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可靠性元器件降额设计_电容(1)

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德凯宜特
前两篇分享了常用电子元器件中的电阻的降额设计,主要分享了普通定值电阻和0欧姆电阻的两个案例,IPC9592里提到的其他几种电阻的降额参数基本都是电压,功率,温度,和普通定值电阻的降额类似,且最近自己在做的案子中未碰到,就不再罗列了。接下来分享另一个常用元器件----电容的案例。



今天先分享常用的普通陶瓷电容的降额案例,首先确定其降额标准,确定降额因子:DC电压,工作温度;采用10年应力参数,降额比例分别为DC Voltage <=80% Rated Value; 应用温度<=(最大工作温度-10°C);参考IPC9592截图如下:



取一颗电容(JMK063BJ104KP-F)为例,如下截图是该电容的Datesheet,从下面的Datesheet中可以得知该电容的额定电压为6.3V,工作温度上限为85度;
PS:1)上述IPC 9592 MLCC电容降额里也提及了电容的选型,不推荐使用尺寸大于1210的电容,在下面第一张截图中特地有标红1210的编码,从图中可以看出各种封装尺寸电容的长和宽。
2)通常在一张BOM表中,不仅仅有供应商的料号,也会有相应的元器件描述,而通常在描述里看到X5R,X7R,X6S,X7S,C0G这些字体,就能知道该电容的工作温度上限,因为这些是对应EIA标准的,下面第二张截图和第三章截图可以读出。85度的为X5R, 105度的为X6S, 125度的为X7R,X7S,C0G。



举例如下,四颗普通MLCC电容接在电路中,电路图如下:C1,C2的Datesheet已经在上面举例解释过,C3,C4依照同样的方法查询其Datasheet可以得到相应的额定电压和温度参数(如下图2已经填入)。
假设通过Thermal仿真结果得出在使用过程中电容附近的实际工作温度为80度,则C1,C2,C3这三颗电容在温度方面均不符合降额规范;解决方法根据实际情况来定:1)不更换部件,将来增加散热能力;2)在前期选料时就更换为X7R,X7S等额定温度高的电容;
且C1,C2电容的额定电压为6.3V,该电路中,四颗电容的电压均为5V,算上电路中通常需要考虑的5%偏差,实际电压可能达到5.25V,可见C1,C2电容在电压降额方面也不符合要求。


综上所述:在下面的实际案例中,最好在前期即更换C1,C2电容,以更高额定电压和温度的电容取代,关于C3电容也最好更换为X7R类的耐高温电容。当然,实际方案还需根据具体的工作案例进行取舍。


 

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