【導讀】近年來的汽車市場對于高效率、低耗油化以及改善耐環境性能和安全性能越來越重視，同時電子設備的安裝率也在提高。與此同時還要保證車內的空間、車體的輕量化，因此安裝的電子設備不得不具備小型化的特征，而安裝的電路板也必須小型化。本文介紹改善后的耐電路板彎曲性的GCJ系列和KCM/KC3系列。
前言
近年來的汽車市場對于高效率、低耗油化以及改善耐環境性能和安全性能越來越重視，同時電子設備的安裝率也在提高。另外，與此同時還要保證車內的空間、車體的輕量化，因此安裝的電子設備不得不具備小型化的特征，而安裝的電路板也必須小型化。
另一方面，直接連接到電源的平滑用途、噪聲去除用途的多層陶瓷電容器(MLCC)為了對應故障安全而并列配置2個的case很常見。主要是在電路板安裝后的電路板的處理場合，機械應力等會對MLCC產生裂紋，而這種裂紋很可能導致在通電時發生燃燒的最壞后果。為了避免這種后果，對策就是通過并列配置2個MLCC，即使1個MLCC由于機械應力產生了裂紋，電池也不會受到沖擊。但是，由于電子設備的小型化需求，削減元件個數也很必要。
如果使用改善后的耐電路板彎曲性MLCC（圖1、圖2）的話，該系列致力于裂紋偏轉，能夠用1個MLCC將2個并列連接的MLCC替換。本章，將介紹改善后的耐電路板彎曲性的這2個系列。
圖1：車載用樹脂電極多層陶瓷電容器（GCJ系列）
圖2：帶金屬端子多層陶瓷電容器（KCM/KC3系列）
GCJ、KCM/KC3系列改善電路板的裂紋偏轉
2端子的MLCC由于受到了過度的機械應力會導致像圖3的裂紋。外部電極的折疊電極前端部分受到電路板集中的偏轉應力，從這里開始向MLCC發生產生裂紋。為了設計出不讓這種電路板的偏轉應力對MLCC產生影響的產品，改善后的耐電路板彎曲性的GCJ、KCM/KC3系列應運而生。
GCJ系列和KCM/KC3系列的構造圖如圖4所示。GCJ系列，其外部電極的基極電極和電鍍鎳/錫電極中間有一層樹脂電極。由于樹脂的彈性吸收了電路板的偏轉應力，并且，樹脂外部電極相對減弱了裂紋對陶瓷造成的破壞力，可以緩和電路板的偏轉應力。
KCM/KC3系列，在MLCC上使用了金屬端子電極作為接合材料（無鉛高溫焊接），使構造相對容易接合，將金屬端子作為媒介與電路板接合。由于這種端子電極的彈性作用，緩和了來自于電路板的應力，確保了高可靠性。更重要的是，它將2個電容器重疊起來，相對于等容量的電容器2個并列排列的電路來說減少了實裝空間。
圖3：一般性的MLCC的電路板偏轉應力（橫截面照片）
圖4：GCJ系列構造圖
圖5：KCM/KC3系列構造圖
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針對電路板偏轉應力的評價，如圖所示是耐電路板彎曲性的實驗。
實驗電路板：環氧玻璃電路板（FR-4、1.6mm厚度）
偏轉速度： 1mm/秒
實驗樣本個數：10個
圖6：耐電路板彎曲性實驗的模式圖
根據這個評價結果，于一般用2端子的MLCC（GCM系列）的殘存率的比較如圖7、圖8所示。GCJ、KCM/KC3系列，電路板的偏轉量在6mm的時候也看不見對陶瓷部分的破壞，于GCM系列相比耐電路板彎曲性有了飛速的改善。
圖7：GCJ系列的耐電路板彎曲性實驗結果
圖8：GCJ系列的耐電路板彎曲性實驗結果
圖9：KCM/KC3系列的耐電路板彎曲性實驗結果
圖10：GCJ系列耐電路板彎曲性后的橫截面照片
圖11：KCM/KC3系列耐電路板彎曲性后的橫截面照片
圖11：KCM/KC3系列耐電路板彎曲性后的橫截面照片
此外，KCM/KC3系列除了電路板的偏轉應力，由于熱機械應力，有可能達到改善焊接裂縫的產品。圖11中表示的是KCM/KC3系列的溫度循環后的橫截面圖片。
GCM系列的話，在1000°溫度循環的情況下會發生焊接裂縫，而KCM/KC3系列的話即使在2000°溫度循環的時候也看不見焊接裂縫，可見對于熱應力可確保高可靠性。
圖12：熱應力引起的焊料裂縫比較
實驗溫度：-55～+125℃、放置時間：各5分、使用電路板：環氧玻璃纖維電路板（FR-4）
產品一覽
GCJ系列、KCM/KC3系列的125°C對應產品一覽如圖13、圖14、圖15所示。
GCJ系列1608-5750尺寸、6.3V-1,000V正在商品化。此外，這里沒有表示出的150°C高溫環境下使用的產品也在商品化中。
KCM/KC3系列5750尺寸、25-630V正在商品化中，包括一級產品、二級產品。DC-DC變流器的噪聲去除、平滑用途等可用于各種廣泛的用途。
圖13：GCJ 系列的產品一覽
圖14：KCM系列的產品一覽
圖15：KC3系列的產品一覽
今后的展望
安裝在汽車中的電子設備其安裝率今后有望上升，而對于被使用的電子元器件的要求將持續傾向小型化、大容量化、使用期限長。村田公司繼續積極的致力于本次介紹的GCJ、KCM/KC3系列更加小型的、大容量的、對應150度以上高溫的產品，通過提高汽車用多層陶瓷電容器的所有功能為汽車市場的發展做出貢獻。
