製品技術紹介

新商品「自動車用200℃対応リードタイプ積層セラミックコンデンサRHSシリーズ」の紹介

電波新聞第2部「ハイテクノロジー」2017年2月16日号に掲載された内容を再構成したものです。

掲載誌:電波新聞第2部「ハイテクノロジー」2017年2月16日号

1.はじめに

株式会社村田製作所は、自動車のエンジンルーム周辺など過酷な温度環境に搭載される機器向けに、150℃を超える高温環境でも使用可能なリードタイプ積層セラミックコンデンサRHSシリーズを開発した。本記事において紹介する。外観写真を図1に示す。

RHSシリーズの外観イメージ
図1.RHSシリーズの外観

2.開発の背景

近年の自動車業界では、自動車の燃費向上を目的に、パワートレイン系制御システムのDCモータ駆動による制御が増加傾向にある。このDCモータから発生する電気的ノイズを抑制するためにコンデンサが使用される。自動車の制御機器は過酷な温度環境で使用され、短時間で150℃を越えて200℃近い高温になることもある。このような環境で使用されるコンデンサには、高い耐熱性と熱衝撃性が求められる。従来の製品では熱衝撃サイクルで外装樹脂にクラックが入る等の問題があり、製品化が困難であった。当製品は、高耐熱積層セラミックコンデンサを、新しく開発した高耐熱樹脂でコーティングすることにより、最高使用温度200℃への対応を実現した。

3.特長

  • AEC-Q200*1準拠、ISO7637-2*2の車載サージ試験を満足。
  • 環境に配慮し、鉛フリー、ハロゲンフリーに対応。
  • 150℃対応の従来品(RHEシリーズ)に比較して耐熱性の高い外装樹脂を新規開発し、-55℃~+200℃の熱衝撃試験1000サイクルを達成。
  • 最高使用温度200℃を保証(200℃で累積2000時間以内の使用)。
    短時間だけ200℃近くなるエンジン周辺の小型DCモータのノイズフィルタ用途に最適。
  • リード線付きタイプのため、ノイズ発生源の近くに溶接実装や「かしめ*3」で接続することが可能。

4.RHSシリーズの効果

●ノイズ対策に貢献

150℃対応の従来品では、150℃を超える発熱体の近傍での使用が困難であり、発熱体から離れた部分に実装する必要があった。RHSシリーズは150℃を超える発熱体の近傍でも使用可能なため、ノイズ発生源に近い部分でのノイズ除去に対応し、ノイズ除去効果を向上させる。

●急激な温度変化に対応

150℃を超えるような用途では、自動車の始動時に低温から高温への急激な温度変化が発生する。このような急激な温度変化を繰り返すと外装樹脂にクラックが発生する可能性がある。その外装樹脂クラックが拡大した場合、外装樹脂とセラミックスの密着性が強いためにセラミックスにもクラックが発生し、最終的には製品のショート不良を引き起こす可能性がある。そのため、RHSシリーズ向けに熱衝撃試験に強い外装樹脂を新規に開発した。内部構造を図2に示す。

図2. リードタイプ積層セラミックコンデンサ内部構造

新開発高耐熱エポキシ樹脂は急激な温度変化に強く、従来外装樹脂と比較して熱衝撃試験実力を大幅に改善し、1000サイクル後も外装樹脂クラックの発生が見られない。図3に従来外装樹脂との比較データを示す。

図3. 熱衝撃試験(試験条件:-55℃~+200℃ 1000サイクル)

5.商品ラインアップおよび電気的特性

RHSシリーズのラインアップおよび電気的特性を表1に示す。

表1.RHSシリーズのラインアップおよび電気的特性

電圧・温度のディレーティングについて、製品温度が150℃を超える場合は、図4のように定格電圧に対してコンデンサの印加電圧を軽減する必要がある。

図4.印加電圧の軽減

6.今後の展開

表1に示すRHSシリーズは、サンプル対応が可能で2017年5月に量産を予定している。今後、定格電圧のラインアップ拡大を図り、自動車用途の高温対応に幅広く対応するよう努めていく。

*1 AEC-Q200: Automotive Electronics Councilが策定した、自動車部品に求められる信頼性試験規格。
*2 ISO7637-2:車載電装機器から発生するノイズに対する耐性確認試験規格。試験パルス波形の例を下記に示す。ISO7637-2(2011年版)の標準試験は下記パルスを500回印加。

 
 

*3 かしめ:金属部材や金具を、接着剤などを使用せずにペンチや専用工具を用いて固定する方法。

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