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MLCC（片狀多層陶瓷電容）是電源中最常用的基礎(chǔ)元件之一。MLCC表面看來(lái)非常簡(jiǎn)單，但是也是失效率相對(duì)較高的一種器件。失效率高，一方面是MLCC結(jié)構(gòu)固有的可靠性問(wèn)題，另一方面是設(shè)計(jì)工程師或生產(chǎn)、工藝人員對(duì)MLCC的認(rèn)識(shí)不足導(dǎo)致的選型問(wèn)題以及應(yīng)用問(wèn)題。-以下談?wù)凪LCC選擇及應(yīng)用上的一些問(wèn)題和注意事項(xiàng)。-

由于MLCC電容算是“簡(jiǎn)單”的器件，所以有的設(shè)計(jì)工程師由于不夠重視，從而對(duì)MLCC的獨(dú)有特性不了解，在大多數(shù)情況下，MLCC電容選型時(shí)主要考慮容量及耐壓兩個(gè)參數(shù)。但是對(duì)于MLCC，僅僅考慮這兩個(gè)參數(shù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。-

使用MLCC，不能不了解MLCC的不同材質(zhì)和這些材質(zhì)對(duì)應(yīng)的性能。

MLCC的材質(zhì)有很多種，每種材質(zhì)都有自身的獨(dú)特性能特點(diǎn)。

舉例來(lái)說(shuō)，MLCC常見(jiàn)的有COG(也稱(chēng)NPO)材質(zhì)，X7R材質(zhì)，Y5V材質(zhì)。COG的工作溫度范圍和溫度系數(shù)最好，在-55℃至+125℃的工作溫度范圍內(nèi)時(shí)溫度系數(shù)為0±30ppm/℃。X7R次之，在-55℃至+125℃的工作溫度范圍內(nèi)時(shí)容量變化為±15%。Y5V的工作溫度僅為-30℃至+85℃，在這個(gè)工作溫度范圍內(nèi)時(shí)其容量變化可達(dá)-22%至+82%。當(dāng)然，COG、X7R、Y5V的成本也是依次減低的。在選型時(shí)，如果對(duì)工作溫度和溫度系數(shù)要求很低，可以考慮用Y5V的，但是一般情況下要用X7R的，要求更高時(shí)必須選擇COG的。一般情況下，MLCC廠(chǎng)家都設(shè)計(jì)成使X7R、Y5V材質(zhì)的電容在常溫附近的容量最大，但是隨著溫度上升或下降，其容量都會(huì)下降。-

由于COG、X7R、Y5V的介質(zhì)的介電常數(shù)是依次減少的，所以，同樣的尺寸和耐壓下，能夠做出來(lái)的最大容量也是依次減少的。選型時(shí)應(yīng)當(dāng)選用常見(jiàn)的規(guī)格。比如想用0603/COG/25V/3300pF的電容，但是0603/COG/25V的MLCC一般只做到2200pF。其實(shí)只要仔細(xì)查看系統(tǒng)元件庫(kù)，絕大多數(shù)MLCC電容的規(guī)格都有現(xiàn)成料號(hào)可直接拿來(lái)用。另外，同類(lèi)產(chǎn)品、相似度極高的線(xiàn)路、衍生機(jī)種，盡量沿用原來(lái)的選型參數(shù)。比如說(shuō)，在濾波電路上，原來(lái)使用到了3.3uF的電容，衍生的電路也能用3.3uF的電容，但有可能偏偏選了一個(gè)沒(méi)人用過(guò)的4.7uF或2.2uF、甚至極為少見(jiàn)的5.6uF的電容規(guī)格。

另外注意片狀電容的封裝有兩種表示方法，一種是英制表示法，一種是公制表示法。美國(guó)的廠(chǎng)家用英制的，日本廠(chǎng)家基本上都用公制的，而國(guó)產(chǎn)的廠(chǎng)家有用英制的也有用公制的。一個(gè)公司所用到的電容封裝，只能統(tǒng)一用一種制式來(lái)表示，不能這個(gè)工程師用英制那個(gè)工程師用公制。否則會(huì)搞混亂。極端的情況下，還會(huì)弄錯(cuò)。比如說(shuō)，英制的有0603的封裝，公制的也有0603的封裝，但是兩者實(shí)際上是完全不同的尺寸的。英制的0603封裝對(duì)應(yīng)公制的是1608，而公制的0603封裝對(duì)應(yīng)英制的卻是0201！其實(shí)英制封裝的數(shù)字大約乘以2.5（前2位后2位分開(kāi)乘）就成為了公制封裝規(guī)格。現(xiàn)在流行的是用英制的封裝表達(dá)法。比如我們常說(shuō)的0402封裝就是英制的表達(dá)法，其對(duì)應(yīng)的公制封裝為1005(1.0*0.5mm)。

其次，設(shè)計(jì)工程師除了要了解MLCC的溫度性能外，還應(yīng)該了解MLCC的其他性能。比如Y5V介質(zhì)的電容，雖然容量很大，但是，這種鐵電陶瓷有一個(gè)缺點(diǎn)，在就是其靜態(tài)容量隨其直流偏置工作電壓的增大而減少，最大甚至?xí)陆?0%。比如一個(gè)Y5V/50V/10uF的電容，在50V的直流電壓下，其容量可能只有3uF！當(dāng)然，不同的廠(chǎng)家的特性有差異，有的下降可能沒(méi)這么嚴(yán)重。如果你一定要用Y5V的電容，除了要知道其容量隨溫度的變化曲線(xiàn)圖外，還必須向廠(chǎng)家索取其容量隨直流偏置電壓變化的曲線(xiàn)圖（甚至是要容量溫度直流偏置綜合圖）。使用Y5V電容要有足夠的電壓降額。X7R的容量隨其直流偏置工作電壓的增大也減少，不過(guò)沒(méi)有Y5V的那么明顯。同時(shí)，MLCC尺寸越小，這種效應(yīng)就越明顯。-

不同的材質(zhì)的頻率特性也不同。設(shè)計(jì)師必須了解不同材質(zhì)的不同頻率特性。比如COG（又稱(chēng)高頻熱補(bǔ)償型介質(zhì)）的高頻特性好，X7R的次之，Y5V的差。在做平滑（電源濾波）用途時(shí)，要求容量盡量大，所以可用Y5V電容，也就是說(shuō)，Y5V電容可以取代電解電容。在做旁路用途時(shí)，比如IC的VCC引腳旁的旁路電容，至少要選用X7R電容。而振蕩電路則必須用COG電容。由于Y5V的性能較差，一般都是不推薦使用的，要求盡量考慮用X7R電容。

一般說(shuō)MLCC的ESL(等效串聯(lián)電感)、ESR(等效串聯(lián)電阻)小，是相對(duì)于電解電容（包括鉭電解電容）而言的。事實(shí)上，高頻時(shí)，MLCC的ESL、ESR不可以忽略。一般COG電容的諧振點(diǎn)能達(dá)上百M(fèi)Hz,一般X7R電容的諧振點(diǎn)能達(dá)幾十MHz,而Y5V電容的諧振點(diǎn)僅僅是數(shù)MHz甚至不到1MHz。諧振點(diǎn)意味著，超過(guò)了這個(gè)頻率，電容已經(jīng)不是電容特性了，而是電感特性了。如果想使MLCC用于更高頻率，比如微波，那么，就必須用專(zhuān)門(mén)的微波材料和工藝制造的MLCC。微波電容要求ESL、ESR必須更小。-

MLCC一直在小型化的方向進(jìn)展。現(xiàn)在0402的封裝已經(jīng)是主流產(chǎn)品。但是小型化可能帶來(lái)其它的一些危害。事實(shí)上，不是所有的電子產(chǎn)品都是那么在意和歡迎小型化MLCC的。在意小型化的電子產(chǎn)品，比如手機(jī)、數(shù)碼產(chǎn)品等等，這些產(chǎn)品成為MLCC小型化的主要推動(dòng)力。對(duì)于MLCC廠(chǎng)家來(lái)說(shuō)，小型化MLCC占有主要的出貨量。但是從整個(gè)電子業(yè)界來(lái)說(shuō)，還有很多電子設(shè)備，對(duì)小型化不是那么在乎，性能和可靠性才是關(guān)鍵考慮因素，MLCC小型化帶來(lái)了可靠性的隱患。比如通信設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、工控設(shè)備、電源等。這些電子設(shè)備空間夠大，對(duì)MLCC小型化不是必須；而且，這些電子設(shè)備不像個(gè)人消費(fèi)品那樣追趕時(shí)髦且更新?lián)Q代快，而是更在乎長(zhǎng)久使用的可靠性，所以對(duì)于元件的余量要求更高（為了保證可靠性，余量要大，所以尺寸更大的MLCC才滿(mǎn)足要求。另外，更大的尺寸使得MLCC廠(chǎng)家在提高電容的可靠性上更有發(fā)揮的空間）。這點(diǎn)恰好與MLCC廠(chǎng)家追求小型化的方向不一致。這是個(gè)矛盾。這些高可靠性要求的電子設(shè)備的特點(diǎn)是量不是很大，但是價(jià)格昂貴（個(gè)別種類(lèi)電源除外），可靠性要求也高。要善于尋找定位于高性能高可靠的合適尺寸的MLCC廠(chǎng)家。另外，對(duì)于小型化不影響性能和可靠性要求時(shí)，還是優(yōu)先考慮小型化的M LCC。

其實(shí)，MLCC是很脆弱的元件，應(yīng)用時(shí)一定要注意。-

  MLCC廠(chǎng)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。這點(diǎn)只能通過(guò)篩選優(yōu)秀的供應(yīng)商來(lái)保證。

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(chǎng)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(chǎng)檢驗(yàn)時(shí)可能發(fā)現(xiàn)不了，到了客戶(hù)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(xiàn)。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。比如樣品生產(chǎn)時(shí)、特殊情況返工或補(bǔ)焊時(shí)，必須手工焊接。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，烙鐵的焊接溫度要合適，焊接時(shí)間不超過(guò)3秒，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。最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。