或电流的峰值冲击及纹波电流，为了使钽电容器使用具有高可靠性，推荐使用电压为额定电压的1/2.对于大于85℃环境条件下，要以类别电压为基准，进行降压设计，类别电压约为额定电压的0.65倍。影响失效的另一因素是接在电容器上的串联电阻，在电路中通电容器串联的电阻越大，失效率也就越低。 失效率等级：2.0%/1000h表示为L；1.0%/1000h表示为M；0.1%/1000h表示为P；0.01%/1000h 表示为R；0.001%/1000h表示为S 4.纹波电流 直流偏压与交流分压峰值之和不得超过电容器的额定电压。交流负峰值与直流偏压之和不得超过电容器所允许的反向电压值。纹波电流流经电容器产生有功率损耗，导致产品自身温度增加致使热击穿概率增大，有必要在电路中对纹波电流或电容器允许功率损耗进行限制。各种非固体钽电容器按壳号允许最大纹波电流的有效值（+85℃40KHz0.66U R)见表1，在不同的使用电压，频率下纹波电流系数参见表2。
电容器的等效电阻(ESR) Series Resistance的缩写，即“等效串联电阻”。理想的电容自身不会有任何能量损失，但实际上，因为制造电容的材料有电阻，电容的绝缘介质有损耗。这个损耗在外部，表现为就像一个电阻跟电容串联在一起，所以就称为“等效串联电阻”。和ESR 类似的另外一个概念是ESL，也就是等效串联电感。早期的卷制电感经常有很高的ESL，容量越大的电容，ESL一般也越大。ESL经常会成为ESR的一部分，并且ESL会引起串联谐振等现象。但是相对电容量来说，ESL的比例很小，出现问题的几率很小，后来由于电容制作工艺的提高，现在已经逐渐忽略ESL，而把ESR作为除容量、耐压值、耐温值之外选用电容器的主要参考因素了。串联等效电阻ESR的单位是毫欧（mΩ）。通常钽电容的ESR通常都在100毫欧以下，而铝电解电容则高于这个数值，有些种类电容的ESR甚至会高达数欧姆。ESR的高低，与电容器的容量、电压、频率及温度都有关系，当额定电压固定时，容量愈大 ESR愈低。同样当容量固定时，选用高的额定电压的品种也能降低 ESR；故选用耐压高的电容确实有许多好处；低频时ESR高，高频时ESR 低；高温也会造成ESR的升高。现在电子技术正朝着低电压高电流电路的设计方向发展，供应给元器件的电压呈现越来越低的趋势，但对功率的要求却丝毫没有降低。按P=UI的公式来计算，要
获得同样的功率，电压降低了，那就必须得增大电流。例如INTEL、AMD的最新款CPU，电压均小于2V，和以前 3、4V的电压相比低得多。但另一方面这些芯片由于晶体管和频率的激增，需求的功耗却是增大了许多，对电流的要求就越来越高了。例如两颗功率都是70W的CPU，前者电压是3、3V，后者电压是1、8V。那么，前者的电流I=P/U=70W/3、3V= 21、2A；而后者的电流I=P/U=70W/1、8V= 38、9A，将近是前者电流的两倍。在通过电容的电流越来越高的情况下，假如电容的ESR值不能保持在一个较小的范围，那么就会产生更高的纹波电压（理想的输出直流电压应该是一条水平线，而纹波电压则是水平线上的波峰和波谷）,因此就促使工程师在设计时，要使用最小的ESR电容器。ESR值与纹波电压的关系可以用公式V=R（ESR）I表示。这个公式中的V就表示纹波电压，而R表示电容的ESR，I表示电流。可以看到，当电流增大的时候，即使在ESR保持不变的情况下，纹波电压也会成倍提高，因此采用更低ESR值的电容是势在必行的。此外，即使是相同的纹波电压，对低电压电路的影响也要比在高电压情况下更大。例如对于3、3V的CPU而言，0、2V纹波电压所占比例较小，不足以形成很大的影响，但是对于1、8V的CPU，同样是0、2V的纹波电压，其所占的比例就足以造成数字电路的判断失误。例如《电子报》xx年第26期17版的《由NCP1200构成的12V、1A开关电
400V47电解电容失效分析报告 客户供应商问题发生处 市场反馈品 产品名/型号 400V47uF 部品名铝电解电容器收到反馈 品 时 间 Discipline1 组织成员 ***（技术部长）*** ( 品保部长) *** （工艺工程师） *** （材料工程师）***（制造部长）***（品质主管） 日期/时间：2009年12月29日 Discipline2 问题描述 收到***司400V47uF市场反馈品（14只，见下图1）。 图1 Discipline3 原因分析 一.外观质量： 1.不良品生产年代分类情况： 序号 套管线号 生产时间 数量 NO1 U-5 2006年 1 NO2 V-3 2007年 10 NO3 W-H 2008年 3 从以上不良品套管表面标识可知，反馈产品为本司2006年-2008年生产产品， 与前几次市场反馈品为同时期生产产品。
43.7nF 95.7 837 33.37nF 261.6 1540 测试结论：容量小、损耗及漏电流大。 有引线产品X线图片 断引线产品图片
透视检查结论： 以上X线透视检查结果表明：反馈品除芯包鼓凸外，其他内部结构无异常。 四、解剖电容器内部结构： 解剖电容器内部结构：橡皮塞老化变形、表面局部有电解液残余（图3），芯包发热干 枯、电解液挥发，但铝壳内壁无击穿打火痕迹（图4）。进一步展开检查芯包内部结构，电 解纸发热局部部位呈焦黄色、阳极箔片脆干，但电解纸及箔片表面无击穿点，而且引线与 箔片铆接质量良好（图5）。 图3 图4 图5 五、原因分析： 以上测试、解析结果表明：此次反馈不良品大部分为同时期生产产品，而且不良现象基本相同，均为典型的长时间使用后的发热失效品。根据电容器发热失效机理，以及我们对该产品的材料工艺配套和制程的进一步追溯分析、组织相关部门的多方讨论意见等，我们分析认为造成该产品多次市场失效的可能原因是： 1.该产品生产时间偏长。虽然 08年才开始陆续使用，存在一定的装机、储存、发运或后续
钽电容器失效分析概述 1、前言 要对电容器进行严谨的失效分析，有必要全面了解电容器的结构。电容器因其使用的材料及其结构不同分为不同的类型：钽电容器、陶瓷电容器、铝电容器等（见表1）。每种电容器因其提供独有的特性而具有特殊的应用。如同三明治一样，简单的电容器是把一个绝缘体材料夹在两个导体之间，通过导体施加偏置电压。电容器容量（C）由如下等式给出，其中e,A和t分别表示介电常数，表面积以及厚度。 C = e A/t (等式1) 表1 不同类型的电容器 方式是增加等式1中的“A”表面积。不同类型电容器获得的方式是不同的。比如钽电容器，可通过使用多孔钽阳极来获得（高比表面积），通常阳极块是由钽粉连同钽丝一起压制并烧结后制成的。然后用电化学的方式在高比表面积多孔钽阳极块上生成无定形Ta2O5电介质。 一般Ta2O5电介质层只有几十个纳米厚。然后使用阴极材料浸渍多孔阳极块（MnO2 或是导电层），在小的容积中生成高容量（见图1）。一般固体钽电容器使用在100V以下，其中多数情况下是使用在50V以下。湿式钽电容器（阴极是液体）工作电压可以高一些，可以达到几百伏。 图1 (a)钽电容器结构示意图 (b)所示的是钽阳极块内部的钽/电介质/MnO2阴极 (c)所示的是阳极块内部的钽/电介质/导电聚合物阴极
对于陶瓷和薄膜电容器来说，其电介质层和电极材料是分别交互堆积的，这种交互堆积的电极可以避免极性相对的电极接触。图2所示的是陶瓷电容器的典型结构。几十到上百（陶瓷电容器中）甚至上千（薄膜电容器）电极层堆积起来，已获得需要的容量。 图2 陶瓷电容器的典型结构 因为不同类型电容器的材料和结构有明显的差异（见表1，图1和图2），所以引起电容器失效的原因也有所不同。因此，每一种条件都需有特定的失效分析方法。需要注意的是失效电容器的失效分析是一种全面的因果分析，包括对电路和应用条件的分析。本文所论述的是片式钽电容器的失效分析概述。 钽电容器的电失效模式可以分成三种类型：高漏电流/短路、高等效串联电阻以及开路/低容量，多数的失效集中在高漏电流/短路上。每一种失效模式都有其自身可能的原因，因此失效分析方法要由失效类型来确定，这在下面会讨论。在讨论破坏性分析之前，有必要在不进一步损坏破坏电容器的条件下尽可能多的获取有关钽电容器的物理和电性能的数据。接触到与电容器有关的背景信息和使用条件，例如电路板的贴装、贮存、使用参数、环境条件、无故障工作时间等等，要尽可能多的收集数据并进行分析，因为单一数据是不能确定出电容器失效的根本原因。图3所列的是片式钽电容器最常见的失效原因（分为使用过程和生产过程两部分），这将有助于对钽电容器进行失效分析。值得注意的是，由使用条件或是生产异常所引起的电容器失效是非常相似的。 图3 引起钽电容器失效的常见原因 （a）高漏电流/短路（b）高ESR 2、非破坏性分析 由于对失效定义的解释是变化的，因此失效分析人员了解电容器失效的类型就变得很重要。在所有的情况中，电容器的验货检验是可以和其产品规范相比较的。此外，无损检验技术的结果
【导读】本文为解说电容器基础的技术专栏。通过电容器的阻抗大小|Z|和等价串联电阻(ESR)的频率特性进行阐述。了解电容器的频率特性，可对诸如电源线消除噪音能力和抑制电压波动能力进行判断，可以说是设计回路时不可或缺的重要参数。 对频率特性中的阻抗大小|Z|和ESR进行说明 1.电容器的频率特性如假设角频率为ω，电容器的静电容量为C，则理想状态下电容器(图1)的阻抗Z可用公式(1)表示。 图1.理想电容器 Xc = 1/（ω×C）= 1/（2×π×f×C）； Xc--------电容容抗值；欧姆 ω---------角频率 π---------3.1415926； f---------频率， C---------电容值法拉 由公式(1)可看出，阻抗大小|Z|如图2所示，与频率呈反比趋势減少。由于理想电容器中无损耗，故等价串联电阻(ESR)为零。 图2.理想电容器的频率特性 但实际电容器(图3)中除有容量成分Ｃ外，还有因电介质或电极损耗产生的电阻（ESR）及电极或导线产生的寄生电感(ESL)。因此，|Z|的频率特性如图4所示呈V字型（部分电容器可能会变为U字型）曲线，ESR也显示出与损耗值相应的频率特性。
图3.实际电容器 |Z|和ESR变为图4曲线的原因如下：低频率范围：低频率范围的|Z|与理想电容器相同，都与频率呈反比趋势减少。ESR值也显示出与电介质分极延迟产生的介质损耗相应的特性。共振点附近：频率升高，则|Z|将受寄生电感或电极的比电阻等产生的ESR影响，偏离理想电容器（红色虚线），显示最小值。|Z|为最小值时的频率称为自振频率，此时|Z|=ESR。若大于自振频率，则元件特性由电容器转变为电感，|Z|转而增加。低于自振频率的范围称作容性领域，反之则称作感性领域。 图4.实际电容器的|Z|/ESR频率特性(例) ESR除了受介电损耗的影响，还受电极自身抵抗行程的损耗影响。高频范围：共振点以上的高频率范围中的|Z|的特性由寄生电感(L)决定。高频范围的|Z|可由公式(2)近似得出，与频率成正比趋势增加。ESR逐渐表现出电极趋肤效应及接近效应的影响。 以上为实际电容器的频率特性。重要的是，频率越高，就越不能忽视寄生成分ESR或ESL 的影响。随着电容器在高频领域的应用越来越多，ESR和ESL与静电容量值一样，成为表示电容器性能的重要参数。 各种电容器的频率特性 以上就电容器寄生成分ESR、ESL对频率特性的巨大影响进行了说明。电容器种类不同，则寄生成分也会有所不同。接下来对不同种类电容器频率特性的区别进行说明。
传说中的“石墨烯电池”技术，难道是一场弥天大谎？ 近几年来，石墨烯这种获过诺奖的材料一直广受社会关注，在相关媒体上也充满了各种“石墨烯电池”等方面的新闻。 广大群众此时可能会好奇：石墨烯这种材料到底有多少用处，能不能依靠它来解决目前材料、电池等方面遇到的一系列技术瓶颈，帮助电动汽车、储能等行业实现飞跃？ 首先上一下结论：“石墨烯电池”这个技术接近于不存在，石墨烯只有在理论上能够提高充放电速率，而对于容（能）量的提升基本没有任何帮助（期望“石墨烯电池”可以解决手机/电动汽车续航的人要失望了），其噱头意义远大于实用价值。 而且石墨烯材料本身纳米材料的高比表面积等性质与现在的锂离子电池工业的技术体系是不兼容的，应用的希望十分渺茫。
在本文中，笔者将结合石墨烯的具体特性，来重点分析石墨烯相关技术，即所谓的“石墨烯电池”在锂电池/储能行业中的发展情况和应用前景。 定义问题：“石墨烯电池”是否存在？ 此处，首先援引知乎用户@土豆泥同学的一篇关于石墨烯的文章，其中对于“石墨烯”电池的定义介绍如下： “事实上，国际锂电学术界和产业界并没有“石墨烯电池”这个提法。维基百科里也没有发现“graphene battery”或者“graphene Li-ion battery”这两个词条的解释。根据美国Graphene-info这个比较权威的石墨烯网站的介绍，“石墨烯电池”的定义是在电极材料中添加了石墨烯材料的电池。这个解释显然是误导。 根据经典的电化学命名法，一般智能手机使用的锂离子电池应该命名为“钴酸锂-石墨电池”。之所以称为“锂离子电池”，是因为SONY在1991年将锂离子电池投放市场的时候，考虑到经典命名法太过复杂一般人记不住，并且充放电过程是通过锂离子的迁移来实现的，体系中并不含金属锂，因此就称为“Lithium ion battery”。最终“锂离子电池”这个名称被全世界广泛接受，这也体现了SONY在锂电领域的特殊贡献。 目前，几乎所有的商品锂离子电池都采用石墨类负极材料，在负极性能相似的情况下，锂离子电池的性能很大程度上取决于正极材料，所以现在锂离子电池也有按照正极来称呼的习惯。比如，磷酸铁锂电池（BYD所谓的“铁电池”不在笔者讨论范畴）、钴酸锂电池、锰酸锂电池、三元电池等，都是针对正极而言的。那么以后如果负极用硅材料会不会叫做硅电池？也许可能吧。但不管怎么样，谁起主要作用就用谁命名。” 从此文可以看出，在电池中，以主要作用的成分（磷酸铁锂锂电池）、机理（液流电池等）来命名是一般通用的规则，那么对于“石墨烯电池”呢？
电容阻值降低、漏电失效分析 2014-08-02 摘要： 本文通过无损分析、电性能测试、结构分析和成分分析，得出导致电容阻值下降、电容漏电是多方面原因共同作用的结果：（1）MLCC本身内部存在介质空洞（2）端电极与介质结合处存在机械应力裂纹（3）电容外表面存在破损。 1.案例背景 MLCC电容在使用过程中出现阻值降低、漏电失效现象。 2.分析方法简述 透视检查NG及OK样品均未见裂纹、孔洞等明显异常。 图1.样品X射线透视典型照片
从PCBA外观来看，组装之后的电容均未受到严重污染，但NG样品所受污染程度比OK样品严重，说明电容表面的污染可能是引起电容失效的潜在原因。EDS能谱分析可知，污染物主要为助焊剂与焊锡的混合物，金属锡所占的比例约为16(wt.)%。从电容外观来看，所有样品表面均未见明显异常，如裂纹等。 图2.电容典型外观照片 利用数字万用表分别测试NG电容和OK电容的电阻，并将部分失效样品机械分离、清洗后测试其电阻，对电容进行失效验证。电学性能测试表明，不存在PCB上两焊点间导电物质（污染物）引起失效的可能性，失效部位主要存在于电容内部。
对样品进行切片观察，OK样品和NG样品内部电极层均连续性较差，且电极层存在孔洞，虽然电极层孔洞的存在会影响电容电学性能，但不会造成电容阻值下降，故电极层孔洞不是电容漏电的原因。 对NG样品观察，发现陶瓷介质中存在孔洞，且部分孔洞贯穿多层电极，孔洞内部可能存在水汽或者离子（外来污染），极易导致漏电，而漏电又会导致器件内局部发热，进一步降低陶瓷介质的绝缘性从而导致漏电的增加，形成恶性循环；左下角端电极与陶瓷介质结合处存在机械应力裂纹，可导电的污染物可夹杂于裂纹中，导致陶瓷介质的介电能力下降而发生漏电，使绝缘阻值下降，此外裂纹内空气中的电场强度较周边高，而其击穿电场强度却远比周边绝缘介质低，从而电容器在后续工作中易被击穿，造成漏电；除此之外，电容表面绝缘层存在严重破损，裂纹已延伸至内电极，加之表面污染物的存在，在恶劣潮湿环境下就会与端电极导通，形成漏电。 对比失效样品，OK样品电容内部结构成分一致，内电极为Ni电极，电极层连续性较差，且存在较多细小孔洞。但并未发现贯穿相邻电极的孔洞和机械应力裂纹的存在，电容表面破损程度亦较低，故不存在漏电现象。
钽电容爆炸|烧毁原因分析 经常碰到很多客户讨论钽电容爆炸问题，特别在开关电源、LED电源等行业，钽电容烧毁或爆炸是令研发技术人员最头痛的，让他们百思不得其解。正因为钽电容失效模式的危险性，让很多研发技术人员都不敢再使用钽电容了，其实如果我们能够全面的了解钽电容的特性，找到钽电容失效（表现形式为烧毁或爆炸）的原因，钽电容并没有那么可怕。毕竟钽电容的好处是显而易见的。钽电容失效的原因总的来说可以分为钽电容本身的质量问题和电路设计问题两大类： 电路设计和产品选型 要求钽电容的产品性能参数可以满足电路信号特点，但是,往往我们不能保证上述两项工作都做的很到位,因此,在使用过程中就必然会出现这样那样的失效问题;现简单总结如下; 1. 低阻抗电路使用电压过高导致的失效; 对于钽电容器使用的电路,只有两种;有电阻保护的电路和没有电阻保护的低阻抗电路. 对于有电阻保护的电路,由于电阻会起到降压和抑制大电流通过的效果,因此,使用电压可以达到 钽电容器额定电压的60%. 没有电阻保护的电路有两种; 一;前级输入已经经过整流和滤波,输出稳定的充放电电路.在此类电路,电容器被当作放电电源来使用,由于输入参数稳定没有 浪涌,因此,尽管是低阻抗电路,可安全使用的电压仍然可以达到额定电压的50%都可以保证相当高的可靠性. 二;电子整机的电源部分; 电容器并联使用在此类电路, 除了要求对输入 的信号进行滤波外,往往同时还兼有按照一定频率和功率进行放电的要求. 因为是电源电路,因此,此类电路的回路阻抗非常低,以保证电源的输出功率密度足够. 在此类开关电源电路中[也叫DC-DC电路], 在每次开机和关机的瞬间,电路中会产生一个持续时间小于1微秒的高强度尖峰脉冲,其脉冲电压值至少可以达到稳定的输入值的3倍以上,电流可以达到稳态值的
钽电解电容器主要内容： 一、概况 二、结构 三、主要参数和测试方法 四、主要特点 五、主要失效分析步骤 六、失效模式和失效机理 七、案例 ?钽电解电容器分类 按阳极结构： 钽粉烧结型、钽丝型、箔式卷绕型按使用的电解质： 固体、液体?固体钽电解电容器 1956年美国贝尔实验室首先研制成功 工作介质是在钽金属表面生成的一层极薄的五氧化二钽膜
?烧结型固体电解质片状钽电容器?烧结型固体电解质柱状树脂包封钽电容器?烧结型固体电解质金属壳钽电容器?烧结型固体电解质端帽式钽电容器
?结构特征?烧结型液体钽电解电容器的结构示意图 ?主要参数 1）电容量(0.1～220uF) 2）损耗 3）漏电流： I LC ＝KCU（μA） 式中：C为标称电容量（μF）； U为额定工作电压（V）； K为漏电流常数，一般为0.001 4）等效串联电阻 5）额定电压(6.3～50V) ?测试条件 1）电容量：f＝120Hz，Vrms=0.5V； 2）损耗:f＝120Hz，Vrms=0.5V； 3）漏电流：额定电压下，几分钟后读数；4）等效串联电阻：f＝100kHz，Vrms=0.5V；
?特点1：“自愈” MnO 2 Mn 2 O 3 (MnO) 420℃～450℃ ?特点2：具有极性 “？”极性 ?特点3：氧化膜颜色 光程差干涉色 膜厚度的函数 ！不同的颜色代表不同的耐压值 ?特点4：工作场强高
四、主要特点 ?特点5：额定电压不高（150V） 形成电压与额定电压比例系数比较大?特点6：容易导致漏电流“雪崩现象” ！GJB/Z 35 （元器件降额准则）规定：在电路设计中应有不小于每伏3Ω的等效串联阻抗。 ?特点7：钽芯为多孔状?液体和固体钽电解电容器的比较： ?最高额定电压不同： 液体：500V；固体：125V ?温度特性： 液体：不够好；固体：比较好 ?漏电流： 液体最小，单位体积的比率电容量最大； ?液体密封难，承受反向电压的能力最差。
ESR、滤波-去耦-旁路电容、上-下拉电阻、ESL、肖特基二极管ESR是“等效串连电阻”。理论上，电容自身不会产生任何能量损失，但实 际上因制造电容的材料有电阻，电容的绝缘介质有损耗，这个损耗在外部，表现为就像一个电阻跟电容串连在一起，所以就起了个名字叫做“等效串连电阻”。我们认为电容上面电压不能突变，当突然对电容施加一个电流，电容因为自身充电，电压会从0开始上升。但是有了ESR，电阻自身会产生一个压降，这就导致了电容器两端的电压会产生突变。无疑的，这会降低电容的滤波效果，所以很多高质量的电源都使用低ESR的电容器。在振荡电路等场合，ESR也会引起电路在功能上发生变化，引起电路失效甚至损坏等严重后果。所以在多数场合，低ESR 的电容，往往比高ESR的有更好的表现。比如在稳压电路中，有一定ESR的电容，在负载发生瞬变的时候，会立即产生波动而引发反馈电路动作，这个快速的响应，以牺牲一定的瞬态性能为代价，获取了后续的快速调整能力，尤其是功率管的响应速度比较慢，并且电容器的体积/容量受到严格限制的时候。这种情况见于一些使用mos管做调整管的三端稳压或者相似的电路中。这时候，太低的ESR反而会降低整体性能。ESR是等效“串连”电阻，意味着将两个电容串连，会增大这个数值，而并联则会减少之。实际上，需要更低ESR的场合更多，而低ESR的大容量电容价格相对昂贵，所以很多开关电源采取的并联的策略，用多个ESR相对高的铝电解并联，形成一个低ESR的大容量电容。牺牲一定的PCB 空间，换来器件成本的减少，很多时候都是划算的。 和ESR类似的另外一个概念是ESL，也就是等效串联电感。早期的卷制电容经常有很高的ESL，而且容量越大的电容，ESL一般也越大。ESL经常会成为ESR的一部分，并且ESL也会引发一些电路故障，比如串连谐振等。但是相对容量来说，ESL的比例太小，出现问题的几率很小，再加上电容制作工艺的进步，现在已经逐渐忽略ESL，而把ESR作为除容量之外的主要参考因素了。由ESR 引发的电路故障通常很难检测，而且ESR的影响也很容易在设计过程中被忽视。简单的做法是，在仿真的时候，如果无法选择电容的具体参数，可以尝试在电容上人为串连一个小电阻来模拟ESR的影响，通常的，钽电容的ESR通常都在100毫欧以下，而铝电解电容则高于这个数值，有些种类电容的ESR甚至会高达数欧姆。ESR值与纹波电压的关系可以用公式V=R（ESR）×I表示。这个公式中的V就表示纹波电压，而R表示电容的ESR，I表示电流。可以看到，当电流增大的时候，即使在ESR保持不变的情况下，纹波电压也会成倍提高。 滤波电容用在电源整流电路中，用来滤除交流成分。使输出的直流更平滑。去耦电容用在放大电路中不需要交流的地方，用来消除自激，使放大器稳定工作。旁路电容用在有电阻连接时，接在电阻两端使交流信号顺利通过。 去耦电容主要是去除高频如RF信号的干扰，干扰的进入方式是通过电磁辐射。而实际上，芯片附近的电容还有蓄能的作用，这是第二位的。从微观来看，高频器件在工作的时候，其电流是不连续的，而且频率很高，而器件VCC到总电源有一段距离，即便距离不长，在频率很高的情况下，阻抗Z＝i*wL+R，线路的电感影响也会非常大，会导致器件在需要电流的时候，不能被及时供给。而去耦电容可以弥补此不足。这也是为什么很多电路板在高频器件VCC管脚处放置小电容的原因之一。（在vcc引脚上通常并联一个去藕电容，这样交流分量就
钽电容爆炸、烧毁原因分析 经常碰到很多客户讨论钽电容爆炸问题，特别在开关电源、LED电源等行业，钽电容烧毁或爆炸是令研发技术人员最头痛的，让他们百思不得其解。正因为钽电容失效模式的危险性，让很多研发技术人员都不敢再使用钽电容了，其实如果我们能够全面的了解钽电容的特性，找到钽电容失效（表现形式为烧毁或爆炸）的原因，钽电容并没有那么可怕。毕竟钽电容的好处是显而易见的。钽电容失效的原因总的来说可以分为钽电容本身的质量问题和电路设计问题两大类： 电路设计和产品选型 要求钽电容的产品性能参数可以满足电路信号特点，但是,往往我们不能保证上述两项工作都做的很到位,因此,在使用过程中就必然会出现这样那样的失效问题,现简单总结如下: 1. 低阻抗电路使用电压过高导致的失效 对于钽电容器使用的电路,只有两种;有电阻保护的电路和没有电阻保护的低阻抗电路. 对于有电阻保护的电路,由于电阻会起到降压和抑制大电流通过的效果,因此,使用电压可以达到钽电容器额定电压的60%. 没有电阻保护的电路有两种: a.前级输入已经经过整流和滤波,输出稳定的充放电电路.在此类电路,电容器被当作放电电源来使用,由于输入参数稳定没有浪涌,因此,尽管是低阻抗电路,可安全使用的电压仍然可以达到额定电压的50%都可以保证相当高的可靠性. b.电子整机的电源部分; 电容器并联使用在此类电路, 除了要求对输入的信号进行滤波外,往往同时还兼有按照一定频率和功率进行放电的要求. 因为是电源电路,因此,此类电路的回路阻抗非常低,以保证电源的输出功率密度足够. 在此类开关电源电路中[也叫DC-DC电路], 在每次开机和关机的瞬间,电路中会产生一个持续时间小于1微秒的高强度尖峰脉冲,其脉冲电压值至少可以达到稳定的输入值的3倍以上,电流可以达到稳态值的10倍以上,由于持续时间极短,因此,其单位时间内的能量密度非常高, 如果电容器的使用电压偏高,此时实际加在产品上的脉冲电压就会远远超过产品的额定值而被击穿. 因此,使用在此类电路中的钽电解电容器容许的使用电压不能超过额定值的1/3. 如果不分电路的回路阻抗类型,一概降额50%, 在回路阻抗最低的DC-DC电路,一开机就有可能瞬间出现击穿短路或爆炸现象.在此类电路中使用的电容器应该降额多少,一定要考虑到电路阻抗值的高低和输入输出功率的大小和电路中存在的交流纹波值的高低.因为电路阻抗高低可以决定开关瞬间浪涌幅度的大小。内阻越低的电路降额幅度就应该越多。对于降额幅度大小,切不可一概而论. 必须经过精确的可靠性计算来确定降额幅度. 2.电路峰值输出电流过大(使用电压合适) 钽电容器在工作时可以安全承受的最大直流电流冲击I,与产品自身等效串联电阻ESR及额定电压UR存在如下数学关系: I=UR/1+ESR
ESR是equivalent series resistance的缩写，意为等效串联电阻。 在实际电路中，对电容ESR的重视主要是针对电解电容，这是因为它对电路能否正常工作影响较大。 1、什么是ESR？ 任何一个电容都会存在ESR，在电容电极之间始终都存在着一个电气性的电阻，如金属引脚电阻、电极极板电阻、以及它们之间的连接电阻等等。 铝电解电容还包括存在于湿的电解质溶液的电阻、以及含有高电平“水”的铝氧化物（水合氧化铝）中的电阻等。 下图表示了电解电容ESR的形成因素。
通常，为了便于分析电容的ESR，多用下图的简化方式来表示： 2、导致ESR变化的因素？ 首先，管脚引脚和电容电极极板金属的电阻可以忽略，因为它们都非常小。 造成高ESR的两个常见因素是： 1）不良的电气连接； 2）电解溶液的干枯。 对于1），新、旧电解电容都有可能出现；对于2）多数都是发生在旧电解电容上。 不良的电气连接问题主要是由于连接于电容内部的管脚引线不是铝金属材料，而且一直以来铝是不可焊的材料。 对于铝质的电极极板材料和铜质的管脚材料来说，其电气连接主要采用所谓的“焊接”和机械压接方式。但是这两种方式都会产生较高的ESR。 随着电解液水分的挥发，ESR也随之增大。 3、ESR与电解电容的漏电相关？ 漏电是电容电极极板之间的并联电阻。而ESR仅仅是串联电阻，所以两者是完全不同的，即ESR是与漏电无关的。 相反，当ESR足够大时还可以减少漏电电流。 4、为何ESR对电路所形成的故障比其它的因素大？ 通常，两种类型的电路中因ESR所造成的故障会比其它的因素大。 一是高频电路，二是高电流电路。 ●ESR与频率之间的关系：
锂离子电池石墨负极材料的优点和缺点 一、石墨定义： 1、石墨是元素碳的一种同素异形体，每个碳原子的周边连结着另外三个碳原子（排列方式呈蜂巢式的多个六边形）以共价键结合，构成共价分子。 2、由于每个碳原子均会放出一个电子，那些电子能够自由移动，因此石墨属于导电体。石墨是其中一种最软的矿物，它的用途包括制造铅笔芯和润滑剂。 二、石墨的特殊性质： 1、导电性：石墨的导电性比一般非金属矿高一百倍。石墨能够导电是因为石墨中每个碳原子与其他碳原子只形成3个共价键,每个碳原子仍然保留1个自由电子来传输电荷。 2、导热性：导热性超过钢、铁、铅等金属材料。导热系数随温度升高而降低，甚至在极高的温度下，石墨成绝热体。 3、耐高温性：石墨的熔点为3850±50℃，沸点为4250℃，即使经超高温电弧灼烧，重量的损失很小，热膨胀系数也很小。石墨强度随温度提高而加强，在2000℃时，石墨强度提高一倍。 4、润滑性：石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小，鳞片越大，摩擦系数越小，润滑性能越好。由于其润滑性，在超细研磨里难度很高，使用叁星飞荣立式砂磨机可以研磨到纳米级别细度。 5、化学稳定性：石墨在常温下有良好的化学稳定性，能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。 6、可塑性：石墨的韧性好，可碾成很薄的薄片。 7、抗热震性：石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏，温度突变时，石墨的体积变化不大，不会产生裂纹。 三、石墨的中国产地： 1、我国以黑龙江鸡西市恒山区密山市柳毛乡为最大的产地。以及黑龙江省的七台河市、鹤岗市和双鸭山市等。
2、山东省莱西市为我国石墨重要产地之一。 3、吉林省磐石市也是石墨产地之一。 4、内蒙古乌拉特中旗高勒图矿区发现全国最大晶质石墨单体矿。 5、陕西省煤田地质局一九四队在陕西洋县发现3条石墨矿带。 四、石墨世界著名产地： 1、纽约Ticonderoga。 2、马达加斯加。 3、斯里兰卡（Ceylon）。 五、石墨分类： 1、天然石墨：石墨的工艺特性主要决定于它的结晶形态。结晶形态不同的石墨矿物，具有不同的工业价值和用途。 2、人造石墨：广义上，一切通过有机炭化再经过石墨化高温处理得到的石墨材料均可称为人造石墨，如炭纤维、热解炭、泡沫石墨等。而狭义上的人造石墨通常指以杂质含量较低的炭质原料为骨料、煤沥青等为粘结剂，经过配料、混捏、成型、炭化和石墨化等工序制得的块状固体材料，如石墨电极、等静压石墨等。 人造石墨就成型方式通常可分为：振动成型，挤压成型，模压成型，等静压成型。 3、块状石墨：块状石墨又叫致密结晶状石墨。此类石墨结晶明显晶体肉眼可见。颗粒直径大于0．1毫米，比表面积范围集中在0.1-1m2/g，晶体排列杂乱无章，呈致密块状构造。这种：石墨的特点是品位很高，一般含碳量为60～65%，有时达80～98%，但其可塑性和滑腻性不如鳞片石墨好。 4、鳞片石墨：石墨晶体呈鳞片状；这是在高强度的压力下变质而成的，有大鳞片和细鳞片之分。此类石墨矿石的特点是品位不高，一般在2～3%，或10～25%之间。是自然界中可浮性最好的矿石之一，经过多磨多选可得高品位石墨精矿。这类石墨的可浮性、润滑性、可塑性均比其他类型石墨优越；因此它的工业价值最大。
MLCC漏电失效分析 1. 案例背景 客户端在老化实验测试阶段发现MLCC出现漏电失效，其不良比率不详，该MLCC焊接工艺为回流焊接工艺。 2. 分析方法简述 通过外观检查OK样品与NG样品表面未见明显异常。 通过X射线透视检查，OK样品和NG样品内部均未发现裂纹孔洞等异常。 将OK样品和NG样品分别切片，然后在金相显微镜下放大拍照观察MLCC内部结构，NG样品电容内 部存在镍瘤及热应力裂纹，而OK样品未见异常。 通过对样品剖面SEM/EDS分析， NG样品电容内部电极层不连续，存在明显镍瘤；其镍瘤周围多条向外延伸裂纹并在裂缝通道内发现明显碳化痕迹（EDS结果中C含量高达50%），此应为热应力裂纹，裂纹的存在直接导致电容性能异常；而OK样品电容内部电极层连续，陶瓷介质层致密未发现孔洞及镍瘤，电容性能良好。 3. 分析与讨论 失效模式分析： 多层陶瓷电容器（MLCC）本身的内在可靠性十分优良，可长时间稳定使用。但如果器件本身存在缺陷或在组装过程中引入缺陷，则会对可靠性产生严重的影响。陶瓷多层电容器（MLCC）失效的原因一般分为外部因素和内在因素。内在因素包括: 陶瓷介质内空洞、介质层分层；外部因素包括：热应力裂纹及机械应力裂纹。 1)陶瓷介质内的孔洞 所谓的陶瓷介质内的孔洞是指在相邻电极间的介质层中存在较大的孔洞，这些孔洞由于内部可能含有水汽或离子，在端电极间施加电压时，降低此处的耐压强度，导致此处发生过电击穿现象。 2)介质层分层 多层陶瓷电容的烧结为多层材料堆叠共烧，烧结温度在1000℃以上。层间结合力不强，烧结过程中内部污染物挥发，烧结工艺控制不当都可能导致分层的发生。值得一提的是，某些分层还可能导致陶瓷介质内部产生裂纹，或在介质层内出现断续的电极颗粒等，这些都与电容器的生产工艺有关。分层的直接影响是绝缘电阻降低，电容量减小。 3)热应力裂纹 实际使用中各种温度冲击往往容易产生热应力，热应力产生的裂纹主要分布区域为陶瓷靠近端电极的两侧，常见的表现形式为贯穿瓷体的裂纹，有的裂纹与内电极呈现90°。需要强调的是，这些