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학술저널
저자정보
이창호 (삼화콘덴서공업(주)) 윤중락 (삼화콘덴서공업(주))
저널정보
한국전기전자재료학회 Transactions on Electrical and Electronic Materials Transactions on Electrical and Electronic Materials 제22권 제4호
발행연도
2021.8
수록면
424 - 431 (8page)
DOI
https://doi.org/10.1007/s42341-021-00317-0

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Heat generation with decrease in multilayer ceramic capacitor (MLCC) device size proves problematic in various fields. Herein, we performed heating temperature measurements according to various MLCC sizes and several finite element analysis (FEA) simulations to improve the self-heating characteristics. For the experiments, 1005, 1608, and 2012 size MLCCs with a 1-μF capacitance were selected, and temperature changes were measured using a ripple current test at 10 kHz. Thethermal resistance ( Rt ) and equivalent series resistance (ESR) of the 1005, 1608, and 2012 MLCCs were determined to be 94 °C/W and 92 mΩ, 86 °C/W and 69 mΩ, and 82 °C/W and 37 mΩ, respectively. The experimental results confi rm that theESR value and MLCC size signifi cantly infl uence thermal resistance due to ripple current. To improve the heat generation characteristics due to ripple current, an FEA model was constructed considering the dielectrics, conductors, and design parameter characteristics to verify the temperature changes according to ESR and MLCC size. After application of ripple current from the measured ESR value through the ANSYS Maxwell 3D software, the extracted ohmic loss value was converted to the ANSYS Icepak software to verify the temperature change value. Resultantly, a measured temperature change and simulation result error range of within 1% were obtained. For MLCC incorporation in applications such as 5G network equipment and electric vehicles, considering reliability characteristics, the internal stress and heat fl ux values were analyzed using the ANSYS mechanical software as per temperature change according to MLCC size, volume, and ripple current. The results confi rmed that with MLCC volume increase, the internal heat fl ux increased according to the temperature change, temperature increase was suppressed owing to the smooth heat fl ux, and the internal stress appeared smaller.
#Multi-layer ceramic capacitors (MLCCs) #Self-heating #Thermal resistance ( Rt ) #Equivalent series resistance(ESR) #Finite element analysis #Mechanical #Maxwell 3D #Icepak

목차

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Xiaoqiang Zhang / 2017 / Review on State of Charge Estimation Methods for Li-Ion Batteries / Transactions on Electrical and Electronic Materials 18(3):136~140 dbpia 류주현 / 2019 / Microstructure and Dielectric Properties of Bi2O3 Added (Ba0.86Ca0.14)(Ti0.85Zr0.12Sn0.03)O3 Ceramics / Transactions on Electrical and Electronic Materials 20(1):36~39 dbpia V.O. Belko / 2019 / Numerical simulation of electro-thermal processes in multilayer ceramic capacitors / IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus). IEEE 2019 :78~80 google schola H. Kishi / 2003 / Base-metal electrode-multilayer ceramic capacitors: past, present and future perspectives / Jpn. J. Appl. Phys 42(1R):1 google schola G. Yang / 2008 / Evaluation of residual stress in a multilayer ceramic capacitor and its eff ect on dielectric behaviors under applied DC bias fi eld / J. Am. Ceram. Soc 91(3):887~892 google schola

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