Bauelemente & Elektromechanik Kleine Bauteile mit großem Einfluss

Es gibt sie, die stillen Diener der Elektronikindustrie, die in sehr hohen Mengen Jahr für Jahr auf den Leiterkarten der Welt verbaut werden. Die Multilayer Ceramic Chip Capacitor (MLCCs), zu deutsch Keramik–Vielschichtkondensatoren, finden sich in nahezu allen Schaltungen. Der Markt ist angespannt. Gekennzeichnet ist er entweder durch Verknappung, wie in der aktuellen Weltmarktsituation oder ein großes Überangebot und fallende Preise, wie in den vergangenen Jahren. Trotzdem treiben die Hersteller Entwicklungen voran. Hier ist Miniaturisierung das Schlagwort, welches die Bauteildimensionen in Regionen treibt, die kaum mehr mit dem bloßen Auge erkennbar sind. Ehemalige Standards wie 0603 und 0805 sehen im Vergleich mit 01005 oder 008004 aus, wie Relikte aus Urzeiten.

Mit der Miniaturisierung ging die Erhöhung der Packungsdichte einher. Diese brachte höhere Kapazitätswerte auf schrumpfenden Dimensionen hervor. Der technologische Fortschritt findet so großen Anklang, dass diese hochkapazitiven Kleinstbauformen in Schaltungen Anwendung finden, die sich nicht durch einen Platzmangel auf der Leiterkarte auszeichnen. Die kleineren MLCCs vereinfachen die Platzierung anderer Bauteile, was bei der Verkürzung der Leiterbahnlängen hilft und somit deren Störanfälligkeit reduziert. Jedoch birgt diese Bauform auch Nachteile, denn bei näherer Betrachtung lassen sich Unterschiede bei den verschiedenen Kenndaten der MLCCs, allen voran das DC-Bias-Verhalten und die Änderung der Kapazität über den gesamten zulässigen Temperaturbereich, feststellen. Unter Beibehaltung der für die Schaltung erforderlichen Werte der Kapazität und Spannung lohnt es sich, die elektrischen Kennwerte verschiedener Bauformen miteinander zu vergleichen. Denn beispielsweise ein MLCC mit einem Mikrofarad und einer zulässigen Spannung von 10 V in der Bauform 0402 in der Standardkeramik X7R zeigt einen weitaus stärkeren Abfall der Kapazität als die größere Bauform 0805. In der Entwicklungsphase der kleineren Bauformen mit höheren Packungsdichten wurden verstärkt vom Standard abweichende Keramiken eingeführt. Diese erzielen ihre Kapazitätswerte mit Einschränkungen im zulässigen Temperaturbereich oder in der Schwankungsbreite. In diesem Zug wurden Standardkeramiken wie X5R und X7R um neue Variationen wie X7S, X7T oder X6S erweitert. Hier gilt es allerdings die Anforderungen der Schaltungsteile genau zu prüfen, ob die zulässigen Kapazitätswertveränderungen wirklich ohne Einfluss auf die Funktionsfähigkeit der Applikation bleiben. Dabei darf nicht außer Acht gelassen werden, dass die Veränderungen der Kapazität nicht separat, sondern in Kombination auftreten und damit Verluste von bis zu 80 Prozent des Nominalwertes nicht selten sind.

Neben der technischen Bewertung muss jedoch auch der kaufmännische Aspekt zwangsläufig berücksichtigt werden. Gerade in der aktuellen Lage, bei der nahezu der gesamte MLCC-Markt durch eine tiefgreifende Allokation gekennzeichnet ist. Einkaufsabteilungen von Unternehmen müssen ihre gesamten Kapazitäten dafür aufwenden, C-Bauteile zu beschaffen. Denn das Fehlen dieser würde ganze Produktionslinien stilllegen. Die Auswirkungen des Preisverfalls der letzten Jahre sind tief verwurzelt. Kleine Margen oder Negativergebnisse bei den Herstellern führten zu minimalen Investitionen oder dem völligen Aussetzen. Große Hersteller zogen sich aus dem Markt zurück. Dem gegenüber steht der steigende Bedarf durch die gute gesamtkonjunkturelle Entwicklung. Aktuell entwickeln sich die Preise teilweise explosionsartig und Fertigungskapazitäten überbucht. Dahinter steckt teils der echte Bedarf, also auch viele doppelte Bestellplatzierungen. Gerade in diesem überhitzten Markt ist die Zusammenarbeit von der Entwicklungsabteilung bis hin zum Einkauf erforderlich. Vermeintliche Einsparpotentiale eines ganzen Jahres in der Vergangenheit durch den Einkauf generiert, können mit nur einer einzigen Stunde Fertigungsstillstand ausgelöscht werden. Es lohnt sich also doppelt zu prüfen, ob Kleinstbauformen mit größter Packungsdichte aus Sicht der Applikation zwingend erforderlich sind. Die elektrische Performance und die aktuelle Verfügbarkeit spricht jedenfalls klar dagegen.