MLCC(片狀多層陶瓷電容)現(xiàn)在已經(jīng)成為了電子電路最常用

1、個(gè)人資料整理，僅供個(gè)人學(xué)習(xí)使用mlcc片狀多層陶瓷電容）現(xiàn)在已經(jīng)成為了電子電品&最常用的元件之一 .mlccs 面看來,非常簡單,可是，很多情況下,設(shè)計(jì)工程師或生產(chǎn)、工藝人員對 mlcc勺認(rèn) 識卻有不足的地方.以下談?wù)刴lcc&擇及應(yīng)用上的一些問題和注意事項(xiàng)。mlcc雖然是比較簡單的，但是，也是失效率相對較高的一種器件.失效率高，一方面是 mlcc吉構(gòu)固有的可靠性問題，另外還有選型問題以及應(yīng)用問題。由于電容算是“簡單”的器件,所以有的設(shè)計(jì)工程師由于不夠重視，從而對mlcc勺獨(dú) mlcc外狀多層卜瓷電容）現(xiàn)在已經(jīng)成為了電子電路最常用的元件之一.mlcci面看來,非常簡單,可是,很多情況下,設(shè)計(jì)工

2、程師或生產(chǎn)、工藝人員對 mlcc勺認(rèn)識卻有不足的地方.以下談?wù)刴lcc4擇及應(yīng)用上的一些問題和注意事mlcc然是比較簡單的，但是，也是失效率相對較高的一種器件.失 效率高，一方面是mlcc吉構(gòu)固有的可靠性問題，另外還有選型問題以及應(yīng)用問 題。由于電容算是“簡單”的器件，所以有的設(shè)計(jì)工程師由于不夠重視 從而對mlcc勺獨(dú)有特tt不了解.在理想化的情況下，電容選型時(shí)，主要考慮容量 及耐壓兩個(gè)參數(shù)就夠了 .但是對于mlcck僅考慮這兩個(gè)參數(shù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。使用mlcc不能不了解mlcc勺不同材質(zhì)和這些材質(zhì)對應(yīng)的性能.mlcc勺材質(zhì)有很多種，每種材質(zhì)都有自身的獨(dú)特性能特點(diǎn).不了解這些，所選 用的電容就很

3、有可能滿足不了電路要求.舉例來說，mlcct見白有c0g也稱np0） 材質(zhì),x7r材質(zhì),y5v材質(zhì).c0g的工作溫度范圍和溫度系數(shù)最好，在-55 c至 +125 c的工作溫度范圍內(nèi)時(shí)溫度系數(shù)為 0 30ppm，c.x7r次之，在-55 c至 +125 c的工作溫度范圍內(nèi)時(shí)容量變化為土 15%.y5v的工作溫度僅為-30 c至 +85 c,在這個(gè)工作溫度范圍內(nèi)時(shí)其容量變化可達(dá) -22%s+82%.當(dāng)然,c0g、x7r y5v的成本也是依次減低的.在選型時(shí)，如果對工作溫度和溫度系數(shù)要求很低，可 以考慮用y5v的，但是一般情況下要用x7r的，要求更高時(shí)必須選擇cog1一般 情況下,mlcct家都設(shè)計(jì)

4、成使x7r y5v材質(zhì)的電容在常溫附近的容量最大，但是 隨著溫度上升或下降，其容量都會下降。僅僅了解上面知識的還不夠.由于c0g x7r y5v的介質(zhì)的介電常數(shù) 是依次減少的，所以，同樣的尺寸和耐壓下，能夠做出來的最大容量也是依次減少 的.有的沒經(jīng)驗(yàn)的工程師，以為想要什么容量都有，選型時(shí)就會犯錯(cuò)誤，選了不存 在的規(guī)格.比如想用0603/c0g/25v/3300pf的電容，但是0603/c0g/25v的mlcc 一般只做到1000pf.其實(shí)只要仔細(xì)看了廠家的選型手冊，就不會犯這樣的錯(cuò)誤. 另外，對于入門不久的設(shè)計(jì)工程師，對元件規(guī)格的數(shù)序（e12、e24等）沒概念，會給 出0.5uf之類的不存在的

5、規(guī)格出來.即使是有經(jīng)驗(yàn)的工程師，對于規(guī)格的壓縮也 沒概念.比如說，在濾波電路上，原來有人用到了 3.3uf的電容，他的電路也能用 3.3uf的電容，但他有可能偏偏選了一個(gè)沒人用過的4.7uf或2.2uf的電容規(guī)格.不看廠家選型手冊選型的人，還會犯下面這種錯(cuò)誤，比如選了一個(gè) 0603/x7r/470pf/16v的電容，而事實(shí)上一般廠家 0603/x7r/470pf的電容只生產(chǎn) 50v及其以上的電壓而不生產(chǎn)16v之類的電壓了。另外注意片狀電容的封裝有兩種表示方法，一種是英制表示法，一種 是公制表示法.美國的廠家用英制的，日本廠家基本上都用公制的，而國產(chǎn)的廠家 有用英制的也有用公制的.一個(gè)公司所用到

6、的電容封裝，只能統(tǒng)一用一種制式來 表示,不能這個(gè)工程師用英制那個(gè)工程師用公制.否則會搞混亂.極端的t#況下， 還會弄錯(cuò).比如說,英制的有0603的封裝,公制的也有0603的封裝，但是兩者實(shí)際 上是完全不同的尺寸的.英制的0603封裝對應(yīng)公制的是1608，而公制的0603封 裝對應(yīng)英制的卻是0201!其實(shí)英制封裝的數(shù)字大約乘以2.5（前2位后2位分開乘） 就成為了公制封裝規(guī)格.現(xiàn)在流行的是用英制的封裝表達(dá)法.比如我們常說的 0402封裝就是英制的表達(dá)法，其對應(yīng)的公制封裝為1005（1.0*0.5mm）。另外，設(shè)計(jì)工程師除了要了解mlcc勺溫度性能外，還應(yīng)該了解更多 的性能.比如y5v介質(zhì)的電容，

7、雖然容量很大，但是,這種鐵電陶瓷有一個(gè)缺點(diǎn)，在 就是其靜態(tài)容量隨其直流偏置工作電壓的增大而減少，最大甚至?xí)陆?0%比如一個(gè)y5v/50v/10uf的電容，在50v的直流電壓下，其容量可能只有3uf!當(dāng)然， 不同的廠家的特性有差異，有的下降可能沒這么嚴(yán)重.如果你一定要用y5v的電 容，除了要知道其容量隨溫度的變化曲線圖外，還必須向廠家索取其容量隨直流 偏置電壓變化的曲線圖（甚至是要容量溫度直流偏置綜合圖）.使用y5v電容要有 足夠的電壓降額.x7r的容量隨其直流偏置工作電壓的增大也減少，不過沒有y5v 的那么明顯.同時(shí),mlcc尺寸越小，這種效應(yīng)就越明顯。不同的材質(zhì)的頻率特性也不同.設(shè)計(jì)師必須

8、了解不同材質(zhì)的不同頻 率特性.比如c0g區(qū)稱高頻熱補(bǔ)償型介質(zhì)）的高頻特性好，x7r的次之,y5v的差. 在做平滑（電源濾波）用途時(shí)，要求容量盡量大，所以可用y5v電容，也就是說,y5v 電容可以取代電解電容.在做旁路用途時(shí)，比如ic的vcch腳旁的旁路電容，至少 要選用x7r電容.而振蕩電路則必須用c0g電容.由于y5v的性能較差，我一般都 是不推薦使用的，要求設(shè)計(jì)工程師盡量考慮用x7r電容（或x5r電容）.如果對容量 體積比要求高的場合，則考慮用鋰電容而盡量避免用 y5v電容.當(dāng)然，如果你們公 司要求不高，還是可以考慮y5v電容，但是要特別小心。一般說mlcc勺esl（等效用聯(lián)電感）、esr

9、代效串聯(lián)電阻）小，是相對 于電解電容（包括鋰電解電容）而言的.事實(shí)上，高頻時(shí),mlcc的esl es林可以 忽略.一般c0gfe容的諧振點(diǎn)能達(dá)上百mhz, 一般x7r電容的諧振點(diǎn)能達(dá)幾十 mhz, 而y5v電容的諧振點(diǎn)僅僅是數(shù)mhz!至不到1mhz諧振點(diǎn)意味著，超過了這個(gè)頻 率，電容已經(jīng)不是電容特性了，而是電感特性了 .如果想使mlccffl于更高頻率，比 如微波，那么,就必須用專門的微波材料和工藝制造的 mlcc散波電容要求esl esr必須更小。mlcc-直在小型化的方向進(jìn)展.現(xiàn)在0402的封裝已經(jīng)是主流產(chǎn)品. 但是小型化可能帶來其它的一些危害.事實(shí)上，不是所有的電子產(chǎn)品都是那么在 意和歡

10、迎小型化mlcc勺.在意小型化白電子產(chǎn)品，比如手機(jī)、數(shù)碼產(chǎn)品等等，這些 產(chǎn)品成為mlcc、型化的主要推動(dòng)力.對于mlcct家來說，小型化mlccf有主要 的出貨量.但是從整個(gè)電子業(yè)界來說，還有很多電子設(shè)備，對小型化不是那么在乎 性能和可靠性才是關(guān)鍵考慮因素，mlcc、型化帶來了可靠性的隱患.比如通信設(shè) 備、醫(yī)療設(shè)備、工控設(shè)備、電源等.這些電子設(shè)備空間夠大，對mlcc、型化不是 很感興趣；而且,這些電子設(shè)備不像個(gè)人消費(fèi)品那樣追趕時(shí)髦且更新?lián)Q代快，而是 更在乎長久使用的可靠性，所以對于元件的余量要求更高（為了保證可靠性，余量 要大,所以尺寸更大的mlcct滿足要求.另外，更大的尺寸使得mlcct家

11、在提高 電容的可靠性上更有發(fā)揮的空間）.這點(diǎn)恰好與mlcct家追求小型化的方向不一 致.這是個(gè)矛盾.這些高可靠性要求的電子設(shè)備的特點(diǎn)是量不是很大，但是價(jià)格昂 貴（個(gè)別種類電源除外），可靠性要求也高.如果是知名的電子設(shè)備廠，日子會好過 一點(diǎn),因?yàn)閙lcct會為他們保存一些大尺寸的規(guī)格的 mlcck產(chǎn).如果不是知名的 電子設(shè)備廠，也不用那么悲觀，畢竟，還有少數(shù)mlcct定位不同,依然會繼續(xù)生產(chǎn) 大尺寸的電容.所以，作為這種電子設(shè)備的廠家，要善于尋找定位于高性能高可靠 的較大尺寸的mlcct家.但是有一個(gè)注意事項(xiàng)是,所選用的規(guī)格不可以是獨(dú)家才 有的規(guī)格,至少是有兩家滿足自己公司要求的 mlcct家在

12、生產(chǎn)這種規(guī)格.另外， 對于小型化不影響性能和可靠性要求時(shí)，還是優(yōu)先考慮小型化的m lccc有的公司在mlcc勺應(yīng)用上也會有一些誤區(qū).有人以為mlcci很簡單 的元件，所以工藝要求不高.其實(shí),mlco很脆弱的元件，應(yīng)用時(shí)一定要注意。mlcct家在生產(chǎn)過程中，如果工藝不好，就有可能會有隱患.比如介 質(zhì)空洞、燒結(jié)紋裂、分層等都會帶來隱患.這點(diǎn)只能通過篩選優(yōu)秀的供應(yīng)商來保 證（后面還會談到供應(yīng)商選擇問題）。另外就是陶瓷本身的熱脆性和機(jī)械應(yīng)力脆性的故有可靠性，導(dǎo)致電子設(shè)備廠在使用mlccm,使用不當(dāng)也容易失效。mlccffl在做到幾百層甚至上千層了 ，每層是微米級的厚度.所以稍 微有點(diǎn)形變就容易使其產(chǎn)生

13、裂紋.另外同樣材質(zhì)、尺寸和耐壓下的 mlcc量越 高，層數(shù)就越多，每層也越薄，于是越容易斷裂.另外一個(gè)方面是，相同材質(zhì)、容量 和耐壓時(shí)，尺寸小的電容要求每層介質(zhì)更薄，導(dǎo)致更容易斷裂.裂紋的危害是漏電 嚴(yán)重時(shí)引起內(nèi)部層間錯(cuò)位短路等安全問題.而且裂紋有一個(gè)很麻煩的問題是，有 時(shí)比較隱蔽，在電子設(shè)備出廠檢驗(yàn)時(shí)可能發(fā)現(xiàn)不了 ，到了客戶端才正式暴露出來 所以防止mlcct生裂紋意義重大。mlccs到溫度沖擊時(shí)，容易從焊端開始產(chǎn)生裂紋.在這點(diǎn)上，小尺寸 電容比大尺寸電容相對來說會好一點(diǎn)，其原理就是大尺寸的電容導(dǎo)熱沒這么快到 達(dá)整個(gè)電容，于是電容本體的不同點(diǎn)的溫差大，所以膨脹大小不同，從而產(chǎn)生應(yīng)力. 這個(gè)道

14、理和倒入開水時(shí)厚的玻璃杯比薄玻璃杯更容易破裂一樣.另外，在mlcc旱接過后的冷卻過程中,mlcc?口 pcb的膨脹系數(shù)不同，于是產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致裂紋.要 避免這個(gè)問題，回流焊時(shí)需要有良好的焊接溫度曲線.如果不用回流焊而用波峰 焊，那么這種失效會大大增加.mlccm是要避免用烙鐵手工焊接的工藝.然而事 情總是沒有那么理想.烙鐵手工焊接有時(shí)也不可避免.比如說，對于pc明卜發(fā)加工 的電子廠家，有的產(chǎn)品量特少，貼片外協(xié)廠家不愿意接這種單時(shí)，只能手工焊接； 樣品生產(chǎn)時(shí)，一般也是手工焊接；特殊情況返工或補(bǔ)焊時(shí)，必須手工焊接；修理工 修理電容時(shí)，也是手工焊接.無法避免地要手工焊接mlccm,就要非常重視焊接

15、工藝。首先必須告知工藝和生產(chǎn)人員電容熱失效問題，讓其思想上高度重視這個(gè)問題. 其次，必須由專門的熟練工人焊接.還要在焊接工藝上嚴(yán)格要求，比如必須用恒溫烙鐵，烙鐵不超過315。c（要防止生產(chǎn)工人圖快而提高焊接溫度），焊接時(shí)間不超 過3秒選擇合適的焊焊劑和錫膏，要先清潔焊盤，不可以使mlcce到大白外力, 注意焊接質(zhì)量，等等.最好的手工焊接是先讓焊盤上錫，然后烙鐵在焊盤上使錫融 化，此時(shí)再把電容放上去，烙鐵在整個(gè)過程中只接觸焊盤不接觸電容（可移動(dòng)靠 近），之后用類似方法（給焊盤上的鍍錫墊層加熱而不是直接給電容加熱 ）焊另一 頭。機(jī)械應(yīng)力也容易引起mlcct生裂紋.由于電容是長方形的（和pcbff行

16、的面），而且短的邊是焊端,所以自然是長的那邊受到力時(shí)容易出問 題.于是，排板時(shí)要考慮受力方向.比如分板時(shí)的變形方向于電容的方向的關(guān)系. 在生產(chǎn)過程中,凡是pcb可能產(chǎn)生較大形變的地方都盡量不要放電容.比如pcb 定位怫接、單板測試時(shí)測試點(diǎn)機(jī)械接觸等等都會產(chǎn)生形變.另外半成品pcbk不 能直接疊放.等等。下面談?wù)刴lcc勺廠家選擇與樣品認(rèn)證mlcc乍為相對低端的元件,歐美廠家一般不太愿意生產(chǎn)了或被日本 品牌收購了 .美國只剩下極少數(shù)的廠家還在生產(chǎn) mlcc但是市場占有量少,貨期 長.所以,mlcc故得最好的是日本品牌.當(dāng)然,臺灣和大陸也有一些知名廠家的 mlccf場占有率不錯(cuò).在普通的規(guī)格上，臺灣和大陸的名牌mlcc勺技術(shù)和質(zhì)量差 不多向日本的廠家靠攏了 .但是如果要用一些技術(shù)和質(zhì)量更優(yōu)良的 mlcc盯能只 能選擇美國和日本的品牌.總體來說，mlccm供選擇的廠家很多，由于mlcct格 不高，所以，選擇知名企業(yè)一般公司還是很樂意的.如果選擇的是一流企業(yè)的產(chǎn)品 那用起來自然是省心.但是，如果對一個(gè)品牌的mlc頃量不放心