Feste Tantalkondensatoren gehören zu den beliebtesten Typen kleiner, oberflächenmontierter Kondensatoren für elektronische Anwendungen in den Bereichen Verbraucherelektronik, Automobilbau, Luft- und Raumfahrt sowie Medizintechnik. Dieses Dokument liefert einige Hintergrundinformationen zur Entwicklung der Tantalkondensatortechnologie und behandelt häufige Probleme von Benutzern, darunter die Notwendigkeit eines niedrigen äquivalenten Serienwiderstands (ESR) bei Filteranwendungen und die Notwendigkeit der höchstmöglichen Zuverlässigkeit und Langlebigkeit bei Luft- und Raumfahrt- und Medizinanwendungen.

Im Laufe der folgenden Jahrzehnte entwickelte sich die Tantalkondensatortechnologie weiter und umfasste mehrere Formfaktoren. Bis in die 1980er Jahre dominierten axial und radial bedrahtete Konfigurationen, die mit automatisierten Bestückungsprozessen für die Durchstecktechnik kompatibel sind. Zu dieser Zeit entwickelte sich die Montagetechnologie hin zur Oberflächenmontagetechnik (SMT), und SMT-Tantalkondensatoren verschiedener Größen wurden entwickelt und weithin übernommen.

Durch den weit verbreiteten Einsatz der Oberflächenmontagetechnologie sind Tantalkondensatoren Bedingungen ausgesetzt, die anders sind als die ihrer axial und radial bedrahteten Gegenstücke. Hochtemperatur-Reflow-Prozesse auf Platinenebene können Defekte in den Dünnschicht-Dielektrikumschichten von Tantalkomponenten verursachen und gelegentlich zu katastrophalen Ausfällen und sogar Entzündungen führen.

Aufgrund dieser Erfahrungen haben die Hersteller von Tantalkondensatoren Inline-Reflow-Konditionierung und andere Maßnahmen eingeführt, damit die Kondensatoren die Montage- und Reflow-Bedingungen überstehen. Diese Bemühungen haben das Risiko katastrophaler Ausfälle erfolgreich gemindert und ermöglichen die Zuverlässigkeit von Festtantalkondensatoren, die für jede Anwendung geeignet ist.

Die Nachfrage nach Tantalkondensatoren stieg mit der Entwicklung zuverlässiger SMT-Versionen Ende der 1980er Jahre dramatisch an und hielt bis in die 1990er Jahre an. Oberflächenmontierte Tantalkondensatoren waren die kleinsten Kondensatoren im Bereich von 1–100 μF und wurden für viele Anwendungen zum Industriestandard. Die Einführung von Mobiltelefonen und PCs sowie der Einbau umfangreicher elektronischer Geräte in Automobile waren die wichtigsten Markttreiber dieses Wachstums.

GRUNDKONSTRUKTION

Feste Tantalkondensatoren sind Elektrolytkondensatoren, und alle Elektrolytkondensatoren sind polar, was bedeutet, dass Strom nur vom positiven Ende (der Anode) zum negativen Ende (der Kathode) fließt. Die drei Hauptelemente eines Elektrolytkondensators sind Anode, Dielektrikum und Kathode. Die Tantalanode besteht aus Partikeln aus sehr reinem Tantalpulver, die zu einer schwammartigen Struktur gepresst und gesintert werden. Traditionelle Versionen haben einen Tantaldraht in die Struktur eingebettet, um die positive Verbindung zum Schaltkreis herzustellen. Die Oberfläche der Anode ist mit einer Schicht Tantalpentoxid (Ta) bedeckt.₂O₅), das als Kondensatordielektrikum fungiert. Bei herkömmlichen Festtantalkondensatoren besteht die Kathode aus Mangandioxid (MnO₂). Dieses Material wird über dem Dielektrikum abgelagert, gefolgt von anderen Materialien – normalerweise Kohlenstoff und Silber –, um eine Verbindung mit den anderen Kondensatorkomponenten herzustellen.

Das MnO₂ Kathode hat eine Eigenschaft, die wesentlich zur Zuverlässigkeit von Tantalkondensatoren beiträgt. Defekte in der Ta₂O₅ Dielektrikum verursacht lokale Erwärmung an der Defektstelle während des Kondensatorbetriebs, was das nahe gelegene MnO verändert₂ bis Mn₂O₅ — eine nichtleitende Phase aus Manganoxid. Diese nichtleitende Stelle dient dazu, diesen Teil des Kondensators aus dem Schaltkreis zu entfernen und so den Defekt effektiv zu beheben. Diese Eigenschaft wird als Selbstheilung bezeichnet und ermöglicht Tantalkondensatoren mit MnO₂ Kathoden weisen im Laufe der Zeit eine abnehmende Ausfallrate auf. Im Laufe ihrer Geschichte haben Hersteller von Tantalkondensatoren eine Vorkonditionierung (d. h. Einbrennen) durch Einwirkung erhöhter Spannung und Temperatur durchgeführt, um diese Selbstheilungseigenschaft zu erleichtern und schwächere Teile aus der Population zu entfernen. Weitere Informationen zum Aufbau von Festkörper-Tantalkondensatoren finden Sie unter „Grundlegende Tantalkondensatortechnologie“ von John Gill.

Die meisten oberflächenmontierten Tantalkondensatoren sind wie oben gezeigt aufgebaut, es gibt jedoch auch Versionen, die eine konforme Epoxidbeschichtung als Außenfläche verwenden. Diese können etwas kleiner sein als geformte Kondensatoren, jedoch auf Kosten einer geringeren mechanischen Festigkeit. Um die Nutzung des verfügbaren Platzes auf der Platine zu optimieren, hat AVX den TACmicrochip® Konstruktion im Jahr 1995. Diese Konstruktion besteht aus einem Tantal-Wafersubstrat, auf dessen Oberfläche Tantalpulver gepresst und gesintert wird. Einzelne Anoden werden mithilfe eines Sägevorgangs auf der Oberfläche definiert, und die Wafer werden durch Dielektrikumsbildung und Kathodenabscheidung verarbeitet. Anschließend wird ein Deckel über die Struktur gelegt und Epoxidharz in die Kanäle zwischen den Anoden gegossen. Darauf folgt ein Zerkleinerungsvorgang, bei dem die Kondensatoren getrennt werden, die dann Einbrenn-, Test- und Verpackungsprozesse durchlaufen. Der TACmicrochip und sein hochzuverlässiges Gegenstück, der Mikrochip der COTS-Plus-TBC-Serie, erfreuen sich bei Anwendungen mit begrenztem Platzangebot großer Beliebtheit, darunter tragbare Elektronik und implantierbare medizinische Geräte.

ÄQUIVALENTER SERIEWIDERSTAND

Der inhärente äquivalente Serienwiderstand (ESR) von Tantalkondensatoren ist höher als bei einigen Konkurrenztechnologien. AVX und andere Hersteller in der Branche haben viel getan, um dieses Problem zu lösen.

Feste Tantalkondensatoren werden häufig in Filteranwendungen für Stromversorgungen eingesetzt, da sie eine verbesserte Effizienz bei geringerem Kondensatorwiderstand aufweisen. Um den Anforderungen dieser Art von Anwendungen gerecht zu werden, hat AVX die ersten geformten Tantalkondensatoren mit niedrigem ESR für die Oberflächenmontage eingeführt – die TPS-Serie — im Jahr 1992. Diese Serie erwies sich als äußerst beliebt und trug zur Erweiterung des Marktes für Tantalkondensatoren bei. Beispielsweise integrierten AVX und andere bald Überspannungstests in ihre Produktionsabläufe, um Probleme mit Einschaltfehlern zu lösen. Im Laufe der Jahre wurden auch andere Produktverbesserungen eingeführt, darunter Tantalkondensatoren mit mehreren Anoden (wie der COTS-Plus TBM-Serie) für noch niedrigeren ESR.

In jüngerer Zeit wurden Tantalkondensatoren mit leitfähigen Polymer-Gegenelektroden anstelle der traditionellen MnO₂ Kathodensysteme sind in der Unterhaltungselektronik und im Automobilbereich beliebt geworden, da Polymermaterialien einen geringeren Widerstand als MnO aufweisen₂. Allerdings kann es bei Festkörper-Tantalkondensatoren zu Kompromissen zwischen niedrigem ESR und hoher Zuverlässigkeit kommen. Die angegebene Zuverlässigkeit von leitfähigen Polymerkondensatoren ist geringer als die von MnO₂ basierte Systeme, da den Polymermaterialien die selbstheilenden Eigenschaften von MnO fehlen₂ Systeme. Dies führt auch dazu, dass die Leckage der Polymerkondensatoren deutlich höher ist als bei MnO₂-Kathodenkondensatoren.

In anspruchsvollen Anwendungen, bei denen ein niedriger ESR und eine sehr lange Produktlebensdauer entscheidend sind, wie etwa in der Satellitenelektronik, ist MnO mit niedrigem ESR₂-Kathodenkondensatoren sind immer noch die bevorzugte Wahl. AVX entwickelte den Mehranodenkondensatoren der SRC9000 TBM-Serie, die bewährtes MnO verwenden₂ Kathodentechnologie, um den geringstmöglichen ESR zu erreichen und die neuesten Verarbeitungs- und Testtechniken, Weibull-Burn-In und statistisches Screening auf DC-Leckage zu integrieren, um Ausreißer aus der Population zu entfernen. Diese Methode stellt sicher, dass der für Luft- und Raumfahrtschaltkreise erforderliche niedrige ESR über die für Weltraumplattformen erforderliche lange Lebensdauer erhalten bleibt und hat die hohen Anforderungen der Luft- und Raumfahrtindustrie erfolgreich erfüllt. Auf diese Weise hergestellte Kondensatoren wurden in die meisten US-amerikanischen Weltraumsysteme eingebaut, darunter auch in den Mars Curiosity Rover.

Weitere technische Informationen zu ESR finden Sie unter „Äquivalenter Serienwiderstand von Tantalkondensatoren“ von RW Franklin.

Gleichstromleckage

Traditionell wird die DCL eines Tantalkondensators als 0.01 x Kapazität x Spannung in Mikroampere (µA) angegeben. Beispielsweise wäre die DCL eines 10µf, 10V-Kondensators:

0.01 x 10µF x 10V = 1.0µA

Die gängigsten kommerziellen Anwendungen, wie z. B. Mobiltelefone, lassen sich problemlos wieder aufladen. Daher ist Kondensatorleckage bei diesen Anwendungen kein großes Problem und wird nur dann zu einem Problem, wenn der Kondensator katastrophal ausfällt. Bei kritischen Anwendungen für implantierbare medizinische Geräte, die nicht so leicht wieder aufgeladen werden können wie Verbraucheranwendungen, ist Kondensatorleckage jedoch ein echter Nachteil für die Batterielebensdauer. Wenn ein Kondensator aufgrund von dielektrischen Defekten eine hohe Leckage aufweist, können Hochtemperatur-Reflow-Prozesse die Defekte verschlimmern und die Leckage des Kondensators erheblich erhöhen.

Es gibt mehrere Faktoren, die zum Kondensatorleck beitragen, aber der wichtigste ist die Dicke des Dielektrikums. Tantalpentoxid (Ta₂O₅) hat eine niedrigere Dielektrizitätskonstante als andere Kondensatortypen, kann aber als Film auf der Oberfläche von Tantalmetall aufgewachsen werden. Dies trägt wesentlich zur geringen Größe von Tantalkondensatoren bei, da ein sehr dünner Film eine funktionierende dielektrische Schicht bilden kann. Das Ta₂O₅ Das Dielektrikum wird erzeugt, indem Strom durch die gesinterte Tantalanode in Gegenwart eines flüssigen Elektrolyten geleitet wird. Dieser Prozess bildet eine Schicht über der Oberfläche der Tantalpartikel, wobei Tantal von der Anode und Sauerstoff aus dem Elektrolyt aufgenommen werden, um Ta zu bilden.₂O₅. Die während der Formierung angelegte Spannung bestimmt die Dicke der dielektrischen Schicht. Dickere Dielektrika haben eine höhere Spannungsbelastbarkeit und weisen bei einer bestimmten angelegten Spannung einen niedrigeren DCL auf als dünnere Dielektrika. In der Kondensatorindustrie wird die Dicke des Dielektrikums üblicherweise als Formierungsverhältnis im Verhältnis zur Spannung ausgedrückt. Beispielsweise würde ein Formierungsverhältnis von 3 bedeuten, dass das Dielektrikum bei einem 30-V-Kondensator bei 10 V geformt wird.

Für Kondensatoren mit hoher Zuverlässigkeit gibt AVX normalerweise ein Formationsverhältnis von mindestens 3 an, um optimale Zuverlässigkeit und geringe Leckage zu gewährleisten. Es ist nicht ungewöhnlich, dass kommerzielle Kondensatoren viel niedrigere Formationsverhältnisse aufweisen.

ZUVERLÄSSIGKEIT

Einige Elektrolytkondensatoren sind auf einen feuchten Elektrolyten oder einen bestimmten Feuchtigkeitsgehalt im Kathodensystem angewiesen. Diese können jedoch mit der Zeit austrocknen und zu einem Kondensatorausfall führen. Die langfristige Zuverlässigkeit dieser Kondensatortypen lässt sich mit der bekannten Badewannenkurve veranschaulichen, die eine allmähliche Zunahme der Ausfallrate zeigt, wenn sich das Kathodensystem verschlechtert. Tantalkondensatoren mit leitfähigen Polymerkathoden und Aluminiumkondensatoren mit nassen Elektrolytsystemen weisen diesen Verschleißmechanismus auf.

Im Gegensatz zu diesen Technologien sind feste Tantalkondensatoren mit MnO₂ Kathoden haben keinen Verschleißmechanismus. Die Kathode ist ein festes System, das im Laufe der Zeit keinem Verschleiß unterliegt, und der Selbstheilungsmechanismus dieser Technologie stellt sicher, dass kleine dielektrische Defekte im Normalbetrieb nicht zu katastrophalen Ausfällen führen. Das Ergebnis dieser Faktoren ist eine Ausfallrate, die sich im Laufe der Zeit verbessert, und dies ist ein Hauptgrund dafür, dass MnO₂-basierte Tantalkondensatoren sind in der Luft- und Raumfahrt sowie in lebenserhaltenden medizinischen Anwendungen beliebt.

Obwohl sich die Herstellungsverfahren für Tantalkondensatoren im Laufe der Zeit deutlich verbessert haben, kann in jeder Produktionscharge eine kleine Anzahl schwächerer Teile vorhanden sein. Wie bereits erwähnt, werden Vorkonditionierungsmethoden (d. h. Einbrennmethoden) verwendet, um diese Säuglingssterblichen zu identifizieren und aus der Population zu entfernen. Die Art des Einbrennens variiert je nach beabsichtigter Anwendung, umfasst jedoch normalerweise hohe Temperaturen und/oder Spannungen über den Nennwerten der Kondensatoren. Bei kommerziellen Kondensatoren ist die Einbrennzeit normalerweise kurz, um Zykluszeit und Kosten zu minimieren. Die traditionelle Einbrennmethode für hochzuverlässige Tantalkondensatoren ist aufgrund der statistischen Methode zur Berechnung der Zuverlässigkeit als Weibull-Einbrennen bekannt. Diese Testbedingungen sind stark beschleunigt (z. B. 85 °C und ein Vielfaches der Nennspannung) und Ausfälle werden im Laufe der Zeit gezählt. Wenn die Weibull-Verteilung als angenommenes Modell des Chargenverhaltens verwendet wird, muss die berechnete Zuverlässigkeit ein vorgegebenes Niveau erreichen und die Ausfallrate muss sinken. Dieses System wird seit vielen Jahrzehnten zur Charakterisierung hochzuverlässiger Kondensatoren verwendet und dient zur Angabe der Zuverlässigkeit als maximaler Ausfallprozentsatz pro tausend Betriebsstunden bei Nennspannung mit einem Konfidenzniveau von 90 %. Das Zuverlässigkeitsniveau handelsüblicher Kondensatoren wird normalerweise auf 1 % pro tausend Stunden geschätzt, während hochzuverlässige Kondensatoren typischerweise eine Zuverlässigkeit von 0.1 % bis 0.001 % pro tausend Stunden mit einem Konfidenzniveau von 90 % bieten. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die tatsächliche Zuverlässigkeit, die in den vorgesehenen Anwendungen erreicht wird, viel besser ist als durch Einbrennmethoden prognostiziert und normalerweise in sehr niedrigen Ausfallraten (FIT) ausgedrückt wird.

Um solch hohe Zuverlässigkeitsniveaus zu erreichen, müssen Säuglingssterbliche identifiziert und in den frühen Stadien des Burn-In aus der Population entfernt werden, da danach die Ausfallrate stark abnimmt. Tantalkondensatoren, deren Zuverlässigkeit durch Weibull-Burn-In eingestuft wird, werden erfolgreich in den anspruchsvollsten Anwendungen der Elektronikindustrie eingesetzt, darunter Satelliten und implantierbare medizinische Geräte.

Nachdem AVX viele Jahre lang hochzuverlässige Tantalkondensatoren an die Medizingeräteindustrie geliefert und dabei Weibull-Burn-In zur Zuverlässigkeitsbewertung verwendet hatte, erkundete das Unternehmen andere potenzielle Optionen. Der Hauptgrund für diesen Wechsel war, dass es mit der Verbesserung unserer Produktionsprozesse schwieriger wurde, die für die Weibull-Bewertung erforderlichen Neugeborenen zu erzeugen. Die Spannungsbeschleunigungsfaktoren mussten erhöht werden, um Ausfälle zu erzeugen, was jedoch zu Problemen mit den elektrischen Parametern der Kondensatoren führte. Da die meisten Kunden in der Medizingeräteindustrie ein Burn-In auf Systemebene bei 125 °C verwenden, untersuchten wir die Verwendung eines Burn-In auf Kondensatorebene unter diesen Bedingungen mit geringerer Spannungsbeschleunigung und entdeckten, dass ein Burn-In bei 125 °C bei nahezu Nennspannung in Verbindung mit einer statistischen Überprüfung anderer Parameter genauso effektiv ist wie Weibull beim Entfernen von Neugeborenen, aber eine niedrigere DCL-Verteilung als Weibull erzeugt. Dies führte zur Entwicklung unseres patentierten Q-Process™. Ausführliche Informationen zum Q-Process finden Sie unter „Erreichen der höchsten Zuverlässigkeit für Tantalkondensatoren“ von James Bates, Marc Beaulieu, Michael Miller und Joseph Paulus.

Darüber hinaus müssen die herkömmlichen Derating-Regeln für Festkörper-Tantalkondensatoren – dass Kondensatoren bei 50 % ihrer Nennspannung verwendet werden müssen, um optimale Zuverlässigkeit zu erreichen – nicht auf Q-Process-Kondensatoren angewendet werden. Mit dem Q-Process hergestellte Kondensatoren können bei voller Nennspannung betrieben werden, was in den meisten Anwendungen die Auswahl kleinerer Kondensatoren mit niedrigerer Nennspannung ermöglicht.

Militärische und luftfahrttechnische Anwendungen

Entwickler von Militär- und Luftfahrtsystemen gehörten zu den ersten Anwendern der Festkörper-Tantalkondensatortechnologie. Nasse Tantalkondensatoren werden seit vielen Jahren in Militär- und Luftfahrtanwendungen mit hohen Kapazitäts- und/oder Hochspannungsanforderungen verwendet, und jetzt können Festkörper-Tantalkondensatoren auch einen erheblichen Teil dieser Anwendungsanforderungen erfüllen und haben den zusätzlichen Vorteil, dass sie viel kleinere und leichtere Komponenten sind. Das Defense Supply Center, Columbus (DSCC), heute Defense Logistics Agency (DLA), hat verschiedene militärische Spezifikationen entwickelt, um diesen Anwendungen ein höheres Maß an Zuverlässigkeit zu bieten. Für oberflächenmontierte Tantalkondensatoren ist die entsprechende Spezifikation MIL-PRF-55365. Die von AVX entwickelten MIL-PRF-55365 CWR09-Serie Kondensatoren gehören zu den beliebtesten SMT-Tantalkondensatoren in militärischen Anwendungen. Im Laufe der Zeit wurde diese Spezifikation durch die Hinzufügung mehrerer neuer Serien erweitert, darunter: die erweiterte Reichweite Serie CWR19, der niedrige ESR Serie CWR29, die MIL-PRF-55365/8 EIA-Gehäusegröße Serie CWR11und der Mikrochip MIL-PRF-55365/12 Serie CWR15.

In den 1990er Jahren startete das Pentagon eine Initiative zur Förderung der Verwendung von handelsüblichen Produkten (COTS) in Militär- und Luftfahrtsystemen in der Erwartung, dass der Einsatz einer größeren Auswahl kostengünstigerer Komponenten viele Vorteile bieten könnte. Obwohl sich herausstellte, dass einige Systeme handelsübliche Kondensatoren sicher verwenden konnten, wurde auch klar, dass die Entwickler bei der Spezifikation von COTS-Kondensatoren vorsichtig sein mussten, um die hohe Systemzuverlässigkeit aufrechtzuerhalten, die für Militär- und Luftfahrtanwendungen erforderlich ist. Zur Unterstützung dieser Initiative führte AVX den COTS-Plus-Reihe von Tantalkondensatoren, das konservativ konstruierte kommerzielle Kondensatoren anbietet, die militärischen Typtests unterzogen werden, um Lösungen mit verbesserter Zuverlässigkeit zu geringeren Kosten zu bieten. Dieses Sortiment besteht mittlerweile aus mehreren Serien, darunter die TAZ-Serieden TBJ-Serie, die Multianode TBM-Serieden TBC-Mikrochipserieund mehr und bietet Designern eine viel größere Auswahl an Gehäusegrößen, ESR-Fähigkeiten und verbesserten volumetrischen Wirkungsgraden im Vergleich zu MIL-PRF-55365-Produktlinien. Ausführlichere Informationen zu COTS-Plus und SCR9000 finden Sie unter „Erweiterte Testmethoden für hochgeschirmte Tantalkondensatoren“ von Brian Brunette.

Um dem Bedarf an einer gemeinsamen Spezifikation auf Weltraumebene gerecht zu werden, hat AVX die DLA kürzlich dazu ermutigt, einen neuen Abschnitt von 55365 mit Tests einzuführen, die die Zuverlässigkeit auf Weltraumebene sicherstellen sollen. Serien, die solche Tests verwenden, darunter die von AVX CWR T-Level-Serie kombiniert mit einem nachhaltigen Materialprofil. SRC9000-Serie für die Raumfahrt, haben es Konstrukteuren in der Luft- und Raumfahrt ermöglicht, aus einer bewährten Palette von Komponenten auszuwählen, ohne eine einzigartige Quellcodezeichnung erstellen zu müssen. Abbildung 9 listet und vergleicht unsere verschiedenen Angebote an Tantalkondensatoren für Militär und Luft- und Raumfahrt sowie die zahlreichen jeweils verfügbaren Optionen.

MEDIZINISCHE ANWENDUNGEN FÜR TANTALKONDENSATOREN

Feste Tantalkondensatoren werden in den meisten medizinischen elektronischen Anwendungen eingesetzt, von Diagnosegeräten bis hin zu Herzmonitoren und implantierbaren lebenserhaltenden Geräten wie Herzschrittmachern und Defibrillatoren. Sie werden alternativen Kondensatortechnologien in platzbeschränkten Anwendungen wie implantierbaren Geräten vorgezogen. Aufgrund der großen Vielfalt potenzieller Anwendungen für diese Komponenten und der unterschiedlichen Natur einiger von ihnen haben wir eine Produktstruktur entwickelt, die eine einfache und effektive Kondensatorauswahl für medizinische Anwendungen ermöglicht.

Wir definieren kritische Anwendungen als implantierbare/lebenserhaltende Anwendungen (z. B. Herzschrittmacher, Defibrillatoren, Herzresynchronisationstherapie) und implantierbare Anwendungen, bei denen die Leckage des Tantalkondensators die Batterielebensdauer bestimmen kann (z. B. Neuromodulationsgeräte). Da die Batterielebensdauer durch übermäßige Leckage des Kondensators verkürzt werden kann und eine frühzeitige Erschöpfung der Batterie durch einen chirurgischen Eingriff behoben werden müsste, betrachten wir jede implantierbare Anwendung, die für einen Langzeitbetrieb vorgesehen ist, als kritisch und haben eine Reihe konservativ konstruierter und speziell getesteter Komponenten für diese Anwendungen, einschließlich der HRC5000 TAZ-Serieden HRC5000 TBC Mikrochip-Serieden Low-ESR-Module der TCP-Serieund die HRC6000 TBC Mikrochip-Serie.

Für nicht-kritische Anwendungen, einschließlich externer Elektronik für lebenserhaltende Geräte (z. B. Gefäßunterstützungssysteme), temporär implantierbare Monitore und externe Insulinpumpen, haben wir mehrere Kondensatorserien entwickelt, die Änderungskontrolle und statistisches Screening mit relativ konservativen Designregeln umfassen, darunter die T4J-Serie, die T4C-Mikrochipserie und die HRC4000-T4Z-Serie. Die Einhaltung der Änderungskontrollanforderungen der FDA ist bei handelsüblichen Standardkomponenten nicht möglich, daher ist diese freiwillige Einhaltung ein wichtiges Verkaufsargument für unser nicht-kritisches Sortiment.

KRITISCHE MEDIZINISCHE ANWENDUNGEN

Die Bemühungen von AVX, DCL für die breite Palette kritischer und nicht kritischer medizinischer Anwendungen zu minimieren, zu denen konservative Designregeln, verbesserte Prozesskontrolle bei kritischen Fertigungsschritten, Erkennung von Einzelchargen, statistisches Screening auf 3-Sigma-Grenzen zum Entfernen nicht normaler Teile aus der Verteilung und Dichtheitsprüfungen bei mehreren Temperaturen gehören, haben zu einer Unterschreitung der festgelegten Spezifikationsgrenzen um 75 % oder mehr geführt. Diese Maßnahmen haben zusammen mit der Trockenverpackung von Komponenten das Risiko von durch Reflow verursachten DCL-Erhöhungen nachweislich praktisch eliminiert, sodass Tantalkondensatoren selbst für die kritischsten lebenserhaltenden medizinischen Anwendungen eine sichere Wahl sind. Das Kondensatorsortiment von AVX für kritische medizinische Anwendungen unterliegen außerdem Einschränkungen hinsichtlich Material-, Fertigungs- und Prüfungsänderungen, um den FDA-Anforderungen für eine wirksame Änderungskontrolle zu entsprechen. Abbildung 11 zeigt die tatsächliche Verteilung von DCL über Hunderte von Fertigungschargen im Vergleich zum üblichen kommerziellen Spezifikationsgrenzwert von 1.0 µA und einem typischen medizinischen Kundenspezifikationsgrenzwert von 0.250 µA.

Der patentierte Q-Prozess von AVX umfasst alle diese Techniken, um medizinische Kondensatoren mit dem niedrigsten DCL der Branche herzustellen. Unsere Tantalkondensatoren für kritische medizinische Anwendungen werden häufig in implantierbaren Herzschrittmachern, Defibrillatoren und Neurostimulatoren eingesetzt und haben direkt zu einer längeren Batterielebensdauer und verbesserten Zuverlässigkeit in diesen und anderen medizinischen Geräten beigetragen.

NICHT-KRITISCHE MEDIZINISCHE ANWENDUNGEN

AVX hat vor kurzem sein Angebot an Tantalkondensatoren für medizinische Anwendungen um folgende Produkte erweitert: drei neue Produkte, die speziell für nicht-kritische Anwendungen entwickelt wurden. Nicht kritische medizinische Anwendungen sind solche, die zwar keine implantierbaren, lebenserhaltenden Geräte sind, aber dennoch von einer Produkt- und Prozessänderungskontrolle, geringeren Gleichstromlecks und einer verbesserten Systemzuverlässigkeit profitieren.

Die HRC4000-Produktfamilie von AVX nutzt die neuesten Fortschritte in der Tantalpulvertechnologie, um erweiterte Kapazitätsbereiche und kleinere Gehäusegrößen zu erreichen. Das zur Herstellung von Kondensatoren verwendete Tantalpulver ist in verschiedenen Partikelgrößen erhältlich. Größere Partikel können dickere dielektrische Schichten und höhere Spannungstragfähigkeit oder niedrigere DCL bieten, während kleinere Partikel zur Herstellung kleinerer Kondensatoren verwendet werden können, jedoch auf niedrigere Spannungswerte beschränkt sind. Obwohl diese neuen Produkte möglicherweise eine etwas höhere DCL aufweisen als die für kritische medizinische Anwendungen vorgesehenen Kondensatoren, enthalten sie eine wirtschaftlichere Teilmenge derselben strengen Q-Process-Test- und Kontrolltechniken, die Ausreißer aus der Produktionspopulation entfernen, und verfügen über strenge Kontrollen bei Material- oder Prozessänderungen, um eine hochzuverlässige Leistung über eine lange Lebensdauer sicherzustellen.

Feste Tantalkondensatoren bieten eine unbegrenzte Lebensdauer und einen beispiellosen volumetrischen Wirkungsgrad, was sie zu einer intelligenten Wahl für hochzuverlässige Anwendungen macht, darunter Militär, Luft- und Raumfahrt und medizinische Geräte. Verbesserte Fertigungs- und Testtechnologien haben den erfolgreichen Einsatz von MnO mit niedrigem ESR ermöglicht₂ Tantalkondensatoren in Luft- und Raumfahrtplattformen, und dramatische Verbesserungen in der Kondensatoreffizienz und -zuverlässigkeit, zusätzlich zur Integration FDA-konformer Änderungskontrollen, wurden in den letzten 10 Jahren eingeführt, um die Anwendung dieser Technologie auf eine breite Palette von sowohl kritischen als auch nicht-kritischen medizinischen Anwendungen auszuweiten.

Im April 23, 2018   /   Ressourcen, Tantal / Niob / Polymer, Technische Artikel / Whitepapers