MLCC-k átméretezése és cseréje; Elektronika-Ma
Időt csökkentő megoldás az alkatrészek szállításához
1.ábra: Szilícium ostya hatékonyság az MLCC méretétől függően - Kép forrása: Rutronik
A passzív alkatrészek miatt a nagyon hosszú szállítási idő többször is szűk keresztmetszetet okoz a gyártásban.Kreatív módszer a többrétegű kerámia kondenzátorok (MLCC) hiányának pótlására kisebb méret használata vagy megfelelő tantál kondenzátorokkal vagy úgynevezett hibrid kondenzátorokkal történő helyettesítése.
Többrétegű kerámia kondenzátorok szükségessége MLCC (Többrétegű kerámiakondenzátorok) óriási mértékben nőtt az elmúlt években. Napjainkban minden okostelefon átlagosan 750-1000 MLCC-vel rendelkezik, és egy autóban akár 3000 is lehet - és ez a trend gyorsan növekszik. A Muratánál például az MLCC kondenzátorok iránti kereslet 2,5-szeresére nőtt az elmúlt négy évben. Sok gyártó folyamatosan bővíti termelési kapacitását, de a növekvő keresletet csak így nem tudja kielégíteni.
2. ábra: A miniatürizálás előnyei - Kép forrása: Vishay
Az egyik lehetséges megoldás a méret csökkentése lenne. Ez azért lehetséges, mert a kisebb méretek nagyobb termelékenységet tesznek lehetővé, mint a nagyobb méretek. Összehasonlító példaként az 1210 méretű MLCC kondenzátorokhoz körülbelül 16-szor több 0402 és 44-szer több 0201 kondenzátort lehet beszerezni ugyanabból az ostyából. A mennyiséget tekintve a termelési mennyiség 80-szorosára nő ( 0402) vagy 400 (0201) (1. ábra).
3. ábra: Az impedancia variációja a frekvencia függvényében - Kép forrása: Murata
Ezért célszerű kisebb MLCC kondenzátorokat használni, amennyiben rendelkezésre állnak a szükséges értékkombinációk. Ez vonatkozik mind az új termékek fejlesztésekor, mind az újratervezéskor. Így értékes termelési kapacitások fenntarthatók a nagy kapacitású MLCC-k megvalósításához, amelyeket nem lehet kis méretben előállítani, és amelyek már nincsenek blokkolva más, már kisebb méretben elérhető alkatrészek gyártása szempontjából.
Az átméretezésnek más előnyei is vannak
Más területek - amelyek egy elektronikus eszköz gyártásához kapcsolódnak - szintén részesülhetnek a csökkentett alkatrészméretekből. A kisebb alkatrészek lehetővé teszik a költségek csökkentését, amely meghaladja az alkatrész árát, mivel kevesebb helyet eredményez a NYÁK-lemez számára, a termék súlya kisebb, kevesebb forrasztott ötvözetet igényel és ami a legfontosabb, csökkenti a tárhelyet (2. ábra).
A lehetőségek teljes kihasználásához azonban néhány szempontot figyelembe kell venni. Az első dolog nem egyszerűen a meglévő értékkombinációk használata, hanem az alkalmazás valós követelményeinek, és végül az MLCC kondenzátorok működésének vizsgálata.
4. ábra: - Kép forrása: Murata
Ez különösen vonatkozik a kapacitás és a feszültség értékére, de a szükséges hőmérsékleti és impedancia/ESR értékekre is (ESR - egyenértékű ellenállás). Ezekhez hozzáadódik az egyenáramú előfeszítés, különösen nagy kapacitású kondenzátorok esetében, például kondenzátorok esetén, amelyek kapacitása µF tartományban van.
Az egyenfeszültség-torzítás olyan hatás, amely csökkenti az MLCC-k kapacitását az alkalmazott egyenfeszültség függvényében. Ez azt jelenti, hogy biztosítani kell, hogy egy bizonyos C-érték működés közben ne essen egy küszöb alá.
5. ábra: Az elektromos jellemzők összehasonlítása - Kép forrása: Murata
Kis kapacitású MLCC kondenzátorok, például zavarszűrő kondenzátorok esetén a 100 nF és 16V közötti tartományban az impedancia görbe alig különbözik a 0603, 0402 és 0201 típusoktól. Általában minél kisebb a kivitel, annál jobb a tulajdonságok impedancia (3. ábra).
Nagy kapacitású MLCC kondenzátorok, például néhány µF közötti pufferkondenzátorok esetében a kisebb projektek hasonló kapacitási görbével rendelkeznek a hőmérséklethez képest, de erőteljesebb DC polarizációval rendelkeznek (4. ábra). Nagyobb kapacitási értékek alkalmazása esetén (a kondenzátoron feltüntetett érték) valódi üzemi körülmények között még nagyobb potenciál (maradvány) potenciálértékek érhetők el (5. ábra).
Kerámia kondenzátorok, például 100 pF és 50 V kondenzátorok esetében látható, hogy a 0603 és 0201 méretek elektromos tulajdonságai szinte azonosak.
Érdekes alternatívák
Általában a kerámia MLCC kondenzátorok előnyösek ott, ahol az ESR értékek különösen fontosak és az üzemi frekvenciák magasabbak. Az azonos méretű tantálkerámia takarékos, 1: 1 arányú cseréje csak 2,2µF-ig terjedő kapacitások esetén van értelme. Ezenkívül további lehetőségek állnak rendelkezésre az elérhetőség javítására a 10µF körüli kapacitásértékek esetén. Ez a legjobb a cserével, azaz más technológiák alkalmazásával. Itt a tantál-polimer kondenzátorok vannak kiemelve, az alumínium-polimer elektrolit kondenzátorokkal együtt.
Néhány dolgot azonban figyelembe kell vennünk és meg kell állapodnunk, különösen akkor, ha a legfontosabb elemek a funkcionalitás, a kapacitás vagy az ESR értéke (jobb kerámia változatoknál) és a hullámosság.
Az MLCC kondenzátorok cseréjéről a Rutronik dedikált szolgáltatást kínál széles körű anyagokkal és erőforrásokkal, például a forrasztópadok tervezésének összehasonlításával is.
Ezenkívül a felhasználók kapnak egy „MLCC cserealapot” (MLCC Replacement Sheet), amelybe megadják a projektjeikben használt MLCC kondenzátorok specifikációinak teljes részletességét (névleges feszültség, kapacitás, méret és magasság, hőmérsékleti jellemzők stb.). ), valamint az alkalmazással kapcsolatos egyéb részletek (kondenzátor üzemi feszültsége, párhuzamosan csatlakoztatott MLCC kondenzátorok száma, hullámáram, ESR érték, működési frekvencia).
Az MLCC kondenzátorok további alternatíváinak mérlegeléséhez elengedhetetlen a tényleges minimális kapacitási érték, az adott működési feltételek, például az egyenáramú polarizáció, a termikus sodródás és az öregedési hatás. Ha figyelembe vesszük, jó eséllyel találnak olyan helyetteseket, amelyek megfelelnek legalább az adott követelményeknek.
Szerző: Jürgen Geier, Technikai támogatás a "Kerámia kondenzátorok" részlegen belül
Rutronik | https://www.rutronik.com