村田量产0402超小型高Q值电容 适用于智能手机PA高频电路
中心议题:
智能手机随着多波段化的趋势,频带数增加了,功率放大器等的高频模块数量也增加了,对高Q值电容器要求更小型化。高Q值电容器由于其自身损耗小,就能降低对组合电路整体的损耗。以前,0603是高Q值电容中尺寸最小的,村田将0402尺寸GJM02系列高Q值电容商品化。本篇文章将会介绍具有高Q值的GJM02系列。
图1:高Q值GJM02系列
电容器是高频电路运作的重要元器件之一,主要用作阻挡直流分量的耦合、阻断交流分量的旁路,与线圈组合用于滤波电路、共振电路、匹配电路等各种电路中,根据不同的目的进行了使用分类。高Q值片状独石陶瓷电容器的Q值非常高,在1000 以上(1MHz),比一般用电容器的损耗更低,特别适用于共振电路、调谐电路、阻抗匹配电路这类电容器的损耗对套装的电力消耗、信号干扰、发热特性等有巨大影响的高频电路。
高Q值电容器的特征:
高频中Q值高
电极的电感值成分小,ESR值低
电介质材料与电极材料的使用
为了实现以上性能,除了采用电介质损耗小的材料外,使用的电极材料及结构也都是损耗较小的设计。电介质材料所使用的是高频损耗非常小的锆酸钙 (CaZrO3)系列陶瓷材料。另外,由于是高频,就无法无视内部电极的电阻损耗,因此内部电极采用铜电极。铜的电阻率是1.67μΩ?cm,与一般用作陶瓷电容器内部电极的钯的电阻率10.7μΩ?cm相比,小了约1/6,适于用作高频电容器的电极。
图2:断面图
图3是对采用了铜内部电极的GJM02系列的Q及ESR的频率数特性与一般用GRM02系列的比较图。使用了铜电极后,与一般用GRM02系列相比,Q值接近1.5倍,ESR值也小了近2/3,是更适用于高频的电容器。此外,静电容量的温度特性CH(0±60ppm/℃ -55℃~125℃)也显示了静电容量值不受温度影响而变化,体现出一定的安定性。
图3-1:Q值比较
图3-2:ESR值比较
新的封装形式
此外在元器件封装过程中,由于以前采用了纸类包装,该包装纸出现的掉毛掉粉等现象会影响封装过程的产品清洁度,以及由静电导致对产品的误吸料和存储模块等ESD(静电放电)破坏的问题,因此对超小型产品用的包装方法有了新的要求。对GJM02系列导入了宽4mm、元器件间隔距离为1mm的Emboss编带包装 (使用塑料载带)的新包装方法,称为W4P1。
高Q值电容的市场需求
对高Q值电容器需求大的是移动设备及W-LAN等低输出(5W以下)产品的市场。对于手机、智能电话等移动通信设备,尤其以高通话质量、低耗电为目标的PA等高频电路,高频段损耗小、Q值高的电容器尤为必要。最近在尺寸加速减小的移动通信设备用PA市场,0402尺寸的电容器需求在不断增加。面向这一市场的电容器必须小型化、低成本及高Q值。
图4:PA模块结构事例