關(guān)于面向汽車(chē)的提高耐電路板彎曲性的多層陶瓷電容

前言

近年來(lái)的汽車(chē)市場(chǎng)對(duì)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(lái)越重視，同時(shí)電子設(shè)備的安裝率也在提高。另外，與此同時(shí)還要保證車(chē)內(nèi)的空間、車(chē)體的輕量化，因此安裝的電子設(shè)備不得不具備小型化的特征，而安裝的電路板也必須小型化。

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電容器(MLCC)為了對(duì)應(yīng)故障安全而并列配置2個(gè)的case很常見(jiàn)。主要是在電路板安裝后的電路板的處理場(chǎng)合，機(jī)械應(yīng)力等會(huì)對(duì)MLCC產(chǎn)生裂紋，而這種裂紋很可能導(dǎo)致在通電時(shí)發(fā)生燃燒的最壞后果。為了避免這種后果，對(duì)策就是通過(guò)并列配置2個(gè)MLCC，即使1個(gè)MLCC由于機(jī)械應(yīng)力產(chǎn)生了裂紋，電池也不會(huì)受到?jīng)_擊。但是，由于電子設(shè)備的小型化需求，削減元件個(gè)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(huà)，該系列致力于裂紋偏轉(zhuǎn)，能夠用1個(gè)MLCC將2個(gè)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(gè)系列。

GCJ系列 KCM/KC3系列

圖1：車(chē)載用樹(shù)脂電極多層陶瓷電容器(GCJ系列)和帶金屬端子多層陶瓷電容器(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(guò)度的機(jī)械應(yīng)力會(huì)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(kāi)始向MLCC發(fā)生產(chǎn)生裂紋。為了設(shè)計(jì)出不讓這種電路板的偏轉(zhuǎn)應(yīng)力對(duì)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(yùn)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(shù)脂電極。由于樹(shù)脂的彈性吸收了電路板的偏轉(zhuǎn)應(yīng)力，并且，樹(shù)脂外部電極相對(duì)減弱了裂紋對(duì)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(wú)鉛高溫焊接)，使構(gòu)造相對(duì)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(lái)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(gè)電容器重疊起來(lái)，相對(duì)于等容量的電容器2個(gè)并列排列的電路來(lái)說(shuō)減少了實(shí)裝空間。

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

GCJ系列構(gòu)造圖

KCM/KC3系列構(gòu)造圖

圖3：GCJ、KCM/KC3系列的構(gòu)造圖

針對(duì)電路板偏轉(zhuǎn)應(yīng)力的評(píng)價(jià)，如圖所示是耐電路板彎曲性的實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)樣本個(gè)數(shù)：10個(gè)

圖4：耐電路板彎曲性實(shí)驗(yàn)的模式圖

根據(jù)這個(gè)評(píng)價(jià)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(shí)候也看不見(jiàn)對(duì)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。

GCJ系列

KCM/KC3系列

圖5：GCJ、KCM/KC3系列的耐電路板彎曲性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

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(jī)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(huà)，在1000°溫度循環(huán)的情況下會(huì)發(fā)生焊接裂縫，而KCM/KC3系列的話(huà)即使在2000°溫度循環(huán)的時(shí)候也看不見(jiàn)焊接裂縫，可見(jiàn)對(duì)于熱應(yīng)力可確保高可靠性。

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(duì)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(méi)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(jí)產(chǎn)品、二級(jí)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。