低电阻型金属端子MLCC多连型超级电容CA系列
低电阻型金属端子MLCC多连型超级电容"CA系列"采用将MLCC横向多连排列的结构，并通过金属端子材料的优化，满足车载用途所需的大容量、低ESR及高可靠性要求。除车载级产品外，还提供通用级产品，可广泛应用于车载设备、消费类及工业设备等多种领域。<br>
本文从CA系列的结构和用途角度，整理了采用评估所需的关键要点。
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CA系列是什么？
CA系列是将MLCC多连化的金属端子超级电容。能够满足车载用途所需的大容量化、低ESR及高可靠性要求。金属端子可缓解基板挠曲及热应力，降低素体裂纹和焊锡裂纹的发生风险。C0G特性品适用于无线供电等共振回路，X7R特性品适用于OBC及DC/DC转换器等平滑回路。
CA系列的结构与特点
CA系列是将多个MLCC通过金属端子接合而成的车载级低电阻型多连型超级电容。
采用将MLCC横向排列的结构，通过2连、3连结构实现大容量化。此外，通过金属端子材料的优化实现低电阻化。金属端子还能缓解因基板挠曲和热冲击对MLCC素体造成的应力。
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|---|---|
| MLCC与金属框架采用高温焊料连接 | 通过焊料和夹具进行混合连接 降低高温回流焊时MLCC脱落的风险 |
与传统产品（CKG系列）的区别及CA系列的优势
CA系列与传统产品（CKG系列）的主要区别在于MLCC的排列方向和金属端子材料。传统系列将MLCC纵向叠加，而CA系列采用MLCC横向排列的结构。即使增加MLCC数量，产品高度和重心也不易上升，便于抑制因振动对部件造成的负荷。此外，各MLCC与基板之间的距离更易保持，即使增加MLCC数量，也能抑制ESR和ESL的上升。
通过这种结构，CA系列可扩展至3连结构，满足大容量化需求。此外，通过金属端子材料的优化实现了低电阻化。
■MLCC排列方向不同带来的优势
➡电流 ●重心
| 传统CKG系列：纵向叠加 | CA系列：横向排列 | ||
|---|---|---|---|
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| 产品高度和重心升高。 ➡振动带来的风险增大。 | 纵向增加MLCC数量来提升静电容量较为困难。 | 产品高度和重心不会上升。 ➡振动带来的风险较小。 | 可通过横向增加MLCC数量来提升静电容量。 |
| 上层MLCC与基板距离变长。 ➡ESR和ESL上升。 | 各MLCC与基板之间的距离不变。 ➡ESR和ESL不会增大。 | ||
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| CA系列可以在抑制高度的同时扩展电容量 | |||
■阻抗特性
支撑CA系列可靠性的五个要点
CA系列有助于降低车载用途中可能出现的风险，包括MLCC素体及焊接部位的裂纹、通电时的发热，以及回流焊时的脱落等问题。
1. 降低因基板挠曲导致MLCC素体裂纹的发生风险
当基板挠曲对MLCC施加应力时，陶瓷素体可能会产生裂纹。CA系列通过金属端子缓解因基板挠曲产生的应力，降低施加在MLCC陶瓷素体上的负荷，从而降低素体裂纹的发生风险。
2. 降低因温度变化导致焊锡裂纹的发生风险
当温度反复变化时，MLCC与基板的热膨胀系数差异会使焊接部位承受热应力。CA系列可通过金属端子缓解热应力，降低焊接部位的负荷，从而有助于降低温度循环和热冲击引起的焊锡裂纹发生风险。
3. 通过低电阻化抑制大电流时的发热
通过优化金属端子材料实现低电阻化。通过降低ESR，有助于抑制电流流通时的发热。在典型评估条件下，共振点处的ESR与传统类型相比降低约60%，发热量也预期获得同等程度的降低。
ESR及发热量的降低率因产品规格和评估条件而异。
4. 通过混合接合方式降低回流焊时MLCC的脱落风险
CA系类除高温焊锡接合外，还采用了用4个夹钳固定1个MLCC的结构。通过焊锡与夹钳相结合的混合接合方式，降低高温回流焊时MLCC的脱落风险。同时支持无铅焊锡推荐回流焊温度260℃。
5. 通过横向多连结构实现低背、低重心及对振动的配合
采用将多个MLCC横向排列的多连结构。即使增加MLCC数量，产品高度和重心也不易上升，便于抑制因振动对部件造成的负荷。此外，由于可横向增加MLCC，还支持通过2连、3连结构实现大容量化。
用途①：适用于无线供电共振回路的C0G特性品
在无线供电（WPT）的LC共振回路中，需要即使在温度或施加电压变化时静电容量也能保持稳定的电容器。CA系列的C0G特性品在温度或施加电压变化时静电容量变化极小，有助于共振回路的稳定工作。
随着EV无线供电系统的大功率化，流经电容器的交流电流增加，通电时的发热成为一大课题。CA系列通过金属端子材料的优化实现低ESR化，有助于抑制发热。
下图为配置在送电侧和受电侧的LC共振回路构成示例。蓝色所示电容器为LC共振用电容器。
● LC共振用电容器
无线供电LC共振回路中电容器的选型要点
- 温度和施加电压引起的静电容量变化小
- 具备能够承受预期施加电压的额定电压
- ESR低，以抑制大电流引起的发热
用途②：适用于OBC·DC/DC转换器平滑回路的X7特性品
平滑回路需要较大的静电容量来抑制整流和电压转换产生的电源电压纹波。在处理高电压、大功率的OBC和DC/DC转换器中，除大容量外，还需要能对应高额定电压的电容器。
此外，纹波电流流过平滑回路中的电容器，若ESR较大则会导致发热。因此，从抑制发热的角度来看，低ESR特性也非常重要。
CA系列的X7系特性品通过连接多个MLCC的多连结构实现大容量化。同时，通过金属端子材料的优化对应低电阻化，有助于抑制纹波电流引起的发热。丰富的高耐压产品阵容，能够满足OBC及DC/DC转换器平滑回路所需的特性要求。
以下为OBC及DC/DC转换器等车载电源电路中平滑用途的适用示例。CA系列适用于OBC及DC/DC转换器等处理高电压、大功率的车载电源电路的平滑用途。
- ■自动驾驶 / ADAS用ECU
● 输入用去耦电容：
随着汽车功能不断增强
对电源电路的高可靠性要求不断提高
- ■xEV DC-DC转换器
● 输入用去耦电容：
由于电池电压升高需要耐受数百伏电压的MLCC
● 输出用去耦电容：
输出线路的电压也较高因此需要提高可靠性
总结
CA系列是一款满足车载电源电路所需大容量、低ESR、裂纹对策及回流焊可靠性要求的金属端子MLCC。可根据用途选择合适的产品，适用于无线供电共振回路、OBC平滑回路、车载DC/DC转换器及逆变器的去耦等应用。
请首先确认容量、额定电压、温度特性及外形尺寸。
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