对于电动汽车，采用柔性端接的 800 伏多层陶瓷电容器可确保实现安全、可靠的充电

虽然车辆中的电子元件数量正在迅速增加，但行业的焦点往往是传感器、发动机控制单元 (ECU)、导航、舱内连接、音响，当然还有高级驾驶辅助系统 (ADAS)。随着电动汽车 (EV) 成为主流，能够承受 800 伏以上电压并满足严格环境要求的高电压、高可靠性电子元件已变得至关重要。这种需求直接落实到电容器层面，就是必须满足 AEC-Q200 之类标准。

幸运的是，元件制造商都很清楚这些要求。例如，Knowles Syfer 通过安全认证的表面贴装多层陶瓷电容器 (MLCC) 产品线就提供了符合多种国际安全规范和认证的电容器，包括 AEC-Q200。他们还推出了具有较低外形和占用较少电路板空间的元件，这些都是空间受限型应用的关键特征。此外，电容器的 FlexiCap（柔性端接）端接方式减少了其在受到振动和冲击的电路板上的机械开裂风险，使之非常适合用于电动汽车应用。让我们仔细看看 MLCC 技术，以了解其优点。

MLCC 的结构

MLCC 是表面贴装电容器，其结构是由一些独立的电容元件垂直堆叠而成，并通过末端端接件平行连接（图 1）。

图 1：MLCC 结构截面图显示有多个电容器堆叠在一个共同的封装中。（图片来源：Knowles Syfer）

多个 + 和 - 电极对的平行连接能够在一个相对较小的封装中实现大的电容值。

电极是金属的，具有高导电性。制造工艺要求电极不具有化学活性，并具有高熔点。为此，Knowles Syfer MLCC 电容器使用银和钯合金作为电极。

电介质还必须是良好的绝缘体。电介质的相对介电常数 (e_r) 决定了特定元件几何形状下可达到的电容。Knowles Syfer MLCC 提供两类陶瓷电介质。第一类是 C0G/NP0，这是一种 EIA 1 类电介质，相对于 e_r 为 0 的真空电介质，其相对介电常数在 20 至 100 之间。第二种是 X7R，一种 EIA 2 类电介质，其 e_r 在 2000 和 3000 之间。电介质的选择会影响电容器在温度、施加电压和时间方面的稳定性。一般来说，e_r 越高，电容值越不稳定。

EIA 用字母数字分类法对 2 类电介质进行分类。第一个字母指定最低温度，中间数字表示最高温度，最后一个字母描述电容公差。X7R 电介质的解码为：最低温度为 -55°C，最高温度为 +125°C，电容公差为 ±15%。像 C0G 这样的 1 类电介质也有类似的编码。第一个字符是一个字母，给出了电容随温度变化的有效数字，单位是每百万分之一摄氏度 (ppm/℃)。对于 C0G 电介质，C 表示零 ppm/°C 有效数字（温度稳定性）。第二个数字是温度稳定性的乘数。0 表示乘数为 10^-1。最后一个字母 G，定义了电容误差为 ±30ppm。

1 类电介质具有更高的精度和稳定性。其损耗也较低。2 类电介质的稳定性较差，但体积效率更高，从而可实现更大的单位体积电容。因此，高容值 MLCC 电容器通常使用 2 类电介质。Knowles Syfer 通过增强安全认证的 MLCC 根据所选电介质的不同可提供 4.7 皮法 (pF) 至 56 纳法 (nF) 的高电容范围，额定电压高至 305 伏交流 (VAC)。我们来看看一些典型的 MLCC 元件。

MLCC 实例

Knowles Syfer1808JA250101JKTSYX 是一个 100 pF 的 C0G/NP0 电容器，250 VAC 额定电压版本适合 Y2 类（线对地）应用，305 VAC 版本适合 X1 类（线对线）应用。该电容器的公差为 ±5%。它采用 1808 封装，尺寸为 4.95 x 2 x 1.5 毫米 (mm)。典型的 X7R 电容器是 Knowles Syfer 2220JA250103KXTB17，这是一个 10000 pF ±10% 250 伏器件，采用 2220 封装，尺寸为5.7 x 5 x 2.5 mm。这两种类型电容器的额定温度范围均为 -55°C 至 +125°C。其外壳尺寸有 1808、1812、2211、2215 和 2220，具体取决于所使用的介质、电容值和额定电压。

虽然 MLCC 在电子电路中被广泛使用，但一个要注意的方面是它们很脆，如果受到机械应力的影响，就会出现裂纹。裂缝会使器件因湿气污染而退化。Knowles Syfer 的设计人员通过采用 FlexiCap 端接方式解决了这一问题，因为该端接方式对元件的弯曲有更高的容忍度（图 2）。

图 2：FlexiCap 设计在通常的端盖屏障下使用了专有的柔性环氧树脂聚合物端接基底，对电路板弯曲造成的损害提供了更大的承受力。（图片来源：Knowles Syfer）

FlexiCap 中使用的柔性端接基底是涂覆在电极上的。这种材料是一种含银的环氧树脂聚合物，先使用传统的端接技术涂覆，然后加热固化。它是柔性的，可以吸收电路板和安装的 MLCC 之间的一些机械应变。与烧结端接元件相比，用 FlexiCap 端接的元件能承受更大的机械应变水平。这给用户带来的好处是，在处理在制电路板时，可容忍更大程度的弯曲，从而提高产出率，并减少现场故障。

Knowles Syfer 1808JA250101JKTS2X 就是一款采用 FlexiCap 端接的 100 pF、250 VAC（X2 类）、1 千伏 (kV) DC、C0G/NP0 电容器，电容公差为 ±5%。注意，其物理尺寸与前面提到的 100 pF MLCC 相同：FlexiCap 对电容器的尺寸没有影响。Knowles Syfer 2220YA250102KXTB16 则是一款 1000 pF ±10% 250 伏的 X7R 电容器，也采用了 FlexiCap 端接。安装和焊接 FlexiCap 端接电容器的制造要求与标准烧结端接 MLCC 相同，因此不需要特殊处理。

为什么 MLCC 适用于电动汽车

采用 FlexiCap 端接的 MLCC 非常适用于电动汽车环境，在这种环境中，电路板会受到电气瞬变、冲击、振动和宽温度范围的影响。Knowles Syfer 的所有容值电容器都提供 AEC-Q200 汽车级认证。如果零件通过了该标准中包含的一系列严格的压力测试，则被视为“通过 AEC-Q200 认证”。这些测试包括温度、热冲击、耐湿性、尺寸公差、耐溶剂性、机械冲击、振动、静电放电、可焊性和电路板弯曲等。

结语

Knowles Syfer 通过 AEC-Q200 认证的 MLCC 非常适用于电动汽车应用，特别是 800 伏电池系统，在这种系统中，增加测试电压和安全系数是必不可少的。就这类产品本身而言，它们为设计人员带来了一个能力、稳定性和安全认证的独特组合。