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《日科干货》​MLCC电容温度最高能达到多以及电容特性和注意事项

日期: 2018-05-21
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MLCC结构和工作原理

MLCC电容结构较简单,由陶瓷介质、内电极金属层和外电极三层构成。

MLCC的电容量公式可以如下表示:

C:电容量,以F(法拉)为单位,而MLCC之电容值以PF,nF,和?F为主。

ε:电极间绝缘物的介质常数,单位为法拉/公尺。

K:介电常数(依陶瓷种类而不同)

A:导电面积(产品大小及印刷面积而不同)

D:介电层厚度(薄带厚度)

n:层数(堆栈层数)

我们都知道,电容就是可以储存电量的容器,它基本原理就是使用两片互相平行但未接触在一起的金属,中间以空气或是其它材料作为为绝缘物,将两片金属的一片接在电池的正极,另一片接在负极,金属片上就能储存电荷。相比常见的电解电容,MLCC(多层陶瓷电容器)因为可以作成薄片(n堆栈层数很多),因此在同样的体积下MLCC可以大大提升其电容器的容量。

mlcc电容温度最高能达到多少

多层陶瓷电容器(MLCC)一般没有什么耐温的说法,只要注意到使用温度就可以了,一类瓷和二类瓷的使用温度在-55~+125度。

汽车级径向引线的多层陶瓷片式电容器(MLCC)的工作温度范围提高到+200℃,达到II类陶瓷通孔器件的业内最高温度。

MLCC被认定能在-55℃~+200℃温度范围内工作500小时,在+175℃温度下则没有时间限制。器件具有良好的高温性能,容量从100pF到1μF,电容公差保持在严格的±5%。

I类和II类陶瓷MLCC使用电容变化为±30ppm/K的非常稳定的C0G电介质和-55℃~+175℃温度范围TCC为+22%/-56%的X0U电介质。X0U电介质还达到了X7R的规格,-55℃~+125℃范围内的电容变化为±15%,达到X9V的规格,-55℃~+200℃范围的电容变化为+22%/-82%。为了直接焊在引线框架上,或用塑料注模,电容器使用间距2.5mm和5.0mm的直腿引线或弯引线。引线直径0.5mm或0.6mm,用100%镀锡的覆铜钢制造。

电容器不含铅,符合RoHS,无卤素,采用耐火环氧树脂制造的涂层符合UL 94 V-0。

MLCC电容特性及注意事项

MLCC厂家在生产过程中,如果工艺不好,就有可能会有隐患。比如介质空洞、烧结纹裂、分层等都会带来隐患。这点只能通过筛选优秀的供应商来保证(后面还会谈到供应商选择问题)。

另外就是陶瓷本身的热脆性和机械应力脆性的故有可靠性,导致电子设备厂在使用MLCC时,使用不当也容易失效。

MLCC现在做到几百层甚至上千层了,每层是微米级的厚度。所以稍微有点形变就容易使其产生裂纹。另外同样材质、尺寸和耐压下的MLCC,容量越高,层数就越多,每层也越薄,于是越容易断裂。另外一个方面是,相同材质、容量和耐压时,尺寸小的电容要求每层介质更薄,导致更容易断裂。裂纹的危害是漏电,严重时引起内部层间错位短路等安全问题。而且裂纹有一个很麻烦的问题是,有时比较隐蔽,在电子设备出厂检验时可能发现不了,到了客户端才正式暴露出来。所以防止MLCC产生裂纹意义重大。

MLCC受到温度冲击时,容易从焊端开始产生裂纹。在这点上,小尺寸电容比大尺寸电容相对来说会好一点,其原理就是大尺寸的电容导热没这么快到达整个电容,于是电容本体的不同点的温差大,所以膨胀大小不同,从而产生应力。这个道理和倒入开水时厚的玻璃杯比薄玻璃杯更容易破裂一样。另外,在MLCC焊接过后的冷却过程中,MLCC和PCB的膨胀系数不同,于是产生应力,导致裂纹。要避免这个问题,回流焊时需要有良好的焊接温度曲线。如果不用回流焊而用波峰焊,那么这种失效会大大增加。MLCC更是要避免用烙铁手工焊接的工艺。然而事情总是没有那么理想。烙铁手工焊接有时也不可避免。比如说,对于PCB外发加工的电子厂家,有的产品量特少,贴片外协厂家不愿意接这种单时,只能手工焊接;样品生产时,一般也是手工焊接;特殊情况返工或补焊时,必须手工焊接;修理工修理电容时,也是手工焊接。无法避免地要手工焊接MLCC时,就要非常重视焊接工艺。首先必须告知工艺和生产人员电容热失效问题,让其思想上高度重视这个问题。其次,必须由专门的熟练工人焊接。还要在焊接工艺上严格要求,比如必须用恒温烙铁,烙铁不超过315°C(要防止生产工人图快而提高焊接温度),焊接时间不超过3秒选择合适的焊焊剂和锡膏,要先清洁焊盘,不可以使MLCC受到大的外力,注意焊接质量,等等。最好的手工焊接是先让焊盘上锡,然后烙铁在焊盘上使锡融化,此时再把电容放上去,烙铁在整个过程中只接触焊盘不接触电容(可移动靠近),之后用类似方法(给焊盘上的镀锡垫层加热而不是直接给电容加热)焊另一头。

机械应力也容易引起MLCC产生裂纹。由于电容是长方形的(和PCB平行的面),而且短的边是焊端,所以自然是长的那边受到力时容易出问题。于是,排板时要考虑受力方向。比如分板时的变形方向于电容的方向的关系。在生产过程中,凡是PCB可能产生较大形变的地方都尽量不要放电容。比如PCB定位铆接、单板测试时测试点机械接触等等都会产生形变。另外半成品PCB板不能直接叠放,等等。


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