PCB版自帶的集成電容一般是什么型號(hào)？
現(xiàn)代微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器和專用集成電路等技術(shù)的飛速發(fā)展，已成為電磁干擾的主要來(lái)源。如今的主要輻射源不再是由不合理的步線、PCB板結(jié)構(gòu)、阻抗失配或電源不穩(wěn)定原因所產(chǎn)生。器件的工作頻率已從20～50MHz發(fā)展到了200～5000MHz，甚至更高。隨著時(shí)鐘頻率的提升，每個(gè)VLSI器件存在切換電流，切換電流的傅里葉頻譜產(chǎn)生RF能量，使得數(shù)字器件必然會(huì)存在輻射。
現(xiàn)代集成電路工藝的發(fā)展使得上百萬(wàn)的晶體管被集成到一塊小硅片上，生產(chǎn)工藝達(dá)到了0.18μm線寬。雖然硅片尺寸不斷收縮，但元件數(shù)量增加了，使得產(chǎn)品的批量生產(chǎn)、降低制造成本成為可能。同時(shí)，線寬越小，兩個(gè)邏輯門(mén)元件之間的傳輸延時(shí)就越短。但邊沿速率加快，輻射能力也就隨之增強(qiáng)，狀態(tài)切換效應(yīng)在集成芯片內(nèi)部之間感應(yīng)的作用下，加大了能量損耗。
硅片需要從電源分配網(wǎng)絡(luò)中獲得電流，只有當(dāng)電流達(dá)到一定數(shù)值時(shí)才能驅(qū)動(dòng)傳輸線。邊沿速率越快，就需要提供達(dá)到更快速率的直流電流。切換開(kāi)關(guān)在電源分配網(wǎng)絡(luò)中的來(lái)回轉(zhuǎn)換，會(huì)在電源PCB板和接地PCB板之間引起差模電流的不平衡。隨著共模、差模電流的失調(diào)，在EMI測(cè)試中，會(huì)發(fā)現(xiàn)共模電流在電纜組裝連接處或PCB元件中產(chǎn)生輻射。
元器件供應(yīng)商可以采用不同的技術(shù)把去耦電容嵌入到集成芯片當(dāng)中。一種方法是把硅晶片放到集成芯片之前先嵌入去耦電容。
雙層金屬膜中間再加一層介質(zhì)層，就形成了一個(gè)質(zhì)量可靠的平PCB板電容器。由于外加電壓很低，所以介質(zhì)層可以做得很薄。對(duì)于一個(gè)很小的區(qū)域，它產(chǎn)生的電容完全可以滿足需要，并且有效的引線長(zhǎng)度趨于零。另外，平行PCB板結(jié)構(gòu)獲得的諧振頻率非常高。這種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)突出在成本很低，在不需要分立去耦電容的情況下可以提高性能。
另外一種方法是在集成芯片中來(lái)用強(qiáng)壓技術(shù)形成去耦。高密度元件常常直接把表面安裝（SMT）電容加入到集成芯片之中。分立電容常在這個(gè)時(shí)候用于多芯片模塊中。根據(jù)硅盤(pán)入侵峰值電流沖激情況，以設(shè)各所需的充電電流為基礎(chǔ)來(lái)選擇合適的電容。此外，在元件產(chǎn)生自激時(shí)能對(duì)差模電流產(chǎn)生抑制作用。雖然內(nèi)嵌有電容，在模塊外部同樣需要加上分立電容。
正如前面所述，元件在開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，去耦電容提供了瞬時(shí)的充、放電。去耦電容必須向器件提供足夠快的充、放電過(guò)程以滿足開(kāi)關(guān)操作的需要。電容的自激頻率取決于很多因素，不僅包括電容大小，還包括ESL、ESR等。
對(duì)于高速同步設(shè)計(jì)而言，CMOS功率損耗表現(xiàn)為容性放電效應(yīng)。例如，—個(gè)在3.8V哇壓、200MHz頻率下的設(shè)備損耗4800mW的功率時(shí)，就會(huì)大約有4000pF的容性損耗。這可以在每個(gè)時(shí)鐘觸發(fā)下觀測(cè)得到。
CMOS邏輯門(mén)通過(guò)自身的輸入電容，對(duì)設(shè)備的耦合和輸入晶體的串聯(lián)電容來(lái)提供分有電容。這些內(nèi)部電容并不等于運(yùn)行所需的電容值。硅盤(pán)不允許使用另外的硅材料制作大眭容底PCB板，這是因?yàn)橹圃旃に嚊Q定了亞微米設(shè)計(jì)會(huì)消耗布線空間，同時(shí)需要支持氧化物層獻(xiàn)裝配。
電容電壓低失效的原因：
在電路設(shè)計(jì)中，有一種常見(jiàn)的認(rèn)識(shí)，“器件的裕度設(shè)計(jì)在沒(méi)有把握的情況下，余量盡可能大就會(huì)可靠”，事實(shí)上這個(gè)觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。對(duì)于安規(guī)電容來(lái)說(shuō)，耐壓余量留的太大，也會(huì)導(dǎo)致一種失效，稱之為“低電壓失效”。
低電壓失效的機(jī)理是介質(zhì)漏電流的存在。在較大濕度情況下，因?yàn)殡娙莸牟幻芊庑?，?huì)導(dǎo)致潮氣滲入，在電容兩極加電壓時(shí)，滲入的潮氣表面會(huì)因其導(dǎo)電性形成漏電流，過(guò)量的漏電流會(huì)使電容的儲(chǔ)能特性大大降低，結(jié)果就表現(xiàn)為電容的特性喪失。這個(gè)現(xiàn)象在濕度儲(chǔ)存試驗(yàn)后加電運(yùn)行時(shí)最容易出現(xiàn)。
但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間（不少于2h）的高溫儲(chǔ)存后，再開(kāi)機(jī)，該電容的性能又可以恢復(fù)。
或者將電容拆下，給兩端加較高電壓（不低于0.7倍額定電壓的電壓值，如50V的電容，加不低于35V，不高于50V的電壓），加壓一小段時(shí)間后，再將電容焊上電路板，開(kāi)機(jī)后，失效現(xiàn)象消失。
以上現(xiàn)象產(chǎn)生的機(jī)理如圖。填充介質(zhì)中，滲入潮氣，會(huì)形成如圖所示的漏電流通路，其上會(huì)產(chǎn)生漏電流，導(dǎo)通通路上有電阻，因此會(huì)產(chǎn)生熱量I2R，當(dāng)電容的額定耐壓值較大，而實(shí)際施加的電壓很小時(shí)（如施加10%的額定耐壓），熱量很小，不足以使潮氣揮發(fā)掉，因此表現(xiàn)為電容失效。但施加的電壓較大時(shí)，相同的電阻值，卻能產(chǎn)生較大的熱量，熱量會(huì)使潮氣快速揮發(fā)，電容特性很快恢復(fù)。因此，電容的耐壓值降額幅度過(guò)大，容易引發(fā)低電壓失效。一般以按照**降額到額定值的70%為宜。
高溫儲(chǔ)存試驗(yàn)后，潮氣在高溫下快速揮發(fā)，電容特性可恢復(fù)。