薄膜电容:介电类型,功能及应用一览

薄膜电容是一种特殊的电子元器件,它采用薄膜工艺制造而成,具有优良的电气性能和稳定性。介电类型是薄膜电容的一个重要参数,它决定了电容的绝缘性能和使用温度范围。薄膜电容的功能和应用非常广泛,它可以在各种不同的环境下使用,如高温、低温、强辐射等极端环境。深圳智成电子作为TDK的官方总代理为您介绍薄膜电容的介电类型和功能及应用。

丙烯(Acrylic):

丙烯酸酯材料作为薄膜电容的介电材料相对较新。目前可用的器件通常作为陶瓷介质的回流兼容薄膜替代品销售,以避免压电效应和直流偏置造成的电容损失,或者作为低ESR的钽电容替代品。

纸(Paper):

牛皮纸是最早用于薄膜电容的介电材料之一,因为它的成本低,而且在现代聚合物发展之前就可以获得。通常用蜡、各种油或环氧树脂浸渍以填充空隙并抑制吸湿,其低介电强度和高吸湿性导致纸张在很大程度上不受作为介电材料的青睐,尽管它在对成本极其敏感或对传统规格的更改极其难以实现的应用中仍然发现有限的用途。由于金属薄膜可以相对容易地应用于纸与聚合物材料,纸偶尔不被用作介电材料本身,而是作为金属化电极材料的机械载体,与非金属化聚合物,如聚丙烯作为实际的介电材料。

聚酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET):

聚酯,也被称为聚对苯二甲酸乙二醇酯或PET,是薄膜电容中最常用的介电材料之一,与聚丙烯并列。相对于聚丙烯,聚酯一般具有较高的介电常数、较低的介电强度、较高的耐温性和较高的介电损耗。简而言之,聚酯电介质适用于重视电容数量而不是质量的薄膜帽应用,并且不需要表面可安装的外形因素。某些专为耐高温而设计的聚酯配方有助于在表面贴装封装中使用聚酯薄膜电容,尽管这些器件的数量相对较少。

聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN):

聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)是一种聚合物介电材料,旨在承受更高的温度,以便允许在表面贴装,回流兼容封装中使用薄膜电容技术。在应用概念上,它可以被认为是一种回流焊接兼容的聚乙烯(PET)版本,提供容量的数量超过质量。为了获得回流焊兼容性,PEN放弃了一点电容值(单位体积电容)具有更高的介电吸收,并且更容易出现吸湿问题,尽管相对于聚乙烯,低频时的耗散因子可能略有改善。

聚丙烯(PP):

在常用的薄膜电容电介质中,聚丙烯具有最低的介电损耗、最低的介电常数和最低的最高工作温度。它还表现出这些聚合物中最高的介电强度之一,以及良好的温度参数稳定性。总的来说,聚丙烯是薄膜应用中要求电容质量超过其数量的首选电介质。

由于其耐低温性,聚丙烯电介质与回流焊工艺不兼容,因此几乎完全用于通孔或某种形式的机箱安装封装。由于其优越的损耗特性,聚丙烯薄膜电容是大电流,高频应用(如感应加热和晶闸管整流)的首选器件,以及需要稳定的线性电容和其他电容类型不可用或由于某种原因不可行的应用。

聚苯硫醚(PPS):

聚苯硫醚(PPS)电介质可被视为聚丙烯的回流兼容替代品,用于电容质量比数量更重要的应用。相对于聚丙烯,PPS电容在适用频率范围内表现出更高的比电容和耗散因子,大约是2到3倍,尽管电容在温度范围内的稳定性略有改善。

其他电介质

许多薄膜电容介质材料要么随着时间的推移而出现又消失,要么在默默无闻中徘徊。虽然在新应用中不容易获得或不建议使用,但此处提及以供参考和比较。

聚碳酸酯(Polycarbonate)

聚碳酸酯是一种坚硬、透明的热塑性塑料,通常用于制造安全眼镜、头盔遮阳板或其他抗冲击光学元件的镜片。其作为介电膜的生产在2000年左右停止,用于电容应用的剩余材料库存大部分已经消耗殆尽。作为一种介电材料,它是相当好的,电性能相似,但在大多数情况下略低于聚丙烯,虽然具有优越的温度特性,允许在军事(-55°C至+125°C)温度范围内使用,参数相对稳定,并且在高温下经常不降级。聚苯硫醚(PPS)通常被认为是一种可用的替代品,可能适用于以前使用聚碳酸酯基器件的应用。

聚酰亚胺(Polyimide)

聚酰亚胺是一种高温聚合物,通常以商品名Kapton出售,在许多电子应用中用作柔性电路的基板。作为电容应用的介电材料,它提供与聚酯/PET相当的中等性能,尽管其高温稳定性使其能够在超过200°C的高温下运行。虽然它的高介电强度表明具有良好体积密度的器件的潜力,但生产这种材料作为非常薄的薄膜的困难往往会限制基于这种介电材料的电容的吸引力/可用性。

聚苯乙烯(Polystyrene)

聚苯乙烯薄膜电容在这一点上基本上是一个灭绝的物种,主要是因为装配和制造困难,而且只有85°C的低温耐受性。在适度的工作温度下,聚苯乙烯电容的电性能相当好,当稳定性和电性能特性是驱动选择标准时,有一段时间这样的器件是首选。在很大程度上,这些器件已被聚丙烯薄膜电容所取代。

聚砜(Polysulfone)

聚砜是一种刚性、透明的热塑性塑料,与聚碳酸酯在电性能和成本上都很相似,而且相对不可用。

聚四氟乙烯/聚四氟乙烯(Teflon/PTFE)

“Teflon”是杜邦公司的商品名称,包括许多含氟聚合物,主要是聚四氟乙烯(PTFE),尽管氟化乙烯丙烯(FEP)和其他可以找到“Teflon”的绰号。这些聚合物往往是非常稳定的,并具有许多令人钦佩的品质作为精密电介质,包括耐高温和优异的稳定性随时间,温度,电压,频率等。聚四氟乙烯薄膜的机械性能及其金属化的困难使聚四氟乙烯薄膜电容的生产变得困难和昂贵,因此市场上很少有这样的器件。