村田方案 | 用大容量MLCC代替聚合物电容器，有哪些优点？

Release time：2025-10-29
author：AMEYA360
source：村田
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　　在服务器和基站设备中的CPU和存储器的电源需要处理大电流因而需要使用大容量电容器，尤其是聚合物电容器用作DC-DC转换器的平滑电容器。另一方面，电子设备对多功能化、轻薄、体积小及节省能源的要求越来越高，因此，对陶瓷电容器的小型大容量化、低ESR化、高可靠性等方面寄予了更高的期待。通过将电解电容器互换成独石陶瓷电容器，可大幅改良特性，并实现低高度化。

　　近来，MLCC在增加容量方面取得了进展，现在，村田可以提供超过100uF的MLCC，例如220uF或330uF。在这里，我们将展示一个用大容量MLCC代替聚合物电容的例子，这些MLCC有助于缩小尺寸、提高可靠性和减少噪音。本内容以DC-DC转换器测试板为例，介绍了将输出电容器从聚合物电容器替换为大容量MLCC的好处。

村田方案 | 用大容量MLCC代替聚合物电容器，有哪些优点？

　　1. MLCC替换聚合物电容的优点

　　用MLCC来替换聚合物电容器，有如下三个主要优势。

　　首先，纹波和尖峰噪声显著降低。与聚合物电容器相比，MLCC具有更低的ESR和ESL，大大降低了输出噪声。

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　　(a)阻抗，ESR与频率的关系。图中的Polymer Ta是聚合物钽电容器，SWF指开关频率。

村田方案 | 用大容量MLCC代替聚合物电容器，有哪些优点？

　　(b)S21曲线：可以看出S21低于聚合物电容器，纹波和尖峰噪声可以进一步降低。

图 阻抗曲线和插入损耗

　　其次，MLCC来替换聚合物电容器，可以提高可靠性高，产品的使用寿命更长。这是由于MLCC的ESR较小，因此纹波电流产生的热量很小，比聚合物电容器寿命更长。

　　第三，MLCC来替换聚合物电容器，有助于缩小设备尺寸。因为，MLCC的尺寸比聚合物电容器小，因此使得设备可以做得更小。

　　2. DC-DC转换器的替换评估

　　更换并评估电路的如下。作为替代品进行评估的DC-DC转换器测试板的电路如图所示，输出侧的聚合物电容C1和C2将被替换。该DC-DC转换器规格如下：

　　C1，C2 : 聚合物钽电容器 330uF/4V/2917尺寸

　　开关频率 : 400kHz

　　输入电压 : 14V，输出电压 : 1.5V

　　输出电流 : 30A

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(a)DC-DC转换器电路

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b)DC-DC转换器测试板

图 更换并评估电路

　　将输出电容器从聚合物电容器替换为MLCC，如下所示。更换时，相位补偿电路常数也会根据电源特性进行调整。

村田方案 | 用大容量MLCC代替聚合物电容器，有哪些优点？

村田方案 | 用大容量MLCC代替聚合物电容器，有哪些优点？

　　图 相位补偿电路的调整.

　　由于高频范围的阻抗低，因此可以降低容值。同时，占用面积可减少83%!

　　总结

　　我们介绍了一个在DC-DC转换器测试板中使用具有低ESR和低ESL特性的MLCC替换聚合物电容器来作为输出电容的案例研究。通过用MLCC代替聚合物电容器，我们能够降低纹波和尖峰噪声。

　　此外，负载瞬态和效率特性相当，并且符合稳定性标准;所占面积减少了83%;还提高了电容器的可靠性。对于DC-DC转换器中的大容量电容器，我们建议使用具有小型、可靠性高、噪声遏制效果好的MLCC产品(单击下图搜索村田超过100uF的产品)。


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村田产品推荐 | 植入式医疗设备专用电容器
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村田产品推荐 | 植入式医疗设备专用电容器

　　从智能手机、LED照明等消费电子，到混合动力汽车、电动汽车，乃至对可靠性要求极高的航空航天与医疗设备，村田电容器都是其中至关重要的电子元件。　　然而，民用消费电子与医疗(尤其是植入式设备)、车载等高性能设备，在可靠性理念上截然不同。前者侧重于成本控制，而后者则将可靠性置于首位，追求零缺陷。此外，两者在使用环境、寿命要求和评价标准上也存在显著差异。　　在此为你介绍本公司的优势、医疗设备专用产品的概念以及代表性医疗设备专用电容器产品。　　01 村田医疗设备专用电容器系列　　村田针对医疗设备专用的电容器有很多代表性的产品医疗设备种类繁多，专用于“植入式医疗设备”与“便携式&可穿戴型医疗设备”的具有代表性的特色电容器产品包括：　　植入式医疗设备的GCH/GCR系列。该系列电容器应用的医疗设备包括脑深部神经刺激装置、胃刺激装置、人工耳蜗、足下垂、心脏除颤器、起搏器、胰岛素泵等;　　便携式&可穿戴型医疗设备的GRM系列，应用实例包括超声波回波、心电图、血气分析仪等。　　下面主要介绍应用在植入式医疗设备的GCH/GCR系列。　　02 植入式医疗设备 — GCH/GCR系列　　植入式医疗设备种类繁多，比如脑深部神经刺激装置、胃刺激装置、人工耳蜗、足下垂、心脏除颤器、起搏器、胰岛素泵。植入式医疗设备的电路可以分为生命支持电路与非生命支持电路，村田专用于植入式医疗设备的电容器有GCH系列和GCR系列，其中村田建议GCR系列使用生命支持电路，GCH使用非生命支持电路。　　非生命支持电路用于植入式诊断、植入式医疗康复、植入式神经刺激等。植入式医疗设备中的电路，由于故障而导致设备的功能下降或停止时，不会直接影响人的生命。植入式医疗设备　　以心脏起搏器为例，起搏器这类植入式医疗设备需要植入体内，因此需解决通过设备小型化降低人体负担的课题(低侵袭化)，近年来，小型化需求日益增长。鉴于此，本公司开发了可满足医疗标准的多层陶瓷电容器并完成商品化，其专用于植入式医疗设备，具备小型、大容量且高可靠性的特点。由此实现了植入式医疗设备的高密度设计，并为设备的进一步小型化做出了贡献。　　村田对专用于植入式医疗设备的GCH/GCR系列实施了筛查，相比民生设备用MLCC的初始故障率低。此外，亦进行了延长寿命的设计。在耐湿负荷试验、热冲击循环等方面，民生设备用MLCC与高可靠性设备用MLCC的规格有很大不同。　　03 GCH使用电路实例 — 心脏起搏器　　下图是心脏起搏器(Pace Maker的)电路示意。C1为电池的储能电容器，C2是CPU去耦电容，C3是放电电路储能电容。心脏起搏器(Pace Maker)电路示意　　这里，我们推荐村田的GCH系列：　　C1 : 电池的储能电容　　工作电压：1.8～3.6V　　标称电压：6.3V～10V　　容值范围：1～2.2uF　　村田推荐：　　GCH188R70J225KE01#(0603/6.3V/2.2uF)　　GCH188C71A225KE01#(0603/10V/2.2uF)　　C2 : CPU去耦电容　　工作电压：0.9～1.2V　　标称电压：6.3V～10V　　容值范围：10～47uF　　村田推荐：　　GCH188R60J106ME11#　　(0603/6.3V/10uF)　　GCH188R61A106ME11#　　(0603/10V/10uF)　　C3 : 放电电路储能电容　　工作电压：10～20V　　标称电压：16V or 25V　　容值范围：2.2～10uF　　村田推荐：　　GCH31CR71C106KE01#　　(1206/16V/10uF)　　GCH188R61C475KE11#　　(0603/16V/4.7uF)　　村田的GCH系列不断扩充小型、高容量产品系列，以期为植入式医疗设备的进一步小型化做贡献。　　总结 ：村田电容器的优势　　村田电容器的优势在于持续的开发能力。　　村田追求的小型大容量化重点在于电介质层的薄层化技术。确立了可高精度控制陶瓷粉体颗粒大小和形状及高密度且均匀分布的加工技术。更轻薄、更小巧、更准确。村田将继续开发高精尖电容器产品。
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　　无线充电器的谐振电路上有时安装的是薄膜电容器，MLCC更适于小型化，可有利于削减安装面积;另外，MLCC在器件表面温度控制和电力转换效率方面一般也具有优势。　　这里为你介绍村田实施的、用多层陶瓷电容器(MLCC)替换薄膜电容器的评估。　　评估对象　　我们使用市面销售的无线充电器实施了替换评估。以下照片的红圈部分是原设计中作为谐振电容器而安装的薄膜电容器。　　替换方案　　原设计(上图)中薄膜电容器规格是7.3×6.5mm，0.33uF，63V。村田替换方案如下图所示，替换产品为GRM3195C2A104JA01(1206M，C0G，0.1uF，100V)。　　方案评估　　为了评估替换薄膜电容器后的结果，替换电容器前后，我们对充电时的以下特性(评估项目)进行了确认：　　电容器表面上升温度　　电力转换效率　　测量电容器表面温度　　电容器表面温度的测量条件设置如下：　　操作环境：使用无线充电器时　　测量环境：将无线充电器放入防风箱进行测量　　测量设备：红外热摄像仪　　测量时的室温：　　测量薄膜电容器时：26.0°C　　测量MLCC时：24.5°C最高温度：约57.0°C薄膜电容器：7.3×6.5mm，0.33uF，63V最高温度：约34.6°C　　MLCC：GRM3195C2A104JA01(1206M，C0G，0.1uF，100V)×4pcs　　本项测量确认出薄膜电容器和MLCC的表面上升温度之差为20°C以上。　　此外，MLCC的ESR(电子自旋共振)低于薄膜电容器，能更低程度控制温度上升。ESR曲线对比图 ：薄膜电容器 vs. MLCC　　电力转换效率　　使用上述电容器，对充电时的电力转换效率进行了评估。本项评估的确认结果为MLCC的电力转换效率比薄膜电容器优异2%以上。功率转换效率比较图 ：薄膜电容器 vs. MLCC　　总结　　我们将无线充电器原设计中的薄膜电容器替换为MLCC，并对充电时电容器表面上升温度、以及电力转换效率特性进行了确认。结果显示，使用MLCC的方案优点突出，具体表现在以下三个方面：　　电容器表面上升温度　　确认出MLCC的ESR(电子自旋共振)低于薄膜电容器，薄膜电容器和MLCC的表面上升温度之差为20°C以上。　　电力转换效率　　确认结果为MLCC的电力转换效率比薄膜电容器优异2%以上。　　空间优势　　在MLCC和薄膜电容器的单体比较下，MLCC更适于小型化，可有利于削减安装面积。　　替代方案使用了4个村田制作所的MLCC：GRM3195C2A104JA01(1206M，C0G，0.1uF，100V)。
2025-11-26 13:47 reading：289
村田01005 inch MLCC启用对环境友好的新型编带包装
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村田01005 inch MLCC启用对环境友好的新型编带包装

　　村田制作所的 01005inch MLCC 新近启用对环境友好型陶瓷电容新包装——采用窄间距胶带的新包装方法，胶带口袋间距减少到传统的一半，为生产效率的提升及环境保护做出贡献。　　优点总结如下：　　村田的提出新式编带包装方式“压纹带”，用于01005inch(0402mm)尺寸的陶瓷电容，狭窄压纹带宽 4mm，间距 1mm，对应W4P1 (宽: 4mm、间距: 1mm) 的新电路板封装需求。　　保护环境：显著降低包装材料的浪费　　W4P1压纹带与W8P2的纸带相比，相同元件的包装材料大小 (就表面积比率而言) 减少到1/4。这就在贴装过程中极大地减少了包装材料的浪费。另外，通过减小包装尺寸也相应的减少了运输能源的消耗和二氧化碳的排放。　　节省贴装空间：减少元件的储存空间　　同一尺寸的片状元件包装，压纹带W4P1比W8P2纸带更窄，间距也相应的减少了，这样就使得带区得到更充分的利用。这样就大大的减少了元件的储存空间。　　无尘贴装：解决纸屑绒毛和灰尘等问题　　当使用纸带包装的片状元件放入贴装机后，纸带的绒毛和灰尘可能会造成超小型元件焊缝的瑕疵。由塑料做成的压纹带可以解决这个问题，它可以为超小型芯片元件的贴装提供一个无尘的空间，满足各种电路板贴装的不同需求，非常灵活。纸屑绒毛和灰尘的测量　　提高空腔的空隙：优化元件拾取　　由于压纹带与现有的纸带包装相比，产生的绒毛和纸屑极少，因此可以防止空腔的堵塞，从而解决拾取问题。　　取放稳定性：减少吸嘴维护　　压纹带W4P1在包装中不会产生绒毛和灰尘，在贴装过程中可以有效的阻止吸嘴的堵塞，提升取放稳定性，可以长时间稳定吸取元件，从而减少吸嘴的频繁维护工作。　　贴装稳定性：减少静电问题　　压纹带经过防静电的特殊处理，可以避免在贴装过程中上胶带脱离而产生的静电现象。这就不仅能够减少贴装机的拾取问题，同时也能够减少半导体的静电放电破坏风险。　　优化贴装：尺寸稳定性和储存稳定性　　由于压纹带在由于环境因素 (温度，湿度) 而引起的空腔变化影响很小，因此尺寸比较稳定。这就使得在高温，高湿的情况下，压纹带可以储存的更为长久，也可以减少在贴装过程中的拾取问题。
2025-11-20 15:46 reading：308
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