I condensatori ceramici multistrato in chip sono sempre più utilizzati in applicazioni industriali e automotive per la loro induttanza intrinseca molto bassa e l’ampio range di temperatura operativa. Il loro impiego è però condizionato da alcuni fattori di natura non tecnica. Si consideri, come esempio, il caso del progettista di un inverter che, per una nuova applicazione su veicoli elettrici, necessita di condensatori di filtro, tipicamente a film plastico e provvisti di terminali per l’inserzione nei fori metallizzati di un circuito stampato. Dal punto di vista del montaggio, una scelta discutibile, a cui sarebbe di gran lunga preferibile la tecnologia del montaggio superficiale: un Mlcc infatti, per la sua induttanza più bassa di un condensatore a film e per la sua temperatura operativa più alta, può essere posizionato nelle immediate vicinanze dei circuiti critici, consentendo l’impiego di un valore di capacità inferiore. Sfortunatamente, i condensatori Mlcc non possono offrire gli alti valori di capacità richiesti, tanto da rendere necessario montarne diversi in parallelo, scegliendo il valore disponibile più alto per ridurne al minimo il numero. Una tensione di lavoro tipica di circa 450 Vdc con sovrapposto un ripple ac, per ottenere un adeguato margine di sicurezza, impone di utilizzare un componente da 1kV. Pertanto, un Mlcc certificato Aec-Q200 da 1µF 1kV, in dielettrico X7R e formato 3640 con induttanza di circa 2 µH, può essere la scelta giusta. Sfortunatamente, per le regolamentazioni internazionali sul duplice uso, un tale componente è potenzialmente soggetto a limitazioni in materia di esportazione.
La legislazione Dual-Use
La legislazione Dual-Use per i condensatori proviene dal Nuclear Suppliers Group e si riferisce a componenti che potrebbero essere utilizzati in applicazioni militari con classificazione 3a201a2. È una legge internazionale recepita da quasi tutti i paesi. Le linee guida Nsg stabiliscono che lo stato di duplice uso sia applicato ai condensatori per scarica impulsiva aventi le seguenti caratteristiche: tensione nominale maggiore di 1,4 kV, energia immagazzinata maggiore di 10 J, capacità maggiore di 0,5 µF e induttanza serie inferiore a 50 nH; oppure tensione nominale maggiore di 750 V, capacità maggiore di 0,25 µF e induttanza serie inferiore a 10 nH. Gli Mlcc possono ricadere nella categoria 2 anche se non sono classificati come condensatori per scarica impulsiva. Questo perchè Nsg non definisce il concetto di scarica impulsiva e non c’è al momento una chiara definizione del suo significato: un condensatore è per scarica impulsiva perchè è progettato per esserlo o perchè è in grado di esserlo? Un Mlcc X7R standard può essere utilizzato in regime di scarica impulsiva, a prescindere dal fatto che sia stato progettato per tale uso. Alcuni paesi hanno evitato l’ostacolo traducendo la regolamentazione Nsg in legge senza le parole “scarica impulsiva” interpretando la definizione fornita da Nsg come un modo adeguato a definire di per sè un condensatore per scarica impulsiva. Ciò semplifica l’applicazione della legge. Neppure se si scegliesse un condensatore con tensione nominale di 750 Vdc e capacità inferiore a 250 nF, la situazione sarebbe chiara. La regola stabilisce 250 nF come limite del valore di capacità misurata a 750 Vdc. Ma il valore di capacità dei dielettrici di tipo II cade con la tensione applicata: l’Mlcc da 1 kV, 1µF può quindi essere adeguato finchè il valore di capacità reale scende sotto 250 nF, quando è applicata la tensione di 750 V. Analogamente, si deve considerare la possibilità opposta. Mentre molti Mlcc hanno un coefficiente capacità-tensione negativo, sono ora disponibili alcuni tipi con coefficiente positivo. A 750 V questi possono avere una capacità effettiva molto più alta di quanto stabilito che sia a 0 V, rendendo arduo determinare se è soggetto a restrizioni di esportazione soltanto per le sue caratteristiche nominali o il suo codice di catalogo. Il produttore dovrà essere in grado di confermare se un componente può essere considerato dual use e se è necessario fornire grafici a supporto: componenti con tensione nominale inferiore a 750 V saranno accettati, ma ogni argomento che ne suggerisca la possibilità di impiego a tensione più alta di quella dichiarata potrebbe essere visto come un tentativo di aggirare la legge. Per risolvere il problema, il progettista potrebbe prendere in considerazione un multistrato ceramico radiale con reofori. Anche questi ricadono sotto legislazione ma in un’area di incertezza, dal momento che l’induttanza dipende dal punto dei terminali dove viene misurata: i terminali sono solitamente da 1” a 1,5” e hanno una induttanza propria. Misurata alla estremità del terminale probabilmente supererà 10 nH, ma vicino al corpo sarà più bassa. Inoltre, ridurre il valore sotto la soglia e montare diversi condensatori in parallelo sulla scheda è una prassi consolidata.
Licenze ed esportazioni
Molti paesi richiedono una licenza per ogni esportazione. Ottenere una licenza non costituisce un problema e comporta una procedura semplice, che però richiede tempo. Ogni frontiera attraversata richiede poi una nuova licenza, a meno che non ci siano specifiche deroghe ed è responsabilità di chi esporta, che potrebbe anche essere il distributore, attivarsi per la licenza. Le norme di esportazione dual-use sono effettive e non possono essere ignorate. Le difficoltà possono comunque essere superate con una stretta collaborazione con i fornitori e i partner. I condensatori Mlcc stanno trovando nuove applicazioni nei sistemi elettrici che pilotano la ricerca per aumentare la capacità di immagazzinare energia per unità di volume. Nei prossimi anni possiamo aspettarci di vedere nuovi dielettrici e formati dimensionali maggiori, a significare che i componenti a duplice uso stanno diventando sempre più comuni. È quindi necessario che tutti gli attori della catena di approvvigionamento siano consapevoli dei problemi e li affrontino quanto prima.
