T597系列小型化車規級聚合物鉭電容：ADAS小型化要求解決方案

1999年，基美(KEMET)面向市場推出了第一批聚合物鉭電容，自那時起，基美(KEMET)在尺寸，容值，電壓和最高工作溫度等各個溫度不斷的擴充該產品的陣容。 在這個不斷擴充的趨勢中，T597 系列 (125℃, 車規級)在2020年應運而生。該系列主要是因應車載汽車產品，特別是ADAS 應用，小型化趨勢和降低整體解決方案成本而開發的，特別是近年來MLCC(尤其是車規0805尺寸及以上)供應緊張，交貨不穩定的問題不能支持車載電子小型化的需求。本文就T597系列替換大尺寸MLCC，不僅解決交付問題，還可以降低方案整體成本做些介紹。

從2018年開始，為應對MLCC 供應鏈不穩定性，大尺寸缺貨的現象，不少公司已經要求研發團隊采取行動尋找替代方案，這些替代方案有哪些呢?

從圖1a可以看出，聚合物鉭電容和MLCC 重合的容值和電壓范圍是 1uf~1000uf 和2.5V~75V, 正好是部分大尺寸MLCC 所覆蓋的范圍。但是聚合物替換MLCC不是一對一的換上去就行，至少還需要考慮圖1b里面所羅列的幾個重要因素。

圖1a.電容容值分布圖

圖1b.用聚合物鉭電容替換MLCC時需考慮的因素

幾何尺寸是第一個需要匹配的參數。表1給出了MLCC和聚合物鉭電容之間的尺寸比較。MLCC 常用的EIA代碼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，盡管從電容本身尺寸上看，更大的MLCC EIA代碼1210和聚合物3528就不是100% 的匹配，但是從實際的焊盤面積看，也是可以相互替換的。至于更大尺寸的MLCC 1808~2225, 就需要考慮修改PCB 設計了。

MLCC 和聚合物電氣特性上的不同也是需要特別注意的。II 類MLCC(X7R, X6S, X8L等)有DC-Bias(直流偏壓)效應，溫度效應以及容值持續老化效應(Aging)。具體的和聚合物的對比在表2中有比較形象的展示。另一方面，MLCC的漏電流極低，絕緣電阻范圍為100至1000M Ohms，聚合物鉭電容器的DCL規格定義為0.1*C*V uA(電容C單位：uF，額定電壓單位：V)。

表1. MLCC 和 Ta聚合物的尺寸比較

表2. MLCC 和 Ta聚合物的比較

在過去的幾年中，KEMET可以提供的車規級聚合物鉭電容的最小尺寸是3528-21。2020年年初，KEMET 成功推出了更小尺寸的產品，它們是2012-10 (2.0*1.2*1.0mm, EIA 0805) 和3216-12(3.2*1.6*1.2mm, EIA1206), 這些產品就是在T597(125oC)系列下，并且完全通過了AEC-Q200認證。

圖3.KEMET 產品編碼

除了AEC-Q200的要求外，T597系列也在通過了板彎測試(5毫米，60秒)，測試結果顯示所有電氣特性參數都在規格內且無裂紋，如圖4所示。這個特性是遠優于有柔性端子的MLCC 的(一般滿足3mm, 60s)

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

ADAS中的汽車領域大趨勢之一是小型化，而當空間成為關鍵問題時，這種新的小尺寸的聚合物鉭電容可以成為不錯的解決方案。

下面是一個客戶的實際應用案例：

在某客戶的前視和后視鏡攝像頭中，5V Bulk 電容他們通常使用0805/1206_10uF和22uF的MLCC 4~8顆并聯來實現，最高工作溫度限制在105℃。在他們新的平臺上，由于輸出功率的增大， 找元器件現貨上唯樣商城更多的MLCC 無法擺放，這時候KEMET 就推薦了T597 系列中的P2012-10(與0805相同)和S3216-10(與1206相同)中的最大容值通過一換多的方式來替換，從而在不增加電容數量的前提下，解決了空間問題。圖5為當時具體的容值比對。

圖5.容值對比圖-小尺寸解決方案

結論：

伴隨著市場上MLCC(特別是0805及以上)交付的不穩定性，聚合物鉭電容為車載電子產品硬件研發工程師提供了新的潛在解決方案。

在那些板子空間有限，高度現在4.5mm 以內、有無噪聲要求的場景中，T597 系列是一個不錯的解決問題的思路。本文描述了聚合物替換MLCC的一些必須要考慮的參數，在實際的應用中，用同尺寸元件替換后就可以直接使用的情況是非常罕見的，大多數都需要重新測試和重新設計。從商務段考量，聚合物替換MLCC比較著重的是整體方案的cost-down(即以一換多，節省板子面積，節省打件成本等)， 而不是單顆成本上的比較。

審核編輯：湯梓紅