高可靠性MLCC的弯曲裂纹对策(二)

为减少基板应力导致的短路风险,提高设备的可靠性,TDK开发了5大系列高可靠性MLCC。本指南Vol.2中将介绍安装了金属支架的2个系列。请根据用途从各系列中选择产品,以帮助提高产品可靠性。

4.   金属端子缓和弯板应力,降低对元器件本体的负荷
      MEGACAP (带金属框架)

MEAGACAP是将MLCC的端电极和金属支架焊接在一起的制品。金属支架可缓解热冲击和基板弯曲所产生的应力,具备很优秀的抗热冲击应力和抗弯板应力。同时,2颗MLCC堆叠使同一面积下能够得到2倍的静电容量,可有效削减元器件的贴装面积。

图19:MEGACAP的结构

弯曲基板10mm也不会发生元件体裂纹
该效果可通过弯板测试验证。当基板弯曲10mm时,普通产品会发生元件体裂纹,但MEGACAP中未发现元件体裂纹。

图20:基板弯板试验的结果

【MEGACAP的特点】

  • 通过金属框架结构实现优异的耐机械应力/热冲击
  • 通过2层结构实现在同一面积下具备2倍静电容量
  • 拥有温度特性和DC偏压特性稳定的C0G品
  • 可贴装于铝基板上

【主要用途】

  • 需要大容值的平滑、去耦用途中
  • 无线充电等谐振回路:C0G品

5. 通过独特的产品结构实现大容量、高可靠性、低电阻
    低电阻、横向排列型MEGACAP

虽然支架电容可以利用金属支架缓和机械应力,但金属支架也有使ESR等阻抗成分上升的缺点。为了改善旧型支架ESR会上升的缺点,我们对产品结构进行革新,将可降低电阻成分的新型支架电容制品化。其特点是将MLCC横向往旁边堆叠。

革新产品结构的低电阻横向并联式支架电容

横向堆叠式的并联结构可克服高度限制,改善ESR/ESL
当需要给旧支架增加MLCC的堆叠个数时,因MLCC是往上堆叠,所以整体的高度和重心位置会变高。从而导致上端的MLCC离基板的距离变远,ESR/ESL会上升。因旧型支架有这样的缺点,所以很难增加旧型支架的MLCC堆叠个数。另一方面,CA系列的支架电容将MLCC横向往旁边堆叠,从而降低了跌落和ESR/ESL上升的风险。因而旧型支架只能最大堆叠2颗,而新型支架可以增加堆叠数量,生产3颗电容并联式的产品。

新型MEGACAP的特点

降低阻抗/ESR
其改善效果可在阻抗/ESR频率特性中体现。新型(蓝色线)的电阻值要比旧型支架(黑色线)更低。比较自谐振点(SRF),可发现新型的新支架比旧支架降低了约60%的ESR,预计发热量也同比下降(发热量和ESR成比例)

阻抗/ESR频率特性、谐振点下的ESR/发热量

【低电阻、横向排列型MEGACAP的特点】
采用将数个MLCC横向堆叠的结构,并且最大限度地优化金属端子材料,在控制产品高度和阻抗的同时,实现大容量
通过金属支架结构实现优异的耐机械应力/热冲击

【主要用途】
需要大容量的平滑、去耦用途中
无线充电等谐振回路:C0G品

高可靠性MLCC的弯曲裂纹对策总结
若元器件发现裂纹,并且水汽侵入到裂纹内部,那么发生短路模式失效的危险性将会提高。
尤其是以下的应用中需要特别注意。

  • 经常会受到振动及冲击的设备
  • 可能频繁发生掉落冲击的设备
  • 制造过程中基板弯曲应力较大时

TDK提供高可靠性MLCC 5大系列产品以供选择,该系列可用于降低因基板弯曲所导致的短路发生风险。请根据用途从各系列中选择产品,以帮助提升产品可靠性。

高可靠性MLCC的特点

文章来源:TDK官网