Samsung Electro-Mechanics (SEMCO) のアプリケーション エンジニアであるWasilios Pitharas氏は、一般にソフト終端と呼ばれる追加の銅エポキシ層の構築によって、MLCCの重要な内部セラミック材料がどのように保護されるかについて説明します。
標準クラスII自動車用MLCCの構築
セラミック層は通常、ニッケルペースト（電極）で印刷され、その後積み重ねられます。静電容量は、セラミック材料、電極の配置、および層の数によって決まります。その後、端子に銅層が追加され、電極が接続され、良好な導電性が確保されます。他のメーカーと比較して、SEMCO MLCCには、一般にソフト終端と呼ばれる追加の銅エポキシ層が追加されています。この追加層は機械的ストレスの緩衝材として機能し、より敏感なセラミックが破損するのを防ぎます。最後に、酸化を防ぎ、はんだ付け性を確保するために、最後の外層としてニッケルスズメッキが施されます。
セキュリティリスクを最小限に抑える
ソフト終端による追加の保護がなぜ必要なのでしょうか。また、セラミックが割れるとどうなりますか。
ソフト終端層間の絶縁抵抗が減少すると、セラミック材料が空洞として絶縁体を形成します。しかし、2つの反対の層間で短絡が発生する可能性があります。印加電圧によっては、膨大な熱電力損失が発生し、コンポーネントが破壊され、回路基板全体が動作しなくなる可能性があります。このため、自動車メーカーは独自の品質基準を策定しています。
たとえば、VWグループは「MLCCフェイルセーフ戦略」を含むVW80808標準を定義しました。この戦略は、どの製品をどのアプリケーションで使用できるかのガイドラインを設定することにより、前述のセキュリティ リスクを最小限に抑えることを目的としています。
短絡により2.5Wを超える電力損失が発生する場合、またはシステムの機能が著しく損なわれる場合[1]は、フェイルセーフ戦略を使用する必要があります。これは特に、バッテリ電圧 (端子15、30) がコンポーネントに直接適用される場合に当てはまります。
VWの標準では、フェイルセーフ戦略を維持するための4つのオプションが提供されています。これらのうち、すべてのSEMCO製品タイプはソフト終端層を使用し、AEC-Q200に準拠しています。オプション1は、あらゆる電気システムで使用できます。その他のオプションは12V電気システムに限定されます。
I. 互いに直交する2つのコンデンサの直列接続
電気システムの電圧に関係なく使用できる最初のオプションは、2つのコンデンサを直列に直交配置することです。図2は、このセットアップを簡略化した回路図で示しています。
2つのコンデンサのうちの1つが曲げ応力に対して不利な位置に配置された場合でも、直交配置によりバックアップ コンデンサがそのまま維持されます。両方のコンデンサが直列に接続されているため、接地電位に対する絶縁は維持されます。
II.直列コンデンサ
シリーズ コンデンサまたは「Flexisafe」コンデンサは、単一のコンポーネントで2つのコンデンサを直列に接続するという、以前に実証された原理を使用します。異なる電位の反対の層は、互いに直接重なっていません。「フローティング」レイヤーがそれらを接続します。
ただし、内部構造により静電容量値が極端に制限されます。以前のソリューションと比較すると、直列接続の原理が、アクティブ領域の削減と同様に役割を果たします。
III.オープンモードコンデンサ
赤でマークされた「危険」領域に亀裂が発生した場合、電極が短いため同じ電位の層のみが互いに接触するため、短絡に至る可能性は低くなります。
IV.ソフト終端コンデンサ
ソフト終端を備えたコンデンサを使用する利点としては、機械的抵抗が高くなり、利用可能なコンポーネント寸法が理想的に活用される点が挙げられます。レイヤー構造が標準コンポーネントと同一であれば、パフォーマンスのギャップはありません。
すべてのSEMCO AutomotiveクラスIIコンデンサにはソフト終端が備わっています。では、ソフト終端のない標準コンポーネントはなぜフェイルセーフ アプリケーションには適さないのでしょうか?その理由は、ソフト終端を備えたコンポーネントの使用はVWグループでのみ許可されており、VW 80808-2 (付録A「ソフト終端を備えたMLCCの認定」) に従ってテストされている場合に限ります。この規格では、複数の熱ストレス テストと機械的ストレス テストを連続して実行することが求められます。最も重要なテストは、5mmの曲げ (「ボード フレックス」) と耐湿性テストです。
SEMCOの標準自動車部品もVW80808-2に従ってテストされていますが、曲げ限界は3mmです。これは、同等のコンポーネントの市場標準である2mmを上回っています。自動車分野での使用は保証されていますが、フェイルセーフアプリケーションには保証されていません。市場でソフト終端について話すとき、通常は5 mmの曲げ強度とフェイルセーフ戦略を関連付けます。ここで、SEMCOに対して差別化されたアプローチを実行する必要があります。別製品ファミリー「PJ」は、必要な5mmの曲げ強度をカバーします。ここでは、VW 80808-2に準拠した認定が通常の基準で実行されました。
低容量および中容量値の場合、同じ電位の追加レイヤーがコンポーネント本体の上部と下部に配置されます。MLCCが割れる場合でも、短絡のリスクが著しく低減され、MLCC全体の機械的安定性が向上します。
積極的に宣伝されているすべてのSEMCO Automotiveコンポーネントについて、VW 80808-2に準拠したソフト終端テストが正常に完了しました。
ダウンサイジング
小型化（ダウンサイジング）の傾向により、ソフト終端オプションの使用がさらに促進されます。小型で安全なコンポーネントの鍵となるのは、堅牢な端子と、より薄い層構造を可能にする微細セラミック粉末です。
製品に関するお問い合わせ
この記事で紹介した製品について詳しく知りたい場合は、Mokhtar Marzouk氏 (Mokhtar.marzouk@samsung.com) までお問い合わせください。
出典:
[1] VW 80808-1: 2015-02、9ページ
[2] VW 80808-2、付録A「ソフトターミネーターによるMLCCの資格」
画像1: 標準SEMCOクラスII車載用MLCC Samsung Electro-Mechanics (SEMCO)
図2: 2つの標準自動車用コンデンサの直交配置Samsung Electro-Mechanics (SEMCO)
画像3: 直列コンデンサSamsung Electro-Mechanics (SEMCO)
画像4: オープンモードコンデンサSamsung Electro-Mechanics (SEMCO)
画像5: PJシリーズ - 5mm曲げSamsung Electro-Mechanics (SEMCO)
関連商品を見る
関連商品を見る
関連商品を見る
関連商品を見る