应用在高可靠性国防和航空航天中的PME技术

描述

用于国防和航空航天应用的表面贴装陶瓷电容器(如MLCC)通常需要卓越的可靠性。为了实现高可靠性,电容器供应商遵循MIL-PRF标准进行制造,加工,鉴定和测试,并严格控制设计变更和材料可追溯性。从历史上看,所有MLCC都采用贵金属电极(PME)技术,目前是高可靠性国防和航空航天应用的主要技术。

然而,当我们观察过去30年的商业和汽车趋势时,我们可以看到从PC到笔记本电脑,手机,智能手机,电动汽车,物联网,自动驾驶汽车等技术的重大进步。随着时间的推移,功能和电路密度呈指数级增长,这意味着有源和无源元件的尺寸必须以相同的速度减小。

为了缩小MLCC的尺寸,同时保持相同的电容值,介电层必须尽可能薄。事实上,使MLCC层更薄是提高容积效率的驱动因素。由于MLCC历来使用PME技术,供应商在保持可靠性的同时,在电介质薄度方面遇到了限制。因此,贱金属电极 (BME) 技术在 2000 年代初被引入,它允许供应商创建更薄的层,大大提高容积效率并降低成本。如今,BME MLCC占电子行业使用的MLCC的绝大多数。这些还包括许多可靠性至关重要的应用。例如,汽车行业在ABD系统和安全气囊等应用中使用BME技术已超过15年。医疗行业在仪器和植入式设备中使用 BME MLCC 已有 10 多年的历史。

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MLCC是使用陶瓷电介质和金属电极的交替层构成的。BME MLCC使用镍作为导电内部电极,是当今MLCC的主要技术。PME MLCC使用银或钯等贵金属作为内部电极。贵金属电极的使用增加了成本,并防止了更薄的层,使其成为高密度应用的不良候选者。MLCC从PME到BME技术的转换有助于实现除国防和航空航天工业以外的每个行业的小型化和电路密度趋势。

高可靠性MLCC的两个主要规格是MIL-PRF-55681和MIL-PRF-123。MIL-PRF-55681规范已经存在了25年以上,客户将只使用符合该标准的PME MLCC。由于这仅限于PME,国防和航空航天客户无法利用小型化趋势并限制电路密度。MIL-PRF-123规范禁止使用镍电极(BME MLCC),因此仅限于PME技术,如前所述,国防和航空航天客户无法利用中介化趋势并限制设计密度。这导致了高可靠性MLCC的新标准的创建,MIL-PRF-32535.

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MIL-PRF-32535规范的创建是国防后勤局(DLA),领先的电容器制造商和国防/航空航天客户之间的共同努力。新标准允许更薄的电介质和使用BME技术,同时保持与MIL-PRF-55681和MIL-PRF-123相同的可靠性水平。此外,MIL-PRF-32535 是第一个允许灵活端接以提高柔性鲁棒性的标准。通过利用BME技术和更薄的电介质,该规范使国防和航空航天客户能够利用增加的电容和更小的外壳尺寸。例如,由于BME与PME的容积效率提高,可以用一个18 1206nF BME MLCC替换1 1206 18nF PME MLCC。

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不是替代品

MIL-PRF-32535规范并非旨在取代MIL-PRF-123或MIL-PRF-55881,而是允许更薄的介电MLCC和BME技术。通过允许更薄的电介质和BME技术,现在可以在相同的外壳尺寸和额定电压下实现更高的电容值。因此,MIL-PRF-32535规范可以被认为是对已经存在多年的传统标准的扩展。

审核编辑:郭婷

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