Высоконадежные керамические конденсаторы для работы в критически важных приложениях
Рон Демко (Ron Demcko) Перевод: Владимир Рентюк
Опубликовано в номере: Вестник электроники №3 2018
PDF версия
Критически значимая электроника, от которой напрямую зависит жизнь человека, в настоящее время представляет собой не только медицинские имплантаты и системы поддержания жизни пациентов. Сейчас мы имеем целый ряд таких приложений в самых различных областях, в том числе это и системы управления летательными аппаратами, и модули управления срабатыванием автомобильной подушки безопасности, и современные системы помощи водителю (advanced driver assist systems, ADAS). Многие из этих приложений напрямую воздействуют на когнитивные процессы человека и его последующие за принятием решения действия. Теперь все такие системы также признаны как критически значимые, поскольку от них в той или иной степени зависят человеческие жизни.
Системы критически значимой электроники для обеспечения надежной и влияющей на безопасность для жизни человека функциональности опираются на широкий спектр электронных узлов сверхвысокой надежности, которые, в свою очередь, спровоцировали новую волну в разработке более совершенных пассивных компонентов, способных выполнять важные задачи в рамках различных критически значимых конечных устройств.
В этой статье будет представлена обновленная информация о двух современных технологиях керамических многослойных конденсаторов, которые позволяют им выдерживать максимально высокие электрические и механические нагрузки, гарантируя высокую надежность и устойчивость к жестким воздействиям окружающей среды.
MLCC — конденсаторы с нежесткой терминацией для работы в жестких условиях
Внедрение все новых и новых систем автомобильной электроники растет с ошеломляющей скоростью. Приток новых спецификаций и конструкций вызвал развитие множества самых различных систем, влияющих на управление автомобиля, в том числе новых семейств электронных модулей, разработанных специально для использования в приложениях с высокими температурами, высоким уровнем вибрации и резкой циклической сменой температуры, то есть подверженных так называемым термоударам.
Рис. 1. Диаграмма демонстрирует, насколько хорошо работает технология терминации с технологией FLEXITERM ® от компании AVX в MLCC конденсаторах.
Это первая технология нежесткой терминации, внедренная на рынок, которая выдерживает значительно больший изгиб на заготовке с точками разнесения приложенного усилия 90 мм, по сравнению со стандартными MLCC конденсаторами, выполненными на основе широко используемой керамики NP0 и X7R
При разработке этих модулей для широко используемых в них многослойных керамических конденсаторов (multilayer ceramic capacitor, MLCC) потребовалась такая система их терминации (конструктивная организация выводов для подключения), которая могла бы выдерживать физические изгибы и деформации, возникающие из-за несоответствий коэффициентов теплового расширения между такими конденсаторами и печатной платой, на которой они установлены. Здесь нужно учитывать тот факт, что речь идет об SMD-элементах (SMD — surface mounted device) под технологию поверхностного монтажа (surface mount technology, SMT), которые имеют жесткую механическую привязку к печатной плате, которая в обычных, традиционных элементах не демпфируется выводами.
Возможность выдерживать механические напряжения вследствие воздействия температуры и вибрации была достигнута путем добавления в систему их терминации конденсаторов специального эластичного токопроводящего эпоксидного слоя. Свойства слоя этого материала позволяют выдерживать изгиб платы до 5 мм, причем не просто с сохранением работоспособности, но и без каких-либо ограничений в отношении деградации, связанной с повышением эффективного последовательного сопротивления ESR (ESR — effective series resistance) или его изменением с течением времени, а также из-за воздействия условий окружающей среды (рис. 1).
В настоящее время в приложениях, требующих высокой степени надежности, в том случае, когда отказ одного конденсатора может отключить всю систему, различные семейства таких компонентов используют те или иные специальные конструктивные решения, позволяющие уменьшить жесткость терминации, и такие решения уже широко используются. Примеры применения таких элементов с нежесткой терминацией включают входные конденсаторы с малым током утечки в автомобильных модулях, высоковольтные или высокотемпературные конденсаторы в демпферах (снабберах), силовых приводах или фильтрах.
С момента их внедрения стоимость многослойных керамических конденсаторов MLCC с нежесткой терминацией продолжает снижаться. А принимая во внимание расходы на конечную систему, связанные с ее ремонтами и заменами, и особенно с простоями по причине неисправности на уровне системы, они становятся экономически конкурентными. Такое снижение затрат в сочетании со способностью конденсаторов с нежесткой терминацией надежно противостоять физическому изгибу и механическим напряжениям, возникающим вследствие теплового расширения, привели к значительному расширению типов приложений, в которых они находят применение.
Кроме того, расширение электронных приложений, работающих в жестких условиях среды, особенно это касается рынков автотранспортной техники и оборудования авионики, вызвало дополнительные требования к их характеристикам, или, как мы сейчас говорим, производительности, в том числе устранение угрозы разлома керамического конденсатора в результате изгиба платы. В ответ на этот вызов рынков компанией AVX был разработан новый продукт — SMD MLCC-конденсатор с нежесткой терминацией.
Его преимущество заключается в том, что такой конденсатор, выполненный, как и обычный, в виде одиночного чип-конденсатора стандартного форм-фактора (рис. 2), заменяет собой структуру из двух дискретных последовательно включенных конденсаторов, размещенных под углом 90° относительно друг друга, которая обычно используется в упомянутых выше и других подобных приложениях, связанных с эксплуатацией в жестких условиях среды.
Рис. 2. Внутренняя конструкция SMD MLCC FLEXISAFE-конденсаторов от компании AVX в одном корпусе с гибкой терминацией представляет собой два последовательных конденсатора и устраняет угрозу их поломки на платах в результате ее механического или теплового изгиба
Рис. 3. Преимущества SMD MLCC FLEXISAFE-конденсаторов в сравнении с обычными многослойными керамическими конденсаторами:
а) с электрической точки зрения один MLCC FLEXISAFE- конденсатор является эквивалентом двух стандартных MLCC- конденсаторов;
б) сравнение ESL двух MLCC емкостью 220 нФ, включенных последовательно, с одним конденсатором емкостью 100 нФ технологии FLEXISAFE;
в) сравнение ESR стандартного MLCC-конденсатора емкостью 100 нФ с эквивалентным конденсатором емкостью 100 нФ технологии FLEXISAFE
Рассматриваемые SMD MLCC-конденсаторы также обеспечивают еще несколько важных электрических преимуществ по сравнению с двумя обычными последовательно включенными керамическими конденсаторами, установленными в плоскости ортогонально друг к другу, в том числе: более высокая надежность, более низкое эквивалентное последовательное сопротивление ESR и эквивалентная последовательная индуктивность (equivalent series inductance, ESL).
Электроды (обкладки конденсаторов) в этой конструкции имеют уменьшенный размер по сравнению с двумя стандартными конденсаторами, включенными последовательно. Кроме того, устранение соединительных проводников на печатной плате между двумя такими конденсаторами в значительной степени снижает и паразитную индуктивность при их установке на печатную плату. Так что благодаря тому, что такое решение эффективно минимизирует и ESR и паразитные индуктивности, это в итоге благоприятно сказывается на функционировании конечного продукта с их использованием (рис. 3).
Возможность этих два-в-одном MLCC-конденсаторов с гибкой терминацией надежно показывать такие низкие значения ESR и ESL позволяет использовать их в силовых цепях намного эффективнее, чем многокомпонентные решения. Кроме того, благодаря наличию двух последовательно соединенных конденсаторов эти MLCC- конденсаторы обеспечивают чрезвычайно высокую надежность, необходимую для их использования на критических линиях передачи сигналов управления в электронном авиационном оборудовании, а также в активной безопасности и ADAS-модулях управления автотранспортными средствами.
Системы ADAS — в том числе автоматическое освещение и торможение, адаптивный круиз-контроль, подключения к смартфонам и предупреждения о полосах движения и наличии слепых зон — теперь используются в большинстве новых автомобилей, а критические линии сигналов управления в этих системах не могут функционировать при отказе конденсатора, приводящем к выходу из строя всей системы в целом. Кроме того, это может привести к сокращению числа избыточных узлов, ответственных за правильную интерпретацию данных, что значительно снижает достоверность ответа автоматизированной системы на полученные данные.
Высоконадежные MLCC-конденсаторы с металлическими электродами
Как уже было сказано в начале статьи, новые приложения, являющиеся критическими для жизни, также включают системы авионики и военное оборудование оборонного назначения, связи и вооружения. Эти системы требуют небольших, легких и надежных компонентов по оптимальной стоимости, поскольку цена «космических» компонентов, является, в прямом и переносном смысле, «космической» и для перечисленных выше изделий высока.
Одним из эффективных решений, способных удовлетворить всем этим требованиям, являются многослойные керамические конденсаторы MLCC с электродами диэлектрической системы, выполненными на металлической основе из недрагоценных металлов (Base metal electrode, BME). Но здесь крайне важно, чтобы такие конденсаторы имели долговременную стабильность емкости, а также отличались более высокими значениями номинальной емкости и более широким диапазоном рабочих напряжений, причем в форм-факторе корпуса до четырех раз меньше, чем эквивалентные им MLCC с обкладками в виде прецизионных электродов из драгоценных металлов (precious metal electrode, PME) (рис. 4). В первую очередь такие конденсаторы предназначены для коммерческих и автомобильных приложений, для которых критичны указанные требования.
Рис. 4. Пакет из четырех BME MLCC конденсаторов (слева) в сравнении занимаемого пространства по отношению к аналогичному PME MLCC с эквивалентными значениями номинальной емкости и рабочего напряжения (справа)
Однако в последние годы BME MLCC-конденсаторы подверглись значительным усовершенствованиям в области конструкции и технологии производства, что еще больше повысило их характеристики и, что крайне важно, надежность.
Причем до уровня надежности конденсаторов технологии PME, сохраняя при этом свои сравнительно небольшие размеры, малую массу и более низкую стоимость. В результате BME MLCC-конденсаторы в настоящее время одобрены для использования не только в автомобильной технике, но и в космических и других системах критически значимой электроники, работающих в жесткой среде.
Усовершенствования конструкции и технологических процессов, используемых при изготовлении BME MLCC-конденсаторов, которые позволили им достигнуть уровней надежности, необходимых для критически важных приложений, непосредственно влияющих на человеческие жизни, включают несколько составляющих. Во-первых, уменьшение размера частиц такого диэлектрического материала, как титанат висмута, используемого в керамических конденсаторах X7R, что привело к увеличению их диэлектрической прочности (В/мкФ). Во-вторых, оптимизацию непосредственно диэлектрика для его соответствия конкретным требованиям технологического процесса системы BME.
В-третьих, оптимизацию толщины диэлектрических слоев и улучшение процессов литья, печати обкладок конденсатора и укладки, используемых для чрезвычайно тонких керамических слоев, для получения легких компонентов с увеличенными значениями номинальной и емкости (рис. 5).
Рис. 5. MLCC-конденсаторы технологии BME, предназначенные для обеспечения надежности на уровне требований к аэрокосмическому оборудованию, используют весьма консервативный подход к проектированию. А именно: отдельные диэлектрические слои, слои для внешнего покрытия конденсатора, запасы перед терминацией и слой эластичного покрытия FLEXITERM, что обеспечивает этим конденсаторам повышенную устойчивость к перенапряжениям и воздействию жестких условий окружающей среды
MLCC-конденсаторы технологии BME прошли квалификацию по спецификации S-311-P-838 Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства США (National Aeronautics and Space Administration, NASA), одобренной для использования в европейских космических приложениях и внесенной в список аттестационных частей Европейской космической ассоциации (European Space Association, ESA) в соответствии с критериями Европейского координационного агентства по космическим компонентам (European Space Components Coordination, ESCC) 3009/041.
При размерах корпусов от 0603 до 1812, значениях емкости от 2,2 до 8,2 мкФ и номинальных напряжениях от 16 В до 100 В эти BME MLCC-конденсаторы представляют собой новое решение для сверхвысокой надежности критически важных приложений, включая радиолокационные системы, системы военной обороны и вооружения, а также фильтрацию ввода / вывода, использование как элемента накопления энергии импульсных источников питания для космических и спутниковых систем связи и оборудования запуска.
Рис. 6. Компания AVX является первой и в настоящее время остается единственной компанией, признанной квалифицированным поставщиком BME X7R MLCC-конденсаторов для космического оборудования, одобренных для использования в американских и европейских военных и аэрокосмических конструкциях согласно спецификации S-311-P388 NASA, ESA QPL и спецификации ESCA 3009/041
Конденсаторы керамические многослойные в категории «Электрооборудование»
Конденсатор керамический C-CER 120pF 50V NPO 5%
Доставка по Украине
1.
20 грн
Купить
Конденсатор керамический C-CER 0.068uF 50V X7R 10% /E-C/
Доставка по Украине
0.60 грн
Купить
Конденсатор керамический C-CER 0.022uF 50V X7R 10% /E-C/
Доставка по Украине
0.55 грн
Купить
Конденсатор керамический C-CER 0.033uF 50V X7R 10%/E-C/
Доставка по Украине
0.55 грн
Купить
Конденсатор керамический C-CER 0.47uF 50V X7R Y.
Доставка по Украине
0.55 грн
Купить
1206 22nF 50V X7R ±10% CL31B223KBCNNNC SAMSUNG SMD конденсатор керамический
Доставка из г. Днепр
от 1.35 грн
Купить
1206 330nF 50V X7R ±10% CL31B334KBFNNNE SAMSUNG SMD конденсатор керамический
Доставка из г. Днепр
от 1.35 грн
Купить
1206 1uF 100V X7R ±10% CL31B105KCHNNNE SAMSUNG SMD конденсатор керамический
Доставка из г. Днепр
от 2.25 грн
Купить
0603 100nF 50V X7R ±10% CL10B104KB8NNNC SAMSUNG SMD конденсатор керамический
Доставка из г.
Днепр
от 0.45 грн
Купить
0603 22nF 50V X7R ±10% CL10B223KB8NFNC SAMSUNG SMD конденсатор керамический
Доставка из г. Днепр
от 0.45 грн
Купить
Конденсатор многослойный 0,33мкФ
Доставка из г. Чернигов
1.50 грн
Купить
Конденсатор многослойный 0,15мкФ
Доставка по Украине
1.30 грн
Купить
Конденсатор многослойный 1мкФ
Доставка из г. Чернигов
1.40 грн
Купить
Конденсатор многослойный 7,5пФ
Доставка из г. Чернигов
1.10 грн
Купить
Конденсатор многослойный 47пФ
Доставка из г. Чернигов
1.40 грн
Купить
Смотрите также
Конденсатор керамический C-CER 0.47uF 50V Y5V Y.
Доставка по Украине
0.55 грн
Купить
0603 100nF 25V X7R ±10% CL10B104KA8NNNC SAMSUNG SMD конденсатор керамический
Доставка из г. Днепр
от 0.45 грн
Купить
Конденсатор керамический C-CER 0.047uF 50V X7R RD15 /CIN/ B.
Доставка по Украине
Купить
0603 330nF 50V X7R ±10% CL10B334KB8NNNC SAMSUNG SMD конденсатор керамический
Доставка из г.
Днепр
от 0.45 грн
Купить
Конденсатор многослойный 4700пФ
Доставка из г. Чернигов
1.20 грн
Купить
Конденсатор керамический C-CER 0.15uF 50V X7R RD15
Доставка по Украине
0.45 грн
Купить
0603 1uF 25V X5R ±10% CL10A105KA8NNNC SAMSUNG SMD конденсатор керамический
Доставка из г. Днепр
от 0.45 грн
Купить
Конденсатор многослойный 4300пФ
Доставка из г. Чернигов
1.10 грн
Купить
Конденсатор керамический C-CER 0.01uF 50V X7R 10%
Доставка по Украине
0.60 грн
Купить
0603 4,7uF 25V X5R ±10% CL10A475KA8NQNC SAMSUNG SMD конденсатор керамический
Доставка из г. Днепр
от 1.35 грн
Купить
Конденсатор керамический C-CER 3300pF 50V X7R RD15
Доставка по Украине
0.60 грн
Купить
Конденсатор многослойный 1300пФ
Доставка из г. Чернигов
1.10 грн
Купить
Конденсатор многослойный 8200пФ
Доставка из г. Чернигов
1.
10 грн
Купить
Конденсатор многослойный 24пкФ
Доставка из г. Чернигов
1.50 грн
Купить
Поиск по характеристикам | Конденсаторы — Многослойные керамические конденсаторы
Product Top Page
Поиск по номеру детали
Поиск по характеристикам
Перекрёстная ссылка
Каталог
Технические примечания
Инструменты технической поддержки
EoL/NRND Info.
Количество применимых продуктов :
Включить поиск в реальном времени
Форма продукта ?- 2 Терминал
- Тип MEGACAP
- MEGACAP (встроенный)
- Обратная геометрия с низким ESL
- Мультитерминал (ULI)
- 0,4 мм x 0,2 мм [EIA 01005]
- 0,52 мм x 1,0 мм [EIA 0204]
- 0,6 мм x 0,3 мм [EIA 0201]
- 0,8 мм x 1,6 мм [EIA 0306]
- 1,0 мм x 0,5 мм [EIA 0402]
- 1,6 мм x 0,8 мм [EIA 0603]
- 2,0 мм x 1,25 мм [EIA 0805]
- 3,2 мм x 1,6 мм [EIA 1206]
- 3,2 мм x 2,5 мм [EIA 1210]
- 4,5 мм x 2,0 мм [EIA 1808]
- 4,5 мм x 3,2 мм [EIA 1812]
- 5,7 мм x 5,0 мм [EIA 2220]
- 7,5 мм x 6,3 мм [EIA 3025]
- мкФ
- нФ
- пф
- Cap-код (3 цифры)
( Допустимый диапазон ввода: — через — )
Серия E (ступенька) ?- ВСЕ
- Е-1
- Е-3
- Е-6
- Е-12
- Другой
- Равно
- Больше или равно
ОКРУГ КОЛУМБИЯ
- 2,5 (0Э)
- 4 (0G)
- 6,3 (0 Дж)
- 10(1А)
- 16(1С)
- 25(1Э)
- 35 (1В)
- 50 (1 ч)
- 75 (1Н)
- 100 (2А)
- 200 (2D)
- 250 (2Э)
- 350 (2 В)
- 450 (2 Вт)
- 500 (2 ч)
- 630 (2 Дж)
- 1000 (3А)
- 2000 (3D)
- 3000 (3эт)
- мм
- дюйм
или ниже
( Допустимый диапазон ввода: — через — )
Толерантность- Б(±0,1пФ)
- С (± 0,25 пФ)
- Д(±0,5 пФ)
- Ф(±1пФ,1%)
- г(±2%)
- Дж(±5%)
- К(±10%)
- М(±20%)
- от -55 до 85°С
- X5R(±15%)
- от -55 до 105°С
- X6S(±22%)
- от -55 до 125°С
- X7R(±15%)
- X7S(±22%)
- X7T(+22,-33%)
- от -55 до 150°С
- NP0(0±30ppm/°C)
- X8R(±15%)
- от -25 до 85°С
- CH(0±60ppm/°C)
- ДжБ(±10%)
Результаты расширенного поиска можно еще больше сузить, добавив дополнительные условия.
- Производство
- Производство (НРНД)
- В развитие
- Предварительный
- Сборка на заказ
- объявлен EOL
- Устаревший
- Аксессуар для оценки
- Автомобильный класс
- Для критических с точки зрения безопасности применений
- Коммерческий класс
- Для приложений общего назначения
- Высокая степень надежности
- Для приложений с увеличенным сроком службы
Мягкий
Мягкое завершение- Многослойный керамический конденсатор с контактным электродным слоем из смолы
Клей
Применение проводящей эпоксидной смолы- Конструкция многослойного керамического конденсатора для монтажа на токопроводящий клей
Серийный номер
Серийный дизайн- Конструкция многослойного керамического чип-конденсатора с двумя последовательно соединенными конденсаторами в одном керамическом корпусе
ПАЗ
Защита от электростатического разряда- Многослойный керамический конденсатор, соответствующий стандарту IEC 61000-4-2 (уровень 4) для устойчивости к электростатическим разрядам
Открыть
Открытый режим- Многослойный керамический конденсатор с уникальной конструкцией для уменьшения коротких отказов
Низкий рейтинг
Низкое сопротивление- Более низкое электрическое сопротивление, чем у обычных разъемов MEGACAP или Soft.
АЭК-Q200
AEC-Q200- Показывает, прошел ли продукт оценочные испытания на основе AEC-Q200, который является стандартом испытаний для автомобильных пассивных компонентов, установленным AEC США. Пожалуйста, свяжитесь с нами для получения подробной информации о конкретных методах оценки и их результатах.
Частота Гц кГц МГц ГГц
Импеданс
к Ом кОм
СОЭ ?Частота Гц кГц МГц ГГц
СОЭ
к Ом кОм
Характеристика смещения постоянного тока ?DC-смещение В кВ
Емкость
к пф нФ мкФ
TC-смещение (0,5 x номинальное напряжение) Характеристика ?Температура °С
Емкость
к пф нФ мкФ
Макс.
Пульсирующий ток (нарастание 20°C)
?Частота Гц кГц МГц ГГц
пульсации тока мАрмс Оружие
Поиск- Copyright(c) Корпорация TDK, 2022 г. Все права защищены.
- Логотип TDK является товарным знаком или зарегистрированным товарным знаком корпорации TDK.
Многослойные освинцованные | Керамика | Конденсаторы
A100J15C0GF5TAA | Увеличить | Осевые интенсивные многослойные керамические конденсаторы для общего назначения класс 1, класс 2 и класс 3, 50 В постоянного тока, 100 В пост. | ||||||
A100J15C0GF5UAA | Enlarge | Axial Leaded Multilayer Ceramic Capacitors for General Purpose Class 1, Class 2 and Class 3, 50 VDC, 100 VDC, 200 VDC, 500 VDC | 50 | 10 | C0G | NA | Axial | Ammo |
A100J15C0GH5TAA | Enlarge | Axial Leaded Multilayer Ceramic Capacitors for General Purpose Class 1, Class 2 and Class 3, 50 VDC, 100 VDC, 200 VDC, 500 VDC | 100 | 10 | C0G | NA | Axial | Reel |
A100J15C0GH5UAA | Enlarge | Axial Leaded Multilayer Ceramic Capacitors for General Purpose Class 1, Class 2 and Class 3, 50 В постоянного тока, 100 В постоянного тока, 200 В постоянного тока, 500 В постоянного тока | 100 | 10 | C0G | NA | Axial | Ammo |
A100K15C0GF5TAA | Enlarge | Axial Leaded Multilayer Ceramic Capacitors for General Purpose Class 1, Class 2 and Class 3, 50 VDC , 100 VDC, 200 VDC, 500 VDC | 50 | 10 | C0G | NA | Axial | Reel |
A100K15C0GF5UAA | Enlarge | Многослойные керамические конденсаторы с осевой ливней для общего класса 1, класс 2 и класс 3, 50 В постоянного тока, 100 В пост. | ||||||
A100K15C0GH5TAA | Enlarge | Axial Leaded Multilayer Ceramic Capacitors for General Purpose Class 1, Class 2 and Class 3, 50 VDC, 100 VDC, 200 VDC, 500 VDC | 100 | 10 | C0G | NA | Axial | Reel |
A100K15C0GH5UAA | Enlarge | Axial Leaded Multilayer Ceramic Capacitors for General Purpose Class 1, Class 2 and Class 3, 50 VDC, 100 VDC, 200 VDC, 500 VDC | 100 | 10 | C0G | NA | Axial | Ammo |
A101J15C0GF5TAA | Enlarge | Axial Leaded Multilayer Ceramic Capacitors for General Purpose Class 1, Class 2 and Класс 3, 50 В пост.  |