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COMPONENTS
CAPACITOR
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- ELETTRONICA OGGI 442 - GENNAIO/FEBBRAIO 2015
temperatura, come la serie di condensatori elettrolitici assiali
KEMET PEG124. Questi componenti offrono un’elevata stabilità
dei parametri durante la vita operativa. La figura 1 mostra che
la ESR e il tan
b
rimangono entro il ±30% del loro valore iniziale
per il 90% del tempo di vita. Si è osservato un degrado di tali
parametri rispetto ai valori iniziali durante test della durata di
7000 ore.
Per i condensatori elettrolitici con reofori assiali o paralleli, la
vita operativa termina quando si seccano gli avvolgimenti in-
terni. Il progetto del condensatore e del tappo ha un impatto
significativo sulla diffusione del solvente e, di conseguenza,
può essere orientato alla riduzione della diffusione tale da evi-
tare l’evaporazione. Tuttavia, è necessario prestare attenzione a
garantire un adeguato livello di diffusione, in modo da sfogare
la pressione dovuta ai gas generati internamente, come l’idro-
geno. Una diffusione eccessivamente bassa può causare una
deriva dei parametri o anche la rottura del dispositivo. I con-
densatori elettrolitici assiali hanno un tappo di alluminio che
non è soggetto alla delaminazione. La serie PEG124 contiene
anche una guarnizione appositamente disegnata per minimiz-
zare la diffusione, evitando, al contempo, una pressione interna
eccessiva.
La ESR di un condensatore può influenzare significativamente
il tempo di vita, in particolare se sono presenti elevate correnti
di ripple, dato che la generazione interna di calore e l’incre-
mento di temperatura dovuto a tale corrente sono entrambe
proporzionali alla ESR. Un incremento di temperatura di 10-
12°C riduce il tempo di vita del 50%. Di conseguenza, anche
una bassa resistenza termica tra gli avvolgimenti del conden-
satore e l’aria esterna ha effetto sul tempo di vita, favorendo la
dissipazione termica e quindi aiutando a mantenere una bassa
temperatura interna. La resistenza termica interna del conden-
satore ha poco effetto sull’incremento di temperatura. Invece, la
resistenza termica esterna è il fattore dominante, minimizzato
posizionando opportunamente il condensatore per garantire
un adeguato raffreddamento convettivo e tramite l’eventuale
collegamento ad un dissipatore. I condensatori assiali delle se-
rie PEG225 e PEG226 di KEMET sono ottimizzati per il montag-
gio di un dissipatore. Tutti i condensatori sono inoltre progettati
con resistenze termiche interne estremamente basse.
Applicazioni con carichi improvvisi
All’altro estremo dello spettro di utilizzo, alcuni tipi di appa-
recchiature richiedono ai condensatori di rimanere spenti sul
campo per un periodo di tempo esteso, fino a quando improv-
visamente sono attivati. A questo punto devono garantire una
risposta priva di difetti. Alcuni tipi di apparati militari, come i
missili balistici lanciati dai sottomarini, possono essere inclusi
in questa categoria. I condensatori al tantalio a montaggio
superficiale sono stati impiegati per sostituire i condensatori
con reofori al fine di ridurre lo spazio occupato dai circuiti
stampati in questi missili durante un recente progetto di
aggiornamento degli armamenti. Il missile è progettato per
avere un tempo di vita operativo di oltre vent’anni, ma i circuiti
devono attivarsi immediatamente e funzionare alla perfezione
se il missile viene lanciato in qualsiasi momento di questo
periodo.
In questa applicazione si preferisce l’impiego dei condensatori
al tantalio per evitare un inaccettabile degrado delle prestazio-
ni dovuto alla perdita di capacità causata dall’invecchiamen-
to. Tuttavia, è noto che, dopo l’assemblaggio, l’affidabilità dei
condensatori al tantalio a montaggio superficiale è inferiore
rispetto a quella dei componenti con reofori passanti. Dunque,
un condensatore al tantalio adeguato deve essere in grado di
sopportare il processo di saldatura per rifusione senza inglo-
bare difetti nascosti, che porteranno alla rottura durante l’ac-
censione se il missile viene improvvisamente lanciato.
Gli specialisti di KEMET hanno fornito una soluzione a queste
sfide realizzando dei condensatori al tantalio SMD basati sulla
tecnologia F-Tech Flawless e soggetti alla procedura di selezio-
ne Simulated-Breakdown Screening (SBDS).
La tecnologia F-Tech di KEMET elimina i difetti nello strato die-
lettrico causati durante la fabbricazione del dispositivo. Que-
sti difetti sono la causa principale di rottura nei condensatori
al tantalio solido. Sebbene la polvere di tantalio impiegata nei
condensatori sia chimicamente pura, un lubrificante organico
viene aggiunto durante il processo di fabbricazione dell’ano-
do, che può rimanere intrappolato e produrre, così, carburo
di tantalio durante la successiva sinterizzazione. Ciò causa un
assottigliamento locale o la formazione di pori, mentre il raf-
freddamento dell’anodo dopo la sinterizzazione causa anche la
precipitazione di cristalli di ossido di tantalio in aree localizzate
che possono produrre fratture nel dielettrico.
La tecnologia F-Tech Flawless di KEMET impiega lubrificanti
Fig. 1 – Condensatori elettrolitici in alluminio progettati per un tempo
di vita operativo maggiore