Quando a vida não oferece MLCCs, use capacitores de polímero

Mar 29, 2024

A menos que você tenha vivido sob uma rocha nos últimos 12 meses, as seguintes notícias não serão novidade para você - mas afetarão tremendamente sua vida, especialmente se você estiver trabalhando como engenheiro ou gerente de cadeia de suprimentos: No início de 2017 , os principais fabricantes de capacitores de chip cerâmico começaram a perceber que a demanda por MLCCs era mais forte do que o esperado. Esta procura foi articulada em particular pelos fabricantes de telemóveis e pelos mercados finais do setor automóvel e levou, em novembro de 2017, a prazos médios de entrega de min. 20 semanas. Os fabricantes de MLCC estão deixando seu anúncio do segmento de consumo de baixa margem e alto volume, concentrando-se no fornecimento de peças de maior valor agregado. De acordo com o MLCC: Perspectiva do mercado global para o ano fiscal de 2018, esta situação até se intensificou devido à crescente demanda por MLCC de alta capacitância, já que os produtos da próxima geração em vários segmentos viam o MLCC na faixa 100, 220 e 330 como peças padrão. E agora a parte interessante: a escassez não vai melhorar até 2020 e além (ou em outras palavras: já é hora de procurar uma alternativa).

Os MLCCs têm sido confiáveis ​​e usados ​​em vários setores como uma força de trabalho confiável. A solução mais rentável foi e provavelmente continuará a ser durante os próximos dez anos; o empilhamento de cerâmica, mas em qualquer lugar onde outros dielétricos possam ser empregados, a demanda aumentará, pois os fabricantes não terão outra escolha senão distanciar-se de uma dependência tão tremenda da cerâmica. A Tabela 1 mostra vários tipos de capacitores, incluindo capacitores eletrolíticos, OSCON, SP-Cap, POS-Cap, capacitores de filme e MLCCs. A aplicação normalmente determina a melhor escolha do tipo de capacitor a ser usado no projeto. Mas antes de chegarmos a isso, de modo geral, a seguinte diferenciação pode ser feita: embora os capacitores eletrolíticos forneçam a maior ESR, esses capacitores sofrem degradação significativa na capacitância e na corrente de fuga em temperaturas e frequências mais altas. Os capacitores cerâmicos têm ESR e ESL muito baixos, o que os torna ótimos para desempenho transitório, mas têm limitações na redução de capacitância. Embora os capacitores cerâmicos possam operar com correntes de ondulação muito altas, eles sofrem falhas por envelhecimento não gracioso e requerem campos elétricos operacionais mais baixos. Os capacitores eletrolíticos de polímero são usados ​​principalmente em fontes de alimentação de circuitos eletrônicos integrados como capacitores de buffer, bypass e desacoplamento, especialmente em dispositivos com design plano ou compacto. Assim, eles competem com os capacitores MLCC, mas oferecem valores de capacitância mais elevados e não apresentam efeito microfônico.

A Panasonic é um fabricante líder de capacitores de polímero sólido de alumínio: SP-Caps e OS-CON, capacitor de polímero de tântalo – POS-CAP, bem como tecnologias de capacitores eletrolíticos de alumínio híbrido de polímero e possui o maior conhecimento e experiência em design do mercado. Capacitores sólidos de polímero condutor de alumínio, abreviados como “capacitores de polímero” a seguir, têm se expandido em sua aplicação. O capacitor de polímero (assim como os capacitores eletrolíticos de alumínio convencionais) são caracterizados por grande capacitância e excelentes características de polarização com as quais os capacitores cerâmicos multicamadas nunca podem competir. Além dessas vantagens, os capacitores de polímero possuem características de ESR extremamente baixas. Em relação ao ESL, que é determinado pela estrutura interna e configuração dos terminais dos capacitores, ao fazer melhorias estruturais, os capacitores poliméricos apresentam baixo ESL. Também no que diz respeito à secagem do eletrólito durante a vida útil e às mudanças de características em uma faixa de baixas temperaturas, os capacitores de polímero obtiveram confiabilidade muito alta e características superiores de baixa temperatura usando materiais poliméricos sólidos como eletrólito.

Especialmente os SP-CAPs e POS-CAPs com seu pequeno fator de tamanho e formato cúbico são os produtos preferidos quando se trata de substituição de MLCCs. Olhando mais de perto as características dessas diferentes tecnologias, podemos ver algumas diferenças importantes entre elas.