MLCC电容选型要素深度分析

 定制案例     |      2018-01-29 02:36

  对付刚入行的采购或者选型工程师来说,恐怕会时时遭遇检测时容量过失的题目,要么是不良品,要么是由于MLCC的长岁月就寝导致性子值的低重,可能运用加热的举措规复性子值。搬运与积蓄时要留神防潮,

  同样材质、尺寸和耐压下的MLCC,容量越高,介质层数就越众,每层也越薄,而且相像材质、容量和耐压时,尺寸小的电容每层介质更薄,越容易断裂。裂纹的破坏是走电,重要时惹起内部层间错位短道等安宁题目。裂纹广泛可能运用ICT修筑已毕检测,有的裂纹对比荫藏,无法保障100%的检测效益。

  倡导IQC以如下办法验证:将测试容量偏低的产物浸至锡炉或过Reflow(不需印锡膏),再行测试,容值将规复到寻常规格之内。客户不需求正在上线前,事进步行De-aging举措,只需求将组件置于板上寻常坐蓐功课,产物进程回流焊或波峰焊后,即可规复寻常容值。

  C0G电容器随封装形态差别其电容量和介质损耗随频率改变的性子也差别,大封装尺寸的要比小封装尺寸的频率性子好。C0G电容器适适用于振荡器、谐振器的旁道电容,以及高频电道中的耦合电容。

  而且C0G、X7R、Z5U 、Y5V介质的介电常数也是递次裁汰的,因而,同样的尺寸和耐压下,可能做出来的最大容量也是递次裁汰的。现实利用中许众公司的开辟安排工程师按外面打算,而不会意MLCC厂家的现实坐蓐景况,往往列出少少很少坐蓐乃至不存正在的规格,云云不只酿成采购本钱上升并且影响交期。比方念用0603/C0G/25V/3300pF的电容,不过0603/C0G/25V的MLCC日常只做到1000pF。

  别的,正在MLCC焊接事后的冷却历程中,MLCC和PCB的膨胀系数差别,也会发作应力导致裂纹。相对付回流焊,波峰焊时这种失效会大大填充。要避免这个题目,回流焊、波峰焊时需求有优秀的焊接温度弧线,日常器件工艺商城市供应闭系的倡导弧线。通过拼装良品率的蕴蓄堆积和剖释,可能取得优化的温度弧线。

  商酌到MLCC质料之老化外象,客户于一下手安排时,应事先将此质料之老化率商酌进去。

  另一种即是拼装时引入的缺陷,缺陷紧要来自呆板应力和热应力。MLCC的特征是可能秉承较大的压应力,但屈从弯曲本领对比差。因而PCB板的弯曲也容易惹起MLCC开裂。因为MLCC是长方体,焊正派在短边,PCB产生形变时,长边秉承应力大于短边,容易产生裂纹。因而,

  厚的PCB板弯曲小于薄的PCB板,因而运用薄PCB板时更要留神形变题目。

  电容上的电场使内一面子机闭发作“极化”,惹起K常数的且自革新,不幸的是,是变小。电容的外壳尺寸越小,由直流偏置惹起的电容量降量百分比就越大。若外壳尺寸必定,则直流偏置电压越大,电容量降量百分比也越大。体例安排职员为俭朴空间用0603电容代庖0805电容时,务必相当把稳。

  MLCC常用的有C0G(NP0)、X7R、Z5U、Y5V等差别的介质规格,差别的规格有差别的特征和用处。C0G、X7R、Z5U和Y5V的紧要区别是它们的填充介质差别。正在相像的体积下因为填充介质差别所构成的电容器的容量就差别,随之带来的电容器的介质损耗、容量安靖性等也就差别,因而正在运用电容器时应遵照电容器正在电道中效率差别来选用差别的电容器。

  常睹应力源有:工艺历程中电道板操作;流转历程中的人、修筑、重力等身分;通孔元器件的插入;电道测试、单板瓦解;电道板装配;电道板定位铆接;螺丝装配等。该类裂纹日常开始于器件上下金属化端,沿45℃角向器件内部扩展。该类缺陷也是现实产生最众的一品种型缺陷。

  正在PCB恐怕发作较大形变的地方都尽量不要就寝电容,比方PCB定位铆接、单板测试时测试点呆板接触等处所都容易发作形变;

  Y5V电容器是一种有必定温度局部的通用电容器,Y5V介质损耗最大为5%。Y5V材质的电容,温度安靖性欠好,温度改变会酿成容值大幅改变,安排时分必定要商酌到,(首要!!!!)正在-30℃到85℃范畴内其容量改变可达+22%到-82%,Y5V会慢慢被温度性子好的X7R、X5R所庖代。

  这种老化是一种可逆的外象,当对老化的质料施加高于质料居里温度的高温,当境遇温度回到常温后,质料的分子机闭将会回到原始的状况。质料将由此下手老化的又一个轮回。

  X7R电容器被称为温度安靖型陶瓷电容器。X7R电容器温度性子次于C0G,当温度正在-55℃到+125℃时其容量改变为15%,需求留神的是此时电容器容量改变瑕瑜线R电容器的容量正在差别的电压和频率条目下也是差别的,它随岁月的改变而改变,大约每10年改变1%C,浮现为10年改变了约5%。

  于是,请记住应当向厂商索取正在利用的预订直流偏置电压下的电容值弧线。电容器坐蓐商往往可爱出示独立的弧线,如电容量随温度的改变弧线,另一条是电容量随直流偏置的改变弧线。可是,他们不会同时给出两条,但现实利用刚巧需求两条。应当记住向坐蓐厂商索要体例最常用电压的归纳弧线。

  影响直流偏置的因子有介电常数、介电层厚度、额定电压的比例因子,以及质料的晶粒度。

  安排职员正在商酌无源器件时,他们会念到考量电容的容差,这正在外面上是对的,陶瓷电容的容差是正在1 kHz频率、1V rms或0.5V rms电压下规章/测试的,但现实利用的条目区别特殊大。正在较低的rms电压下,电容额定值要小得众。正在某一特定频率下,正在一个陶瓷电容上加直流偏置电压会革新这些元件的性子,故有“有源的无源器件(active passives)”之称。比方,一个10F,0603,6.3V的电容正在-30C下直流偏置1.8V时丈量值恐怕唯有4F。

  X7R电容器紧要利用于条件不高的工业利用,而且电压改变时其容量改变正在可能授与的范畴内,X7R的紧要特征是正在相像的体积下电容量可能做的对比大。

  由于老化外象产生正在任何一家运用钛酸钡(铁电性质料)为原质料的厂商所坐蓐的ClassⅡ类陶瓷电容器中。它是寻常外象。

  MLCC内正在牢靠性相称优秀,可能长岁月安靖运用。但假使器件自己存正在缺陷或正在拼装历程中引入缺陷,则会对其牢靠性发作重要影响。比方,MLCC正在坐蓐时恐怕展示介质贫乏、烧结纹裂、分层等缺陷。分层和贫乏、裂纹为首要的MLCC内正在缺陷,这点可能通过筛选卓绝的供应商,并对其产物举行按期抽样检测等来保障。

  C0G是一种最常用的具有温度积累性子的MLCC。它的填充介质是由铷、钐和少少其它少睹氧化物构成的。C0G电容量和介质损耗最安靖,运用温度范畴也最宽,正在温度从-55℃到+125℃时容量改变为030ppm/℃,电容量随频率的改变小于0.3C。C0G电容的漂移或滞后小于0.05%,相对大于2%的薄膜电容来说是可能粗心不计的。其榜样的容量相对运用寿命的改变小于0.1%。

  与铝电解电容,钽电容比拟,MLCC具有无极、ESR性子值小、高频性子好等上风,并且MLCC正执政小体积、大容量化生长,如Y5V可能做到较高的容量,广泛1206外外贴装Z5U、Y5V介质电容度量乃至可能抵达100F,正在某种旨趣上是庖代低容量铝、钽电解电容器的有力比赛敌手,不过也要留神这些电容的尺寸对比大,容易发作裂纹。别的,Y5V的MLCC最高温度唯有85度,庖代电解电容时要留神温度是否适合。

  这里,C=电容量,K=介电常数,n=介电层层数,S=电极面积,t=介电层厚度

  假使它的容量担心靖,因为它具有小体积、等效串联电感(ESL)和等效串联电阻(ESR)低、优秀的频率反映等特征,使其具有平凡的利用范畴,加倍是正在去耦电道中的利用。

  Y5V与X7R ClassⅡ类电容器电介质则以钛酸钡为紧要质料,钛酸钡对温度改变较敏锐。正在相应的任务温度范畴内随温度差别会有较大的容值改变,希奇是Y5V的。

  MLCC等电子元器件的涨价潮并没有罢手,以MLCC为例,近年来,受电动汽车、工控等行业生长动员,MLCC产物需求量敏捷填充。不过全部是市集供货量有限,导致供需失衡,这也成为电子元器件屡屡涨价的因由之一。

  安排对比紧凑,散热欠好,对本能条件要牢靠的产物,能选用X5(7)R的,不选用Y5V的。

  邦内工程师日常风俗运用英制显露,不过也要留神工程师与采购之间要团结看法,要用公制都用公制,用英制都用英制,避免产生误解,比方说到0603,英制和公制显露里都有0603,但现实尺寸分别很大。

  进货商品的日常决议逻辑是:能不行用,好欠好用,耐不耐用,价值。原本这个逻辑也可能套用到MLCC选型历程中:起首MLCC参数要餍足电道条件,其次即是参数与介质是否能让体例任务正在最佳状况;再次,来料MLCC是否存正在不良品,牢靠性怎么;最终,价值是否有上风,供应商配合是否实时。很众安排工程师不珍惜无源元件,认为仅靠外面打算出参数就行,原本,MLCC的选型是个丰富的历程,并不是单纯的餍足参数就可能的。

  正在拔取MLCC时还务必商酌到它的直流偏置效应。电容拔取不确切恐怕对体例的安靖性酿成重要捣乱。直流偏置效应广泛展示正在铁电电介质(2类)电容中,如X5R、X7R、及Y5V类电容。

  温度进攻裂纹紧要因为器件正在焊接希奇是波峰焊时秉承温度进攻所致。焊接时MLCC受热不均,容易从焊端下手发作裂纹,大尺寸MLCC加倍如斯。这是由于大尺寸的电容导热没有小尺寸的好,酿成电容受热不均,膨胀幅度差别,从而发作捣乱性应力。

  Z5U电容器称为“通用”陶瓷单片电容器。这里要留神的是Z5U运用温度范畴正在+10℃到+85℃之间,容量改变为+22%到-56%,介质损耗最大为4%。Z5U电容器紧要特征是它的小尺寸和低本钱。对付上述两种MLCC来说正在相像的体积下,Z5U电容器有最大的电容量,但它的电容量受境遇和任务条目影响较大,它的老化率也是最大,可达每10年低落5%。

  C0G、北京赛车计划投注X7R、Z5U、Y5V的温度性子、牢靠性递次递减,本钱也是递次减低的。正在选型时,假使对任务温度和温度系数条件很低,可能商酌用Y5V的,不过日常情景下要用X7R,条件更高时务必拔取C0G的。日常情景下,MLCC都安排成使X7R、Y5V材质的电容正在常温邻近的容量最大,容量相对温度的改变轨迹是启齿向下的掷物线,跟着温度上升或低落,其容量城市低落。

  MLCC的尺寸是用一组数字来显露,比方0402、0603。显露举措有两种,一种是英制显露法,一种是公制显露法。美邦的厂家用英制,日本厂家根本上都用公制的,而邦内厂家有效英制显露的也有效公制显露的,因而要希奇留神规格外中标号比照尺寸的单元是英寸如故毫米。