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Vergleich von Siliziumkondensatoren und keramischen Mehrschichtkondensatoren (MLCCs)

DC-Vorspannungseigenschaften

Die Kapazität von Siliziumkondensatoren bleibt auch bei Anlegen einer Spannung praktisch unverändert und stabil.
Im Gegensatz dazu weisen MLCCs zwar in Bezug auf die Temperaturkompensation ähnliche Eigenschaften wie Siliziumkondensatoren auf, jedoch nimmt bei Arten mit hoher Dielektrizitätskonstante die Kapazität mit der angelegten Spannung deutlich ab.
Daher muss bei der Verwendung von MLCCs mit hoher Dielektrizitätskonstante diese Kapazitätsabnahme aufgrund der angelegten Spannung bei der Konstruktion berücksichtigt werden.

DC-Vorspannungseigenschaften

Temperatureigenschaften

Die Kapazität von Siliziumkondensatoren bleibt auch unter Temperaturschwankungen weitgehend unverändert und stabil.
Im Gegensatz dazu weisen MLCCs zwar in Bezug auf die Temperaturkompensation ähnliche Eigenschaften wie Siliziumkondensatoren auf, jedoch nimmt bei Arten mit hoher Dielektrizitätskonstante die Kapazität mit der angelegten Spannung deutlich ab.
Daher muss bei der Verwendung von MLCCs mit hoher Dielektrizitätskonstante diese Kapazitätsabnahme aufgrund der angelegten Spannung bei der Konstruktion berücksichtigt werden.
Siliziumkondensatoren haben außerdem einen größeren Betriebstemperaturbereich als allgemeine MLCCs und bieten auch bei höheren Temperaturen eine stabile Kapazität.

Temperatureigenschaften

Sendepuls / Ringing

Ringing wird oft während der abschließenden Produktevaluierung entdeckt. Gegenmaßnahmen sind dann sofort einzuleiten, bevor das Set verkauft wird, da sonst signifikante Schäden entstehen können.
Da Siliziumkondensatoren jedoch nicht schwingen, muss man sich um ein Ringing keine Sorgen machen.

Keramikkondensatoren

Da Keramikkondensatoren piezoelektrische Elemente verwenden, können Spannungsschwankungen den Kondensator in verschiedene Richtungen schwingen lassen, wodurch der Keramikkondensator selbst und das Basissubstrat in Resonanz geraten und Ringing erzeugen.

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Eine wirksame Gegenmaßnahme ist die
Umstellung auf
Siliziumkondensatoren

Siliziumkondensatoren

Siliziumkondensatoren haben keine piezoelektrischen Eigenschaften.
Daher gibt es kein Ringing-Problem, das durch das Mitschwingen des Produkts aufgrund von Spannungsschwankungen verursacht wird.

Produkthöhe

Siliziumkondensatoren können durch die Bildung von Planar- und Trench-Strukturen mit Hilfe der Dünnschicht-Halbleitertechnologie ein niedrigeres Profil erreichen.
Zum Beispiel ist eine Produkthöhe von 0,1 mm oder weniger in der Größe 0402 (0,4 mm x 0,2 mm) möglich.
MLCCs hingegen bestehen aus gestapelten Platten, die mit internen Elektroden bedruckt sind, um die Kapazität zu erhöhen, was es schwierig macht, die Höhe zu verringern.

Produkthöhe

Aufrichteffekt bei der Montage (Grabstein-/ Manhattaneffekt)

Das Phänomen, dass sich manche Chips bei der Montage aufrichten, wird gemeinhin als Aufrichteffekt, Grabstein-Effekt oder Manhattan-Effekt bezeichnet.
Dies kann auf eine Vielzahl von Faktoren zurückgeführt werden, darunter Schwankungen in der Lotmenge, zeitliche Diskrepanzen beim Schmelzen des Lots oder eine falsche Ausrichtung des Produkts während der Montage.
Durch die Verwendung einer Bodenelektrodenstruktur haben Siliziumkondensatoren keine Seitenelektroden und werden daher nicht horizontal gezogen, was ein Aufrichten während des Reflows unwahrscheinlich macht.
MLCCs hingegen haben eine mehrseitige Elektrodenstruktur, die dazu führt, dass das Produkt horizontal gezogen wird.
Dies kann aus den oben genannten Gründen beim Reflow zum Aufrichteffekt führen.

MLCC: Mehrseitige Elektrodenstruktur

MLCC: Mehrseitige Elektrodenstruktur

Da die Seiten und der Boden vom Lot weggezogen werden, entsteht eine Kraft in Richtung der roten Linie. Bei mehrseitigen Elektroden kann der Unterschied in der Kontaktfläche zwischen den Elektroden und dem Lot beträchtlich werden.

MLCC: Mehrseitige Elektrodenstruktur

Wenn die Abweichung zu groß ist, werden die Elektroden in Richtung der roten Linie gezogen - zu der Seite mit der größeren Kontaktfläche - was zum Aufrichteffekt führen kann.

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Siliziumkondensator: Bodenelektrodenstruktur

Siliziumkondensator: Bodenelektrodenstruktur

Da sich an den Seiten keine Elektroden befinden, wirken die Kräfte nur direkt unter dem Substrat.

Siliziumkondensator: Bodenelektrodenstruktur

Das Design mit Bodenelektroden verringert die Wahrscheinlichkeit des Aufrichteffekts.

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