Qu’est-ce qu’un condensateur à puce ?
Les condensateurs à puce sont de petits condensateurs qui sont des composants de puce.
En premier lieu, les composants à puce désignent tous les petits composants passifs montés en surface. Les composants à puce sont constitués de condensateurs, de résistances, de fusibles, de bobines, de transformateurs, etc.
Alors que les fils conducteurs flexibles étaient à l’origine utilisés comme électrodes dans les composants électroniques pour être insérés dans les trous des cartes de circuits imprimés, les composants à puce se caractérisent par la soudure de petites électrodes fixes à la surface de la carte. En raison des limitations en termes de résistance à la chaleur et de taille, les condensateurs à puce ne peuvent être utilisés que dans un nombre limité de diélectriques, et les quatre types suivants ont été commercialisés
- Condensateurs électrolytiques à l’aluminium.
- Condensateurs au tantale (y compris les condensateurs à polymère conducteur).
- Condensateurs céramiques multicouches à puce.
- Condensateurs à puce en mica.
Utilisations des condensateurs à puce
Les condensateurs à puce sont très avantageux pour la miniaturisation des circuits imprimés en raison de la taille réduite de leurs composants et de leur compatibilité avec la soudure par refusion par rapport aux condensateurs au plomb. En raison de ces caractéristiques, les condensateurs à puce ont d’abord été utilisés dans de petits produits tels que les ordinateurs portables, les téléphones mobiles et le matériel photographique. Mais ils sont désormais largement utilisés dans les appareils ménagers et l’équipement électronique en raison de leur productivité supérieure, y compris l’utilisation de monteurs de puces.
Les condensateurs à puce ne diffèrent pas fondamentalement des condensateurs au plomb en termes de caractéristiques. En fait, ils présentent des caractéristiques souhaitables en tant que condensateurs, car les effets négatifs de la composante d’inductance des fils de connexion sont éliminés.
Lors de la sélection d’un condensateur, les caractéristiques suivantes doivent être prises en compte.
1. Condensateurs électrolytiques à l’aluminium
Ce condensateur utilise l’aluminium comme électrode. Un film d’oxyde se forme à la surface de l’électrode d’aluminium par électrolyse et est utilisé comme diélectrique. En raison de leur faible coût et de leur capacité élevée, ils ont été largement utilisés comme condensateurs de grande capacité.
Cependant, ils présentent également les inconvénients d’avoir des caractéristiques de fréquence médiocres et une tendance à subir une perte diélectrique due à des fuites. Dans les circuits constamment sous tension, leur courte durée de vie à haute température peut également poser problème.
2. Condensateur au tantale
Les condensateurs au tantale utilisent le tantale comme anode et le pentoxyde de tantale comme diélectrique. Ils se caractérisent par leur petite taille et leur poids léger malgré leur capacité élevée. Ils sont également supérieurs aux condensateurs électrolytiques à l’aluminium en termes de caractéristiques de courant de fuite, de caractéristiques de fréquence et de caractéristiques de température.
En revanche, ils sont relativement coûteux en raison de l’utilisation du tantale, un métal rare.
3. Condensateurs céramiques multicouches
Selon le type de céramique utilisé pour le diélectrique, les condensateurs sont classés en deux catégories : les condensateurs à faible constante diélectrique et les condensateurs à haute constante diélectrique. Les condensateurs à faible constante diélectrique ont une faible variation de capacité, mais n’ont pas une grande capacité.
Les condensateurs à haute constante diélectrique offrent une grande capacité, mais leur inconvénient est que la capacité varie en fonction de la tension appliquée et de la température ambiante. Les condensateurs céramiques multicouches sont compacts et résistants à la chaleur, mais ils doivent être manipulés avec précaution car ils sont susceptibles de se fissurer et de s’écailler.
4. Condensateurs au mica
Le mica, un minéral naturel, est utilisé comme diélectrique. En raison de ses propriétés diélectriques élevées et de sa nature fine et pelable, il présente d’excellentes caractéristiques en matière de résistance d’isolation, de tangente de perte diélectrique, de réponse en fréquence et de température, mais son inconvénient est qu’il est coûteux et de grande taille.
En raison de leur petite taille, les condensateurs à puce ne peuvent pas être utilisés dans les équipements de puissance à haute tension et à haute intensité. Les grands condensateurs, tels que les condensateurs à huile, sont traditionnellement utilisés dans les moteurs, les transformateurs et les générateurs.
Caractéristiques des condensateurs à puce
La caractéristique structurelle des condensateurs à puce est, comme indiqué ci-dessus, l’électrode fixe. Afin de garantir une bonne soudabilité, l’électrode est généralement nickelée, puis étamée sur l’électrode nickelée. Ils sont également avantageux en termes de miniaturisation, car ils n’ont pas de fils de plomb en guise d’électrodes.
En revanche, conçus pour être soudés dans un four à refusion, les condensateurs à puce intègrent des innovations pour améliorer leur résistance à la chaleur, de sorte qu’ils peuvent supporter une atmosphère de 240°C, mais la prudence reste de mise lors de la soudure. En particulier, les condensateurs électrolytiques à électrolyte scellé et les condensateurs au tantale dont l’extérieur est rempli de résine sont exposés à des températures élevées pendant la soudure, ce qui peut entraîner une détérioration et une défaillance de l’élément en raison de la dilatation thermique de l’électrolyte et de la résine.
Les condensateurs à film présentent d’excellentes caractéristiques, mais l’absence de composants à puce s’explique par le fait que le diélectrique, le film, ne peut pas supporter les conditions thermiques susmentionnées.
Autres informations sur les condensateurs à puce
Tendances en matière de condensateurs à puce
Les performances s’améliorent de jour en jour dans le monde des condensateurs à puce. Des améliorations caractéristiques sont apportées à tous les types de condensateurs, les condensateurs céramiques monolithiques à puce étant ceux dont la demande augmente le plus rapidement. Ils représenteraient plus de 80 % de la production totale de condensateurs en termes de volume, avec environ 500 condensateurs utilisés dans les smartphones et 1 000 dans les ordinateurs portables.
Ils sont un composant indispensable non seulement dans les appareils électroniques, mais aussi dans les automobiles de plus en plus électrifiées. Les principales raisons en sont la miniaturisation et la capacité élevée. La taille des condensateurs céramiques monolithiques à puce diminue d’année en année. Le type 0603 (0,6 x 03 mm) est aujourd’hui la norme, mais le type 0201 (0,2 x 0,1 mm) est déjà utilisé dans la pratique.
Plus la miniaturisation et la densité de montage sont élevées, plus la surface de la carte est réduite, ce qui contribue à la miniaturisation du produit. Parallèlement, même dans les utilisations où les condensateurs de grande capacité tels que les condensateurs électrolytiques à l’aluminium et les condensateurs au tantale constituent le courant dominant, ils sont progressivement remplacés par des condensateurs céramiques multicouches à puce en raison de l’amélioration de la constante diélectrique des matériaux, de couches diélectriques plus fines, de couches multiples et d’une plus grande fiabilité.
Le principal avantage des condensateurs céramiques multicouches est qu’ils sont faciles à utiliser et qu’ils ne craignent pas les fuites des condensateurs électrolytiques à l’aluminium et l’inflammation des condensateurs au tantale. Compte tenu de cette situation, on s’attend à ce que les condensateurs céramiques multicouches continuent à jouer un rôle de premier plan dans les condensateurs pour puces et qu’ils soient utilisés dans divers domaines.