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用于高可靠性应用的PME和BME MLCC之对比

关键词:电容器 MLCC

时间:2022-09-23 13:30:49      来源:Knowles楼氏电容微信公众号

多层陶瓷电容器(MLCC)由两种材料构成——陶瓷电介质材料和金属电极材料。叠加的金属电极层和陶瓷电介质层(图1.)会产生高电场的电压,使MLCC能够调节电流,防止元件之间的电磁干扰。多层陶瓷电容器(MLCC)会用到两种常见的电极:含钯银的贵金属电极(PME)和含镍或铜的普通金属电极(BME)。这两种电极类型各具特性,在行业应用中分别有其适用的领域。

多层陶瓷电容器(MLCC)由两种材料构成——陶瓷电介质材料和金属电极材料。叠加的金属电极层和陶瓷电介质层(图1.)会产生高电场的电压,使MLCC能够调节电流,防止元件之间的电磁干扰。多层陶瓷电容器(MLCC)会用到两种常见的电极:含钯银的贵金属电极(PME)和含镍或铜的普通金属电极(BME)。这两种电极类型各具特性,在行业应用中分别有其适用的领域。


图1. 多层陶瓷电容器的内层剖面

本文我们将探讨在作电极材料的选择时应注意的特性差异,这在高可靠性的应用中尤为重要。

传统的PME MLCC的优点

MLCC诞生之初使用的即是钯银(PME)电极材料。作为一项具有悠久历史的成熟技术,PME可为所有细分市场提供元件的坚固性和经过验证的长期可靠性。它的电介质厚度符合军事规范MIL-PRF-55681和MIL-PRF-123,这些规范为高可靠性的应用设定了严格的最低要求。

PME设计在MLCC制造之初就消除了对可靠性的担忧。在MLCC的电极和电介质材料的烧结热过程中不会像对BME MLCC那样对PME MLCC产生负面影响。为了防止BME MLCC在制造的热过程中出现氧化,工程师们必须营造合适的烧结大气环境,以帮助去除润滑剂,减少表面氧化物,从而保护MLCC免受氧化。这一方式虽然可以阻止氧化,但同时也降低了绝缘电阻。

BME MLCC的优点

BME是一种以镍和铜为材料的较新的MLCC电极技术。与PME MLCC相比,BME MLCC更具成本效益,其经济价值也得到了市场的广泛认同。全球二类陶瓷介质MLCC中的99%为BME MLCC。在适当的制造条件下,BME MLCC能满足和PME MLCC一样的高可靠性和性能测试要求。

BME MLCC具有更均匀的微观结构(即晶粒),可以满足体积效率的要求——结构内可叠加更多的电极和电介质层,因此,可凭借更小的封装尺寸提供更高的容值。随着电子产品体积越来越小的潮流趋势,小尺寸已经成为了其主要优势。

如前所述,BME MLCC的设计要求和制造考虑会带来一些可靠性方面的顾虑,但我们也能找到合适的应对之策以防止元件出现性能失效。比方说像电介质最低厚度这样的要求,即是基于性能研究而设定的标准。如果BME MLCC满足了这些标准,设计团队就能确信规避元件的突发失效。谨慎的设计部署,如避免过高的机械应力,也会降低失效的可能性。

随着技术的发展和更多性能研究的累积,BME MLCC正越来越多地被高可靠性电子应用领域所采纳。美国国防后勤局(DLA)根据MIL-PRF-32535为BME MLCC制定了独特的军事规范;美国国家航空航天局(NASA)批准了一组BME MLCC在其航空航天和军事项目中的应用。

PME和BME:两者都有用武之地

在当今的电子行业领域,我们需要用到这两种不同的电极技术。PME MLCC由于其悠久的应用历史和得到佐证的高可靠性会为应用带来充分的信心;而BME MLCC虽然技术较新,但它的高成本效益和尺寸优势使其在商业应用中更受青睐。随着时间的推移,我们预计BME MLCC将被更广泛地接受,成为高可靠性应用的一种选择。

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