Gemeinsam stärker

Passive Bauelemente werden in zunehmendem Maße durch Kondensator- und Widerstandsarrays realisiert. AVX bietet ein breites Portfolio an integrierten passiven Bauelementen, die unter anderen zur Reduzierung der Bestückungskosten beitragen.

Kostensenkung, Miniaturisierung und Reduzierung der Anzahl der Bauteile: Das sind die Zwänge, denen die Hersteller von elektronischen Geräten unterstehen. Passive Bauteile stellen eine bedeutende Herausforderung sowie eine Gelegenheit zur drastischen Verbesserung in allen drei Bereichen dar. Wenn man bedenkt, dass die heutigen GSM-Telefone 250 bis 300 passive Bauteile enthalten, wird das Ausmaß sowohl der Herausforderung als auch der Möglichkeiten deutlich.
AVX bietet seinen Kunden eine Reihe von Integrationsstufen. Die erste Stufe ist das Kondensator- oder Widerstandsarray. Das Array 0612
mit vier Elementen (Bild 1a) beispielsweise bietet eine Platzeinsparung von über 50 Prozent im Vergleich zu vier separaten 0603 Bauelementen. Selbst im Vergleich zu einzelnen 0402-Kondensatoren lässt sich mit dem Array 0508 mit vier Elementen noch erheblich Platz einsparen (Bild 1b). Noch mehr Flexibilität bietet das Array 0508 mit zwei Elementen. Verfügbar ist es mit Kapazitätswerten bis 2 x 1 µF in Material X5R.
Neu im Portfolio von AVX sind die Miniatur-Arrays in der Gehäuseform 0405 mit zwei Elementen. Bei einer Größe von 1,00 x 1,37 mm bieten die Bauelemente Kapazitätswerte
von 10 pF bis 100 nF im dielektrischen Material NP0 oder X7R. Die Anschlussabstände von 0,64 mm ermöglichen Design-Ingenieuren die Schaffung einer Leiterbahn unter dem Array mit guten Sicherheitsabständen auf beiden Seiten.
Bauteilpreis senken
Bezüglich der Kosteneinsparungen
ist es wichtig, den Unterschied zwischen dem Preis eines Bauteils und den Kosten nach dem Bestücken
und Löten auf eine Leiterplatte zu erkennen. Da Keramikkondensatoren bereits einen sehr niedrigen Preis haben, besteht nur ein extrem
begrenztes Potenzial, Kosteneinsparungen durch Preissenkung zu erzielen. Die Bearbeitungskosten, also die Bestückungs-, Löt- und Inspektionskosten, betragen typischerweise ca. 0,023 EUR pro Bauteil, was sich aus den Kosten der Pick-and-Place-Maschine, ihrer Ausfallzeit, Arbeits- und Nebenkosten zusammensetzt. Während das Bestücken von vier diskreten Kondensatoren 0,09 EUR an Kosten verursacht, liegt der Bestückungspreis eines Arrays mit vier Elementen bei 0,023 EUR. Das entspricht einer Einsparung von rund 0,067 EUR.
Ein neuer Zuwachs bei den Kondensatorarrays von AVX ist das Mehrwertarray, das pro Bauelement zwei unterschiedliche Kapazitätswerte mit einem Verhältnis von bis
zu 100:1 bietet.
Kondensator und Widerstand in einem Chip
Eine typische Anwendung für das Mehrwertarray ist die Breitbandentkopplung von Stromversorgungsleitungen unter Verwendung von 100 nF für die niedrigen Frequenzen und entweder 1 oder 10 nF für die hohen Frequenzen. Die Kondensa-torarrays verwenden die Industrie-
Standards NPO (COG) und X7R für das dielektrische Material und Y5V, sind in Nennspannungen von 10 bis 100 V erhältlich und werden in Kapazitätswerten von 4,7 pF bis 1,0 µF pro Element angeboten.
Lieferanten von Kondensatoren
und Widerständen werden häufig von ihren Kunden gefragt, ob sie beide Bauelemente in einen Chip integrieren können. Bei Keramikkondensatoren und -widerständen ist das schon lange realisierbar, aber aufgrund der unterschiedlichen Einbrennprofile der Widerstandstinten ? typischerweise auf Rutheniumoxidbasis ? und der Palladiumsilber-Kondensatorelektroden war das bisher teuer und umständlich, da es erforderlich ist, zuerst den Kondensator zu realisieren und dann als separaten Vorgang den Widerstand darauf zu bauen, das Bauteil erneut einzubrennen, zu glasieren und zu testen.
Diese Unverträglichkeitsprobleme hat AVX mit der Entwicklung der Kondensator- und Widerstandsfamilie |Z| gelöst: Das Widerstandsmaterial bildet gleichzeitig die Kondensatorelektroden.
Der grundlegende Chip |Z| ist ein Widerstands-Kondensator-Element in Serienschaltung, der als einzelner Chip in 0603 oder als ein 4 x Widerstands-Kondensator in 0612 Array erhältlich ist. Zu den wichtigsten Anwendungsbereichen zählen u. a. Leitungsabschlüsse, Snubber oder frequenzbestimmende Schaltungen. Bei der Platzierung des Arrays lässt sich eine Einsparung von sieben Bearbeitungskosten, also
rund 0,16 EUR, erzielen.
Sobald sich Kunden der Möglichkeit eines wahrhaft integrierten, gleichzeitig einbrennbaren Widerstands-Kondensator-Systems bewusst wurden, begannen sie, AVX zur Bereitstellung von Tiefpassfiltern (LPF) zu beauftragen, da diese weithin als EMV/RFI-Entstörer verwendet werden. Durch Hinzufügen eines metallischen Masseanschlusses mit einer sehr niedrigen Impendanz war der Hersteller in der Lage, solche R-C-R-Tiefpassfilter in “T”-Konfiguration anzubieten. Durch Verwendung der Arrayversion des LPF lässt sich eine Einsparung der Bearbeitungskosten von ca. 11 x 0,023 EUR erzielen, das sind insgesamt 0,253 EUR. Ein weiteres Merkmal der Bauteile der Familie |Z| ist die Möglichkeit, unterschiedliche Kapazitäts- und Widerstandswerte in einen einzelnen Miniaturchip zu integrieren. Ein gutes Beispiel ist ein vor kurzem entwickelter Rambus-Takttreiber- Schaltkreis (Bild 2).
Das Durchführungsfilterarray (Bild 3) ist ein Bauelement mit zehn Anschlüssen, das vier Durchführungskondensatoren mit einem gemeinsamen Masseanschluss an den Enden hat. Es ist in dielektrischem Material
NP0/COG und X7R mit einer Kapazität von 22 bis 470 pF pro Element erhältlich.
Die Konstruktion bietet eine besonders niedrige Querinduktivität und eine ausgezeichnete Entkopplungsfähigkeit für alle Applikationen mit hohen di/dt-Werten. Es stellt eine bedeutende Störsignalreduzierung in Digitalschaltkreisen bis zu 4 GHz bereit.
TransGuard Arrayversion
Der Doppelresonanzkondensator wird in Dual- und TripleBand-Handys verwendet, um die Einstreuung der gepulsten Signale mit 900/1800/1900 MHz vom Audiobereich fernzuhalten.
Im Portfolio von AVX sind auch Arrayversionen seines mehrschichtigen Trans-Guard-Varistors mit der Bezeichnung MultiGuard (Bild 4). Mehrschicht-Varistorbauelemente werden durch ihre besonders schnelle Reaktionszeit im Bereich von 200 bis 400 ps, die zum Schutz gegen elektrostatische Entladung unbedingt erforderlich ist, durch ihre hohe Zuverlässigkeit aufgrund der im Chip millionenfach vorhanddenen P/N-Übergänge ihrer Mehrverbindungsstruktur und durch ihre überlegene Spitzenstrom- und Energiedichte charakterisiert. Die Kapazitätswerte reichen von <10 pF für Can Bus, USB und
Hochgeschwindigkeits-Datenleitungsschutz bis zu mehreren nF für EMV-Zwecke.

Halmer
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