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Die jeweils Ersten ihrer Art

Fortgesetzter Miniaturisierungstrend bei Passiven Bauelementen

6. November 2025, 8:00 Uhr | Engelbert Hopf

Im Sommer begann die Serienfertigung der ersten 47-µF-Mehrschichtkondensatoren im 0402-Zoll-Format. Gegenüber den bisherigen 22-µF-MLCCs von Murata in Baugröße 0402 bieten sie etwa die 2,1-fache Kapazität.

Miniaturisierung bedeutet nicht immer nur kleiner zu werden, und immer neue Bauteilgrößen für noch kleineren Electronic-Dust zu finden. Miniaturisierung bedeutet auch immer häufiger, Kapazität und Performance aus der nächstgrößeren Bauteileklasse in einer kleineren Form unterzubringen.

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Hier einige aktuelle Beispiele dafür.

Gleich zweimal hat Murata in diesem Sommer passive Bauelemente auf den Markt gebracht, die es in dieser Form bis dahin nicht gegeben hatte. So hat das Unternehmen mit der Produktion des weltweit ersten10-µF-MLCCs im 0805-Zoll-Format begonnen, der eine Nennspannung von 50 VDC aufweist. Konzipiert wurde der MLCC speziell für Automotive-Anwendungen. Der für die Kfz-Bordnetzspannung von 12 V ausgelegte Kondensator GCM21BE71H106KE02 verkörpert einen entscheidenden Fortschritt, was die Effizienz von Kondensatoren betrifft. Er bietet ungefähr die 2,1-fache Kapazität des Vorgängerprodukts von Murata mit 4,7 µF/50 VDC, obwohl seine mechanischen Abmessungen identisch sind. Außerdem erfordert der neue MLCC rund 53 Prozent weniger Platz als der vorige MLCC mit 10 µF/50 VDC im 1206-Zoll-Format (3,2 x 1,6 mm) – für Automotive-Anwendungen eine beträchtliche Einsparung.

Erste Serienproduktion von 47-µF-Mehrschichtkondensatoren

Ungefähr zur gleichen Zeit hat Murata mit der weltweit ersten Serienproduktion von 47-µF-Mehrschichtkondensatoren im 0402-Zoll-Format begonnen. Die Entwicklung wurde unter anderem von Performance-Anforderungen leistungsstarker IT-Lösungen getrieben, beispielsweise in KI-Servern und Rechenzentren. Aufgrund der hohen Komponentendichte, die diese Geräte erfordern, ist die optimierte Platzierung der Komponenten auf einer begrenzten Leiterplattenfläche von entscheidender Bedeutung. Infolgedessen steigt die Nachfrage nach Kondensatoren, die sowohl eine Miniaturisierung als auch eine höhere Kapazität bieten und zugleich hohe Zuverlässigkeit unter den hohen Temperaturen gewährleisten, die durch die Wärmentwicklung von Leiterplatten und integrierten Schaltkreisen entstehen.

Durch die Nutzung proprietärer Technologien für keramische Dielektrikumschichten und die Miniaturisierung interner Elektroden wurde dieses 47-µF-Produkt in einem 0402-Zoll-Gehäuse realisiert. Im Vergleich mit Muratas herkömmlichem Produkt in der Größe 0603 Zoll mit derselben Kapazität reduziert dieser neue Kondensator die Montagefläche um etwa 60 Prozent. Darüber hinaus bietet er ungefähr die 2,1-fache Kapazität des bisherigen 22-µF-Produkts von Murata in derselben 0402-Zoll-Größe.

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Lieferbar ist der neue MLCC in zwei Varianten: als X5R (EIA) GRM158R60E476M E01 mit einem Betriebstemperaturbereich von -55 bis +85 °C und als X6S (EIA) Version GRM158C80E476ME01 mit einem Betriebstemperaturbereich von -55 bis +105 °C. Da sie für den Betrieb in Umgebungen mit Temperaturen bis zu +105 °C geeignet ist, empfiehlt sich die X6S-Variante auch sehr gut für die Platzierung in der Nähe von ICs und trägt damit zu einer verbesserten Geräteleistung und Integration bei. Beide Komponenten haben eine Toleranz von ±20 Prozent und eine Nennspannung von 2,5 VDC.

Eine absolute Branchenneuheit: Y1-Kondensatoren in einem oberflächenmontierbaren Gehäuse

Als erstes Unternehmen der Branche bietet Vishay seit kurzem Y1-Kondensatoren in einem oberflächenmontierbaren Gehäuse an. Die Bausteine der SMDY1-Automotive-Serie von Vishay BCComponents kombinieren ihre Y1-Klassifizierung von 500 VAC und 1500 VDC mit hohen Kapazitäten bis zu 4,7 nF. Konzipiert sind die Bauteile für die EMI-/RFI-Entstörung und Filterung in rauen Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit.

Die neuen Kondensatoren sind AEC-Q200-qualifiziert und mit PPAP erhältlich, und für den Einsatz in On-Board-Ladegeräten (OBC), Traktionswechselrichtern, Batteriemanagementsystemen (BMS), E-Kompressoren und AC/DC-Wandlern in Elektro- (eV), Hybridelektro- (HEV) und Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeugen (PHEV) vorgesehen. Für diese Anwendungen bieten die Geräte eine hohe Feuchtigkeitsbeständigkeit mit einem Feuchtigkeitsgrad der Klasse IIB (gemäß IEC 60384-14 Anhang I) und überstehen den 85/85/1000-Stunden-Test.

Die Kondensatoren der SMDY1-Automotive-Serie ermöglichen die Oberflächenmontage mit einem Reflow-Lötverfahren und senken somit die Produktionskosten. Im Gegensatz zu bedrahteten Komponenten bieten die Bauelemente ein niedriges, flaches Profil auf der Leiterplatte, sodass flache Gehäuse oder die Montage auf der Rückseite der Leiterplatte ohne den für Durchsteckkondensatoren erforderlichen Freiraum möglich sind. Ihre Lieferzeit beträgt 12 Wochen.

Ebenfalls um das weltweit erste Produkt seiner Art handelt es sich bei den Keramik-Vielschichtkondensatoren der CN-Serie von TDK. Auch hier wird erstmals ein Produkt mit einer Kapazität von 22 nF bei 1000 V in der Gehäusegröße 3225, und mit C0G-Temperaturcharakteristik angeboten. Dank ihrer optimierten Elektrodenstruktur mit Kunstharz sind die Kondensatoren der CN-Serie die ersten Vertreter ihrer Art, die hinsichtlich ihres Anschlusswiderstands herkömmlichen Bauelementen in nichts nachstehen.

In den letzten Jahren kommen zunehmend Kondensatoren zum Einsatz, die mehrere Resonanzkreise in Serien-Parallel-Schaltungen für Anwendungen wie LLC-Schwingkreise und kabelloses Laden enthalten. Je leistungsstärker die Anwendungen werden, desto höhere Resonanzkapazitäten sind erforderlich. Damit wächst die Nachfrage nach hochspannungsfesten, großformatigen Kondensatoren. Um deren Zuverlässigkeit in den jeweiligen Anwendungen zu verbessern, verhindern Bauelemente mit Elektroden aus Kunstharz wirksam Bestückbruch, der durch äußere Krafteinwirkungen verursacht wird. Einziges Problem: der erhöhte elektrische Widerstand der Elektroden aus Kunstharz.

TDK hat darum die Harzelektrodenstrukturen bei der CN-Serie optimiert, wodurch der elektrische Widerstand signifikant sinkt. Zudem sorgt die Harzelektroden-Struktur sowohl für eine hohe Zuverlässigkeit gegenüber äußeren Belastungen als auch für geringere Leistungsverluste, wodurch sie sich für den Einsatz als Resonanz- und Snubber-Kondensatoren anbieten. Aufgrund der C0G-Charakteristik des Dielektrikums ändert sich ihre Kapazität bei Temperatur- und Spannungsschwankungen kaum.