电容器是电子电路中的基本元件之一，有重要而广泛的用途。按应用分类，大多数电容器常分为四种类型：交流耦合，包括旁路通交流隔直流）；去耦滤除交流信号或滤除叠加在直流信号上的高频信号或滤除电源、基准电源和信号电路中的低频成分）；有源或无源RC滤波或选频网络；模拟积分器或采样保持电路捕获和存储电荷）。电容器的种类很多，分类方法也较多，根据制造材料和工艺的不同，常用的有以下几类：NPO陶瓷电容器、聚苯乙烯陶瓷电容器、聚丙周胜海：副教授基金项目：河南省自然科学基金资助项目（0311012500）（信阳师范学院）周胜海涂有超稀电容器、聚四氟乙烯电容器、MOS电容器、聚碳酸酯电容器、聚酯电容器、单片陶瓷电容器、云母电容器、铝电解电容器、钽电解电容器等。这些电容器各有其特点，以满足不同的应用需要。

　　现在高速高密度已成为电子产品的重要发展趋势之一。与传统的PCB设计相比，高速高密度PCB设计面临不少新挑战，对所使用的电容器提出很多新要求，很多传统的电容器已不能用于高速高密度PCB.本文结合高速高密度PCB的基本特点，分析了电容器在高频应用时主要寄生参数及其影响，指出了需要纠正或放弃的一些传统认识或做法，总结了适用于高速高密度PCB的电容器的基本特点，介绍了适用于高速高密度PCB的电容器的若干新进展。

　　1电容器高频应用时寄生参数影响大量的理论研究和实践都表明，高速电路必须按高频电路来设计。对高速高密度PCB中使用的电容器，基本要求是高频性能好和占用空间小。实际电容器都有寄生参数。对高速高密度PCB中使用的电容器，寄生参数的影响尤为重要，很多考虑都是从减小寄生参数的影响出发的。

　　实际电容器的寄生参数较多，主要的寄生参数是等效串联电阻RS和等效串联电感。在分析电路时，为简便计，通常采用所示的简化电容器等效模型。一般认为，Rs是由电容器的引脚电阻与电容器两个极板的等效电阻串联构成，Ls是由电容器的引脚电感与电容器两个极板的等效电感串联构成。

　　由可知，电容器的等效阻抗为阻抗特性曲线如所示。自谐振频率为在fR点，|Z|比较小，且等于Rs.由此认为，应选用Rs和Ls都尽可能小的电容器，以使电容器有尽可能小的阻抗和尽可能高的自谐振频率。

　　实际电容器的模型以上是分析电容器在高频应用时寄生参数及其res邮塌订阅号82/943.60！元边年-141-技术创新影响的常见做法，很多资料上给出的自谐振频率也常用表示）值也是基于这样的前提。

　　然而，研究表明：电容器在高频应用时，自谐振频率不仅与其自身的寄生电感有关，而且还与PCB上过孔的寄生电感、电容器与其它元伟如芯片）的连接导线包括印制导线）的寄生电感等都有关系。如果不注意到这一点，查资料或自己估算的自谐振频率可能与实际情况相去甚远。另外，在高频应用时，集肤效应和分布参数使连接导线的电阻明显变大，这部分电阻实际上相当于电容器等效串联电阻的一部分，应一并加以考虑。

　　此外，在实践中，为了达到预期效果，常根据不同电容的性能特点，将不同的电容器并联使甩如将电解电容器与瓷片电容器并联作退耦用）。选择不同的电容器参数不同）或选择不同的搭配方式，可得到不同的阻抗特性阻抗特性是分析电容器应用效果的重减小到元件本身的电感，通常只是传统电容器寄生电感的1/3~1/5，自谐振频率可达同样容量的带引线电容器的2倍也有资料说可达10倍）。所以，高速高密度PCB中使用的电容器，几乎都选择片式电容器。

　　0402、0201等发展、主流已由0603过渡到0402.MurataManufacturing公司已经生产出01005的微型电容器。微型化不仅满足了高密度的需要，而且可以减小寄生参数和分布参数的影响。

　　高频化许多现代电子产品的速度越来越高，计算机的时钟频率提高到几百兆赫乃至千兆赫，无绳电话的频率从45MHz提高到2400MHZ，数字无线传输的频率达到2GHZ以上。因而信号及其高次谐波引起的噪声也相应地出现在更高的频率范围，相应地对电容器的高创新电容器的阻抗特性可见，在高速高密度PCB设计中，选择和应用电容器时，需要纠正或放弃一些传统的认识与做法。电容器的实际应用效果，不仅取决于其自身的性能，而且与应用设计和PCB上的具体情况密切相关，只有将这些因素综合加以考虑，所得出的结论才能准确地反映电容器在电路中的作用。

　　对电容器较复杂的应用设计，作理论分析可能较困难。UltralCADDesign公司提供专门的计算机辅助分析软件，能很好地解决这一问题。

　　G.Brooks对相关问题进行了全面、深入地研究，并给出了以下结论：①当Rs变小时，阻抗特性曲线的槽变深、峰变高；②比较小阻抗值不一定等于RS或RS/n，当n个相同的电容器并联时），可以小于Rs；③比较小阻抗值不一定出现在fR点；④对于给定的电容器个数，精心选择各个自谐振频率，且使电容值的种数更多、Rs适中，并在一定范围内取值，要比使电容值的种数较少、Rs很小，效果更好。

　　频性能提出越来越高的要求。VishayIntertechnology公司的基于硅片的表面贴装RF电容器的自谐振频率已达13GHZ.微型化的片式微波单层瓷介电容器SLC）的自谐振频率已达50GHZ.将电容器与其它元件组合在一个封装很多已实现了片式化），不仅实现多功能，而且节省PCB面积、使用方便。MurataManufacturing公司在三端片式电容器叠层型片式穿心电容器，feedthroughfiltercapacitor）的基础上，又开发出含有电阻器的三端片式电容器NFR系列、含有电感器的三端片式电容器NFW系列、含有两个磁珠的三端片式电容器NFL系列等。SyferTechnology公司将两个Y电容器和一个X电容器集成在一起，构成一个叠层型片式X2Y电容器组件，可同时抑制共模和差模噪声，其封装尺寸为2012（0805）和32161206）用于DC电源滤波器。AVX公司经过精心设计叠层型片式穿心滤波电容器内部电路，将70%的寄生支路电感转移成输入/输出线上的串联电感，起到一个T形低通滤波器的作用，从而显著提高自谐振频率，加宽对噪声抑制的频宽，提高对噪声抑制的强度。该公司还开发了一种新材料，用叠层技术解决了R-C组合问题，避开了陶瓷膜-银电极-钌系电阻膜共烧的复杂工艺，开发出一系列称之为Z产品的组件，如R-C组件、R-C-R低通滤波器及其阵列等。

　　2适用于高速高密度PCB的电容器的基本特点3适用于高速高密度PCB的电容器的若干新进展在高速高密度PCB设计中，虽然不同的具体应用对电容器的具体要求不尽相同，但大多要求电容器具有以下基本特点。

　　片式电容器的寄生电感几乎为零，总的电感可以有些电容器的发展，追求几方面性能同时兼顾高速高密度PCB的应用需要。

　　VishayIntertechnology公司推出了业界首款封装尺寸为0603且基于硅片的表面贴装RF电容器——HPC0603A.该款电容器是基于Vishay专有半导体工艺开发的，其构造降低了寄生电感。与传统RF电容器相比，该款电容器的自谐振频率值高出2-3倍。高性能、高精度的HPC0603A的容量范围在3.3-560pF，自谐振频率值高达13GHz.在该范围提供E12值的HPC0603A在1MHZ至数GHZ频率范围内均能稳定运行，寄生电感只有0.046nH.该款电容器的Q因数达4157、容差为±%或0.05pF，等效串联电阻也很小。HPC0603A的面积为1.60X）。80mm2，高度为0.56mm，并具有6V、10V、16V及25V的电压可供选择。HPC0603A的高电容范围和相对较小的封装提高了电路Q值、发送范围和可靠性。HPC器件的独特结构减少了由于PCB上的互连线路缩短而引起的寄生现象，并通过缩短组件间的距离提高了电路性能。这种创新设计使电容器的自谐振频率显著提高。

　　有些电容器的发展，追求个别方面性能突出，以满某些高速高密度PCB的特殊应用需要。

　　由于目前的集成元件技术无法做出容量较大的电容器，用现有的技术通过集成电路获得较大的电容非常困难，所以无源元件供应商不断为分立元件开发更小的封装。MurataManufacturing公司已开始生产封装尺寸仅为01005的微型电容器。这种电容器小到肉眼几乎看不见，占用PCB的面积和体积分别比0201电容器缩小50%和70%.该公司的01005电容器代号为GRM102，COG系列的容量范围为245pF，X5R系列的容量范围为100040000pF.另据报导，Samsung Electro-Mechanics公司COG系列01005陶瓷电容器的容量范围为140pF，XR5系列的容量范围为1000利用相关的新材料、新工艺等改进一些传统的电容器，从根本上克服其主要缺点，充分发挥其优点，以满足高速高密度PCB的应用需要。

　　比较具代表性的是铝电解电容器，以有机半导体材料如TCNQ 1S/cm）和导电聚合物如聚吡咯120S/cm）等作为阴极材料研制出固体片式铝电解电容器。由于新型阴极材料具有比传统电解液（10-2S/cm以下）高得多的电导率，使新型铝电解电容器不仅实现了片式化，而且克服了传统铝电解电容器温度特性和频率特性差的缺点，达到近乎理想电容器的阻抗频率特性，使铝电解电容器的电性能和可靠性有了质的提高，大大拓宽了铝电解电容器的应用范围。

　　3.4可封装在芯片内的电容器研制能封装在大规模集成电路LSI）内部的电容器，也是电容器技术的重要发展方向之一。

　　ALPS电气公司正与North公司联合，开发在LSI封装的内部底板中封装高电容率薄膜电容器（thinfilm capacitor）的技术。有关专家认为，工作频率在数GHZ 10GHZ以上的高速逻辑LSI必须使用这种技术14.此次开发的技术就是指将过去封装在LSI封装外部的去耦电容器封装到内部。由此将会比较大限度地缩短电容器与倒装芯片之间的距离。因封闭内部布线的寄生电感减小了，故开关时即可迅速向倒装芯片供应电荷，结果使电源电压更加稳定。预计这项技术会很快走向实用。

　　此类技术也给高速高密度PCB设计，带来新的理念和条件，值得充分重视。

　　4结束语高速高密度PCB设计技术不断发展，对所使用的电容器性能要求越来越高；随着电容器技术的不断进步，新型电容器不断出现；针对高速高密度PCB的电容器应用技术的研究不断深入。这些都使得在高速高密度PCB设计中，恰当选用电容器，不是一件简单的事。尽管电容器的种类较多，但对某一具体应用，比较合适的通常只有一两种。全面认识高速高密度PCB的特点和电容器的高频特性，及时了解相关的新器件和新技术，综合考虑具体应用需要、技术难度、经济成本等因素，对恰当选用电容器是十分必要的。

　　本文的讨论对高速高密度PCB设计中电容器的选择具有一定的指导作用。