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關(guān)于面向汽車的提高耐電路板彎曲性的多層陶瓷電容

作者: 時間:2013-10-14 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

前言

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/196131.htm

近年來的市場對于高效率、低耗油化以及改善耐環(huán)境性能和安全性能越來越重視,同時的安裝率也在提高。另外,與此同時還要保證車內(nèi)的空間、車體的輕量化,因此安裝的不得不具備小型化的特征,而安裝的也必須小型化。

另一方面,直接連接到電源的平滑用途、噪聲去除用途的多層陶瓷(MLCC)為了對應(yīng)故障安全而并列配置2個的case很常見。主要是在安裝后的的處理場合,機械應(yīng)力等會對MLCC產(chǎn)生裂紋,而這種裂紋很可能導(dǎo)致在通電時發(fā)生燃燒的最壞后果。為了避免這種后果,對策就是通過并列配置2個MLCC,即使1個MLCC由于機械應(yīng)力產(chǎn)生了裂紋,電池也不會受到?jīng)_擊。但是,由于的小型化需求,削減元件個數(shù)也很必要。

如果使用改善后的耐電路板彎曲性MLCC(圖1的GCJ系列、KCM/KC3系列)的話,該系列致力于裂紋偏轉(zhuǎn),能夠用1個MLCC將2個并列連接的MLCC替換。本章,將介紹改善后的耐電路板彎曲性的這2個系列。

關(guān)于面向汽車的提高耐電路板彎曲性的多層陶瓷電容器

GCJ系列 KCM/KC3系列

圖1:車載用樹脂電極多層陶瓷(GCJ系列)和帶金屬端子多層陶瓷(KCM/KC3系列)

GCJ、KCM/KC3系列改善電路板的裂紋偏轉(zhuǎn)

2端子的MLCC由于受到了過度的機械應(yīng)力會導(dǎo)致像圖2的裂紋。外部電極的折疊電極前端部分受到電路板集中的偏轉(zhuǎn)應(yīng)力,從這里開始向MLCC發(fā)生產(chǎn)生裂紋。為了設(shè)計出不讓這種電路板的偏轉(zhuǎn)應(yīng)力對MLCC產(chǎn)生影響的產(chǎn)品,改善后的耐電路板彎曲性的GCJ、KCM/KC3系列應(yīng)運而生。

GCJ系列和KCM/KC3系列的構(gòu)造圖如圖3所示。GCJ系列,其外部電極的基極電極和電鍍鎳/錫電極中間有一層樹脂電極。由于樹脂的彈性吸收了電路板的偏轉(zhuǎn)應(yīng)力,并且,樹脂外部電極相對減弱了裂紋對陶瓷造成的破壞力,可以緩和電路板的偏轉(zhuǎn)應(yīng)力。

KCM/KC3系列,在MLCC上使用了金屬端子電極作為接合材料(無鉛高溫焊接),使構(gòu)造相對容易接合,將金屬端子作為媒介與電路板接合。由于這種端子電極的彈性作用,緩和了來自于電路板的應(yīng)力,確保了高可靠性。更重要的是,它將2個電容器重疊起來,相對于等容量的電容器2個并列排列的電路來說減少了實裝空間。

關(guān)于面向汽車的提高耐電路板彎曲性的多層陶瓷電容器

圖2:一般性的MLCC的電路板偏轉(zhuǎn)應(yīng)力(橫截面照片)

關(guān)于面向汽車的提高耐電路板彎曲性的多層陶瓷電容器

GCJ系列構(gòu)造圖

關(guān)于面向汽車的提高耐電路板彎曲性的多層陶瓷電容器

KCM/KC3系列構(gòu)造圖

圖3:GCJ、KCM/KC3系列的構(gòu)造圖

針對電路板偏轉(zhuǎn)應(yīng)力的評價,如圖所示是耐電路板彎曲性的實驗。

實驗電路板:環(huán)氧玻璃電路板(FR-4、1.6mm厚度)

偏轉(zhuǎn)速度: 1mm/秒

實驗樣本個數(shù):10個

關(guān)于面向汽車的提高耐電路板彎曲性的多層陶瓷電容器

圖4:耐電路板彎曲性實驗的模式圖

根據(jù)這個評價結(jié)果,于一般用2端子的MLCC(GCM系列)的殘存率的比較如圖5所示。

GCJ、KCM/KC3系列,電路板的偏轉(zhuǎn)量在6mm的時候也看不見對陶瓷部分的破壞,于GCM系列相比耐電路板彎曲性有了飛速的改善。

關(guān)于面向汽車的提高耐電路板彎曲性的多層陶瓷電容器

GCJ系列

關(guān)于面向汽車的提高耐電路板彎曲性的多層陶瓷電容器

KCM/KC3系列

圖5:GCJ、KCM/KC3系列的耐電路板彎曲性實驗結(jié)果

關(guān)于面向汽車的提高耐電路板彎曲性的多層陶瓷電容器

圖6:耐電路板彎曲性后的橫截面照片

此外,KCM/KC3系列除了電路板的偏轉(zhuǎn)應(yīng)力,由于熱機械應(yīng)力,有可能達(dá)到改善焊接裂縫的產(chǎn)品。圖7中表示的是KCM/KC3系列的溫度循環(huán)后的橫截面圖片。

GCM系列的話,在1000°溫度循環(huán)的情況下會發(fā)生焊接裂縫,而KCM/KC3系列的話即使在2000°溫度循環(huán)的時候也看不見焊接裂縫,可見對于熱應(yīng)力可確保高可靠性。

關(guān)于面向汽車的提高耐電路板彎曲性的多層陶瓷電容器

圖7:熱應(yīng)力引起的焊料裂縫比較

產(chǎn)品一覽

GCJ系列、KCM/KC3系列的125°C對應(yīng)產(chǎn)品一覽如圖8所示。

GCJ系列1608-5750尺寸、6.3V-1,000V正在商品化。此外,這里沒有表示出的150°C高溫環(huán)境下使用的產(chǎn)品也在商品化中。

KCM/KC3系列5750尺寸、25-630V正在商品化中,包括一級產(chǎn)品、二級產(chǎn)品。DC-DC變流器的噪聲去除、平滑用途等可用于各種廣泛的用途。


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