电容器是电子产品中使用最广泛的无源元件之一，因此它们自然会找到自己的出路在恶劣的操作环境中的许多应用程序中。在某些应用中，例如在石油测井中，jet飞机、核能发电和其他工业应用，这些部件高温，通常在180°C至300°C的范围内。 对于MLCC和钽电容器，这是最流行的电容器类型，传统的125°C军事部件的工作温度限制存在问题。当这些军用级组件如果受到极端高温应用的影响，很大一部分组件将出现故障。 这破坏了终端应用的可靠性，因为电容器通常会发生短路故障，从而导致短路电源或信号接地，导致终端设备故障。这个问题在美国太空计划的早期就得到了承认，这导致了美国的研发工作。 能源部和工业相关方将开发具有更高温度额定值的电容器。在本文中，我们回顾了早期为满足对更强健电容器的需求所做的努力的历史包括启动高温电子会议（HiTEC），作为促进 开发高温电容器和其他组件。 然后，我们讨论了MLCC和钽电容器可用的高温选项；材料支持这些部件的系统、制造工艺和终端；不同的材料系统会影响电容稳定性和额定电压等关键性能参数。除了检查MLCC和钽电解的各种电介质类型，实现更高通过堆叠或模块化配置记录电容值。 历史和早期 高温组件开发的最早活动可以追溯到20世纪50年代和60年代太空计划对恶劣环境的需求。[1] 在各种设备上取得了进展，但早期的改进与隔热技术的巨大进步迅速转移了人们的注意力远离高温电子设备工作。 1975年左右，美国能源部开始了第二波高温电子学工作地热能源部资助国家实验室、大学和某些公司为开发高温电子产品而开展的开拓性研发工作。桑迪亚、橡树岭、洛斯阿拉莫斯（和其他实验室）都有不同程度的参与。这一努力取得了扎实的成果，如薄膜墨水产品、低损耗磁性材料、改进的包装等等。 1977年，桑迪亚国家实验室请求将这些努力整合到地热发电中测井仪器开发计划。 [2] 当时，电子技术只占上风军事规范规定的125°C温度限制。 早期使用125°C额定组件的高温电子设计多次出现早期故障主要由故障电容器控制。故障通常由Arrhenius方程解释，该方程表示温度每升高10ºC，电容器的故障率就会加倍。早期高温设计 发现约125°C电容器在高温下仍能使用，但其他许多电容器却不能使用。此外，多个制造商在相似的材料系统上有着显著不同的性能，并且具有相似的额定值和尺寸电容器。更糟糕的是，同一制造商生产的多批设备可能会出现截然不同的故障费率。 这些不可预测的性能结果汇集了一组需要采取行动的最终用户。讨论的用户对于不仅仅用于石油测井行业的电子产品，125°C限制需要向上扩展到180°C到300°C的范围。其他常见领域包括燃烧系统的控制电子设备效率控制、喷气式飞机安全系统、核反应堆控制操作和热转换过程。 最终用户、研究人员和制作人在Sandia的指导下取得了成功的成果重点关注问题组件，这些组件在整个多年时间框架。然而，高温电子系统更快发展的前景强调需要更快的开发和更广泛的现成高温设备供应商网络。大致就是在那一刻，桑迪娅举行了许多人认为是第一位官员的会议1979年高温电子会议。 首届高温电子会议（后来被称为HiTEC）取得了良好的效果300多名与会者，通过确定常见的应用程序和性能需求，并将其与现有或潜在的进化产品相匹配。研发在没有选择的情况下，需求和资金被视为下一步。 这次会议集中讨论了混合电路、电子设备、传感器、电缆、，连接器、材料、工具和热防护。高温电子会议圆满成功匹配最终用户、供应商和研究人员，创建恶劣环境电子产品的框架。 快进到今天HiTEC会议[3]现由国际微电子组织赞助装配和包装协会（IMAPS）。这是一个广泛参加的两年一度的会议，专门讨论促进和传播高温电子行业的知识。正如所料会议成功地定义了一个新兴和不断发展的行业，其供应商基础不断扩大。 会议的范围已扩大到包括地热能生产等部门的需求，发动机罩下汽车电子，高可靠性军事和航天。 传统的无源元件技术，如电阻器、电容器、电感器、连接器和振荡器被广泛讨论。有源器件会议主要集中在Si、SOI、SiC、，金刚石、GaN和GaAs。电子包装讨论集中在材料、加工、焊料/钎焊、pc板、引线键合、倒装芯片、绝缘和热管理。可靠性仍然是通过以下方式大力推进失效机制预测和避免实验和建模。 新冠病毒大流行暂时迫使会议成为一个虚拟事件，从而对会议产生了影响。冠状病毒由于对石油的需求减少，技术开发速度进一步低于先前的预期。 这反过来又对石油勘探和对更先进电子产品的需求产生了连锁反应。[4] 高温电子行业之前就经历过这样的需求波动，可以说由于运输行业对高温电子产品的巨大需求，今天能够更快地恢复高速技术进步。 高温元件电容器 高温电子学的主题如此广泛，涉及到如此多的有源和无源元件类型我们必须把我们的范围缩小到单部分电容器的范围。高温电容器综述表1显示了今天可用的。 之所以选择电容器作为本文的主题，是因为在高温电子的最初几年中，电容器可能是最不可靠的组件之一，如果不针对高温环境。电容器故障尤其令人担忧，因为电容器属于电子学中最常用的无源元件。电容器故障通常涉及直接短路电源或信号接地，从而导致设备无法运行。 |
