Lágy elektródákkal ellátott MLCC-k
A lágy, rugalmas anyagú elektródák biztosítják, hogy az elektronikai rendszerek megfeleljenek az igényes autóipari harmatteszteknek
Az autóipar híres/hírhedt a szigorú tesztelési szabványairól. Csak a legjobb minőségű elektronikus alkatrészek képesek megfelelni ezeknek a gyakran rendkívül zord környezeti körülmények között zajló igényes teszteknek.
Az autóipari harmatteszt egy olyan integritásvizsgálat, amely az ezüst-epoxi lágy, rugalmas elektródákkal (soft termination) ellátott MLCC-ket (többrétegű kerámiakondenzátorokat) tartalmazó elektronikus rendszereket igényli. Annak érdekében, hogy az MLCC-k átmenjenek a rendkívül igényes harmatteszten, a tervezőmérnököknek okosabb MLCC-stratégiát kell alkalmazniuk. A Samsung Electro-Mechanics Co (SEMCO) rendelkezik az optimális megoldással – és ez egy teljesen új, lágy elektródájú változatot foglal magában. A lágy elektródák javítják az autóelektronikában széles körben használt törékeny II. osztályú MLCC-k mechanikai ellenálló képességét. A törékenység a kerámiaanyagok sajátos jellemzője, ami az autóipari minőségű MLCC-ket a legtöbb más felületre szerelt NYÁK-elemhez képest hajlamosabbá teszi a mechanikai igénybevételre.
Azáltal, hogy az áramköri lapok hajlítása esetén bizonyos mértékű „hajlítási szilárdságot” biztosítanak, a rugalmas, lágy elektródák megakadályozzák a nemkívánatos eseteket, például a repedést és/vagy a rövidzárlatokat. A rugalmas kötések hagyományos anyaga az ezüst-epoxi. Bizonyos autóipari teszteknél azonban probléma merül fel. Konkrétan az OEM-ek megkövetelik, hogy az elektronikus rendszerek beszállítói megfeleljenek egy harmattesztnek. E teszt magas páratartalma migrációt okozhat az MLCC-k csatlakozói között. Bár más fémek is migrálhatnak, az ezüst a legproblémásabb, mivel ez migrál a leggyorsabban.
Alkalmazások
A magas páratartalmú környezetek különleges veszélyt jelentenek számos elektronikai alkalmazás számára, amelyek különböző hajtáslánc-alkatrészeket tartalmaznak. A főinverter például egy DC-Link MLCC-n keresztül közvetlenül használja a nagyfeszültségű akkumulátorteljesítményt. A megfelelő MLCC-k nélkül a hajtáslánc további olyan rendszerei, mint a fedélzeti töltők, akkumulátor-kezelő rendszerek, DC-DC átalakítók, erőátviteli vezérlőegységek (TCU-k) és elektronikus vezérlőegységek (ECU-k), a harmattesztek során megbukhatnak. Valójában a probléma minden olyan ECU-re vonatkozhat, amely nincs bevonattal ellátva. A páratartalom a legnagyobb gondot az olyan MLCC-k esetében jelenti, amelyek alacsony váltakozó áramú terhelést kapnak (és így hidegek maradnak), de ugyanakkor állandó egyenáramú terheléssel. A nagyfeszültségű áramkörökben a kérdés egyre fontosabbá válhat, mivel a magasabb feszültségek növelik a migrációs erőt.
A hajtáslánc csak a jéghegy csúcsa, amikor a kondenzációnak kitett rendszerekről van szó. Az alváz és a karosszéria elektronikája, például a légzsákvezérlő egység (ACU), az elektromos szervokormány (EPS) és a fűtés, szellőzés és légkondicionálás (HVAC) mind-mind alapos vizsgálatot igényelnek az MLCC-k meghatározásakor. További példákat láthatunk a fejlett vezetőtámogató rendszer (ADAS)- alkalmazásokban, mint például az intelligens sebességtartó automatika (SCC), a fényérzékelés és távolságmérés, az éjjellátó rendszer és az autonóm vezérlőegység.
Optimális megoldás – réz-epoxi
E fejlett rendszerek sikeres működése az általános, közép/magasfeszültségű, magas hőmérsékletű és ESD-védelemmel ellátott, rugalmas elektródákkal rendelkező MLCC-k keverékén múlik.
Magyarázatul tekintsük meg a Volkswagen VW80000 szabványt, amely a gépjárművek elektromos és elektronikus alkatrészeire vonatkozó általános követelményeket, vizsgálati feltételeket és vizsgálati eljárásokat határozza meg. A VW8000 szabványban meghatározott K-15 teszt az elektronikai modulok ellenálló képességének értékelése érdekében szimulálja a kondenzációt. A Volkswagen K-15 tesztje 100%-os relatív páratartalmat határoz meg a kondenzációs fázis alatt, a teszt időtartama 32,5 óra (öt, egyenként 6,5 órás ciklus). Ez az igényes környezet olyan vízcseppeket eredményez, amelyek lecsapódnak az alkatrészeken, különösen azokon, amelyeken nincs terhelés. Jó példa erre egy alacsony hullámáramú feszültséget stabilizáló MLCC, ami az MLCC-k egyik leggyakoribb felhasználási esete. A magas páratartalom és a vízcseppek felgyorsítják a különböző potenciállal rendelkező elektródák közötti migrációt. A válasz egyértelműen az, hogy a gyors migráció elkerülése érdekében a lehető legnagyobb mértékben meg kell szüntetni az elektródák ezüsttartalmát. Bár más fémek is migrálhatnak (és migrálnak is), a migrálás sebessége elég lassú ahhoz, hogy megfeleljen az autóipar által előírt harmattesztek követelményeinek.
A SEMCO több mint 10 évvel ezelőtt áttért az ezüst-epoxi helyett a réz-epoxira a lágy, rugalmas elektródák esetében, és tovább növeli kínálatát a nagy kapacitású, nagyfeszültségű, kicsinyített és nagyobb „tokméretek” terén, és biztosítja azt az újonnan megjelent autóipari MLCC-kben. A vállalat összes II. osztályú autóipari MLCC-je ma már az ezüst migrációját megakadályozó fém-epoxi anyaggal kapható. Valójában a SEMCO az egyetlen beszállító, amely nagy hajlítószilárdságú autóipari termékcsaládjában réz-epoxi anyagot kínál az ezüstmigráció elkerülése érdekében. 2023 óta minden új SEMCO MLCC az autóipar számára réz-epoxi technológiával készül. Néhány más beszállító speciális MLCC-ket kínál a migráció ellen védő bevonattal, de magasabb áron.
Az élvonalban – repedésmentesen
Amellett, hogy véget vetnek az ezüstmigrációs problémáknak és egyszerűvé teszik az egyébként kihívást jelentő autóipari harmattesztek teljesítését, a lágy, rugalmas vagy üzembiztos/lágy elektródákkal ellátott kondenzátorok kiemelkedő hajlítószilárdságot kínálnak, hogy segítsenek megelőzni a repedések kialakulását a sérülékeny területeken, például a 12 V-os akkumulátor vezetékén a lyuk és a csatlakozó közelében.
Az MLCC meghibásodásának egyik leggyakoribb oka a repedés. Ennek a nem kívánt hatásnak a fő kiváltó okai közé tartozik a nyomtatott áramköri lap töréssel (hajlítással) történő szétválasztása egyes modulokra, a nyomtatott áramköri lap házba csavarozása és az, hogy az MLCC túl közel van a csavarhoz. A repedések súlyosságától függően a végső összeszerelési tesztek során a repedések nem feltétlenül okoznak MLCC meghibásodást, ami a járműveken lévő elektronikus rendszerek gyártói számára komoly problémát jelent. Idővel a repedésbe behatoló nedvesség a szigetelési ellenállás csökkenését és végül dielektromos összeomlást okozhat. Ennek következménye a kondenzátor meghibásodása az üzemben, ami potenciális garanciális költségekhez és hírnévvesztéshez vezet. A repedés által elősegített másik meghibásodási mód a potenciális rövidzárlat. Ez a kimenetel nemcsak az MLCC-t teheti tönkre, hanem a környező alkatrészeket, a NYÁK-ot és a szomszédos áramköri lapokat is károsíthatja.
Röviden a SEMCO MLCC technológiája
A SEMCO új, lágy, rugalmas elektródákkal ellátott MLCC-megoldások alkalmazása azt jelenti, hogy az autóipari elektronikai rendszerek gyártói egyszerre élvezhetik a jóval alacsonyabb fémmigráció és a lezárás robusztusságának előnyeit, lényegében megszüntetve egy ellentmondásos tervezési törekvést. A SEMCO nagy hajlítószilárdságú autóipari MLCC termékcsaládjának réz-epoxi lágy rugalmas elektródás változata megszűnteti az ezüstmigrációt az autóipari harmattesztek során. A SEMCO MLCC-k továbbá nagy, akár 5 mm-es hajlítószilárdsággal rendelkeznek az AEC-Q200 szabvány szerint, amely a feszültségállóság globális szabványa, amelynek minden passzív elektronikus alkatrésznek meg kell felelnie. Más szóval, a SEMCO garantálja, hogy nem keletkezik hajlítási repedés a lap 5 mm-es hajlításakor.
Azzal, hogy ezt a régóta fennálló problémát költséghatékony, hozzáadott értéket képviselő módon oldja meg, a SEMCO az MLCC-technológia fejlesztésének élvonalában áll az autóipari ügyfelek számára. Az ezen a területen elért több mint egy évtizedes sikerek bizonyítják a vállalat ezüstmigráció-mentes lágy, rugalmas elektródáinak nagyfokú megbízhatóságát.
Samsung Electro-Mechanics
MLCC | Samsung Electro-Mechanics
