村田量产面向汽车的1.0μF 0.18mm超薄LW逆转低ESL片状多层陶瓷电容器

发布时间：2023-10-31 13:02
作者：AMEYA360
来源：村田
阅读量：1501

　　株式会社村田制作所已开发出面向汽车ECU(电子控制单元)中使用的处理器、超小*(0.5mm×1.0mm)且超薄的LW逆转低ESL片状多层陶瓷电容器“LLC15SD70E105ME01”，并于9月开始量产。该产品T尺寸标准值为0.16 ± 0.02 mm(厚度为最大0.18 mm)，与普通多层陶瓷电容器不同，该电容器通过在贴片宽度较窄方向的两端形成外部电极、缩短电极之间的距离并加宽电极宽度来实现低ESL。

　　近年来，随着ADAS(高级驾驶员辅助系统)和无人驾驶的进步，每辆汽车中配备的处理器数量不断增加，为确保其正常工作而配备的多层陶瓷电容器的数量也在增加。在这种趋势下，为了减少面积并提高可靠性，面向汽车的多层陶瓷电容器通过小型化、大容量化及低ESL化来改善高频特性的需求不断增加。

　　ESL(Equivalent Series Inductance)即等效串联电感。ESL是电容器在高频时的主要阻抗成分，降低电容器的ESL有助于改善电子电路的高频特性。

　　村田利用特有的、通过陶瓷及电极材料的微粒化、均质化实现的薄层成型技术和高精度层压技术，在0.5mm x 1.0mm尺寸的LW逆转低ESL片状多层陶瓷电容器中率先实现了超薄的0.18mm(最大值)和1.0uF的容量。它比现有产品更薄，因此可以直接安装在处理器封装的背面和主电路板上更狭窄的空间中，有助于处理器封装的进一步小型化。

村田量产面向汽车的1.0μF 0.18mm超薄LW逆转低ESL片状多层陶瓷电容器

　　普通独石陶瓷电容器(左)与LW逆转电容器(右)的结构

　　此外，通过将电容器安装在处理器封装的背面，电容器和处理器晶片之间的距离比以前的侧面配置更近，因此可以进一步降低阻抗，帮助实现设计高频特性更好的电路。

　　贴装于处理器封装背面的示意图

村田量产面向汽车的1.0μF 0.18mm超薄LW逆转低ESL片状多层陶瓷电容器


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　　为实现碳中和，本公司将于2040年度实现温室气体(GHG)净零排放，于2050年度实现包括供应链在内的GHG净零排放。通过此举，我们将加速气候变化对策的强化，为实现可持续社会做出贡献。　　村田制作所一直重视经营理念中的“文化发展”和“实践科学管理”，在经营事业活动的同时积极推进环保工作，在气候变化应对措施方面，制定高难度目标并付诸实行。鉴于近年来异常天气频繁，与气候有关的国际形势变化加剧，本公司在现行计划的基础上，将可再生能源引进计划提前，并设定了新的脱碳目标，以此为缓解气候变化做出贡献。　　首先，我们将RE100——即将事业活动中使用的电力100%转变为可再生能源——的实现时间目标提前15年，从以往的2050年度提前至2035年度(下图)。　　我们此前已加强了相关工作，例如在本公司用地内设置太阳能发电设备、通过物理及虚拟PPA协议采购具有额外性的稳定可再生能源等。其结果是，2023年度集团整体的可再生能源引进比率达到36.5%，提前超额达成了中期方针2024中提出的2024年度该比率达25%的目标。今后，我们将进一步加快可再生能源采购的相关工作，同时探讨新的手段，争取在2035年度实现可再生能源达100%。　　其次，在加快达成RE100的相关工作的同时，我们也大力推动削减燃料和燃气消耗产生的GHG排放量，为实现GHG净零排放设定新目标，争取在2040年度实现Scope1+2的GHG净零排放(碳中和)，并在2050年度实现包括Scope3在内的全供应链的碳中和——通过自行努力实现比基准年减少90%后，剩余排放量将利用国际公认的碳信用额来抵消。　　村田于2021年度得到SBTi认证，提出了2030年度之前实现Scope1+2的GHG排放量减少46%的目标(1.5℃目标)，以及Scope3减排27.5%的目标(WB2℃目标)，并一直在推动减排工作。　　在Scope1的减排方面，我们每年制定并实施约500项节能新措施，以抑制因事业扩张而增长的能源消耗，其效果相当于削减4到5万吨的二氧化碳。今后我们将进一步推动节能和燃料调整，减少生产过程中排放到大气中的GHG气体，对于无法消除的GHG，我们将利用碳信用额进行碳抵消，以此达成目标。　　在Scope3方面，我们于2023年度向超过200家供应商说明了本公司追求的姿态，并请求对方予以理解和合作。　　村田对部分供应商开展了访问和意见征询会，开始着手数据的精细化。此外，本公司还实施了模式转变和提高装载效率的措施，致力于减少物流造成的排放量。在以供应商为首的各位利益相关者的协助下，我们将继续细化数据，同时加快减排工作。　　村田集团将“加强气候变化对策”设定为重要课题，致力于实现脱碳社会，从而为解决全球的社会课题做出贡献。为实现2050年度的新目标，我们将通过进一步减少环境负担，争取实现经济价值和社会价值的良性循环。
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　　株式会社村田制作所扩充了移动设备专用与车载专用的0603M尺寸(0.6×0.3×0.3mm)过热检测用PTC热敏电阻的系列产品，追加了标称电阻1kΩ系列，感知温度105℃、115℃的产品。本产品预定从10月起开始批量生产。　　PTC热敏电阻是Positive Temperature Coefficient Thermistor的缩写，PTC阻值在温度超过一定温度后剧烈上升，因此可在电路中起到过热保护的功能。　　随着智能手机和平板终端等移动设备的高功能化和小型化，电子部件的安装数量也不断增加。此外，在通信速度得到飞跃性提高的5G环境下，每个部件需要在单位时间内处理的信息量显著增加，部件的高负载带来发热量的激增，因此对过热检测部件的需求越来越高。　　此外，在符合AEC-Q200标准的车载用途中，随着LED插座的小型化需求增加，其内部用于过热检测的部件也有小型化趋势。　　鉴于此，村田通过改进陶瓷原料的成分和烧制技术，成功研发了标称电阻1kΩ系列的超小型0603M尺寸(0.6×0.3×0.3mm)产品。与旧型号PRF15系列(1005M尺寸)相比体积缩小约80%，贴装面积缩小了约70%。　　此外，这是村田PRF系列中首款使用无铅原料的无Pb产品，因此也有助于减少环境负荷。　　主要特点　　1.作为移动设备专用标称电阻1kΩ系列，实现超小型0603M尺寸，为高密度贴装和节省电路板空间做贡献;　　2. PTC热敏电阻体积小，可高速响应;　　3. 使用无铅原料的无Pb产品;　　4. 无触点，不会发生开启/关闭时的干扰;　　5. 使用无铅原料的无Pb产品;　　6. 不需要复杂的电路结构，可削减部件数量;　　7. 检测发热后，如果恢复正常温度便会自动返回原来的电阻值，可反复使用;　　8. 室温(25℃)的电阻值1kΩ、感知温度105℃、115℃的电阻值10kΩ.　　对于确保电子元件的最佳性能和防止电子元件因受热而损坏，热管理是一项十分重要的技术。有关村田PTC热敏电阻的应用说明和推荐IC，可参考：东芝的Thermoflagger™过温检测IC与PTC热敏电阻结合使用，提供过温保护解决方案的案例。　　今后，村田将继续扩充温度传感产品系列，以满足市场对高密度贴装和小型化的需求，并为此做出贡献。
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优化电子设备导热，低成本量化碳吸收 : 脱碳环保，村田出新招！
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　　是否具有很好地支持脱碳和回收的环保性能，目前已成为人们决定购买商品和服务时的一个重要考虑因素。村田制作所正在利用积累的技术和知识，创建为实现可持续发展社会做贡献的新技术和新事业。　　村田在去年举办的“CEATEC 2023”上，就展示了两项新的脱碳环保技术成果：　　利用CO2传感器，简单低成本量化碳吸收，支持脱碳和海洋环境恢复;　　使用生物质材料的轻质导热材料，优化电子电气设备导热。　　CO2传感器：量化碳吸收　　目前，人们将可直接减少大气中CO2的自然界机制分为”绿碳“和”蓝碳“两种，森林中的树木吸收和储存的CO2被称作绿碳，蓝碳则是通过海藻和海草进行光合作用吸收并储存的CO2(下图)。　　蓝碳主要在被称为“海藻床”的海洋森林中被吸收和储存，那里生长着繁茂的海藻和海草。通过维护和扩大海藻床，可以增加蓝碳的吸收和储存量。此外，海藻床中还生活着多种多样的小鱼和海洋生物，保护海藻床，在增加蓝碳的同时恢复生物多样性。　　然而，迄今为止，人们却一直难以将蓝碳的吸收和储存量实现量化。蓝碳可以交易，但如何对吸收的CO2进行量化，还存在需要解决的课题!　　据村田制作所技术与事业开发本部 技术企划与新事业推进统括部的天白介绍，为了推动蓝碳生态系统的保护和扩大，日本制定了名为“J Blue Credit®认证”的制度，允许将在海藻床吸收的CO2量转化为经济价值并进行交易。争取实现脱碳目标的企业可以通过购买积分来对举措进行补充，而培育和管理海藻床的企业和团体能够通过出售积分来加快保护和扩大海藻床。J Blue Credit®可通过J Blue Credit - 日本蓝色经济技术研究协会(JBE)进行交易。申请积分时，需要对象海藻床吸收的CO2进行量化，但这项作业并不容易。　　目前，海藻床的CO2吸收量是通过无人机航拍和潜水员目视确认来调查海藻床面积和海藻种类，从而计算出来的，这需要很高的专业水平和调查成本。因此，很可能会导致通过积分获得的资金被调查用光、没有钱用于海藻床管理这种本末倒置的状况。　　村田的水下CO2传感器技术，可以便捷、低成本测量蓝碳的吸收量和储存量。据介绍，该技术基于村田现有产品——采用非色散型红外吸收法(Non-Dispersive InfraRed)方式、用于建筑物空调管理和农业温室的CO2浓度管理等的CO2传感器而开发的(图2)。该传感器不需要校准，可长期、准确、稳定地使用。但是，这是一种检测大气中CO2的传感器，无法检测溶解在水中的CO2。因此，村田通过添加从水中提取CO2的机构，成功开发出了水下CO2传感器。　　村田目前已经将该技术带到海藻床上验证其功能，并已确认它可以检测由于水下生态系统的光合作用而导致的CO2浓度因白天日照量变化而波动的情形。今后，村田制作所将积累与提高海藻床功能并有效扩大其面积的方法有关的知识，希望以这款传感器为起点，为生物多样性和海洋可视化做贡献。此外，我们还认为它可以用来帮助儿童和学生在环保教育中切实感受海藻床的作用。　　轻质导热材料：优化设备导热　　通常，在电气和电子设备中，通过让发热元件与设备的金属外壳接触以形成热传导路径并将热量释放到外部。但是，很难维持和确保稳定的接触点以便有效地散热，因此在发热元件和外壳之间填充基于树脂的导热材料以使其保持紧密接触。　　在高性能的电气和电子设备中，用于散热的导热材料多得出人意料。例如，在日益智能化的汽车领域，每辆车使用5至6kg的导热材料，并且今后还有继续增加的倾向。汽车制造商正在努力从元件材料层面开始减轻电动汽车(EV)的重量，以降低电动汽车的电力费用以及生产所耗电力时排放的CO2量。　　传统的导热材料采用氧化铝、氮化铝等相对较重的材料作为填料。村田制作所致力于开发的新型导热材料取代传统材料，据村田制作所技术与事业开发本部 材料技术中心 环境技术开发部的大西介绍，村田开发了一种更轻、热导率更高的新型导热填料，与传统材料相比，重量减轻了40%。　　导热材料一般是将具有导热作用的陶瓷等的颗粒(填料)用树脂硬化而成。村田对填料和树脂进行了改进，使用生物质材料的轻质导热材料是以生物质材料作为部分原料制成的新型轻质导热材料，有助于减轻对环境的影响，以进一步提高导热材料的环保性能。通过将其应用在半导体、电池等电气电子设备的发热部分与外部金属部分之间，可以提高散热效率并降低能耗。　　而且，传统的导热材料使用硅树脂作为树脂。然而，硅在废弃时，会被施以高温焚烧或填埋处理，废弃1kg的硅会产生约2kg的CO2。村田采用生物质材料作为树脂，将CO2的实质性排放量降到了零。生物质材料可以在500℃的较低温度下完全分解，并且可以通过将其与填料分离而容易地回收利用。　　此外，我们开发的新型导热材料有线膨胀系数比传统的硅小一个数量级的优点。在温度快速变化的环境中使用导热材料时，温度变化导致树脂反复膨胀和收缩，由此可能会导致发生填料分离的现象。使用新型导热材料可以防止这种现象的发生，提高电气和电子设备的可靠性并延长其寿命。　　村田技术创新DNA：助力脱碳环保　　村田为什么能成功开发出如此与众不同的新型导热材料?介入诸如水下传感应用这样的领域?　　村田开发的新型导热材料是通过应用我们在多层陶瓷电容器(MLCC)制造中积累的制作均质微粒材料并将其均匀分散的技术而产生的。可以说，正是因为有了村田的技术积累才实现了这种材料。我们开发的新型导热材料除了可用于汽车以外，还可以用到因高性能化而导致电子电路发热量增加的手机基站等多种领域。我们预计，需要散热材料轻量化和改进环保性能的电气和电子设备数量将越来越多。　　水下CO2传感器和使用生物质材料的轻质导热材料，让客户知道了如果利用村田迄今为止积累的技术和知识，就可能会从意想不到的角度诞生能为实现可持续发展做贡献的创新技术。
2024-09-25 14:50 阅读量：484
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