Материалы, используемые в конструкции конденсаторов

1. Материал диэлектрика.

К диэлектрику пленочных конденсаторов предъявляются следующие требования:

а) высокая диэлектрическая проницаемость ζ_r;

б) малый температурный коэффициент диэлектрической проницаемости α_εr;

в) высокая электрическая прочность;

г) низкие диэлектрические потери;

д) высокое сопротивление изоляции;

е) хорошая адгезия;

ж) совместимость с технологическими процессами изготовления других элементов.

Диэлектрические пленки тонкопленочных конденсаторов формируются обычно напылением в вакууме, химическим осаждением из газовой фазы или окислением. Характерной особенностью напыленных и осажденных пленок является зернистая структура. Пленки, полученные окислением, имеют поры. В результате миграции атомов металлов обкладок в поры или между зернами возможно существенное снижение сопротивления изоляции и напряжения пробоя. Возможны также локальные короткие замыкания обкладок, как в процессе производства, так и в процессе эксплуатации. Чтобы уменьшить количество дефектов в диэлектрике, совершенствуют технологию, разрабатывают новые материалы или применяют многослойные диэлектрики.

В качестве диэлектрика используют моноокись кремния, моноокись германия, халькогенидное стекло ХГ-44, окислы алюминия, тантала и титана и окислы редкоземельных металлов. Высокие удельные емкости позволяют получить титаны бария и кальция.

В настоящее время особо перспективными являются пленки из сложных по составу стекол, в которых используются микрокомпоненты I₂O₃, B₂O₃, Si₂O₃, Al₂O₃, CaO.

Эти стекла имеют высокие технологические качества и значения ζ_r.

2. Материалы обкладок должны отвечать следующим требованиям:

а) иметь низкое электрическое сопротивление (особенно для высокочастотных конденсаторов);

б) обладать низкой миграционной подвижностью атомов;

в) иметь ТКЛР близкий к ТКЛР подложки и диэлектрика;

г) иметь хорошую адгезию;

д) обладать высокой антикоррозийной стойкостью в условиях агрессивных сред;

е) для устранения температурного разрушения диэлектрика в процессе нанесения верхней обкладки материал должен иметь низкую температуру испарения;

ж) нижняя обкладка должна иметь мелкокристаллическую структуру, не допускать образования кристаллов, выступы которых снижают толщину и соответственно электрическую прочность диэлектрика.

Большинству требований удовлетворяет алюминий. Атомы и мельчайшие частицы алюминия, попавшие в межзерновые области диэлектрика, интенсивно окисляются, что способствуют устранению проводящих цепочек между обкладками. Кроме этого, участки алюминиевых обкладок в области коротких замыканий самоизолируются вследствии термического испарения короткозамкнутых мостиков при протекании тока. При изготовлении обкладок тонкопленочных конденсаторов чаще всего применяют алюминий A99, тантал ТВЧ и титан ВТ1-0.

Дата добавления: 2014-01-11