Feste Tantalkondensatoren: MnO2 vs. Polymerkathoden für optimale Leistung in hochzuverlässigen Militär- und Weltraumanwendungen
Verfasst von: Ron Demcko
Abstract:
Feste Tantalkondensatoren haben sich seit langem in hochzuverlässigen Militär- und Raumfahrtanwendungen 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 solchen mit leitfähigen Polymerkathoden erörtert.
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 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 Milspec-Komponenten. Anfang der 2000er Jahre brachte 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. Diese basiert – genau wie alle anderen Spezifikationen, die den Einsatz von Tantalkondensatoren in hochzuverlässigen Militär- und Luftfahrtanwendungen regeln (z. B. MIL-PRF-39003, MILPRF-39006, MIL-PRF-49137) – auf Tantalkondensatoren mit MnO2-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 Polymerkathoden in einigen DSCC-Zeichnungen enthalten sind, gibt es für diese Produkte keine militärischen Spezifikationen, da die Vorteile, die sie bieten, mit ernsthaften Kompromissen in Bezug auf eine verringerte Langzeitzuverlässigkeit, die Einführung von Verschleißmechanismen und die Variabilität der parametrischen Leistung unter Umweltbelastungen verbunden sind.
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Feste Tantalkondensatoren haben sich seit langem in hochzuverlässigen Militär- und Raumfahrtanwendungen 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 solchen mit leitfähigen Polymerkathoden erörtert.
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 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 Milspec-Komponenten. Anfang der 2000er Jahre brachte 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. Diese basiert – genau wie alle anderen Spezifikationen, die den Einsatz von Tantalkondensatoren in hochzuverlässigen Militär- und Luftfahrtanwendungen regeln (z. B. MIL-PRF-39003, MILPRF-39006, MIL-PRF-49137) – auf Tantalkondensatoren mit MnO2-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 Polymerkathoden in einigen DSCC-Zeichnungen enthalten sind, gibt es für diese Produkte keine militärischen Spezifikationen, da die Vorteile, die sie bieten, mit ernsthaften Kompromissen in Bezug auf eine verringerte Langzeitzuverlässigkeit, die Einführung von Verschleißmechanismen und die Variabilität der parametrischen Leistung unter Umweltbelastungen verbunden sind.
