タンタルコンデンサ 他のタイプの企業が経験したのと同じ進歩の恩恵を受けている コンデンサ。より高い静電容量、より高い温度定格、より高い信頼性、より小さなパッケージ サイズは、民生用電子機器に使用されるSMDチップ コンデンサから、信頼性の高い産業および軍事/航空宇宙アプリケーションで使用される湿式タンタル コンデンサに至るまで、タンタル部品におけるいくつかの改良点です。
タンタルコンデンサは、誘電体として薄い絶縁酸化物層を備えたタンタル陽極電極と、酸化物層の上に陰極として機能する固体または液体電解質を使用する有極コンデンサです。この構造により、タンタルコンデンサは体積当たりの高い静電容量と軽量化を両立できます。タンタルコンデンサのサプライヤーは、技術の進歩により、部品からより多くの容量を引き出すことができるようになったと、タンタルコンデンサのワールドワイドセールス担当エグゼクティブバイスプレジデントであるデイブ・バレッタ氏は言う。 ビシェイ インターテクノロジー。
他のサプライヤーと同様に、Vishayはタンタルコンデンサーの酸化マンガンをポリマー材料に置き換えており、Valletta氏によると、これによりコンデンサーは定格電流の50% ではなく80% で動作できるようになったという。
「このポリマーは従来のタンタル粉末に比べてより頑丈で、安全性が高いことから開発された」とバレッタ氏は語った。
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Vishay Intertechnologyは最近、 T55シリーズ のvPolyTan™ 表面実装ポリマー タンタル モールド チップ コンデンサ (図1) を強化し、A、B、Tケース サイズで8つの新しい定格を追加しました。T55シリーズは、2.5 ～ 10 Vの定格電圧にわたって3.3 µF ～ 470 µFの静電容量範囲を提供し、静電容量許容差は +/-20パーセントです。動作温度範囲は -55° C ～ +105° Cです。コンデンサのポリマーカソードは、+25° Cおよび100 kHzで500 mΩ から25 mΩ まで低い等価直列抵抗を生成します。リップル電流定格は最大2.28 A IRMSです。
図1: VishayのT55シリーズvPolyTan™ タンタル コンデンサ。（出典：ビシェイ・インターテクノロジー）
電子機器の小型化が継続的なトレンドとなっているため、タンタルコンデンサのサプライヤーは、より大きなコンデンサの性能をより小さなフットプリントの部品に詰め込むために製品設計を微調整しています。
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AVX は、同社が市場で最も小さいサイズのポリマーコンデンサと考えるものを開発しました。F38シリーズ (図2) のケース サイズは、0.063 L x 0.033 W x 0.031 H (インチ) または0.079 L x 0.049 W x 0.031 H (インチ) です。タンタルコンデンサの製品マーケティング担当のアレン・マヤール氏によると、フットプリントは0402、0602、または0805セラミックコンデンサと同一であるため、エンジニアはボードレイアウトのフットプリントを変更することなく、ノイズのない安定した静電容量ポリマーで設計できるという。
図2: AVXのF38シリーズ ポリマー コンデンサ。（出典：AVXコーポレーション）
KEMET のアジア地域プログラム管理ディレクターのケン・ライ氏によると、同社はタンタルコンデンサの陽極構造方法を、同社が「フェイスダウン」技術と呼ぶものを使用して改良したという。これにより、同社は高さ1 mmのコンデンサと、幅1.8 mm x長さ0.8 mmのパッケージを生産できるようになります。
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AVX は現在、高信頼性タンタルコンデンサを防湿バッグに梱包し、非密閉エポキシパッケージでの水分吸収の影響を最小限に抑えていると、高信頼性タンタルの製品マーケティングマネージャーであるLizzie Geismar氏は述べています。これにより、顧客のリフロー処理によるコンデンサの落下レベルが低減されました。同社は最近、高信頼性、高温アプリケーションでの使用を可能にする、ポリマーコンデンサと酸化マンガンコンデンサの両方の表面実装型密閉パッケージを導入しました。THHシリーズのマンガン酸化物コンデンサは、230° Cまでの動作温度に耐えることができるため、ダウンホール掘削用途に最適です。密閉型TCHシリーズ ポリマー コンデンサは、衛星用途向けに設計されています。
新しいアプリケーション
タンタルコンデンサは、エンタープライズソリッドステートデバイス (SSD)、モバイルデバイス、高性能クラウドアプライアンスなど、多くの新興製品分野に採用されつつあります。KEMETのLai氏によると、SSDの電源が切れたときにデータ損失を防ぐため、ポリマー タンタル コンデンサが「ホールドアップ」回路に使用されているとのことです。ポリマーコンデンサは、これらの用途において長い動作寿命、低い高さ、高いエネルギー密度を実現します。
タンタルコンデンサは、高周波のデカップリングとフィルタリングを必要とするFPGAまたはASICベースのクラウドアプライアンスでも使用されているとLai氏は付け加えました。 自動車用エレクトロニクスも成長分野です。KEMETの KO-CAP T591シリーズ (図3) は、自動車インフォテインメントや運転支援アプリケーション、高湿度や高温などの厳しい条件が懸念される産業アプリケーションにおけるDC-DCコンバータのデカップリングとフィルタリング用に設計されています。
KO-CAP T591は、最大220マイクロファラッドの静電容量と最大10ボルトの定格で利用できます。このシリーズは現在、最大125° Cの動作温度を特徴としていますが、将来のバージョンでは定格温度が最大150° C、電圧が最大63 Vになる予定です。
図3: KEMETのT591車載グレード電解タンタルコンデンサ。（出典：KEMET）
注目を浴びている医療機器の分野は、タンタルコンデンサにとっても新興分野です。AVXは最近、医療用非インプラント用途向けに設計されたT4Jシリーズの医療用コンデンサ (図4) を開発しました。T4Jは1.0 µF ～ 680 µFのコンデンサ範囲を提供します。電圧は6.3、10、16、20、25、35、50 Vで利用できます。動作温度範囲は -55° C ～ +125° Cです。
図4: AVXのT4Jシリーズの医療用コンデンサ。(出典: AVX)
高信頼性アプリケーションで使用される湿式タンタルコンデンサも、性能向上の恩恵を受けています。Vishayは現在、国防兵站局 (DLA) 図面15005に承認された、85 Cで1.5 Vの逆電圧と300サイクルの熱衝撃に耐える能力を備えた 湿式タンタル コンデンサ° を提供しています。このデバイスは、当初は、静電容量定格1000 uF、静電容量許容差 +/-10パーセントおよび +/-20パーセント、電圧定格75 Vの軸T4ケース サイズで提供されます。電圧ディレーティングにより125° Cまで動作できます。
タンタル粉末供給
10年前、タンタル粉末の不足により、需要に応えようとするタンタルコンデンサメーカーにとって課題が生じました。ビシェイ社のデイブ・バレッタ氏は、タンタル粉末の供給が安定しているため、現在はそうではないと述べた。
「タンタル粉末は市場の需要により他の材料と同様に変動している」とバレッタ氏は語った。「上がることもあれば、下がることもある。」しかし、需要は必ず戻ってきます。こうした供給の変動はどれもそれほど長くは続きません。」
コンデンサーのサプライヤーも、タンタルの原産地の政治紛争によってタンタル粉末の供給が中断されないように、サプライチェーンを強化している。例えば、KEMETは、紛争に関係のない垂直統合型タンタル サプライ チェーンを開発しており、世界中の電子機器業界に紛争に関係のない部品を確実に供給できると主張しています。サプライチェーンは、タンタル鉱石の採掘からコンデンサの製造までのすべてのプロセスをカバーしています。