显卡电容用料解析2

1、 电解液（铝-电解液电容）电解液是最传统的电解质，电解液是由GAMMA丁内酯有机溶剂加弱酸盐电容质经过加热得到的。我们所见到的普通意义上的铝电解电容的阴极，都是这种电解液。曾经名噪一时的高端铝电解液电容红宝石MCZ使用电解液做阴极有不少好处。首先在于液体与介质的接触面积较大，这样对提升电容量有帮助（动辄1500f）。其次是使用电解液耐高温能力不错，可使用SMT工艺，同时耐压性也比较强。此外，使用电解液做阴极的电解电容，当介质被击穿之后，只要击穿电流不持续，那么电容能够自愈（金属氧化物可以自动生成）。但电解液电容也有其不足之处。首先是在高温环境下容易挥发、渗漏，对寿命和稳定性影响很大，在高温高压

2、下电解液还有可能瞬间汽化，体积增大引起爆炸（就是我们常说的爆浆）；其次是电解液所采用的离子导电法其导电率很低，只有0.01S/CM（电导率，欧姆的倒数），这造成电容的ESR值（等效串联电阻，阻抗）特别高。阳极为铝、阴极为电解液的电容，其正式名称是铝电解液电容，因为有液体存在，所以被称为“液态”电容，因为太过常见所以被称为“普通”电解电容。接下来的电容就不“普通”了，也全都是“固态”电容。 二氧化锰（钽-二氧化锰电解电容）二氧化锰通常是钽电容所使用的阴极材料，所以那些黑条或者黄豆状钽电容的正式名称是“钽-二氧化锰电解电容”，它不存在电解液，当然属于“固态”电容。固体二氧化锰的传导方式为电子导电，

3、导电率是电解液离子导电的十倍（0.1S/CM），所以ESR比电解液低。一般来说钽-二氧化锰电解电容比铝电解液电容好得多，同时固体电解质也没有泄露或爆浆的危险。此外二氧化锰的耐高温特性也比较好，能耐的瞬间温度在500度左右。所有电解电容都不容许将极性接反 二氧化锰的缺点在于在极性接反的情况下容易产生高温，在高温环境下释放出氧气，同时五氧化二钽介质层发生晶质变化，变脆产生裂缝，氧气沿着裂缝和钽粉混合发生剧烈爆炸！另外二氧化锰阴极材料的价格也比较贵。传统上认为钽电容比铝电容性能好 主要是由于钽加上二氧化锰阴极助威后才有明显好于铝电解液电容的表现。如果把铝电解液电容的阴极更换为二氧化锰，那么它的性能其

4、实也能提升不少。钽-二氧化锰电解电容按照特性来说，其应用方式介于陶瓷电容和直立电容之间，因为它的体积只是略大于陶瓷电容，但容量却要大很多几乎快赶上直立铝电解电容了，因此在一些必须使用大电容、但却体积有限的地方，一般都会使用钽电容。比如板卡PCB背面、散热器下面都不允许使用直立电容，而钽电容则正好合适。 TCNQ（铝-有机半导体电解电容）TCNQ（四氰基对醌二甲烷）是一种有机半导体，它和金属结合后能生成金属有机络合盐。TCNQ的用途非常广泛，在电容方面的应用，是在90年代中后期才出现的，它的出现代表着电解电容技术革命的开始。四颗紫皮电容就是铝-TCNQ电解电容 TCNQ是一种有机半导体，因此使用

5、TCNQ的电容也叫做有机半导体电容，例如早期的三洋OSCON产品。TCNQ的出现，使电解电容的性能可以直接挑战传统陶瓷电容霸占的很多领域，电解电容的工作频率由以前的20KHz直接上升到了1MHz。TCNQ的出现，使过去按照阳极划分电解电容性能的方法也过时了。因为即使是阳极为铝的铝电解电容，如果使用了TCNQ作为阴极材质的话，其性能足以和传统钽-二氧化锰电容相提并论。TCNQ的导电方式也是电子导电，其导电率为1S/CM，是电解液的100倍，二氧化锰的10倍。使用TCNQ作为阴极的有机半导体电容，其性能很稳定，成本相对较低。不过它的热阻性能不好，其熔解温度只有230-240摄氏度，所以有机半导体电

6、容一般很少用SMT贴片工艺制造，因为无法通过高温波峰焊工艺，所以我们看到的有机半导体电容基本都是插件式安装的。TCNQ还有一个不足之处就是对环境的污染。由于TCNQ是一种氰化物，在高温时容易挥发出剧毒的氰气，因此在生产和使用中会有限制。总的来说，TCNQ让传统铝电解电容重获新生，性能、稳定性都获得提高，也让大家意识到在直立电容当中，“固体”电容就是比“液体”电容好。但由于TCNQ有毒而且无法使用SMT全自动焊接工艺，因此使用率越来越低，被性能更好的固体聚合物所代替！如果说TCNQ是电解电容革命的开始，那么革命成功的主角当属PPY（聚吡咯）以及PEDT这类固体聚合物导体。 固体聚合物导体（铝-固

7、体聚合物导体电容）70年代末人们发现，使用搀杂法可以获得优良的导电聚合物材料，从而引发了一场聚合物导体的技术革命。1985年，日本首次开发了聚吡咯膜（PPY），如果使用复合法的话，可以使其导电率达到铜和银的水平，但它又不是金属而相当于工程塑料，附着性比金属好，同时价格也比铜和银低很多，此外，在受力情况下，其导电率还会产生变化（其特性很像人的神经系统）。这无疑是电容研发者梦寐以求的阴极材质。2000年，两位美国科学家和一位日本科学家因为发明了大规模制造PPY聚吡咯膜的方法，从而分享了当年的诺贝尔化学奖，固体聚合物导体的重要性可见一斑！聚吡咯的用途非常广泛，从隐形战斗机到人工手，以及显示器和电池、

8、电容等等。聚吡咯的研发实力，可以反映出一个国家的化工水平，我国西安交通大学和成都电子科技大学在这方面比较突出。8800GTS上一排整齐的三洋SVP铝-固体聚合物导体电容 当然，电容阴极只是聚吡咯很小的一个应用领域，但它却让电解电容的性能得到再次飞跃式提升！使用PPY（聚吡咯）和PEDT（聚3,4-乙烯二氧噻吩）做为阴极材料的电容，叫做固体聚合物导体电容。其电导率可以达到100S/CM，这是TCNQ盐的100倍、二氧化锰的1000倍、电解液的10000倍！而且固体聚合物导体没有污染，可以忍耐300度以上的高温，因此可以使用SMT贴片工艺安装，也适合大规模生产。三洋CVEX 固体聚合物导体+电解液

9、混合电容 注意防爆槽 固体聚合物导体电容的安全性较好，当遇到高温的时候，电解质只是熔化而不会产生爆炸，因此它不像普通铝电解液电容那样开有防爆槽（三洋有一种CVEX电容，阴极为固体聚合物导体加电解液的混合型，因此也有防爆槽）。固体聚合物导体电容的缺陷在于其成本昂贵，同时耐电压性能不强。8800Ultra显卡，使用了陶瓷电容、钽电容和固体聚合物电容紫色为三洋、红色富士通，都是铝-固体聚合物导体电解电容 在NVIDIA最强的8800Ultra显卡上，就使用了三洋和富士通的16V 180uf的固体聚合物导体电容。可能很多“高手”对此不屑一顾，说16V算什么？可怜的180uf容量又算什么？和动辄1500

10、uf的铝电解液电容如何比？16V 180uf这个参数确实不算什么，但是在16V的电压下，其超低ESR性能不是一般电解液电容所能达到的，因此固体聚合物电容才被应用到8800Ultra这种超大功率的顶级显卡上！ 电容的阴/阳极可以随便组合！通过前面的介绍可以发现，电解电容之间的区别主要在阳极和阴极上面，理论上来说，使用不同的阳极和阴极材料可以组合成多种规格的电解电容。比如通常所说的钽电容的阴极一般是二氧化锰，不过新型的钽电容也能够在阴极使用PPY和PEDT这类固体聚合物导体，因此性能进步很多，也没有以往二氧化锰阴极易爆炸的危险。如今最好的钽-聚合物电容的ESR可以达到5毫欧姆。这类性能高、体积小的

11、钽聚合物电容一般使用在手机、数码相机等一些对体积要求较高的设备上。经常有文章介绍产品时会指出，某某显卡全部使用了高档的贴片电容、豪华供电、做工一流，而中低端显卡则大量使用普通的直插电容。那么贴片电容和插件电容的区别是什么呢？ 贴片和插件的根本区别在于安装工艺无论是插件式还是贴片式的安装工艺，电容本身都是直立于PCB的，根本的区别方式是SMT（Surface Mount Technology，表面贴装技术，俗称贴片工艺）安装的电容，有黑色的橡胶底座： 贴片电容为什么要安装橡胶底座呢？因为这样表面焊接的电容引脚和PCB结合会更加稳固。另外，从SMT的字面意思就可以理解，表面焊接的焊点在PCB正面，

12、引脚不会穿透PCB；而插件电容的引脚要穿透PCB，焊点在PCB的背面。由上图可以看出，贴片电容也可以改装成直插电容使用，为什么要改装呢？这是因为很多DIY玩家喜欢自己改造主板或者显卡，直插电容可以用电烙铁手工焊接，而贴片电容只能使用昂贵的贴片机进行焊接。这个道理对于工厂同样适用，有实力的大型代工厂为了提高产能，必然会购置多台SMT贴片机扩充生产线，因此其显卡多采用贴片电容进行全自动安装。而小厂无力购买贴片机或者贴片机数量有限，只用于安装必不可少的贴片小电阻小电容之类的，所以其电容多为直插式。另外必须要了解的是，欧美工厂的机械成本低而人工比较贵，所以大部分倾向于SMT贴片制造。而国内工厂的人工很

13、便宜，所以厂商更愿意使用插件式安装。当然插件式多用于中低端显卡，高端显卡为了保证质量会尽量避免人工焊接！ 贴片和插件的优缺点通过上面的介绍大家可以很容易了解到，插件的优势就是设备要求不高，人力成本低；而贴片的优势就是全自动化流水线作业，产能高、精度高，而且贴片电容在 运输途中不像插件式那样容易受损。电容贴片式插件式底座有无焊点正面反面引脚表面接触穿透 PCB焊接温度高低自动化贴片机手工成本高低但两者都有局限性：插件电容的引脚要穿透PCB，而一些多层PCB集成度特别高，可能PCB背面也要安装一些贴片元件，而且考虑到干扰问题，一般8层以上的PCB很少使用插件电容，所以必须使用贴片电容。而贴片的局限性就在于温度，贴片工艺需要经过波峰焊接处理，一些电容经过高温之后可能会影响性能，尤其是阴极采用电解液的电容，经过高温后电解液可能会干枯。所以，廉价的液态电容不可能使用贴片安装，部分特殊材料的固态电容也只能