村田電子元器件始終在創(chuàng)新的路上 透過(guò)MLCC看未來(lái)
村田MLCC開裂短路、電容嘯叫以及電路設(shè)計(jì)布板空間問題
如今電子設(shè)備正朝著輕、薄、小及多功能的方向發(fā)展，在更智能的同時(shí)無(wú)論是身邊必不可少的消費(fèi)電子還是勢(shì)頭正猛的汽車電子都發(fā)生著日新月異的變化。這一變化對(duì)驅(qū)動(dòng)并運(yùn)轉(zhuǎn)著電子設(shè)備的元器件而言，提出了更高的要求，革新成了一種常態(tài)與生存法寶。
電子元器件要如何應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)進(jìn)行自我的革新？今天我們就來(lái)說(shuō)說(shuō)電容中的新秀超級(jí)電容以及2017一開年就進(jìn)入缺貨狀態(tài)的MLCC。
盡管現(xiàn)在提起村田，想到的已不只是電容；但提及電容，還是會(huì)想到村田。僅在MLCC方面，村田的全球市占率就達(dá)35%以上。以下就結(jié)合2月23日上海舉辦的“陶瓷電容、超級(jí)電容與汽車ADAS技術(shù)沙龍”活動(dòng)中，村田電容產(chǎn)品高級(jí)工程師對(duì)MLCC與超級(jí)電容的深刻解讀來(lái)展開。
什么是電容？百度谷歌可以解答得很詳細(xì)。單純講電容技術(shù)會(huì)顯得比較枯燥，那么我們就以汽車電子與消費(fèi)電子為切入點(diǎn)。
汽車逐漸向智能化的方向偏移，目前汽車中使用的電器和電子產(chǎn)品元件占總成本的比例已高達(dá)40%。未來(lái)，這一占比必將進(jìn)一步提高。汽車電子中最熱門的ADAS系統(tǒng)中就藏著幾百甚至上千顆電容。
2017年首季全球MLCC供應(yīng)火爆，供需缺口達(dá)5%，再加之蘋果iPhone 8備貨潮，及車用電子MLCC 等市場(chǎng)的需求拉抬，估計(jì)MLCC 供需情況將會(huì)更為緊俏。據(jù)日本調(diào)研機(jī)構(gòu)2017 年MLCC的展望報(bào)告顯示，手機(jī)、平板電腦、PC等消費(fèi)類設(shè)備，MLCC需求量預(yù)估將再度增加106 億個(gè)。
什么是MLCC
MLCC即多層陶瓷電容器，又稱片式電容器、積層電容、疊層電容等，屬陶瓷電容器的一種。
MLCC是由印好電極（內(nèi)電極）的陶瓷介質(zhì)膜片以錯(cuò)位的方式疊合起來(lái)，經(jīng)一次高溫?zé)Y(jié)形成陶瓷芯片，再芯片的兩端封上金屬層（外電極），形成一個(gè)類似獨(dú)石的結(jié)構(gòu)體。
對(duì)于MLCC，最令工程師頭疼的是哪些問題？
答：開裂短路、電容嘯叫以及電路設(shè)計(jì)布板空間問題。
MLCC開裂短路的機(jī)理
基板分割、檢測(cè)工序?qū)﹄娙萜鳟a(chǎn)生的應(yīng)力，已經(jīng)成為電容器由于基板彎曲產(chǎn)生裂紋的主要原因。MLCC基體承受拉伸應(yīng)力，應(yīng)力在元件上的分布不一致，應(yīng)力集中在元件薄弱處時(shí)，易產(chǎn)生裂紋。
裂紋易發(fā)生在端電極部位，除了應(yīng)力集中外，與MLCC端電極存在天然微缺陷有關(guān)，有時(shí)肉眼可見，大多數(shù)情況外觀無(wú)損壞痕跡。當(dāng)MLCC存在裂紋，輕則產(chǎn)品容量低甚至無(wú)容量，導(dǎo)致電路不能正常工作；重則產(chǎn)品絕緣低、漏電、短路甚至燒毀。
MLCC開裂短路的解決方案
村田應(yīng)對(duì)MLCC開裂短路有多種解決方案，軟端子設(shè)計(jì)最被看好。軟端子電容是一種能明顯提高M(jìn)LCC端頭抗裂紋性能的方案。具有高強(qiáng)度的抗彎曲性能，彎曲深度可達(dá)到5mm。而常規(guī)端頭MLCC的抗彎曲深度一般為2~3mm。同時(shí)，軟端子電容在汽車上得到廣泛的應(yīng)用。
MLCC嘯叫及村田的解決方案
MLCC嘯叫產(chǎn)生是由于在電壓作用下發(fā)生幅度較大的振動(dòng)。陶瓷介質(zhì)是MLCC主要組成部分，電壓作用下電致伸縮不可避免。若電致伸縮強(qiáng)烈表現(xiàn)為壓電效應(yīng)，則會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。因此在較大交變電壓下，會(huì)產(chǎn)生明顯的嘯叫，如開關(guān)電源、高頻電源等場(chǎng)合。我們的手機(jī)、電腦都會(huì)發(fā)生嘯叫現(xiàn)象。應(yīng)對(duì)這個(gè)問題，村田可提供的方案如下圖。
MLCC電路設(shè)計(jì)布板空間問題
面對(duì)此問題，村田提供LOWESL 電容解決方案。
村田L(fēng)OWESL電容器有兩種，即長(zhǎng)寬倒置電容器和三端子電容器。
活動(dòng)當(dāng)天，另一個(gè)受人矚目的話題是超級(jí)電容。超級(jí)電容在消費(fèi)領(lǐng)域已相當(dāng)普及，最早實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化運(yùn)作的大本營(yíng)便是智能儀器及高端電子消費(fèi)品市場(chǎng)。舉例而言，可穿戴設(shè)備已成為超級(jí)電容潛在的應(yīng)用領(lǐng)域。
下面我們就來(lái)看看超級(jí)電容的“真容”。
什么是超級(jí)電容
EDLC即超級(jí)電容，又稱雙電層電容器、電化學(xué)電容器，在固體（電極）和液體（電解液）的接觸界面上形成的電氣雙層（雙電層）的狀態(tài)來(lái)取代了電介質(zhì)。超級(jí)電容的種類繁多，常見的有紐扣式，圓柱狀/插腳式，層壓式等等。
超級(jí)電容與普通電容截然不同，它通過(guò)極化電解質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能，但同時(shí)與電容一樣屬于物理變化而非電池那樣的化學(xué)變化。因此EDLC特性介于電容和電池之間，或者說(shuō)集合了二者的優(yōu)點(diǎn)。相比電池具有高功率，相比電解電容又具有大能量。
村田EDLC產(chǎn)品具有超低ESR、最大10A充放電、超低漏電流、耐高溫、長(zhǎng)壽命等特性。被廣泛應(yīng)用于小型DC馬達(dá)設(shè)備、高功率RF通信、電池更換時(shí)的后備電源、音頻設(shè)備（高品質(zhì)音質(zhì)）、能源采集的IoT設(shè)備等情況下。
村田是如何優(yōu)化EDLC產(chǎn)品的？村田電容產(chǎn)品高級(jí)工程師吳海華女士介紹，面對(duì)干涸失效機(jī)制，村田開發(fā)更耐高溫的電解液，延長(zhǎng)干涸壽命；更可靠的封裝性能，防止電解液蒸發(fā)。面對(duì)經(jīng)時(shí)劣化機(jī)制，選擇性能優(yōu)異的材料；更好的封裝設(shè)計(jì)，防止水分進(jìn)入。
無(wú)論是消費(fèi)領(lǐng)域還是汽車領(lǐng)域，隨著智能化程度的增加、功能的激增，設(shè)計(jì)必將越來(lái)越復(fù)雜，這對(duì)電子元器件提出了不小的挑戰(zhàn)，元器件不得不選擇自身的變革。業(yè)內(nèi)人士曾表示未來(lái)汽車對(duì)電子系統(tǒng)的需求與依賴加大，由電子元器件引發(fā)的問題也將增多，這將成為汽車安全最不確定的因素。器件雖小，影響卻未必小。
新的電子設(shè)備要有新的電子元器件來(lái)構(gòu)成，而新的電子元器件又要在材料、封裝等多方面下功夫。任何想長(zhǎng)期生存的電子元器件供應(yīng)商都必須要求新、求變，不斷的打磨自己與產(chǎn)品，以防被淘汰。
編輯：admin 最后修改時(shí)間：2017-07-21
