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Neue Anforderungen an Sicherheitskondensatoren

22. Mai 2020, 13:42 Uhr | Von Dr. Florian Weyland und Wolfgang Rettlinger, Vishay Electronic

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Übertreffen der Anforderungen der Automobilindustrie

Für Sicherheitskondensatoren wird eine entsprechende Auslegung auch bei niedrigen und hohen Temperaturen gefordert. So sind keramische Kondensatoren typischerweise von –55 °C bis +125 °C ausgelegt, und Filmkondensatoren von –55 bis +85 °C beziehungsweise +105 °C. Da die Wahrscheinlichkeit des Bauteilversagens mit ansteigender Temperatur zunimmt, erfolgt der Test der Bauteile bei ihren maximal zulässigen Temperaturen. Darum müssen die Kondensatoren mindestens 1000 h bei maximaler Auslegungsspannung geprüft werden. Mit der AY2-Keramikkondensatorlinie übertrifft Vishay diese Anforderungen bei Weitem, sie überlebt sogar sicher 3000 h bei diesen Bedingungen.

Als weitere Herausforderung der Automotive-Qualifizierung müssen die Bauteile 1000 Temperaturzyklen jeweils zwischen –55 und +125 °C für Keramikkondensatoren, für Filmkondensatoren zwischen –55 und +85 °C beziehungsweise +105 °C überstehen. Bei großen Temperaturwechseln mit schnellen Temperaturänderungen (von minimaler Auslegungstemperatur zu maximaler Auslegungstemperatur in unter einer Minute) kann es durch die thermische Ausdehnung beziehungsweise Kontraktion zu Rissen und Delamination innerhalb des Kondensators kommen, oder die Umhüllung kann sich teilweise vom Kondensator ablösen. Automotive-qualifizierte Kondensatoren sind so ausgelegt, dass sie diese äußeren Bedingungen überstehen. Durch diese Auslegung der Bauteile sind die Kondensatoren auch für Nicht-Automotive-Anwendungen interessant, die erhöhte Sicherheit gegen Temperaturschwankungen verlangen.

Ebenso unerlässlich ist die Feuchtigkeitsbeständigkeit: Hier müssen Keramikkondensatoren bei maximaler Auslegungsspannung 1000 h bei +85 °C und 85 Prozent relativer Luftfeuchte überleben. Bei erhöhter Temperatur und Luftfeuchtigkeit kann Wasser in die Umhüllung eindringen. Dies geschieht einerseits durch Diffusion durch das Umhüllungsmaterial, aber vor allem auch am Übergang von umhülltem zu nicht umhülltem Draht. Durch die eindringende Feuchtigkeit kann es dann zu Kurzschlüssen des Kondensators kommen. Um dies zu verhindern und eine Feuchtebeständigkeit zu gewährleisten, sind das Umhüllungsmaterial und der Umhüllungsprozess der Automotive-Anwendung angepasst. Bei Filmkondensatoren betragen die Anforderungen +40 °C und eine relative Luftfeuchte von 93 Prozent bei anliegender Nennspannung über 1000 h. Vishays Typenreihe F340Y2 ist darüber hinaus sogar für die extremen Bedingungen bei +85 °C, 85 Prozent relativer Feuchte und Nennspannung über 1000 h ausgelegt.

Höher als in anderen Anwendungen sind auch die mechanischen Anforderungen an elektronische Bauelemente im Automobilbereich, etwa bei Robustheit gegen Vibrationen und mechanische Stöße. Dem trägt Vishay mit seinen Automotive-qualifizierten Sicherheitskondensatoren Rechnung. Indem diese keramischen Scheiben- und Filmkondensatoren hochfrequente Störsignale filtern (EMV) und Überspannungen beidseitig abfangen, bilden sie einen unerlässlichen Bestandteil der Elektronik für die E-Mobilität.

Zusammenfassend lässt sich feststellen: Sicherheitskondensatoren werden in die Klassen X und Y eingeteilt. Sie filtern hochfrequente Störsignale (EMV) und fangen Überspannungen beidseitig ab. Verbunden mit der Sicherheitsrelevanz ist die Notwendigkeit einer Zertifizierung von autorisierten Stellen. Für Automotive-Anwendungen werden vom Automotive Electronic Council (AEC) Vorschriften für zu bestehende Tests herausgegeben. Vishay Intertechnology bietet keramische Scheibenkondensatoren und Filmkondensatoren an, die den Anforderungen der Automobilindustrie entsprechen und sie zudem übertreffen.