Alta affidabilità per ambienti difficili

COMPONENTI PASSIVI –

Le condizioni oltremodo severe del settore automobilistico, hanno esigenze particolarmente spinte in termini di affidabilità dei giunti di saldatura dei condensatori Mlcc. La gamma di condensatori ceramici multistrato di TDK-EPC è disponibile con terminazioni morbide ad alta tecnologia.

Oggi le auto moderne contengono nella loro elettronica di bordo un migliaio o più Mlcc. Sebbene tali condensatori siano noti per la loro elevata durata e affidabilità, l'ambiente operativo automotive in cui sono esposti è caratterizzato da un ampio intervallo di temperatura da -40 a 125 °C (in alcune applicazioni, anche fino a 150 °C), shock termici, vibrazioni e molti altri fattori negativi che possono influenzare la robustezza del giunto di saldatura. Inoltre, l'uso crescente della saldatura senza piombo, meno elastica di quella convenzionale, porta a giunti di saldatura più difficili da ottenere e più fragili. Crepe nel giunto di saldatura si possono dunque sviluppare quando si piega o si flette il Pcb (bending) per shock termico o influenze meccaniche. Risolvere questo problema è un obiettivo importante per migliorarne l'affidabilità. Migliorando le proprietà fisiche della saldatura senza piombo o riducendo la dimensione delle parti, per esempio, si può ridurre il problema, ma queste misure non rappresentano una soluzione radicale.
Per questo motivo, TDK-EPC ha sviluppato Mlcc, che incorporano terminazioni morbide flessibili progettate per assorbire e ridurre lo stress dovuto alla flessione del circuito. Esse utilizzano uno strato di resina conduttivo tra l'elettrodo in rame e la barriera di nichel anteposta all'elettrodo terminale stagnato. Questo strato serve ad assorbire le sollecitazioni e ad ammorbidire la flessione del circuito causata da fattori quali temperatura elevata, urti o sollecitazioni meccaniche. Ciò evita la formazione di fessure nel giunto di saldatura. La resina conduttiva utilizzata è composta di resina epossidica o di altre resine sintetiche mescolate con una carica di particelle conduttive, come ad esempio l'argento.

Alta resistenza agli shock termici
e alla flessione della scheda

Il Jis (Japanese Industrial Standards) specifica i test e i metodi di prova per i vari Mlccs, saldati ad un circuito stampato, per determinarne le caratteristiche di resistenza alle influenze termiche e meccaniche. In una Ecu (Engine Control Unit), nel vano motore di una macchina, possono verificarsi vibrazioni, urti e flessioni, che influenzano il Pcb. In aggiunta, anche shock termici (cicli di espansione e contrazione della temperatura) possono aumentare il rischio di crepe nella giunzione di saldatura. Mentre la forza di aderenza dei convenzionali Mlcc diminuisce del 90%, quella di un Mlcc con terminali in resina conduttiva diminuisce di solo il 50 per cento. L'Mlcc convenzionale mostra crepe nelle saldature. Per contro, un Mlcc con terminazioni in resina conduttiva morbide, mostra solo una parziale separazione della placcatura del nichel e degli strati di resina conduttiva.
Un test di bending (flessione) della scheda, rivela risultati simili. Un convenzionale Mlcc presenta già una crepa nell'elemento di ceramica dopo una flessione di 4 mm, mentre Mlcc con terminazioni morbide possono facilmente resistere più di due volte la flessione stessa. Inoltre, quando viene applicata una flessione ancora superiore, eccessiva, l'elemento di ceramica del Mlcc convenzionale crepa, si guasta definitivamente, mentre l'Mlcc con terminazioni in resina conduttiva mostra solo una separazione dello strato di nichelatura dallo strato di resina conduttiva, ma nessun crack.

Prevenire crepe negli Mlcc
La formazione di cracks nel condensatore stesso può rappresentare un problema anche più grave delle crepe dovute alla saldatura. Quando il crack distrugge l'elettrodo interno, si può avere la rottura del dielettrico stesso. I cracks nei condensatori, di solito, seguono un certo schema. Quando l'elettrodo terminale è unito tramite saldatura, lo stress dovuto alla flessione è concentrato sulla sezione del giunto e il crack si sviluppa generalmente a partire dalla punta dell'elettrodo e avanza attraverso l'elemento ceramico. Le crepe nel condensatore spesso si verificano a causa di un uso improprio del Pcb dopo il montaggio dei componenti. Infatti, al fine di ottenere una maggiore efficienza durante la produzione, i componenti sono spesso assemblati su più Pcb uniti fra loro in una sola operazione; successivamente la scheda viene poi separata in singole parti. Se le schede sono divise manualmente piuttosto che con dime e/o attrezzi speciali, lo stress indotto può causare crepe nel condensatore stesso. TDK-EPC ha risolto con successo i comuni problemi di affidabilità, che possono verificarsi con l'utilizzo di saldatura senza piombo, sviluppando un Mlcc con strato di resina conduttiva all'interno dell'elettrodo terminale. Questa tecnica si presta anche alla produzione di condensatori di grandi dimensioni con capacità elevata, aumentando così la gamma di opzioni disponibili per i progettisti. Pertanto, le aree di applicazione per Mlcc Soft termination comprendono non solo le apparecchiature specifiche dell'elettronica automobilistica, ma anche tutte quelle installate in condizioni ambientali particolarmente difficili.

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