村田電子元器件始終在創(chuàng)新的路上 透過MLCC看未來
村田MLCC開裂短路、電容嘯叫以及電路設計布板空間問題
如今電子設備正朝著輕、薄、小及多功能的方向發(fā)展，在更智能的同時無論是身邊必不可少的消費電子還是勢頭正猛的汽車電子都發(fā)生著日新月異的變化。這一變化對驅(qū)動并運轉(zhuǎn)著電子設備的元器件而言，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對挑戰(zhàn)進行自我的革新？今天我們就來說說電容中的新秀超級電容以及2017一開年就進入缺貨狀態(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，還是會想到村田。僅在MLCC方面，村田的全球市占率就達35%以上。以下就結(jié)合2月23日上海舉辦的“陶瓷電容、超級電容與汽車ADAS技術(shù)沙龍”活動中，村田電容產(chǎn)品高級工程師對MLCC與超級電容的深刻解讀來展開。
什么是電容？百度谷歌可以解答得很詳細。單純講電容技術(shù)會顯得比較枯燥，那么我們就以汽車電子與消費電子為切入點。
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40%。未來，這一占比必將進一步提高。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供應火爆，供需缺口達5%，再加之蘋果iPhone 8備貨潮，及車用電子MLCC 等市場的需求拉抬，估計MLCC 供需情況將會更為緊俏。據(jù)日本調(diào)研機構(gòu)2017 年MLCC的展望報告顯示，手機、平板電腦、PC等消費類設備，MLCC需求量預估將再度增加106 億個。
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)膜片以錯位的方式疊合起來，經(jīng)一次高溫燒結(jié)形成陶瓷芯片，再芯片的兩端封上金屬層（外電極），形成一個類似獨石的結(jié)構(gòu)體。
對于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計布板空間問題。
MLCC開裂短路的機理
基板分割、檢測工序?qū)﹄娙萜鳟a(chǎn)生的應力，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基體承受拉伸應力，應力在元件上的分布不一致，應力集中在元件薄弱處時，易產(chǎn)生裂紋。
裂紋易發(fā)生在端電極部位，除了應力集中外，與MLCC端電極存在天然微缺陷有關(guān)，有時肉眼可見，大多數(shù)情況外觀無損壞痕跡。當MLCC存在裂紋，輕則產(chǎn)品容量低甚至無容量，導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
村田應對MLCC開裂短路有多種解決方案，軟端子設計最被看好。軟端子電容是一種能明顯提高MLCC端頭抗裂紋性能的方案。具有高強度的抗彎曲性能，彎曲深度可達到5mm。而常規(guī)端頭MLCC的抗彎曲深度一般為2~3mm。同時，軟端子電容在汽車上得到廣泛的應用。
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。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。若電致伸縮強烈表現(xiàn)為壓電效應，則會產(chǎn)生振動。因此在較大交變電壓下，會產(chǎn)生明顯的嘯叫，如開關(guān)電源、高頻電源等場合。我們的手機、電腦都會發(fā)生嘯叫現(xiàn)象。應對這個問題，村田可提供的方案如下圖。
MLCC電路設計布板空間問題
面對此問題，村田提供LOWESL 電容解決方案。
村田LOWESL電容器有兩種，即長寬倒置電容器和三端子電容器。
活動當天，另一個受人矚目的話題是超級電容。超級電容在消費領(lǐng)域已相當普及，最早實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化運作的大本營便是智能儀器及高端電子消費品市場。舉例而言，可穿戴設備已成為超級電容潛在的應用領(lǐng)域。
下面我們就來看看超級電容的“真容”。
什么是超級電容
EDLC即超級電容，又稱雙電層電容器、電化學電容器，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)來取代了電介質(zhì)。超級電容的種類繁多，常見的有紐扣式，圓柱狀/插腳式，層壓式等等。
超級電容與普通電容截然不同，它通過極化電解質(zhì)來實現(xiàn)儲能，但同時與電容一樣屬于物理變化而非電池那樣的化學變化。因此EDLC特性介于電容和電池之間，或者說集合了二者的優(yōu)點。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、長壽命等特性。被廣泛應用于小型DC馬達設備、高功率RF通信、電池更換時的后備電源、音頻設備（高品質(zhì)音質(zhì)）、能源采集的IoT設備等情況下。
村田是如何優(yōu)化EDLC產(chǎn)品的？村田電容產(chǎn)品高級工程師吳海華女士介紹，面對干涸失效機制，村田開發(fā)更耐高溫的電解液，延長干涸壽命；更可靠的封裝性能，防止電解液蒸發(fā)。面對經(jīng)時劣化機制，選擇性能優(yōu)異的材料；更好的封裝設計，防止水分進入。
無論是消費領(lǐng)域還是汽車領(lǐng)域，隨著智能化程度的增加、功能的激增，設計必將越來越復雜，這對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)人士曾表示未來汽車對電子系統(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。
新的電子設備要有新的電子元器件來構(gòu)成，而新的電子元器件又要在材料、封裝等多方面下功夫。任何想長期生存的電子元器件供應商都必須要求新、求變，不斷的打磨自己與產(chǎn)品，以防被淘汰。
編輯：admin 最后修改時間：2017-07-21
