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(转载)TDK开发出高耐热陶瓷电容器

已有 3796 次阅读 2009-9-28 12:13 |个人分类:生活|系统分类:海外观察

TDK开发出了耐热性更高的车载陶瓷电容器。在高温下,由于电容器的底板会膨胀,因而电容器存在着容易出现龟裂(裂纹)的问题。新开发的产品采用了不仅可减少龟裂、还可在出现龟裂时保持电容器性能的构造。

电容器被用于许多车载ECU(电子控制元件)中。其作用是允许交流被通过,而禁止直流电通过。如果电容器发生龟裂等缺陷,则有可能出现交流电压噪声增大、或者发热的现象。所以厂家期望能够有在高温下可靠性更高的电容器。

电容器由主体——陶瓷体以及2个外部电极构成(图1)。陶瓷体内堆叠有许多内部电极。外部电极由内侧的Cu(铜)、Ni (镍)、Sn(锡)各层构成。

其中,Cu层有汇集多枚内部电极电流的作用。Sn是焊锡的主要成分,钎焊时熔解并凝固。钎焊时,为了保护Cu层不受受热熔解的Sn层的影响,需要配置Ni层。电容器借助焊锡固定在树脂造的底板上。

底板为玻璃环氧树脂(Glass Epoxy)等树脂造,与焊锡及电容器相比热膨胀率较高。如果在高温环境下使用电容器,由于底板会横向伸展,某些情况下钎焊的部分有可能产生龟裂。如果进一步施加较强作用力,则会龟裂至电容器内部的外部电极附近。

此次开发的产品通过外部电极上增加的树脂层,来吸收电极伸展导致的变形(图2)。树脂采用的是导电性树脂。另外,通过改变内部电极的结构,实现了串联式连接2个电容器的电路结构。如果2个电容器的电极附近均出现龟裂,那么两者的功能都将丧失,但一般只是单侧出现龟裂。这种情况下,即使1个电容器损坏,另一个电容器仍能保持性能。

此次开发产品的外部电极Cu以及树脂,分别涂覆在陶瓷体上通过烘烤工序进行固化。厚度方面,各层为数十μm。而Ni及Sn则通过电镀来生成各层。厚度方面,分别为3~4μm。

据该公司介绍,外部电极上增加了树脂层的电容器“可防止绝大多数龟裂”。针对要求更高可靠性的呼声,该公司还将提供2个电容器串联在一起的产品。


图1 以往电容器的结构在底板上钎焊电容器。如果在高温环境下使用,焊锡及陶瓷体会出现龟裂。目前,仅限用于发动机室以外的部位。
 
图2 新开发电容器的结构可防止焊锡及陶瓷体出现龟裂。通过在外部电极内增加树脂层,吸收底板伸展的作用力。内部电极采用串联式排列2个电容器的结构。



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