满足汽车应用需求的多层片式陶瓷电容器与NTC热敏电阻
在汽车产业加速迈向电动化、智能化与高可靠度电子架构的趋势下，车用电子系统对无源器件的性能与稳定性提出了更严格的要求。无论是动力系统、车身控制、ADAS，或是车载信息娱乐系统，关键电路都必须在高温、剧烈振动与长时间运作的环境中保持准确与稳定。多层片式陶瓷电容器（MLCC）以其高能量密度、低ESR与出众的高频特性，成为电源去耦与信号稳定不可或缺的核心器件；而NTC热敏电阻则在温度传感、浪涌电流遏制与热保护中扮演关键角色。本文将为您介绍满足汽车应用需求的MLCC与NTC热敏电阻，以及由Murata（村田制作所）所推出的相关解决方案。
市场亟需具备性能稳定且能承受高电压的电容器
谐振电路和缓冲电路对于高效的功率转换，以及遏制电流及电压峰值至关重要。在这两种电路中，反复暴露于高电压和高电流会导致器件性能发生微小的变化，从而导致效率损失或发热，并可能造成故障或失效。此外，电源开关器件的新趋势也表明，其正从硅MOSFET转向碳化硅（SiC）MOSFET，后者能够实现更高的效率和更快的开关速度。SiC MOSFET应用需要1.2kV的击穿电压，因此对额定值超过此规格的电容器提出了更高的要求。这些应用需要电容器能够在宽温度范围内保持稳定的性能，很大限度地降低功率损耗，并能承受高工作电压，因此对额定电压高于该水平的电容器需求正在增加中。
在电动汽车搭载的车载充电器以及民用设备的电源电路中，通常会包含用于优效电力变换的谐振电路，以及用于遏制电流、电压峰值的缓冲（吸收）电路。由于这两类电路中高电压与大电流反复作用，器件性能的轻微变化就可能导致效率下降、设备发热，进而可能引发工作异常或故障。因此，市场亟需具备在温度变化下性能稳定、损耗低且能承受高电压的电容器。
可适配SiC MOSFET的特大静电容量多层片式陶瓷电容器
针对汽车应用，Murata通过专有的陶瓷素体与内部电极薄层化技术，推出在1210英寸（3.2 x 2.5mm）尺寸、额定电压1.25kV，且具备C0G特性的前提下，实现了15nF特大静电容量的多层片式陶瓷电容器（MLCC），可适配SiC MOSFET，C0G特性带来低损耗及电容随温度变化的稳定性，适用于谐振电路与缓冲（吸收）电路。该产品可用于车载充电器（OBC）及高性能民用电子设备的电源电路，有助于实现效率较高的电力变换，并在高电压条件下稳定运行。
凭借Murata专有的陶瓷和电极材料、薄层成型技术与高精度堆叠技术，这款新型1.25kV MLCC电容器满足了这些需求，并支持新的SiC MOSFET技术。该产品符合EIA标准的C0G特性，具有低损耗和在-55℃至+125℃工作温度范围内保持电容稳定的固有优势，使其成为谐振电路和缓冲电路的理想之选。为了提供设计灵活性，其电容范围从4.7nF到15nF，容差为±1%至±5%。
Murata仍在继续推进MLCC的小型化、电容值扩展，以及额定电压的提高，扩充产品阵容以满足市场需求，从而助力电子设备的小型化、高性能化与多功能化。同时，Murata将通过在MLCC制造过程中更有效地利用天然资源、减少废弃物并推进循环利用等举措，以降低环境负荷。
GCM系列的GCM32E5C3B153FWAA#（末尾的“#”为包装规格代号）MLCC可用于汽车动力总成／安全设备，像是用于发动机ECU等的驱动控制系统、安全气囊、ABS等安全设备，以及汽车信息娱乐／舒适设备等，是符合AEC-Q200的汽车用电容器，并通过温度循环和湿度负荷测试，通过比一般用产品（GRM系列）更严格的测试条件。
GCM系列电容器的产品尺寸只有0.6x0.3mm ~ 5.7x5mm，支持额定电压为2.5Vdc ~ 1,250Vdc，支持静电容量为0.1pF ~ 220µF，产品系列包含对应125℃、150℃的使用温度，外部电极是镀锡器件，具有优良的可焊性。
热敏电阻是实现温度传感、热保护与系统可靠度管理的关键器件
近年来，随着汽车的电子化和高功能化程度不断提高，高输出、效率高的功率半导体的重要性进一步增加。另一方面，功率半导体会产生大量热量，高温造成的损坏风险已成为需要解决的问题。对此，人们设置了检测功率半导体的温度上升的热敏电阻，并进行冷却或限制工作的方法。
但是，由于半导体的贴装焊盘上施加了高电压，以前的热敏电阻无法承受这种电压，因此只能将它们设置在远离半导体的位置，使准确检测半导体的温度变得很困难，并且需要采取措施来将其限制在低于实际耐热温度的温度下工作，以预防因高温而导致半导体损坏，如此一来将导致半导体的性能无法得到充分发挥。
在汽车电子化与电动化快速发展的过程中，热敏电阻（以NTC为主）是实现温度传感、热保护与系统可靠度管理的关键基础器件之一，其主要可用于温度监测与系统状态回馈，大量用于监测动力系统、电池模块、电机、功率半导体与车舱环境温度。此外，热敏电阻也是电动化与电池安全的关键器件，被大量部署于电池管理系统（BMS）中，用于侦测电池单体或模块温度异常，预防热失控，对行车安全与电池寿命具有决定性影响。
另一方面，热敏电阻还可用于浪涌电流遏制与电源保护，在系统上电瞬间保护DC/DC转换器、逆变器与电源模块，降低器件受损风险并增加系统可靠度。热敏电阻也必须支持高可靠度与车规要求，车用热敏电阻需符合AEC-Q200等车规标准，并具备良好的长期稳定性与一致性，才能支撑高度电子化车辆对安全与质量的严格要求。
采用树脂模塑与引线键合结构的NTC热敏电阻
Murata还推出了功率半导体用NTC热敏电阻“FTI系列”（FTN21XH502F0SRU），该产品是Murata首款采用树脂模塑结构，且支持引线键合的NTC热敏电阻，通过设置在功率半导体附近，可以准确测量其温度。该产品是业界初款在单个热敏电阻中，同时实现树脂模塑成型和引线键合兼容性的产品，这两项创新技术的融合为印刷电路板（PCB）的设计和组装，提供了未有先例的灵活性。
此外，Murata FTI系列NTC热敏电阻工作温度的确保范围为-55℃至175℃，达到了行业很高水平，实现了在高温环境下稳定工作，适合用于产生大量热量的汽车动力总成／安全设备用途，包括像是电动汽车（EV）逆变器、DC-DC转换器和车载充电器等，将电源产生的动力传输至车轮以使车辆行驶的系统。
凭借树脂模塑成型结构和引线键合兼容性，树脂封装使其具有高介电常数，即使在高压电极上也能安装，可确保绝缘并允许直接放置在功率半导体的焊盘上，可更靠近功率半导体器件，并提供出众的机械强度。此外，由于它支持引线键合技术，因此可安装在高压热源附近，能连接到热敏电阻焊盘，由此实现了在功率半导体附近进行准确的温度检测，因此不需要使用专用传感器安装焊盘上，从而避免了传统上限制布局选择和增加电路板尺寸的缺点，并能充分利用其性能。
FTI系列热敏电阻可以在确保安全性的同时充分发挥性能，因此即使减少功率半导体的数量，也可以维持与以前同等的性能，对减少贴装面积和成本也有帮助。因此，设计工程师在PCB设计方面拥有更大的自由度，可以实现更紧凑、更有效的模块，这在现代电动汽车中尤为重要，因为电动汽车的电子控制系统需要在狭小的空间内高度集成。
FTI系列的另一项关键优势在于其高温工作能力，凭借Murata专有的外部电极键合技术，该热敏电阻即使在恶劣环境下也能确保可靠的性能，最高工作温度可达175℃，这对于下一代汽车应用至关重要，尤其是在动力总成和其他高功率模块中，散热始终是一项挑战。凭借如此出众的耐热性能，汽车设计人员即使在电动汽车逆变器和DC-DC转换器等严格条件下，也能确保系统的安全性、稳定性和使用寿命。
FTI系列能够直接在半导体器件附近进行准确快速的温度测量，从而降低系统设计中的温度裕度，这意味着无需为了过大的安全裕度而过度设计，即可很大限度地发挥功率半导体的性能，从而有机会缩小芯片尺寸或减少并联芯片的数量，最终实现更小的模块尺寸和更低的总体成本。此外，这种节约成本的特性并未以牺牲可靠性或性能为代价，因此FTI系列热敏电阻是制造商在技术和经济方面优化设计的理想解决方案。
FTI系列采用紧凑的2012毫米/0805英寸封装，在25℃下的电阻（R25）为5 kΩ ±1%，B常数（25℃ / 50℃）为3380K ±1%，支持5V最大电压，以及0.148mA最大工作电流（25℃），散热常数（25℃）为1.1mW/℃，产品顶部设有用于与内部器件进行电气连接的引线键合电极，产品底部设有用于安装在基板上的电极，支持回流焊安装。
为了满足汽车市场日益复杂的需求，Murata将继续致力于扩展产品线，涵盖更宽广的电阻值范围，并提供新的变体，例如除了传统的焊接式热敏电阻外，还提供与银烧结工艺兼容的型号，将继续提供创新、可靠且经济有效的解决方案，为电动汽车与更大范围的汽车行业等半导体应用的高功能化做贡献。
结语
随着汽车电子架构持续朝向高功率密度、高集成度与高可靠性的方向发展，无源器件已成为决定系统稳定性与安全性的关键基础。MLCC凭借其出众的电气特性与车规等级的稳健设计，为各类车用电源与信号电路提供稳定支撑；NTC热敏电阻则在准确温度监控、浪涌遏制与热安全防护中发挥难以替代的作用。Murata推出全面符合汽车应用需求的MLCC与NTC热敏电阻，可在恶劣的车用环境中长期稳定运作，进而支撑电动化、智能化与安全导向的汽车技术持续演进。
文章来源：：艾睿电子