T597系列小型化车规级聚合物钽电容：ADAS小型化要求解决方案

1999年，基美(KEMET)面向市场推出了第一批聚合物钽电容，自那时起，基美(KEMET)在尺寸，容值，电压和最高工作温度等各个温度不断的扩充该产品的阵容。 在这个不断扩充的趋势中，T597 系列 (125℃, 车规级)在2020年应运而生。该系列主要是因应车载汽车产品，特别是ADAS 应用，小型化趋势和降低整体解决方案成本而开发的，特别是近年来MLCC(尤其是车规0805尺寸及以上)供应紧张，交货不稳定的问题不能支持车载电子小型化的需求。本文就T597系列替换大尺寸MLCC，不仅解决交付问题，还可以降低方案整体成本做些介绍。

从2018年开始，为应对MLCC 供应链不稳定性，大尺寸缺货的现象，不少公司已经要求研发团队采取行动寻找替代方案，这些替代方案有哪些呢?

从图1a可以看出，聚合物钽电容和MLCC 重合的容值和电压范围是 1uf~1000uf 和2.5V~75V, 正好是部分大尺寸MLCC 所覆盖的范围。但是聚合物替换MLCC不是一对一的换上去就行，至少还需要考虑图1b里面所罗列的几个重要因素。

图1a.电容容值分布图

图1b.用聚合物钽电容替换MLCC时需考虑的因素

几何尺寸是第一个需要匹配的参数。表1给出了MLCC和聚合物钽电容之间的尺寸比较。MLCC 常用的EIA代码0805和1206和聚合物使用的Metric 尺寸P-2012和A-3216尺寸是100% 匹配的，尽管从电容本身尺寸上看，更大的MLCC EIA代码1210和聚合物3528就不是100% 的匹配，但是从实际的焊盘面积看，也是可以相互替换的。至于更大尺寸的MLCC 1808~2225, 就需要考虑修改PCB 设计了。

MLCC 和聚合物电气特性上的不同也是需要特别注意的。II 类MLCC(X7R, X6S, X8L等)有DC-Bias(直流偏压)效应，温度效应以及容值持续老化效应(Aging)。具体的和聚合物的对比在表2中有比较形象的展示。另一方面，MLCC的漏电流极低，绝缘电阻范围为100至1000M Ohms，聚合物钽电容器的DCL规格定义为0.1*C*V uA(电容C单位：uF，额定电压单位：V)。

表1. MLCC 和 Ta聚合物的尺寸比较

表2. MLCC 和 Ta聚合物的比较

在过去的几年中，KEMET可以提供的车规级聚合物钽电容的最小尺寸是3528-21。2020年年初，KEMET 成功推出了更小尺寸的产品，它们是2012-10 (2.0*1.2*1.0mm, EIA 0805) 和3216-12(3.2*1.6*1.2mm, EIA1206), 这些产品就是在T597(125ºC)系列下，并且完全通过了AEC-Q200认证。

图3.KEMET 产品编码

除了AEC-Q200的要求外，T597系列也在通过了板弯测试(5毫米，60秒)，测试结果显示所有电气特性参数都在规格内且无裂纹，如图4所示。这个特性是远优于有柔性端子的MLCC 的(一般满足3mm, 60s)

图4. T597 EIA 3216-12 – Board flex (5 mm/60 seconds)

ADAS中的汽车领域大趋势之一是小型化，而当空间成为关键问题时，这种新的小尺寸的聚合物钽电容可以成为不错的解决方案。

下面是一个客户的实际应用案例：

在某客户的前视和后视镜摄像头中，5V Bulk 电容他们通常使用0805/1206_10uF和22uF的MLCC 4~8颗并联来实现，最高工作温度限制在105℃。在他们新的平台上，由于输出功率的增大， 找元器件现货上唯样商城更多的MLCC 无法摆放，这时候KEMET 就推荐了T597 系列中的P2012-10(与0805相同)和S3216-10(与1206相同)中的最大容值通过一换多的方式来替换，从而在不增加电容数量的前提下，解决了空间问题。图5为当时具体的容值比对。

图5.容值对比图-小尺寸解决方案

结论：

伴随着市场上MLCC(特别是0805及以上)交付的不稳定性，聚合物钽电容为车载电子产品硬件研发工程师提供了新的潜在解决方案。

在那些板子空间有限，高度现在4.5mm 以内、有无噪声要求的场景中，T597 系列是一个不错的解决问题的思路。本文描述了聚合物替换MLCC的一些必须要考虑的参数，在实际的应用中，用同尺寸元件替换后就可以直接使用的情况是非常罕见的，大多数都需要重新测试和重新设计。从商务段考量，聚合物替换MLCC比较着重的是整体方案的cost-down(即以一换多，节省板子面积，节省打件成本等)， 而不是单颗成本上的比较。
 

审核编辑：汤梓红