자동차 애플리케이션은 전자 서브시스템의 고성능, 신뢰성 및 안전성에 대한 기본 요구사항부터 점점 더 다양해지는 연결 선택 요구사항에 이르기까지 일련의 복잡한 요구사항에 직면해 있습니다. 열악한 자동차 환경과 보다 컴팩트한 서브시스템에 대한 요구, 고전압 전기 자동차(EV) 및 하이브리드 자동차에 대한 추세로 인해 이러한 요구 사항을 충족하는 것이 어렵습니다.
개발자에게는 AEC-Q200 표준을 충족하거나 초과하는 다양한 커패시터, 회로 보호 장치 및 무선 주파수(RF) 안테나가 필요하며 자동차 설계의 성능, 신뢰성, 안전 및 연결과 관련된 문제도 해결해야 합니다. 이러한 과제를 극복하기 위해 자동차 시스템 설계자는 AEC-Q200(Automotive Electronics Council Qualification 200) 표준을 준수하는 커패시터, 회로 보호 장치 및 호환 RF 안테나에 대한 전문 지식을 갖춘 회사를 찾을 수 있습니다. 이 접근 방식을 사용하면 시간을 절약하고 성공적인 설계 가능성을 높일 수 있습니다.
이 기사에서는 먼저 신흥 자동차 애플리케이션의 주요 동향과 설계 과제에 대한 간략한 개요를 제공합니다. 그런 다음 Kyocera AVX의 솔루션을 소개하고 이러한 솔루션이 이러한 과제를 해결하는 데 어떻게 도움이 되는지 설명했습니다.
자동차 개발 추세에서 디자인 요구 사항을 재구성하는 방법
더 많은 특징과 기능에 대한 요구로 인해 자동차 전자 장치의 수가 크게 증가했습니다. 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS)과 같은 다양한 소비자 지향 하위 시스템 외에도 내장형 전자 하위 시스템도 기존 차량과 전기 자동차의 안전성, 효율성 및 편안함을 향상시키는 데 기여합니다. 특히 전기 자동차에서 전자 서브시스템은 고전압 전력 시스템과 배터리 관리 시스템의 전력과 효율성을 보장하는 데 핵심적인 역할을 합니다.
업계 동향에 따라 기존 및 전기 자동차 전자 하위 시스템 개발자는 최고 수준의 성능, 신뢰성 및 안전성을 유지하면서 더욱 컴팩트하고 경제적인 설계를 제공해야 합니다. Kyocera AVX의 AEC-Q200 호환 부품은 이러한 새로운 추세를 지원하는 데 필요한 다양한 전자 시스템의 다양한 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
커패시터는 기본적인 자동차 설계 요구 사항을 지원합니다.
Kyocera AVX의 커패시터는 성능, 신뢰성 및 안전성에 대한 자동차 전자 서브시스템의 기본 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 이 커패시터는 표면 실장 기술(SMT) 및 방사형 리드 버전을 포함하여 설계자에게 정격 특성, 기능, 패키징 및 설치 유형의 필요한 조합을 제공하기 위해 여러 기술을 사용합니다.
최소한의 패키징, 높은 신뢰성, 높은 정전 용량 및 낮은 등가 직렬 저항(ESR)이 필요한 응용 분야의 경우 설계자는 일반적으로 Kyocera AVX의 AEC-Q200 자동차 등급 SMT MLCC 계열과 같은 다층 세라믹 칩 커패시터(MLCC)를 사용합니다. 예를 들어 KAS21BR72A222JM은 2.01 x 1.25mm 크기의 표준 0805 SMT로 패키지된 2200pF 및 100V 정격의 MLCC입니다.
과거에는 자동차 설계에 사용되는 기존 MLCC가 기계적 스트레스와 장치의 열팽창 계수와 인쇄 회로 기판의 열팽창 계수 간의 불일치로 인해 종종 실패했습니다. Kyocera AVX는 전도성 폴리머 층을 사용하여 회로 기판이 휘어지거나 진동 및 열팽창이 발생하는 동안에도 커패시터 전극과 단자 사이의 전기적 연결을 유지하는 혁신적인 FLEXITERM 기술을 통해 이 문제를 해결합니다. 이 폴리머 층은 커패시터의 ESR을 높이지 않고도 일반적인 결함 원인을 줄이는 데 도움이 됩니다.
안전이 중요한 애플리케이션의 오류를 더욱 방지하기 위해 KAS21BR72A222JM을 포함한 일부 Kyocera AVX MLCC는 FLEXITERM과 FLEXISAFE 기술을 결합했습니다. Kyocera AVX의 FLEXISAFE MLCC(그림 1)는 단일 MLCC 패키지에 두 개의 커패시터가 직렬로 연결된 내부 계단식 전극 설계를 채택했습니다.
Kyocera AVX FLEXITERM MLCC 기술 회로도
그림 1: Kyocera AVX의 FLEXITERM MLCC 기술은 전극과 단자 사이에 전도성 폴리머 층을 추가하여 기계적 응력과 열 불일치 하에서 장치와 회로 기판 사이의 전기 연결을 유지하는 데 도움이 됩니다. (이미지 출처: 교세라 AVX)
이러한 계단식 구조를 사용하면 FLEXISAFE MLCC의 내부 직렬 커패시터 중 하나가 단락되더라도 이러한 장치는 정격 정전용량을 유지할 수 있습니다.
자동차 디자인의 안정적인 성능 보장
높은 신뢰성 외에도 많은 자동차 하위 시스템은 높은 안정성, 낮은 손실 성능, 온도, 전압 또는 노화로 인한 최소 정전 용량 변화에 의존합니다. 이러한 설계의 경우 개발자는 08051A102J4T2A 1000pF SMT MLCC 또는 AR215A102J4R 1000pF 방사형 리드 MLCC와 같은 AEC-Q200 표준을 준수하는 Kyocera AVX C0G(NP0) 유전체 커패시터를 사용할 수 있습니다.
Kyocera AVX C0G(NP0) 유전체 커패시터는 다음을 포함하여 작은 공차와 탁월한 안정성 기능을 갖춘 가장 안정적인 유전체로 제작되었습니다.
사소한 정전 용량 드리프트 또는 히스테리시스: ± 0.05% 미만, 박막 커패시터는 최대 ± 2%에 도달할 수 있음
최소 노화 효과: C0G(NP0)의 일반적인 정전 용량 변화는 ± 0.1% 미만이며 이는 대부분의 다른 유전체의 1/5입니다(그림 2, 왼쪽).
정전 용량은 온도에 따라 거의 변하지 않습니다. 섭씨 온도(°C)당 0 ± 30ppm에 불과합니다. 이는 이러한 장치의 정격 온도 범위 -55°C ~ +125°C 내에서 ± 0.3%°C 미만입니다(그림 2, 오른쪽).