电容器的进步推动了技术辅助医疗的发展

提供更具响应性、更具成本效益、能够改善患者生活质量的医疗保健的前景，不断推动着对尖端医疗电子产品的需求。轴的研究思想在2013年12月的报告《2011-2018年医疗电子产品全球趋势、估计和预测》中，该市场预计到2018年将增长到3724亿美元。

报告显示，医疗保健行业的多个领域都在呼吁推出最新、最伟大的产品。这些设备包括x射线成像系统、磁共振成像(MRI)和超声波系统等成像系统，以及医院/临床中心的其他设备，如监测和手术系统。

此外，个人医疗监护设备通过帮助管理糖尿病、心脏病或心律失常等多种疾病，为医疗保健专业人员和患者提供了巨大的好处。有了这些个人监测器，专业人员能够提高护理标准，即使病人数量不断增加。就患者而言，他们可以在家里享受更多功能的生活，而不必定期去看医生。

监视器和成像系统通常依赖于信号链前端的精确模拟信号处理电路来调节信号，如MRI传感器、超声波传感器阵列或脉冲血氧计中的光探测器的输出。其他类型的医疗监测器，如植入式心脏起搏器和心脏复律除颤器，对生命至关重要，需要电路中所有电子元件始终如一的精确性能和极高的可靠性。其中包括电容器，通常在信号调理、滤波和电源稳定方面具有重要作用。

医疗设备的需求

医疗设备设计师的需求通常远远超过那些在通用商业应用方面有经验的人。设计人员经常需要小尺寸的高电容值，特别是对于植入式设备。此外，电容器必须显示非常高的可靠性，故障率在百万分之低或更好-超过10年或更长寿命。在某些应用中，例如植入物，可以假定操作温度是相当恒定的。

尽管如此，电容随电压的变化必须最小化，以保持一致的信号处理精度。最重要的是，长时间的电池寿命通常是至关重要的，特别是对于植入式设备。电容器技术可以减少泄漏电流，使应用程序在微型电池上运行更长时间。

交付能够提供所需性能和可靠性的设备意味着结合新材料和建筑技术，以及专门针对医疗电子行业需求的增强测试和筛选程序。

小型化的驱动

近年来，整个行业对更小的印刷电路板(PCB)尺寸以及降低成本的普遍需求，推动了陶瓷电容器向基底金属电极(BME)技术的发展。通常，这些电极系统使用镍。与早期的贵金属电极(如钯银合金)系统相比，镍基BME确保了更高的电压应力能力。

由于具有更高的电压应力能力，多层陶瓷电容器(MLCCs)可以设计更薄的介质层，从而提高体积效率(单位体积的电容，或CV)。改进的涂层和处理工艺使制造商能够在生产厚度超过1µm的介质层时实现严格控制，而今天的BME系统可以在同一设备中支持数百层介质。

为了进一步提高电容器的效能，已经开发了几种技术，例如钡镁合金的F-Tech完美无瑕的技术，使钽电容器的阳极和介电介质中的杂质最小化。它消除了可能导致电容失效的潜在缺陷，并减少泄漏电流，使电池供电的应用程序运行更长时间。F-Tech还消除了漏电流的衰减，在标准钽电容器中，漏电流衰减可达1.5个数量级。

最近，新的C0G和X7R介质已经问世，它们可以支持增加的电容，从而在保证稳定性的前提下实现前所未有的CV。例如，X7R电介质的EIA规范要求，在-55℃~ 125℃的温度范围内，电容值与室温值(ΔC/C)的变化应在±15%以内。

为了满足这一规格，同时实现更高的电容，新的X7R介质是基于钛酸钡(BaTiO_3.)．钛酸钡具有高纯度、结晶度和控制良好的微观结构，这为高电容器件提供了基础。掺杂剂和添加剂确保在偏压和温度条件下的高可靠性。

另一方面，C0G介质的EIA规范要求ΔC/C在-55至125°C的温度范围内为0±30 ppm/°C。KEMET为BME陶瓷电容器开发了一种基于锆酸钙(CaZrO)的独特C0G介电化学_3.)．这提供了诸如高绝缘电阻，高可靠性，和在减少介质厚度下的高Q系数的好处。目前的涂层工艺显著提高了BME C0G MLCCs的容量效率，使容量值在2824表壳尺寸为1μF，在2220表壳尺寸为0.68μF。

电压对故障时间的影响

在最新的C0G和X7R电容器上进行的高加速寿命测试(HALT)表明，电压对失效时间的影响大于温度。对于可植入的应用，温度通常接近37°C。

在已知的植入物应用条件下，当在50%的额定电压下运行时，HALT测试预测到失效的中位时间明显超过10万年。在使用长达50年的C0G设备中，预计的故障率几乎为零ppb(十亿分之几)。类似地，X7R介质系统的预计故障率在10年以内小于1ppm，在50年以内小于3.5 ppm。

非植入性应用，如成像设备或医疗激光，也经常需要在小PCB区域内的高电容。为了满足这些类型的需求，创新的封装技术，如在标准的EIA外壳尺寸(例如，1210)中垂直堆叠陶瓷电容器，为设计师提供了在不增加占地面积的情况下提高电容的灵活性(图1)．堆叠MnO钽₂电容器阵列尺寸也可从2x1到3x2。

消除失真和干扰

在像核磁共振扫描仪这样的成像设备中，系统的电子线路中任何设备的磁信号都会扭曲被感知的信号。为了防止这种情况，可以使用特殊的非磁性电容器。例如，KEMET的钽电容器，如T493/494/495 MnO₂系列或T520/521聚合物电极系列，纯锡终端，目标应用需要非磁性。

在屏蔽室中安装x射线或核磁共振仪器等设备时，信号和电力馈通电容器可以在高达千兆赫频率水平上衰减干扰信号，这是专用滤波器的替代方案。当多个信号或电力线路需要保护时，成本节约可以特别广泛。

例如，小信号滤波应用可以由薄膜电容器提供高脉冲电流能力，自愈性能，以及在-55到125°C温度范围内的稳定性。在这方面，KEMET开发了AF系列电容器，目标是信号馈通应用。可在一个广泛的电容值范围内，设备来密封金属容器与电线，标签，或快速终端选项。电源馈通电容器，如KEMET F.LL.DH和F.LL.DU系列(从16A DH.016A.025。I0到DU.300A.945。I0额定电流为300 A)，具有坚固的金属外壳，具有锁紧螺母或法兰安装选项和螺纹端子。

在需要电磁滤波的应用中，没有或有限的对保护地线的泄漏电流可以选择没有Y电容的专用滤波器。没有Y电容防止这种泄漏。KEMET开发的一系列此类设备，针对250v交流应用，设计用于低插入损耗，同时衰减频率高达100 MHz。例如，FLH7A01568DK的额定电流为7.0 a(图2)．

医疗器械质量闭环

除了旨在改善性能和可靠性的技术发展外，医疗部门的需求通常需要更仔细的筛选和处理。采用这些长度有助于确保只发布已知满足最小规格的设备。

例如，KEMET将其医用陶瓷电容器的线尾工序与标准商业部件的线尾工序分开。此外，公司还设立了一个专门的终点医疗检测中心，并指派质量、生产、工艺工程、生产控制和产品管理专家专门管理其医疗MLCC生产线。

Axel Schmidt是KEMET公司的高级现场应用工程师．