Zmena veľkosti a výmena MLCC; Elektronika - dnes

Časovo nenáročné riešenie pre dodávku komponentov

veľkosti

Postava 1: Účinnosť kremíkovej doštičky v závislosti od veľkosti MLCC - Zdroj obrázkov: Rutronik

Vďaka pasívnym komponentom spôsobujú veľmi dlhé dodacie lehoty opakovane úzke miesta vo výrobe.Kreatívnym spôsobom, ako vyrovnať nedostatok viacvrstvových keramických kondenzátorov (MLCC), je použitie menších veľkostí alebo ich nahradenie vhodnými tantalovými kondenzátormi alebo takzvanými hybridnými kondenzátormi.

Potreba viacvrstvových keramických kondenzátorov MLCC (Viacvrstvové keramické kondenzátory) za posledné roky enormne vzrástol. Každý dnešný smartphone má v priemere 750 až 1 000 MLCC a auto môže mať dokonca 3 000 - a trend rýchlo rastie. Napríklad v spoločnosti Murata sa za posledné štyri roky zvýšil dopyt po kondenzátoroch MLCC 2,5-násobne. Mnoho výrobcov neustále rozširuje svoje výrobné kapacity, ale rastúci dopyt nemôžu uspokojiť iba týmto spôsobom.

výmena

Obrázok 2: Výhody miniaturizácie - Zdroj obrázkov: Vishay

Jedným z možných nápravných opatrení by bolo zmenšenie veľkosti. Je to možné, pretože menšie veľkosti umožňujú vyššiu produktivitu ako väčšie veľkosti. Ako porovnávací príklad pre kondenzátory MLCC s veľkosťou 1210 možno z tej istej oblátky získať približne 16-krát viac kondenzátorov 0402 a 44-krát viac 0201. Pokiaľ ide o objem, výrobné množstvo sa zvyšuje o faktor 80 ( 0402) alebo 400 (0201) (obrázok 1).

zmena

Obrázok 3: Zmena impedancie ako funkcia frekvencie - Zdroj obrázkov: Murata

Preto je vhodné používať menšie kondenzátory MLCC za predpokladu, že sú k dispozícii požadované kombinácie hodnôt. To platí tak pre vývoj nových produktov, ako aj pre redizajn. Môžu sa tak zachovať cenné výrobné kapacity na realizáciu vysokokapacitných MLCC, ktoré sa nedajú vyrobiť v malých rozmeroch a už nie sú blokované na výrobu ďalších komponentov, ktoré sú už k dispozícii v menších rozmeroch.

Zmena veľkosti má ďalšie výhody
Ostatné oblasti - spojené s výrobou elektronického zariadenia - môžu tiež profitovať zo zmenšenej veľkosti komponentov. Menšie komponenty umožňujú znížiť náklady za cenu samotného komponentu, pretože to vedie k menšiemu priestoru pre dosku s plošnými spojmi, výrobok má menšiu hmotnosť, vyžaduje menej spájkovacej zliatiny a čo je najdôležitejšie, znižuje úložný priestor (obrázok 2).
Na úplné využitie potenciálu je však potrebné zvážiť niekoľko aspektov. Prvou vecou by nebolo jednoducho použiť existujúce kombinácie hodnôt, ale preskúmať skutočné požiadavky aplikácie a nakoniec dokonca aj funkciu kondenzátorov MLCC.

veľkosti

Obrázok 4: - Zdroj obrázku: Murata

To platí najmä pre hodnoty kapacity a napätia, ale tiež pre požadované hodnoty teploty a impedancie/ESR (ESR - sériový ekvivalentný odpor). K nim sa pridáva predpätie jednosmerného prúdu, najmä pre vysokokapacitné kondenzátory, napríklad kondenzátory s hodnotami kapacity v rozsahu μF.
DC predpätie je efekt, ktorý spôsobuje pokles kapacity MLCC v závislosti od použitého jednosmerného napätia. To znamená, že je potrebné zabezpečiť, aby určitá hodnota C neklesla počas prevádzky pod prahovú hodnotu.

zmena

Obrázok 5: Porovnanie elektrických charakteristík - Zdroj obrázkov: Murata

V prípade nízkokapacitných kondenzátorov MLCC, ako sú kondenzátory na potlačenie rušenia v rozmedzí od 100 nF do 16 V, sa impedančná krivka pre typy 0603, 0402 a 0201 takmer nelíši. Všeobecne platí, že čím je konštrukcia menšia, tým lepšie majú vlastnosti. impedancia (obrázok 3).
Pre vysokokapacitné kondenzátory MLCC, ako sú napríklad vyrovnávacie kondenzátory v rozmedzí niekoľkých µF, majú menšie projekty podobnú kapacitnú krivku v porovnaní s teplotou, ale výraznejšiu polarizáciu jednosmerného prúdu (obrázok 4). Ak sa použijú vyššie hodnoty kapacity (hodnota vyznačená na kondenzátore), je možné v reálnych prevádzkových podmienkach dosiahnuť ešte vyššie hodnoty potenciálneho (zvyškového) potenciálu (obrázok 5).
Pre keramické kondenzátory, napríklad 100pF a 50V, je zrejmé, že elektrické vlastnosti rozmerov 0603 a 0201 sú takmer identické.

Zaujímavé alternatívy
Všeobecne sú keramické kondenzátory MLCC výhodné tam, kde sú obzvlášť dôležité hodnoty ESR a prevádzkové frekvencie sú vyššie. Ekonomická výmena tantalovej keramiky za rovnakú veľkosť v pomere 1: 1 má zmysel iba pre kapacity do 2,2 µF. Okrem toho sú otvorené ďalšie možnosti na zlepšenie dostupnosti pre hodnoty kapacity od približne 10µF. Najlepšie je to dosiahnuť výmenou, tj použitím iných technológií. Tu sú zvýraznené tantalové a polymérové ​​kondenzátory spolu s hliníkovo-polymérnymi elektrolytickými kondenzátormi.
Musíme však zvážiť a dohodnúť sa na niekoľkých veciach, najmä keď základnými prvkami sú funkčnosť, kapacita alebo hodnota ESR (lepšie pre keramické verzie) a zvlnenie.

Pokiaľ ide o výmenu kondenzátorov MLCC, Rutronik ponúka špecializovanú službu s rozsiahlymi materiálmi a zdrojmi, napríklad aj porovnanie dizajnu spájkovacích podložiek.

Používateľom je navyše poskytnutý „MLCC Replacement Sheet“ (MLCC Replacement Sheet), v ktorom zadávajú všetky podrobnosti týkajúce sa špecifikácií kondenzátorov MLCC použitých v ich projektoch (menovité napätie, kapacita, veľkosť a výška, teplotné charakteristiky atď.). ) a ďalšie podrobnosti týkajúce sa aplikácie (prevádzkové napätie kondenzátora, počet paralelne zapojených kondenzátorov MLCC, zvlnenie prúdu, hodnota ESR, pracovná frekvencia).

Ak chcete zvážiť ďalšie alternatívy kondenzátorov MLCC, sú nevyhnutné skutočné minimálne hodnoty kapacity, špecifické prevádzkové podmienky, ako je DC polarizácia, tepelný drift a efekt starnutia. Ak sa vezme do úvahy, existuje veľká šanca, že sa nájde náhradný diel, ktorý spĺňa minimálne dané požiadavky.

Autor: Jürgen Geier, Technická podpora v rámci oddelenia „Keramické kondenzátory“
Rutronik | https://www.rutronik.com