帶你認識MLCC電容:電子製造少不了它

億佰特物聯網實驗室 發佈 2022-07-09T19:34:57.690760+00:00

一:電容的定義所謂的電容其實就是兩個相互靠近的導體,中間夾一層不導電的絕緣介質,構成了一個電容器。當電容器的兩個極板之間加上電壓時,電容器就會儲存電荷。

一:電容的定義

所謂的電容其實就是兩個相互靠近的導體,中間夾一層不導電的絕緣介質,構成了一個電容器。當電容器的兩個極板之間加上電壓時,電容器就會儲存電荷。

二:MLCC陶瓷電容物理結構

MLCC (Multi-layer Ceramic Capacitors)就是片式多層陶瓷電容器英文縮寫。是由印好電極(內電極)的陶瓷介質膜片以錯位的方式疊合起來,經過一次性高溫燒結形成陶瓷晶片,再在晶片的兩端封上金屬層(外電極) , 從而形成-個類似獨石的結構體,故也叫獨石電容器。

可以看到,內部電極通過-層層疊起來,來增大電容兩極板的面積,從而增大電容量。陶瓷介質即為內部填充介質,不同的介質做成的電容器的特性不同,有容量大的,有溫度特性好的,有頻率特性好的等等,這也是為什麼陶瓷電容有這麼多種類的原因。

三:特點

由於獨石電容屬於陶瓷電容,因此它具有陶瓷電容的基本特性。獨石電容電容量大(電容值可以做到1uF)、體積小、電容量比較穩定,溫漂係數小、壽命長、等效直流電阻小、允許脈動電流大、可靠性高、高頻阻抗低耐高溫、絕緣性好、成本低等,但是獨石電容製造複雜,比-般電容製造要求嚴格。

優點:無極性、價格便宜、體積小,可以做到01005封裝。容積率大,適合用在小型化的電子產品中。Class1類電容,溫度特性好。絕緣電阻在數GΩ以上,漏電流很小。

缺點:容積率小,容量沒有鉭電容,鋁電解電容大非Class1類電容,容值隨溫度變化較大。韌性差,擠壓容易斷裂。

四、電容製造流程

獨石電容由於是多層片電容,在製造過程當中對無塵等環境要求苛刻,主要步驟有:

①瓷膜成型:這部分包含配料球磨以及流沿,將糊狀漿體均勻塗在薄膜上面。

②印刷:將電極的材料按既定規則印刷到流沿後的糊狀漿體上,目的是使電極錯位。

③堆疊:將印刷好電極的流沿漿體塊按照容值的不同疊加起來,形成了獨石電容雛形。

④均壓:對堆疊後的獨石電容雛形體進行緊密結合。

⑤切割:將電容雛形切割成單體。

⑥去膠:採用高溫方法去除原材料中的含的粘合劑。

⑦燒結:採用高溫將陶瓷粉燒結成陶瓷材料並形成陶瓷顆粒。

五、MLCC常見問題

MLCC—多層片式陶瓷電容器,簡稱貼片電容,會引起噪聲嘯叫問題……

陶瓷介質是MLCC主要組成部分,電壓作用下,電致伸縮不可避免。如電致伸縮強烈表現為壓電效應,則會產生振動。

如上所示,X7R-MLCC兩端加上大幅度變化電壓後,BaTiO3陶瓷產生逆壓電效應,MLCC形變振動並傳遞到PCB板上發生共振。當電壓信號的頻率在20Hz~20kHz人耳聽覺範圍內,則能聽到電容在嘯叫。

解決嘯叫的對策降低MLCC電容器產生的可聽噪聲的方法有很多,但所有解決方案都會增加成本。

①改變電容器類型是最直接的方法,用順電陶瓷電容、鉭電容和薄膜電容等不具有壓電效應的電容器替代。但需要考慮體積空間、可靠性和成本等問題。

②調整電路,將加在MLCC大的交變電壓消除或者將其頻率移出人耳聽感頻段(人耳最敏感音頻為1KHz- -3KHz)。

③ 注意PCB布局、PCB板規格, 幫助降低喊叫水平。

④選用無噪聲或低噪聲的MLCC。

無噪/低噪聲MLCC的設計目前針對ML CC的嘯叫現象,設計解決措施有三種:

1、加厚底部保護層由於保護層厚度部分是沒有內電極的,這部分的BaTiO3陶瓷不會發生形變,當兩端的焊錫高度不超過底保護層厚度,這時產生的形變對PCB影響要小,有效地降低噪聲。

2、附加金屬支架結構結構圖如下,它採用金屬支架把MLCC晶片架空。

MLCC與PCB板隔空,把逆壓電效應產生形變通過金屬支架彈性緩衝,減少對PCB板的作用,有效的降低噪聲。

3、使用壓電效應弱的介質材料設計製造通過對鈦酸鋇(BaTiO3) 進-步摻雜犧一定的介電常數和溫度特性,得到壓電效應大大減弱的介質材料,用其製造的MLCC可有效的降低噪聲。各大MLCC廠家,都有相應低噪材質的MLCC產品系列。

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