Auch bei rauen Umgebungsbedingungen zuverlässig "Nachgiebige" Keramik-Vielschichtkondensatoren

Herkömmliche MLCC, die auf bestückten Leiterplatten zum Einsatz kommen, neigen zu Rissen an den Kontaktstellen, sobald Biegekräfte ein gewisses Maß überschreiten
Herkömmliche MLCC, die auf bestückten Leiterplatten zum Einsatz kommen, neigen zu Rissen an den Kontaktstellen, sobald Biegekräfte ein gewisses Maß überschreiten

Die harten Einsatzbedingungen bei Automobilelektronik-Anwendungen stellen hohe Anforderungen an die zahlreich verbauten MLCCs – insbesondere an die Zuverlässigkeit der Lötstellen. Risse in diesen Verbindungen führen zu Funktionsausfällen, die TDK-EPC mit neuen Keramik-Vielschicht-Chip-Kondensatoren von TDK vermeidet, indem es die Bauteile mit verbesserten elastischen Anschlüssen ausstattet.

Moderne Kraftfahrzeuge sind mit mehr als tausend MLCCs ausgestattet. Diese Kondensatoren sind für ihre Langlebigkeit und hohe Zuverlässigkeit bekannt. Großen Herausforderungen müssen diese Bauelemente widerstehen, wenn sie bei den in der Automobilelektronik üblichen Betriebsbedingungen Einsatz finden. Diese sind gekennzeichnet durch einen großen Temperaturbereich von –40 bis +125 °C, in manchen Anwendungen sogar bis 150 °C. Auch Stöße, Vibrationen sowie andere Faktoren können sich negativ auf die Lötstellen auswirken. Die zunehmende Verwendung von bleifreiem Lot, das weniger elastisch als herkömmliches Lot ist, führt darüber hinaus zu härteren und brüchigeren Lötstellen. Somit können sich Risse an den Lötstellen bilden, wenn die Leiterplatte durch einen thermischen Schock oder mechanische Einwirkungen verbogen wird.

Aus diesem Grund hat TDK-EPC neue MLCCs mit elastischen Anschlüssen entwickelt, mit denen sich die Biegebelastung der Leiterplatte abfangen lässt. Sie enthalten eine Elektrodenschicht aus leitendem Kunstharz, die zwischen der Kupferlage und der Vernickelung der Anschlusselektrode aufgetragen wird. Biegebelastungen der Leiterplatte, die durch Faktoren wie hohe Temperaturen und Stöße hervorgerufen werden, sollen durch diese Schicht mit Kunstharz abgefangen und gedämpft sowie die Rissbildung an Lötstellen unterbunden werden. Die leitfähige elastische Schicht besteht dabei aus Epoxid oder anderen Kunstharzen, die mit elektrisch leitenden Partikeln (z.B. Silber) gefüllt sind.

Die Japanese Industrial Standards (JIS) geben verschiedene Prüfmethoden für MLCCs vor, die auf Leiterplatten verlötet werden, um deren thermische und mechanische Widerstandsfähigkeit zu ermitteln. Unter anderem können in einer im Motorraum eines Autos verbauten elektronischen Steuereinheit Schwingungen, Stöße und Biegekräfte auf die Leiterplatte einwirken. Hinzu kommen durch Thermoschocks und Temperaturzyklen verbundene Ausdehnungen und Kontraktionen, die das Risiko der Rissbildung massiv verstärken. Im Bild sind die Ergebnisse der Thermoschockprüfung (3000 Zyklen) bei einem Temperaturzyklus von –55 °C bis +125 °C dargestellt.