Feste Tantalkondensatoren haben sich seit langem in hochzuverlässigen Militär- und Weltraumanwendungen bewährt. Aber nicht alle Kondensatoren sind gleich – selbst innerhalb derselben Klasse. Wie bei praktisch allen Komponententechnologien kommt es auf die Materialien an. In diesem Artikel werden die Unterschiede in Leistung und Zuverlässigkeit zwischen festen Tantalkondensatoren mit Mangandioxid (MnO₂) Kathoden und solche mit leitfähigen Polymerkathoden.

Bell Laboratories brachte Anfang der 1950er Jahre die ersten Festkörper-Tantalkondensatoren auf den Markt. Die erste Militärspezifikation für oberflächenmontierte Tantalkondensatoren (MIL-PRF-55365) wurde 1989 veröffentlicht und führte Komponenten im CWR09-Stil ein. Seitdem wurde das von dieser Spezifikation geregelte Produktangebot um Kondensatoren im CWR19-Stil mit einem erweiterten Bereich von CV-Werten und Kondensatoren im CWR29-Stil erweitert, die niedrige ESR-Grenzwerte für alle Bewertungen in den Produktkategorien CWR09 und CWR19 bieten.

In den späten 1990er Jahren begann KYOCERA AVX, COTS-Plus-Familien von Tantalkondensatorprodukten mit erweiterten CV-Werten (Kapazität x Spannung) und niedrigem äquivalenten Serienwiderstand (ESR) anzubieten. Diese kommerziellen oder professionellen Komponenten konnten dann für den Einsatz in hochzuverlässigen Militär- und Luftfahrtanwendungen aufgerüstet (d. h. getestet und nach militärischen Testmethoden und -anforderungen auf Zuverlässigkeit eingestuft) werden, oft zu geringeren Kosten und mit kürzeren Lieferzeiten als echte Militärkomponenten. Anfang der 2000er Jahre brachte KYOCERA AVX dann seine erste Tantal-Produktlinie für die Raumfahrt auf den Markt, die SRC9000-Serie, die sowohl militärische QPL- als auch COTS-Plus-Produkte umfasst und mehrere vorteilhafte Funktionen bietet, wie z. B. 100-prozentige Röntgenprüfung, statistische Prüfung, DPA-Probenahme und Funktions-/Lebensdauertests für jede Charge. Bis 2008 war die SRC9000-Serie die Grundlage für die Einführung der T-Level-Weltraumlösungen, die in die Spezifikation MIL-PRF-55365 aufgenommen wurden, die – genau wie alle anderen Spezifikationen, die den Einsatz von Tantalkondensatoren in hochzuverlässigen Militär- und Luftfahrtanwendungen regeln (z. B. MIL-PRF-39003, MIL-PRF-39006, MIL-PRF-49137) – auf Tantalkondensatoren mit MnO basiert.₂ Kathodentechnologie.^[1]

Tantalkondensatoren mit stromleitenden Polymerkathoden anstelle von MnO₂ Kathoden gibt es seit den 1990er Jahren und sie bieten eine Reihe von Leistungsvorteilen gegenüber MnO₂ Varianten. Obwohl Tantalkondensatoren mit Polymerkathode in einigen DSCC-Zeichnungen enthalten sind, gibt es für diese Produkte keine militärischen Spezifikationen, da die Vorteile, die sie bieten, mit ernsthaften Nachteilen in Form einer verringerten Langzeitzuverlässigkeit, der Einführung von Verschleißmechanismen und der Variabilität der parametrischen Leistung unter Umweltbelastungen verbunden sind.^[2]

Feste Tantalkondensatoren haben unterschiedliche Anforderungen an Lagerung und Handhabung. Produktfamilien und/oder bestimmte Gehäusegrößen innerhalb dieser sind mit einem Feuchtigkeitsempfindlichkeitsgrad (MSL) gekennzeichnet, der bestimmt, welche Umgebungsbedingungen (z. B. Temperatur und Luftfeuchtigkeit) für die Lagerung und Handhabung des Produkts vor der Leiterplattenmontage geeignet sind. Tantalkondensatoren mit MnO₂ Kathoden werden im Allgemeinen als MSL 1 klassifiziert, mit einigen MSL 3-Bewertungen für Teile mit größerem Innenvolumen, während praktisch alle nicht hermetischen Polymerprodukte als MSL 3 oder höher definiert sind, obwohl die poröse Anodenstruktur, die für das Feuchtigkeitsaufnahmepotenzial verantwortlich ist, für Polymer und MnO gleich ist.₂ Tantalkondensatoren. Diese Diskrepanz zwischen den MSL-Klassifikationen für feste Tantalkondensatoren mit MnO₂ und Polymerkathoden ist auf den nur bei letzteren vorhandenen Verschleißmechanismus und die daraus resultierende Verschlechterung der Langzeitleistung zurückzuführen.

Tantalkondensatoren, die nicht gemäß den Produktempfehlungen gelagert werden und übermäßig viel Feuchtigkeit aufnehmen, können unter „Popcorning“-Effekten leiden, wenn sie während der Leiterplattenmontage Reflow-Temperaturen ausgesetzt werden. „Popcorning“ tritt auf, wenn die Feuchtigkeit innerhalb der Struktur schnell verdampft, was zu innerem Druck und Entlüftung führt, die zu Rissen im äußeren Verpackungsmaterial führen können. Obwohl allgemein anerkannt ist, dass Tantalkondensatoren mit Polymerkathoden hierfür empfindlicher sind als MnO₂-basierten Kondensatoren entfernt KYOCERA AVX proaktiv die gesamte überschüssige Feuchtigkeit aus seinen MnO₂ SRC9000- und MIL-PRF-55365-Kondensatoren vor der Verpackung, liefert sie in einer feuchtigkeitsdichten Schutzverpackung und bietet Richtlinien zur Produkttrocknung für den Fall, dass die Teile vor der Montage Feuchtigkeit ausgesetzt werden.

Ein entscheidender Vorteil von MnO₂ Tantalkondensatoren und einer der Hauptgründe dafür, dass sie sich ideal für Anwendungen mit hoher Zuverlässigkeit und langer Lebensdauer eignen, ist, dass für diese Technologie keine Verschleißmechanismen bekannt sind. Tatsächlich ist MnO₂ Tantalkondensatoren, die seit 30 Jahren oder mehr im Einsatz sind – sogar schon seit der Veröffentlichung der Spezifikation MIL-PRF-55365 – verbessern mit zunehmendem Alter ihre Leckstromfestigkeit und Zuverlässigkeit. Leitfähige Polymerkondensatoren verwenden das gleiche Dielektrikum wie MnO₂ Tantalkondensatoren mit der gleichen Zuverlässigkeit und Langlebigkeit, aber das leitfähige Polymer, das das anorganische Mangandioxid ersetzt, ist empfindlich gegenüber Feuchtigkeit und Oxidation, was zu langfristigen Parameteränderungen führen kann. Verbesserungen bei der Verpackung von leitfähigen Polymerkondensatoren haben einige der Bedenken erfolgreich ausgeräumt, sodass sie nun die Umweltanforderungen für Automobile erfüllen, einschließlich AEC-Q200, aber darüber hinaus wird der Verschleiß des Polymermaterials weitergehen. Die hermetische Versiegelung dieser Polymergeräte ist derzeit die einzige wirkliche Möglichkeit, umweltbedingten Verschleißmechanismen durch eindringende Feuchtigkeit und Oxidation vorzubeugen. Die KYOCERA AVX-Produkte TCH-Serie, das in Zusammenarbeit mit der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) für den Einsatz in der Luft- und Raumfahrt entwickelt wurde, bietet hermetisch versiegelte leitfähige Polymerkondensatoren in zwei Gehäusegrößen mit unterschiedlichen Kapazitäts- und Spannungswerten.

Die folgende Grafik zeigt die typischen Zuverlässigkeitskurven für Aluminium, MnO₂und leitfähige Polymerkondensatoren und zeigt, dass MnO₂ Tantalkondensatoren erleiden im Allgemeinen nur Ausfälle im Frühstadium und haben ansonsten eine unbegrenzte Lebensdauer, wohingegen Aluminium- und leitfähige Polymerkondensatoren mit der Zeit immer nachlassen. Daher muss beim Entwurf solcher Komponenten in elektronischen Systemen besondere Sorgfalt auf der Grundlage eines umfassenden Verständnisses der erwarteten Leistung am Ende der Lebensdauer walten.

Typische Zuverlässigkeitskurven für Aluminium, MnO₂und leitfähige Polymerkondensatoren unterstützen die Tatsache, dass MnO₂ Bei Tantalkondensatoren kommt es im Allgemeinen nur zu Ausfällen im Frühstadium der Erkrankung, ansonsten haben sie eine unbegrenzte Lebensdauer, während Kondensatoren aus leitfähigem Polymer zusätzlich eine parametrische Verschleißeigenschaft aufweisen.

Leitfähige Polymerkondensatoren reagieren nicht nur empfindlich auf bestimmte Lagerungs-, Handhabungs- und Reflow-Montagebedingungen, sondern sind auch anfällig für die Auswirkungen von Feuchtigkeit in fertigen Geräten, Hybriden, Baugruppen und einigen Endgeräten. Unabhängig von den Umständen, unter denen sie eindringen, löst das Vorhandensein von übermäßiger Feuchtigkeit den Abbau des Polymerkathodenmaterials aus. Dieser Abbau wird dann durch die Temperatur- und Spannungseigenschaften einer Anwendung weiter beschleunigt (z. B. Temperaturen von oder über 85 °C bei 85 % der Nennspannung), was zu einem parametrischen Kapazitätsverlust führt.

Alternativ ist das Vorhandensein von Feuchtigkeit in einer Anwendung oder während der Lagerung im montierten Zustand kein Problem für MnO₂Tantalkondensatoren, da ihr Kathodenmaterial durch Feuchtigkeit nicht beschädigt wird. Die folgenden Diagramme vergleichen die typische Leistung von MnO₂ und leitfähige Polymerkondensatoren bei 85 °C, 85 % relativer Luftfeuchtigkeit und Nennspannung für 500 Stunden. Das MnO₂ Kondensatoren weisen nach 7 Stunden konsistente und vorhersehbare Delta-Kapazitätssteigerungen zwischen 10 % und 500 % auf, während die leitfähigen Polymerkondensatoren einzelne Einheiten haben, die eine Delta-Kapazitätsleistung im Bereich von 12 % bis hinunter zu -30 % aufweisen und, wenn die Kurve weitergeht, sogar eine weitere Verschlechterung und zusätzlichen Kapazitätsverlust im Laufe der Zeit.

Diese beiden Grafiken vergleichen die typische Leistung von kommerziellen Tantalkondensatoren mit MnO₂ Kathoden (links) und solche mit leitfähigen Polymerkathoden (rechts) bei 85 °C, 85 % relativer Luftfeuchtigkeit und Nennspannung für 500 Stunden.

Eine weitere Nebenwirkung von Feuchtigkeit in leitfähigen Polymerkathoden ist ein Verlust der Leitfähigkeit, der sich auch auf den Verlustfaktor und den ESR auswirken kann.

Die meisten kommerziellen MnO₂ Tantalkondensatoren haben einen Betriebstemperaturbereich von -55 °C bis 125 °C, was den meisten Anforderungen militärischer und hochzuverlässiger Anwendungen entspricht, während viele kommerzielle Polymerkondensatoren typischerweise einen Betriebstemperaturbereich von -55 °C bis 85 °C oder 105 °C haben. Leitfähige Polymerkondensatoren, die für die Automobilindustrie und andere hochzuverlässige Anwendungen entwickelt wurden, arbeiten über den gesamten Temperaturbereich von -55 °C bis 125 °C.

Eine von der NASA durchgeführte Studie^[3] bei denen Standardpolymere bei erhöhten Temperaturen zwischen 100 °C und 150 °C gelagert wurden, zeigte sich eine signifikante Verschlechterung der AC-Eigenschaften des Materials, was mit den Ergebnissen des Belastungstests für Polymerkondensatoren übereinstimmt. In weniger als 12 Wochen bei erhöhten Temperaturen begann der ESR des Materials zu steigen, und nach sechs Monaten stiegen die Größenordnungen auf das Zwei- bis Zehnfache der ursprünglichen Werte. Die DC-Leckleistung (DCL) neigte während dieses Zeitraums dazu, abzunehmen. Wenn Polymerkomponenten in Automobilqualität einer Hochtemperaturlagerung von bis zu 10 °C ausgesetzt wurden, zeigten die AC-Eigenschaften weniger Verschiebung, aber die DCL erfuhr eine signifikante Bewegung von bis zu zwei Größenordnungen (d. h. 150x) der Anfangswerte. Die DCL war jedoch bei längerer Lagerung bei Raumtemperatur wiederherstellbar. Da es viele verschiedene Arten von Polymerkathodenmaterialien gibt, die bei Polymerkondensatoren verwendet werden, können die Auswirkungen der Hochtemperaturlagerung oder -anwendung auf die Leistung zusätzlich zu den Variationen von Charge zu Charge und von Stück zu Stück unterschiedlich sein.

Tatsache bleibt jedoch, dass MnO₂ Tantalkondensatoren weisen keinen dieser Effekte auf, sondern zeigen stattdessen eine zuverlässige, stabile Leistung sowohl für AC- als auch für DC-Kennlinien über unbegrenzte Lagerzeiten bei Temperaturen von bis zu 150 °C.

Bei Kondensatoren aus leitfähigen Polymeren kann es außerdem zu einem Phänomen namens anomale Aufladung kommen, wenn die Teile übermäßiger Austrocknung ausgesetzt sind oder in einer Vakuumumgebung betrieben werden.^[4] In diesen Fällen können Komponenten beim ersten Einschalten hohe Gleichstromleckströme in Größenordnungen von Milliampere bis Ampere aufweisen, die deutlich höher sind als im Normalbetrieb. Diese Effekte werden durch den Betrieb bei niedrigeren Temperaturen noch verstärkt, was dazu führen kann, dass die Kondensatoren für Sekundenbruchteile bis hin zu mehreren Minuten lang scheinbar kurzgeschlossen sind. Dieser Effekt tritt nicht bei allen leitfähigen Polymeren auf, da einige Hochspannungsklassen entwickelt wurden, um diesen Zustand zu eliminieren.

Anomale Transienten können besonders schädlich für Schaltkreise sein, wenn die Kondensatoren in einer Filterfunktion verwendet werden, da DCL-Instabilität zu unerwünschtem Rauschen innerhalb eines Systems führen kann, was den typischen Filterzielen der Reduzierung von Welligkeit und der Glättung von Signalen zuwiderläuft. Sie können auch dauerhafte Komponentenschäden oder -ausfälle verursachen, wenn die Teile ausreichend großen Ladeströmen ausgesetzt sind, da ein Hochstromzustand beim Einschalten dazu führen kann, dass sich ein Kondensator nicht schnell genug auflädt, damit der Schaltkreis innerhalb einer bestimmten Zeit funktioniert.

Aber auch hier gilt, dass MnO₂ Tantal ist gegenüber diesem Phänomen ebenfalls unempfindlich und weist stattdessen über den gesamten Betriebstemperaturbereich hinweg einen sehr gleichmäßigen und vorhersehbaren Rückgang der DCL-Leistung unter extrem trockenen, feuchten oder Vakuum-Umgebungsbedingungen auf.

Bei Festkörper-Tantalkondensatoren wird eine Leistungsreduzierung von 50 % empfohlen, vor allem aufgrund von Transienten und Überspannungsereignissen, die mit geeigneten Schaltungsdesigns (z. B. Eigenschaften wie Sanftanlauf, Strombegrenzung, Schaltungsschutz usw.) effektiv überwunden werden können. Bei Polymerkondensatoren hingegen wird in der Regel nur eine Leistungsreduzierung von 20 % empfohlen. Es ist jedoch möglich, die erforderliche Leistungsreduzierung von Festkörper-Tantalkondensatoren je nach Design, Testmethoden und Anwendungsbedingungen zu reduzieren. Beispielsweise hat KYOCERA AVX den Q-Process™ entwickelt und patentiert.^[5], das DCL-Tests mithilfe proprietärer Methoden bei verschiedenen Temperaturen umfasst und nachweislich sowohl die Zuverlässigkeit verbessert als auch die Notwendigkeit einer Leistungsreduzierung in vielen Anwendungen deutlich reduziert oder sogar eliminiert.

Ursprünglich MnO₂ Tantalkondensatoren, die für den Einsatz in militärischen Anwendungen entwickelt wurden, nutzten eine exponentielle Abstufung, um eine Zuverlässigkeitsklasse und Ausfallrate zu ermitteln. Dazu wurden Proben aus jeder Produktcharge entnommen und sie Langzeittests über 10,000 Stunden Lebensdauer unterzogen, um eine große Anzahl von Betriebsstunden der Komponenten zu ermitteln. Die Pass/Fail-Informationen wurden dann verwendet, um die Langzeitzuverlässigkeit der Produktlinie oder -familie zu bestimmen und waren daher nicht chargenspezifisch, was mehr Spielraum für Abweichungen ließ. Darüber hinaus verursachte dieser Abstufungsprozess den Herstellern auch hohe Kosten im Hinblick auf die Unterstützung der erforderlichen Infrastruktur und Komponenten.

Als solches ist MnO₂ Zuverlässigkeitstestverfahren wurden in sogenannte Weibull-Bewertungen umgewandelt – ein Einbrenn-/Spannungskonditionierungsverfahren, bei dem 100 % der Kondensatoren mindestens 1.3 Stunden lang beschleunigter Spannung und Temperatur (und insbesondere mindestens 85-facher Nennspannung bei 40 °C) ausgesetzt werden. Eine 300-teilige Probe der Teile wird nach 15 Minuten, zwei Stunden und dann 40 Stunden auf Ausfälle überwacht, und die Verteilung dieser Ausfälle bestimmt die berechnete Zuverlässigkeitsklasse (d. h. B, C oder D) für diese bestimmte Kondensatorcharge. Während die Probe auf Ausfälle überwacht wird, wird die gesamte Charge unter denselben Bedingungen eingebrannt und alle als ausgefallen eingestuften Einheiten werden aus der Population entfernt. In der Vergangenheit war dieses Verfahren sehr erfolgreich bei der Bestimmung, welche Produktchargen für hochzuverlässige Anwendungen geeignet sind.

Diese Zuverlässigkeitskurve im offenen Bad veranschaulicht MnO₂ Neugeborene, die während des Einbrenn-/Zuverlässigkeitsbewertungsprozesses entfernt wurden.

Wenn man bedenkt, dass MnO₂ Kondensatorausfälle sind in der Regel Kindersterbliche, d. h. die meisten Ausfälle treten beim ersten Einschalten auf. Die Weibull-Klassifizierung eignet sich besonders gut zum Nachweis der Zuverlässigkeit dieser Technologie, da sie Kindersterbliche ausschließt und die Charge so effektiv in den Bereich der Zuverlässigkeitskurve mit abnehmender Ausfallrate verschiebt. Dieses gleiche Verfahren funktioniert jedoch nicht bei Polymerkondensatoren, die aufgrund von Verschleiß und Änderungen der parametrischen Leistung eher zu latenten Ausfällen neigen. Daher gibt es derzeit keine von der Industrie geprüfte und zugelassene alternative Methode zum Nachweis der Zuverlässigkeit von Polymerkomponenten.

Neben der Zuverlässigkeitsbewertung haben mehrere andere Design- und Prozessentwicklungen MnO verbessert.₂ Tantal-Zuverlässigkeit im Laufe der Zeit.^[6] Die vielleicht größte Bedeutung hat die statistische Überprüfung jeder Produktionscharge auf ihre Prozessfähigkeit, anstatt einfach im Katalog oder sogar vom Kunden definierte Grenzwerte anzuwenden, da durch diesen Prozess alle Ausreißer, die bei einer Anwendung am wahrscheinlichsten Probleme verursachen, effektiv aus der Normalbevölkerung entfernt werden.

Einer der größten Vorteile von MnO hinsichtlich der langfristigen Zuverlässigkeit₂ Tantalkondensatoren weisen nicht nur keinerlei Verschleißmechanismen auf, sondern haben auch die Fähigkeit, sich selbst zu „heilen“ oder Defektstellen zu isolieren. Dieses Phänomen tritt auf, wenn hohe Leckpfade Wärme erzeugen und das MnO₂ in nichtleitendes Mn2O5, wodurch die Defektstelle isoliert, eine weitere Verschlechterung verhindert und DCL auf den Normalwert zurückgeführt wird. Polymerkondensatoren haben einen ähnlichen Selbstheilungsmechanismus, der jedoch weniger effektiv ist. Da Polymermaterial hochleitfähig ist, wird an Defektstellen weniger Wärme erzeugt. Daher neigen Defektstellen dazu, nicht vollständig isoliert zu werden wie bei MnO₂ Kondensatoren, was bedeutet, dass Gleichstromlecks tendenziell auf einem erhöhten Niveau bleiben und die Möglichkeit einer weiteren Verschlechterung steigt.

Kundenretouren und gemeldete Ausfälle für hochzuverlässige MnO₂ Tantal – Millionen davon werden jedes Jahr in kritische neue Produkte eingebaut, darunter lebenserhaltende medizinische Anwendungen wie Herzschrittmacher und Defibrillatoren – sind derzeit auf einem historischen Tiefstand. Diese sinkende Ausfallrate im Feld ist auf kontinuierliche Verbesserungen in den Konstruktions-, Verarbeitungs- und Prüftechniken zurückzuführen, die Teile, die während der Kundenverarbeitung ausfallen können, zuverlässig aussortieren und bessere Basiskomponenten unterstützen. Die meisten der heute eingereichten Kundenreklamationen beziehen sich auf Produkte, die vor der Montage über einen längeren Zeitraum ohne Rücksicht auf ordnungsgemäße Lagerung und Handhabung aufbewahrt wurden, oder sind lediglich kosmetischer Natur und haben keinen Einfluss auf die Leistung oder Zuverlässigkeit der Geräte. Kosmetische Mängel bestehen typischerweise aus Gehäuserissen im Kondensatorkörper, die durch die Wärmeausdehnung von Materialien oder dünnere Gehäusewände verursacht werden, die zur Unterstützung der Erweiterung des CV-Angebots entwickelt wurden und keinen Einfluss auf MnO haben.₂ Kondensatorleistung, Lebensdauer oder Zuverlässigkeit in der Anwendung.

Das Gleiche kann man jedoch nicht über Polymerkondensatoren sagen. Obwohl in den letzten Jahren mehrere Verbesserungen bei der Verpackung von Polymerkomponenten vorgenommen wurden, besteht die einzige wirkliche Schutzmaßnahme gegen Verschleiß in der Verwendung hermetisch versiegelter Geräte.

Gelegentlich wird auch der Spannungsdurchschlagswert als Mittel zur Beurteilung der Komponentenzuverlässigkeit herangezogen, aber sowohl MnO₂ und Polymerkomponenten weisen ein ähnliches Spannungsdurchschlagsverhalten auf (normalerweise beginnend bei der zweifachen Nennspannung), was in direktem Zusammenhang mit den Heilungsprozessen nach der Bildung innerhalb des Dielektrikums steht und keine direkten Auswirkungen auf die Leistung innerhalb einer Anwendung hat.

Einer der Vorteile von Polymerkondensatoren hinsichtlich ihrer langfristigen Zuverlässigkeit ist ihr geringerer Ausfallmodus im Vergleich zu MnO₂ Kondensatoren. Wenn ein MnO₂ Wenn eine Komponente ausfällt, kommt es zu einem Kurzschluss, was bedeutet, dass der Strom zur Komponente unbegrenzt ist und der Geräteausfall katastrophale Folgen haben kann, da das MnO₂ Kathodensystem ist ein Oxidationsmittel. Das Kathodensystem des Polymerkondensators entfernt dieses Oxidationsmittel, kann aber dennoch durch Kurzschluss ausfallen, und obwohl dies möglicherweise nicht so katastrophale Auswirkungen hat wie der Ausfall eines MnO₂ Kondensator, unbegrenzter Strom zu einem kurzgeschlossenen Polymerkondensator kann immer noch zu erheblicher lokaler Erwärmung führen.

Einer der größten Vorteile von Polymerkomponenten sind ihre extrem niedrigen ESR-Werte, die im einstelligen bis zehnstelligen Milliohmbereich liegen. Während Standard-MnO₂ Komponenten haben höhere ESR-Eigenschaften, die Verfügbarkeit einer Multianoden-Konstruktion, die speziell zur Reduzierung des ESR entwickelt wurde, schließt effektiv einen Großteil der Lücke zwischen diesen beiden Technologien. Die KYOCERA AVX TBM SRC9000-Serie ultraniedriger ESR MnO₂ Tantalkondensatoren mit mehreren Anoden beispielsweise bieten ESR-Grenzen bis zu 18 mΩ und wurden in den letzten 10 Jahren aktiv in zahlreichen Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt, wobei nie auch nur ein einziger Fehler oder Feldausfall gemeldet wurde. Der große Erfolg, die beeindruckende Leistung und die langfristige Zuverlässigkeit dieser Serie werden vielleicht am besten durch sein Einsatz im ChemCam-System des Mars Curiosity Rover, das mit 630 Kondensatoren der TBM-Serie ausgestattet war und diese zwischen der Marslandung des Rovers am 6. August 2012 und seinem Tod am 13. Februar 2019 weit über eine halbe Million Mal mit Strom versorgte.

MnO₂ Tantalkondensatoren haben einige der niedrigsten verfügbaren DCL-Werte und übertreffen die veröffentlichten Grenzwerte regelmäßig und deutlich. Während beispielsweise typische Komponenten in Militärqualität Leckagewerte von 0.01 CV vorgeben, sind hochzuverlässige MnO₂ Komponenten weisen normalerweise Prozessfähigkeiten von 0.001 CV bis 0.0025 CV auf. Alle hochzuverlässigen MnO₂ Die von KYOCERA AVX produzierten Kondensatoren werden beispielsweise strengen Konformitätsprüfungen unterzogen, um sicherzustellen, dass die Kunden Komponenten innerhalb von drei Standardabweichungen (d. h. Sigma) der Prozessfähigkeit erhalten, was sowohl deutlich unter den Spezifikationsgrenzen als auch unter der intrinsischen Fähigkeit nicht hermetischer Arten von Polymerkomponenten liegt.

Im Gegensatz dazu wurden für Polymerkomponenten DCL-Werte zwischen 0.1 CV und 0.05 CV veröffentlicht, jedoch ohne die gleichen signifikanten Verbesserungen der tatsächlichen Leistung, was zu einer DCL-Leistung führt, die 5–50x schlechter ist als die von vergleichbarem MnO₂ Komponenten.

Schließlich sind auch die Screening-Grenzwerte, die bei der elektrischen Prüfung von Kondensatoren verwendet werden, von entscheidender Bedeutung. Die SRC9000-Weltraumkomponenten von KYOCERA AVX werden sowohl auf ESR als auch auf DCL statistisch geprüft, um eine engere Verteilung innerhalb der Population zu erreichen und Ausreißer zu entfernen. Für jede Komponentencharge wird ein Drei-Sigma-Grenzwert festgelegt und verwendet, um einzelne Einheiten zu entfernen, die zwar immer noch weit unter den veröffentlichten Grenzwerten liegen, aber außerhalb der normalen Population liegen, um eine homogenere Population zu erreichen und die Leistung weiter zu verbessern.

Nachfolgend finden Sie eine Tabelle mit den allgemeinen Unterschieden in der ESR- und DCL-Leistung zwischen verschiedenen Komponentengruppen.

Aufgrund bekannter Verschleißmechanismen und Instabilität der AC- oder DC-Leistung unter elektrischen und Umgebungsbedingungen werden Tantalkondensatoren mit Polymerkathodensystemen nicht für den Langzeiteinsatz in allen Anwendungen empfohlen, bei denen hohe Zuverlässigkeit erforderlich ist. Tantalkondensatoren mit MnO₂ Kathodensysteme hingegen weisen eine lange Geschichte äußerst stabiler Leistung über Jahrzehnte hinweg im anspruchsvollen Militär- und Weltraumeinsatz unter rauen Umgebungsbedingungen auf und sind damit eindeutig die bevorzugte Technologie für den langfristigen Einsatz in hochzuverlässigen, unternehmenskritischen Anwendungen im Militär- und Weltraumbereich.