电容器指南

导电性粘合剂对应 多层陶瓷电容器 GCG系列

前言

在电子设备行业中,无铅产品的使用和开发正蓬勃发展。导电性粘合剂从环境的角度出发,作为无铅产品(焊锡替代品)备受瞩目。目前,除了以多层陶瓷电容器为代表的电子元器件外,它还被应用于LED的芯片焊接粘合剂、CCD等耐热性低的模块、由于接合部熔化导致缺陷的树脂封装模块、以及要求高耐热性和耐温循环性的车载模块等。

一般来说,在剧烈的温度变化环境下放置的焊接实装元器件,如果受到热冲击的话会造成元器件和电路板之间的膨胀收缩差,从而增加对焊接部位的负担,引发龟裂。但是,在导电性粘合剂实装中几乎不会发生这种风险。导电性粘合剂的实装示例如照片1所示。

照片1:导电性粘合剂实际封装的形态示例

今后,导电性粘合剂将有望应用于更广阔的用途,而且,预计随着导电性粘合剂的国际标准化,会取代某些传统的焊接封装市场。

商品化的背景

针对上述市场,村田推出了多层陶瓷电容器GCG系列产品。该产品拥有由Ag(银) -Pd(钯)组成的外部电极,并且确保了与导电性粘合剂的粘着强度。GCG系列产品的结构特别适合于汽车的发动机控制单元、各种传感器电路等处于严苛温度环境的电子元器件的实装。图1所示的是与常规的外部电极电镀制品(GCM系列)的结构比较,图2所示的是与常规产品的粘着强度比较。

图1:可使用导电性粘合剂的产品和常规产品的结构比较
图2:可使用导电粘合剂的产品和常规产品的粘合强度比较

导电性粘合剂在节能低温工艺下发挥强劲的元器件粘着力,其设计是在环氧树脂中加入Ag填料。相较于此粘合剂,在现有的电镀Sn(锡)端子电极结构中,通过其表面的平滑性不仅无法确保足够的粘着性,而且由于Ag和Sn接触面的电位差,随着时间的推移会造成电位腐蚀,很难确保其可靠性。为了解决这两方面的问题,村田推出了具有Ag结构的外部电极。通过厚膜烧结的电极特有的表面凹凸,确保与粘着面的接触面积,并且通过Ag相互间的接触规避了电位腐蚀,而且,由于含有Pd,还能防止Ag表面的氧化。

电迁移

Ag被用作导电性粘合剂中所含有的导电填料金属以及外部电极,如果其在极端的高湿度环境下产生电位差,那么就会在正负焊盘间或是电容器电极之间,由于电迁移现象造成绝缘性降低的风险。为了降低这种风险,我们不断尝试诸如在电容器端优化Ag和Pd的合金比率等各种方法,近年来,通过采取这些方法,该问题已得到解决。

因此,针对窄间距用导电性粘合剂的使用自不待言,在汽车发动机室内装备各种电子控制电路等严苛环境下,也能安心地长期使用。(但是,由于电路的使用环境和老化等因素,预计会出现不同于试验所得结果的状况,所以为了更加安全地使用,建议使用防潮性材料硅等进行封装。)

实装的稳定性

在导电性粘合剂的实装中,可能会出现安装时在元器件的下端粘合剂渗出,引起电极间的短路的情况。

图3(1)、(2)所示的是导电性粘合剂实际封装中的元器件安装前和安装后的模式图。由于外部电极的形状,可能会发生导电性粘合剂向元器件的电极间的方向渗出,出现短路等的问题。为了防止这种情况,必须要调整粘合剂量等以及优化印刷模式,村田的电容器控制了元器件形状,实现了这种安装不易产生缺陷的结构(图3(3))。通过该措施,也可以减轻粘合剂的渗出,以便能更安心地使用。

图3:元器件安装时产生的缺陷示例及其对策示例

GCG系列产品阵容

广泛的温度特性以及额定电压作为村田的陶瓷电容器的优点,和上述的Ag外部电压技术相结合, GCG系列也实现了同样广泛的产品阵容。产品阵容中囊括了1005尺寸(in mm)(GCG15系列)~3225尺寸(in mm)(GCG32系列)大小的产品,除了可以选择10pF~10μF的静电容量, 125℃对应产品 (X7R特性)以及150℃对应产品 (X8L/X8R/X8G特性)也一应俱全。
GCG系列的产品阵容如表1所示。

表1: GCG系列产品阵容表

 

结语

为了满足汽车市场所代表的、针对剧烈热冲击和机械性冲击的要求,村田不仅推出了此次所介绍的导电性粘合剂,也推出了使用树脂电极做为外部电极一部分的产品(GCJ系列)。

有关详情,请参阅以下内容。
GCJ系列产品

人们认为未来适用于以无铅环境为主的封装方法会取得进一步的发展。村田随着封装方式的变迁,今后也会积极推进适合此种封装方式的产品开发。

※本报道根据2010年1月28日刊载于电波新闻第2部《高科技》的内容改编而成。
※关于GCG系列产品详情,请参阅以下内容。
GCG系列产品网页
GCG系列产品型号一览

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