Low-ESR-SMD-Tantalkondensatoren für Luft und Raumfahrt

Anbieter zum Thema

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

AVX s.r.o.

AVX GmbH

Spiegelanordnung der Anoden

Die vertikale Bauweise hat der horizontalen gegenüber den Nachteil, dass die Bauhöhe nicht beliebig verringert werden kann. Sie beträgt aktuell 3,5 bis 4,5 mm. Man hat daher eine neue Mehr-Anoden-Anordnung entwickelt, die sogenannte „Spiegel-Anordnung“, bei der die beiden Teil-Kondensatoren gegensinnig aufeinanderliegen (Bild 5). Dieser Aufbau arbeitet mit einer modifizierten Anschlusselektrode, die in der Mitte zwischen beiden Anoden liegt.

Der ESL der Doppelanode in Spiegelanordnung ist etwas schlechter als bei drei Anoden vertikal, aber ein 2-Anoden-System ist kostengünstiger zu fertigen als ein 3-Anoden-System. Der Hauptvorteil dieser Anordnung ist allerdings, dass man damit die Bauhöhe mit einem Gehäuse des Typs 7343-31 D auf nur noch 3,1 mm reduzieren kann. Ein weiterer Vorteil der Spiegelanordnung ist die Symmetrie, sie verringert die Induktivität.

Bildergalerie

Bildergalerie mit 13 Bildern

Bild 6 zeigt im Vergleich typische ESR-Werte von verschiedenen 22-µF/35-V-Kondensatoren mit verschiedener Anodenkonfiguration. Wie oben beschrieben bringt eine größe Anodenoberfläche einen besseren ESR-Wert. Auch ist der ESR-Wert von Low-ESR-Kondensatoren deutlich enger toleriert. Schaltet man etliche Kondensatoren parallel, empfiehlt es sich, Low-ESR-Kondensatoren zu verwenden, weil mit diesen Bauteilen die Lastverteilung besser ist als mit Standardkondensatoren.

Zu beachten ist, dass die Werte der vertikalen Multianodentypen nicht direkt vergleichbar sind. Sie sind nur im höheren Gehäuse E verfügbar, während die anderen Kondensatoren im niedrigeren Gehäuse D steckten. Drei vertikale Anoden in einem Gehäuse D hätten einen höheren ESR-Wert als die hier für den dargestellten Vergleich verfügbaren Werte eines Kondensators im Gehäuse E.

Ein weiterer Vorteil der Spiegelanordnung liegt in der besseren Wärmeverteilung. Die Hitze, die in der Anode durch die Welligkeit des Stroms entsteht, wird über die Anschlussdrähte in die Lötflächen der Leiterplatte abgeleitet. Der Unterschied bei der Wärmeabfuhr ist in Bild 7 dargestellt.

Ein Einzelanodenkondensator im Gehäuse D kann 150 mW Dauerleistung abführen, wohingegen ein Doppelanodenkondensator in Spiegelanordnung im Gehäuse D 255 mW Dauerleistung abführen kann. Der Einzelanodenkondensator verträgt einen Ripplestrom von 1,0 A (D, 330 µF, 10 V, 150 mΩ), der Doppelanodenkondensator in Spiegelanordnung hingegen erheblich höhere 2,7 A (D, 330 µF, 10 V, 35 mΩ).

Die neue AVX-Baureihe TES von Low-ESR-SMD-Tantalkondensatoren arbeitet in den kleinen Gehäusen A, B und C mit Einzelanoden, im Gehäuse D mit Spiegelanordnung und im Gehäuse E mit vertikalen Multianoden. Dies ist der optimale Kompromiss zwischen Design, niedrigem ESR und Robustheit für höchste Leistung. Die Tabelle in Bild 8 zeigt eine eingereichte TES-Matrix für die Aufnahme in eine QPL nach ESCC 3012/004.

Ein hermetisch gekapselter Low-ESR-Polymer-Kondensator

Ein neuer hermetisch gekapselter SMD-Tantalkondensator wurde entwickelt, bei dem das eigentliche Kondensatorelement in ein Keramikgehäuse eingebaut ist, das hermetisch verschlossen wurde. In der hermetischen Kapsel herrscht eine Stickstoffatmosphäre, die die Oxidation des festen Elektrolyten verhindert.

Das Gehäuse kann aus verschiedenen Materialien gefertigt werden, aus Kunststoff, Metall, Keramik usw. Für die ersten Studien wurde als Gehäusematerial Keramik gewählt, weil man aus ihr mechanisch robuste und hermetisch dichte Gehäuse bauen kann. Außerdem gibt es viele Erfahrungen mit anderen elektronischen Bauelementen, für die der hermetischen Kapselung wegen ein Keramikgehäuse gewählt wurden.

Das eigentliche Kondensatorelement ist mittels einer gemeinsamen Anode am Keramikgehäuse befestigt. Danach wird die Kathode so gestaltet, dass ein SMD-Kondensator entsteht. Je nach Anwendung kann die Lage der Anschlüsse nach den Erfordernissen des Kunden angepasst werden. Typischerweise passt das Kondensatorelement gerade knapp in das Gehäuse hinein, so dass wenig Platz verlorengeht.

Zum Gehäuse gehört ein Deckel, der nach dem Einbau des Kondensatorelements auf die Seitenwände aufgesetzt wird. Der Deckel besteht typischerweise aus Keramik oder Metall, so dass ein guter hermetischer Abschluss erzielt wird.

Nach einem Trocknungsprozess wird das Gehäuse durch eine Verschweißung unter Schutzgas hermetisch verschlossen. Ein Widerstandsschweißverfahren erzeugt hierbei eine durchgehende Schweißnaht zwischen Deckel und Gehäuse. Damit die Dichtigkeit garantiert werden kann, werden nach dem Schweißen alle hergestellten Bauteile auf 100% hermetische Dichtigkeit überprüft.

(ID:42479252)