박막 커패시터는 특히 고주파수 및 고정밀 시뮬레이션 응용 분야에서 안정성, 낮은 손실 특성, 무시할 수 있는 압전 효과로 잘 알려져 있습니다. 그러나 이제 고전압 다층 세라믹 커패시터(MLCC)는 온도 안정성, 주파수 응답 및 전압 처리와 같은 핵심 영역에서 박막 커패시터와 경쟁하거나 능가할 수 있습니다. 더 작은 표면 실장 패키징으로 인해 MLCC는 많은 현대 응용 분야, 특히 공간 절약이 주요 설계 고려 사항인 응용 분야에서 점점 더 나은 선택이 되고 있습니다.
IEC C0G 표준에 따라 제조된 클래스 1 유전체를 갖춘 MLCC는 특히 크기와 정확성이 중요한 공진 회로 또는 자동차 전자 장치에서 전통적으로 박막 커패시터가 차지했던 응용 분야를 침식하고 있습니다. C0G는 -55°C ~ +125°C 범위에서 온도 계수가 0 ± 30ppm/°C인 세라믹 유전체를 나타내며 전자 산업 연합(Electronic Industry Alliance)의 NP0(Negative Positive Zero) 표준 기능과 동일합니다.
Kyocera AVX는 온도, 전압 및 시간 변화가 최소화된 매우 안정적인 커패시터가 필요한 설계에 매력적인 옵션을 제공하는 C0G MLCC를 제공합니다. 이러한 유형의 커패시터는 타이밍, 필터링, 임피던스 매칭 또는 RF 설계의 공진 부분과 같이 구성 요소 예측 가능성이 중요한 회로에 적합합니다.
박막 커패시터에 비해 MLCC의 장점
플라스틱 또는 폴리머 필름을 유전체로 사용하는 커패시터는 우수한 정격 전압, 낮은 손실 및 온도 범위에서 매우 안정적인 정전 용량을 제공하지만 일반적으로 동등한 C0G MLCC보다 크고 무겁습니다.
시장에서 C0G MLCC 커패시터에 대한 수요는 스마트폰, 태블릿, 노트북, 웨어러블 기기는 물론 전기 자동차(EV), 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS) 및 정보 엔터테인먼트 시스템의 요구를 충족하기 위해 급증하고 있습니다. 이러한 커패시터의 다른 주요 응용 분야에는 항공우주 및 방위, 통신, 산업용 전자 장치가 포함되며, 여기서 커패시터 안정성은 정밀한 제어 및 측정에 매우 중요합니다.
최신 고전압 C0G MLCC는 온도 안정성이 뛰어나고 넓은 온도 범위에서 정전용량 변화가 최소화됩니다. 이는 클래스 2 MLCC(예: X7R)보다 훨씬 안정적이며 많은 박막 커패시터와 경쟁하거나 성능을 능가할 수 있습니다(그림 1).
그림 1: C0G 커패시터는 전체 온도 범위에 걸쳐 다른 유전체보다 더 안정적입니다. (이미지 출처: 교세라 AVX)
C0G MLCC는 등가 직렬 저항(ESR)과 등가 직렬 인덕턴스(ESI)가 매우 낮아 전력 전자 장치, RF 회로 및 최신 고속 디지털 시스템의 효율성, 방열, 소음 및 안정성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 또한 고품질(Q) 인자에 따라 이러한 커패시터의 효율이 더 높습니다.
C0G MLCC는 온도 변동, 습도 및 전압 바이어스와 같은 환경적 압력 하에서 시간이 지나도 안정적이고 일관된 전기 성능을 유지할 수 있기 때문에 정확성과 신뢰성이 중요한 분야에서 점점 인기를 얻고 있습니다.
교세라, MLCC와 타사 제품 간 격차 좁혀
일부 응용 분야에서는 고전류의 급속한 피크로 인해 극도로 높은 열이 발생하여 박막 커패시터의 유전체가 부드러워지고 녹을 수 있습니다. 이는 결과적으로 적외선 복사를 통해 열을 발산하고 열 결함을 가속화하는 커패시터의 능력을 감소시킵니다.
교세라를 비롯한 여러 제조업체는 성능 측면에서 MLCC와 박막 커패시터 간의 격차를 크게 줄이는 동시에 크기, 통합 가능성, 자동화 조립 조건에서의 신뢰성 측면에서도 이를 능가했습니다.
Kyocera의 C0G MLCC는 박막 커패시터를 대체할 수 있으며 자동차 충전기(OBC)의 DC-DC 컨버터, 자동차 또는 산업용 전자 제품의 정밀 신호 체인과 같이 크기, 무게 및 자동화된 조립을 우선시하는 다양한 설계에 적합합니다. 높은 정격 전압과 자동차 등급 신뢰성(AEC-Q200) 덕분에 C0G MLCC는 더 작고 견고하며 확장 가능한 시스템 설계에서 더 높은 정전 용량과 전압을 달성하기 위해 선호되는 대체 솔루션이 되었습니다.
과거에는 제품 설계자가 DC-DC 컨버터 및 OBC용으로 박막 커패시터를 선택했을 수 있습니다. 이러한 커패시터는 우수한 정격 전압, 낮은 손실 및 강력한 자가 치유 특성을 갖기 때문입니다. Kyocera C0G MLCC는 자동차 작동 조건에서 매우 안정적인 전기적 성능을 달성하고, 더 작은 크기와 무게로 컴팩트한 설계에 적응하며, 저손실을 통해 효율성을 향상시켜 EV OBC의 박막 커패시터를 대체할 수 있습니다.
C0G 세라믹은 현재 가장 안정적인 커패시터 유전체 중 하나이며 노화 없이 넓은 온도 범위에서 작동할 수 있습니다. 따라서 이 소재는 신뢰성, 소형화, 성능 최적화를 강조하는 현대 전기 자동차의 전력 전자 장치에 특히 적합합니다.
Kyocera AVX의 KAM 자동차 MLCC 시리즈에는 유전체 재료, 정전 용량 범위, 정격 전압, 하우징 크기 및 기타 요인으로 인해 달라질 수 있는 다양한 커패시터가 포함되어 있습니다. 이 회사의 C0G KAM MLCC는 LED 조명, 센서, 오디오 회로 등 GPS, 안전 제어 모듈 및 터치 스크린과 같이 안정적인 정전 용량과 낮은 손실이 요구되는 자동차 애플리케이션에서 특히 주목할 만하지만 이러한 커패시터는 산업용 전력 시스템 및 재생 에너지와 같은 비자동차 애플리케이션에도 적합합니다.
예를 들어 Kyocera AVX KAM32LCG2J333 JU(그림 2)는 온도, 전압 및 시간에 따른 정전 용량 변화가 최소화되어 안정성이 뛰어납니다. 이 MLCC는 AEC-Q200 자동차 표준을 준수하며 정전용량 0.033μF, 정격 전압 630V로 전기 자동차 시스템에서 흔히 볼 수 있는 고전압 환경에 적합합니다. 크기는 길이 0.126인치 x 너비 0.098인치(3.20mm x 2.50mm), 높이 0.110인치(2.80mm)입니다.