元器件知識(shí)-MLCC電容特性及注意事項(xiàng)-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2021-10-29
MLCC（Multi-layer Ceramic Capacitors）是片式多層陶瓷電容器英文縮寫(xiě)。
是由印好電極（內(nèi)電極）的陶瓷介質(zhì)膜片以錯(cuò)位的方式疊合起來(lái)，經(jīng)過(guò)一次性高溫?zé)Y(jié)形成陶瓷芯片，再在芯片的兩端封上金屬層（外電極），從而形成一個(gè)類(lèi)似獨(dú)石的結(jié)構(gòu)體，故也叫獨(dú)石電容器。
由印好電極（內(nèi)電極）的陶瓷介質(zhì)膜片以錯(cuò)位的方式疊合起來(lái)，經(jīng)過(guò)一次性高溫?zé)Y(jié)形成陶瓷芯片，再在芯片的兩端封上金屬層（外電極），以實(shí)現(xiàn)所需的電容值及其他參數(shù)特性。
如下圖所示，MLCC電容結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，由陶瓷介質(zhì)、內(nèi)電極金屬層和外電極三層構(gòu)成。
MLCC的電容量公式可以如下表示：
C：電容量，以F（法拉）為單位，而MLCC之電容值以PF，nF，和μF為主。
ε：電極間絕緣物的介質(zhì)常數(shù)，單位為法拉／公尺。
K：介電常數(shù)（依陶瓷種類(lèi)而不同）
A：導(dǎo)電面積（產(chǎn)品大小及印刷面積而不同）
D：介電層厚度（薄帶厚度）
n：層數(shù)（堆棧層數(shù)）
我們都知道，電容就是可以?xún)?chǔ)存電量的容器，它基本原理就是使用兩片互相平行但未接觸在一起的金屬，中間以空氣或是其它材料作為為絕緣物，將兩片金屬的一片接在電池的正極，另一片接在負(fù)極，金屬片上就能儲(chǔ)存電荷。
相比常見(jiàn)的電解電容，MLCC（多層陶瓷電容器）因?yàn)榭梢宰鞒杀∑╪堆棧層數(shù)很多），因此在同樣的體積下MLCC可以大大提升其電容器的容量。
mlcc電容溫度能達(dá)到多少
多層陶瓷電容器（MLCC）一般沒(méi)有什么耐溫的說(shuō)法，只要注意到使用溫度就可以了，一類(lèi)瓷和二類(lèi)瓷的使用溫度在-55~+125度。
汽車(chē)級(jí)徑向引線的多層陶瓷片式電容器（MLCC）的工作溫度范圍提高到+200℃，達(dá)到II類(lèi)陶瓷通孔器件的業(yè)內(nèi)最高溫度。
MLCC被認(rèn)定能在-55℃～+200℃溫度范圍內(nèi)工作500小時(shí)，在+175℃溫度下則沒(méi)有時(shí)間限制。器件具有良好的高溫性能，容量從100pF到1μF，電容公差保持在嚴(yán)格的±5%。
I類(lèi)和II類(lèi)陶瓷MLCC使用電容變化為±30ppm/K的非常穩(wěn)定的C0G電介質(zhì)和-55℃～+175℃溫度范圍TCC為+22%/-56%的X0U電介質(zhì)。
X0U電介質(zhì)還達(dá)到了X7R的規(guī)格，-55℃～+125℃范圍內(nèi)的電容變化為±15%，達(dá)到X9V的規(guī)格，-55℃～+200℃范圍的電容變化為+22%/-82%。
為了直接焊在引線框架上，或用塑料注模，電容器使用間距2.5mm和5.0mm的直腿引線或彎引線。引線直徑0.5mm或0.6mm，用100%鍍錫的覆銅鋼制造。
電容器不含鉛，符合RoHS，無(wú)鹵素，采用耐火環(huán)氧樹(shù)脂制造的涂層符合UL 94 V-0。
MLCC廠家在生產(chǎn)過(guò)程中，如果工藝不好，就有可能會(huì)有隱患。比如介質(zhì)空洞、燒結(jié)紋裂、分層等都會(huì)帶來(lái)隱患。
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MLCC時(shí)，使用不當(dāng)也容易失效。
MLCC現(xiàn)在做到幾百層甚至上千層了，每層是微米級(jí)的厚度。所以稍微有點(diǎn)形變就容易使其產(chǎn)生裂紋。
另外同樣材質(zhì)、尺寸和耐壓下的MLCC，容量越高，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(wèn)題。
而且裂紋有一個(gè)很麻煩的問(wèn)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(lái)。所以防止MLCC產(chǎn)生裂紋意義重大。
MLCC受到溫度沖擊時(shí)，容易從焊端開(kāi)始產(chǎn)生裂紋。
在這點(diǎn)上，小尺寸電容比大尺寸電容相對(duì)來(lái)說(shuō)會(huì)好一點(diǎn)，其原理就是大尺寸的電容導(dǎo)熱沒(méi)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)道理和倒入開(kāi)水時(shí)厚的玻璃杯比薄玻璃杯更容易破裂一樣。
另外，在MLCC焊接過(guò)后的冷卻過(guò)程中，MLCC和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(wèn)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(huì)大大增加。MLCC更是要避免用烙鐵手工焊接的工藝。然而事情總是沒(méi)有那么理想。烙鐵手工焊接有時(shí)也不可避免。
比如說(shuō)，對(duì)于PCB外發(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(wú)法避免地要手工焊接MLCC時(shí)，就要非常重視焊接工藝。首先必須告知工藝和生產(chǎn)人員電容熱失效問(wèn)題，讓其思想上高度重視這個(gè)問(wèn)題。其次，必須由專(zhuān)門(mén)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(guò)315℃（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(guò)3秒選擇合適的焊焊劑和錫膏，要先清潔焊盤(pán)，不可以使MLCC受到大的外力，注意焊接質(zhì)量，等等。
好的手工焊接是先讓焊盤(pán)上錫，然后烙鐵在焊盤(pán)上使錫融化，此時(shí)再把電容放上去，烙鐵在整個(gè)過(guò)程中只接觸焊盤(pán)不接觸電容（可移動(dòng)靠近），之后用類(lèi)似方法（給焊盤(pán)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MLCC產(chǎn)生裂紋。由于電容是長(zhǎng)方形的（和PCB平行的面），而且短的邊是焊端，所以自然是長(zhǎng)的那邊受到力時(shí)容易出問(wèn)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(guò)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定位鉚接、單板測(cè)試時(shí)測(cè)試點(diǎn)機(jī)械接觸等等都會(huì)產(chǎn)生形變。另外半成品PCB板不能直接疊放，等等。
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