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《日科干货》一文看懂MLCC电容的存储条件及使用期限

日期: 2018-03-30
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MLCC的定义

MLCC(MulTI-layerCeramicCapacitors)是片式多层陶瓷电容器英文缩写。是由印好电极(内电极)的陶瓷介质膜片以错位的方式叠合起来,经过一次性高温烧结形成陶瓷芯片,再在芯片的两端封上金属层(外电极),从而形成一个类似独石的结构体,故也叫独石电容器。

MLCC产品的主要特点

1、等效串联电阻小,阻抗低

在0.1-10MHz范围内,4.7μF的MLCC远比10倍容量的铝电解电容器及2倍以上容量的钽电解电容器阻抗要小得多,因此,在高频工作条件下,它有可能取代尺寸大或价格高的铝电解电容器或钽电解电容器,并有更好的性能。

2、额定纹波电流大

电容器的一个重要功能是用做平滑滤波器,因此额定纹波电流大小是一个重要性能指标。在设计滤波电路中,电容器的额定纹波电流要大于电路的最大纹波电流。由于MLCC的ESR小,因此它的额定纹波电流大,大电流的充、放电不会使电容器因过热而损坏。

3、品种、规格齐全

MLCC的品种、规格齐全。有耐高压系列(500~5000V)、EMI滤波系列、低阻抗系列、有高精度调谐系列(RF频段)及多个电容器阵列,适合各方面应用。4、尺寸小

MLCC中0402尺寸的电容器的容量可达0.047μF(X5R)、0.1μF(Y5V),0603尺寸的可达1μF(Y5V),0805尺寸。

mlcc电容的存储条件及使用期限

使用期限:

陶瓷电容器的保质期取决于存储条件和包装的方法的部分。电容器终端将随着时间慢慢氧化导致退化的设备的可焊性。因此建议应该使用陶瓷电容器在1年的时间。对于Pd/Ag终止建议6个月。在磁带和卷轴包装应该用于先进先出(FIFO)的基础。卷筒应储存在远离阳光直射。部件不应该远离他们的原始包装,直到他们准备好使用。任何未使用的产品要重新包装和密封尽快。下面的预防措施应该被认可。

存储条件:

温度之间应保持5到40°C

相对湿度应保持在70%至之间

不存储在腐蚀性环境中,盐、氯、碱或酸气体存在。

MLCC的材质和其对应的特性

使用MLCC,不能不了解MLCC的不同材质和这些材质对应的性能。MLCC的材质有很多种,每种材质都有自身的独特性能特点。不了解这些,所选用的电容就很有可能满足不了电路要求。举例来说,MLCC常见的有C0G(也称NP0)材质,X7R材质,Y5V材质。C0G的工作温度范围和温度系数最好,在-55°C至+125°C的工作温度范围内时温度系数为0±30ppm/°C。X7R次之,在-55°C至+125°C的工作温度范围内时容量变化为±15%。Y5V的工作温度仅为-30°C至+85°C,在这个工作温度范围内时其容量变化可达-22%至+82%。当然,C0G、X7R、Y5V的成本也是依次减低的。在选型时,如果对工作温度和温度系数要求很低,可以考虑用Y5V的,但是一般情况下要用X7R的,要求更高时必须选择COG的。一般情况下,MLCC厂家都设计成使X7R、Y5V材质的电容在常温附近的容量最大,但是随着温度上升或下降,其容量都会下降。

仅仅了解上面知识的还不够。由于C0G、X7R、Y5V的介质的介电常数是依次减少的,所以,同样的尺寸和耐压下,能够做出来的最大容量也是依次减少的。有的没经验的工程师,以为想要什么容量都有,选型时就会犯错误,选了不存在的规格。比如想用0603/C0G/25V/3300pF的电容,但是0603/C0G/25V的MLCC一般只做到1000pF。其实只要仔细看了厂家的选型手册,就不会犯这样的错误。另外,对于入门不久的设计工程师,对元件规格的数序(E12、E24等)没概念,会给出0.5uF之类的不存在的规格出来。即使是有经验的工程师,对于规格的压缩也没概念。比如说,在滤波电路上,原来有人用到了3.3uF的电容,他的电路也能用3.3uF的电容,但他有可能偏偏选了一个没人用过的4.7uF或2.2uF的电容规格。不看厂家选型手册选型的人,还会犯下面这种错误,比如选了一个0603/X7R/470pF/16V的电容,而事实上一般厂家0603/X7R/470pF的电容只生产50V及其以上的电压而不生产16V之类的电压了。

另外注意片状电容的封装有两种表示方法,一种是英制表示法,一种是公制表示法。美国的厂家用英制的,日本厂家基本上都用公制的,而国产的厂家有用英制的也有用公制的。一个公司所用到的电容封装,只能统一用一种制式来表示,不能这个工程师用英制那个工程师用公制。否则会搞混乱。极端的情况下,还会弄错。比如说,英制的有0603的封装,公制的也有0603的封装,但是两者实际上是完全不同的尺寸的。英制的0603封装对应公制的是1608,而公制的0603封装对应英制的却是0201!其实英制封装的数字大约乘以2.5(前2位后2位分开乘)就成为了公制封装规格。现在流行的是用英制的封装表达法。比如我们常说的0402封装就是英制的表达法,其对应的公制封装为1005(1.0*0.5mm)。

不同介质的MLCC性能

另外,设计工程师除了要了解MLCC的温度性能外,还应该了解更多的性能。比如Y5V介质的电容,虽然容量很大,但是,这种铁电陶瓷有一个缺点,在就是其静态容量随其直流偏置工作电压的增大而减少,最大甚至会下降70%。比如一个Y5V/50V/10uF的电容,在50V的直流电压下,其容量可能只有3uF!当然,不同的厂家的特性有差异,有的下降可能没这么严重。如果你一定要用Y5V的电容,除了要知道其容量随温度的变化曲线图外,还必须向厂家索取其容量随直流偏置电压变化的曲线图(甚至是要容量温度直流偏置综合图)。使用Y5V电容要有足够的电压降额。X7R的容量随其直流偏置工作电压的增大也减少,不过没有Y5V的那么明显。同时,MLCC尺寸越小,这种效应就越明显。

不同的材质的频率特性也不同。设计师必须了解不同材质的不同频率特性。比如C0G(又称高频热补偿型介质)的高频特性好,X7R的次之,Y5V的差。在做平滑(电源滤波)用途时,要求容量尽量大,所以可用Y5V电容,也就是说,Y5V电容可以取代电解电容。在做旁路用途时,比如IC的VCC引脚旁的旁路电容,至少要选用X7R电容。而振荡电路则必须用C0G电容。由于Y5V的性能较差,我一般都是不推荐使用的,要求设计工程师尽量考虑用X7R电容(或X5R电容)。如果对容量体积比要求高的场合,则考虑用钽电容而尽量避免用Y5V电容。当然,如果你们公司要求不高,还是可以考虑Y5V电容,但是要特别小心。

一般说MLCC的ESL(等效串联电感)、ESR(等效串联电阻)小,是相对于电解电容(包括钽电解电容)而言的。事实上,高频时,MLCC的ESL、ESR不可以忽略。一般C0G电容的谐振点能达上百MHz,一般X7R电容的谐振点能达几十MHz,而Y5V电容的谐振点仅仅是数MHz甚至不到1MHz。谐振点意味着,超过了这个频率,电容已经不是电容特性了,而是电感特性了。如果想使MLCC用于更高频率,比如微波,那么,就必须用专门的微波材料和工艺制造的MLCC。微波电容要求ESL、ESR必须更小。


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