MLCC选型要素解析

1、电子知识MLCC选择流程：首先，MLCC参数满足电路要求，其次，参数和介质是否能使系统达到最佳工作状态，其次，MLCC是否有次品，可靠性如何？最后，价格是否有优势，供应商是否及时合作。许多设计工程师不重视手动零件，他们只需从理论上计算参数。MLCC选择不是简单的参数满足，而是复杂的过程。选取元素参数：电容值、公差、压力、使用温度、大小材质直流偏置效应实效性价格和供应其他介质性能决定MLCC的其他应用程序C0G电容器具有适合旁路电容和耦合电容的高温度补偿特性X7R电容器是温度稳定的陶瓷电容器，适用于要求不高的工业应用Z5U电容器的特点是体积小、成本低，特别适用于解耦电路Y5V电容器的温度特性最低

2、，但容量大，可以代替低容量铝电解电容器MLCC通常使用多种介质规格，例如C0G(NP0)、X7R、Z5U、Y5V，不同的规格具有不同的特性和用途。C0G、X7R、Z5U和Y5V的主要区别在于填充介质不同。在相同体积下由充电介质组成的电容器的容量不同的情况下，电容器的介电损耗、容量稳定性等也会有所不同，因此使用电容器时，必须根据电容器在电路中的工作方式选择不同的电容器。C0G(NP0)电容器C0G是具有温度补偿特性的最常用的MLCC之一。其填充介质由铷、钐和其他稀有氧化物组成。C0G的电气容量和介质损失最稳定，使用温度范围最广，温度从-55 更改为125 ，容量将更改为0 30ppm/c，且电气

3、容量根据频率的不同将小于0.3 c。可以忽略C0G电容的漂移或迟滞小于0.05%而相对大于2%的薄膜电容。典型容量的使用寿命低于0.1%。C0G电容器的电气容量和介电损耗随频率变化的特性不同，大封装尺寸优于小封装尺寸的频率特性。C0G电容器适用于振荡器、谐振腔的旁路电容器和高频电路的耦合电容。X7R电容器X7R电容器称为温度稳定陶瓷电容器。需要注意的是，X7R电容器的温度特性从C0G到-55 到125 的温度变化为15%，此时电容器的容量变化是非线性的。X7R电容器的容量取决于电压和频率条件，随着时间的变化，约每10年1% c，10年内约为5%。X7R电容器主要用于要求不高的工业应用程序，其主

4、要特点是，在电压变化允许容量变化的范围内，可以以相同的容量实现更大的容量。Z5U电容器Z5U电容器称为“通用”陶瓷单片电容器。这里要注意的是，Z5U的使用温度范围为10 85，容量为22% -56%，介质损耗最高为4%。Z5U电容器的主要特点是体积小，成本低。Z5U电容器的老化速度最大，两个MLCC在相同体积下具有最大的电量，但根据环境和操作条件，其电气容量较大，而每10年减少5%。较小的尺寸、等效串行电感(ESL)、较低的等效串行电阻(ESR)、良好的频率响应等扩大了应用范围，特别是在解耦电路中，尽管容量不稳定。Y5V电容器Y5V电容器是具有一定温度限制的通用电容器，Y5V介质损耗最高为5%

5、。Y5V材料的电容器，如果热特性不强，则温度变化会导致容量发生重大变化，从-30 85变化到22% -82%，Y5V逐渐替换为具有良好温度特性的X7R、X5R。各种徐璐不同材质的比较C0G到Y5V的温度特性，可靠性降低，成本降低C0G、X7R、Z5U、Y5V的温度特性，可靠性依次降低，成本降低。选择时，如果工作温度和温度系数要求很低，可以考虑使用Y5V，但是通常使用X7R，如果要求很高，则应选择C0G。MLCC通常设计为X7R，Y5V材料的电容在室温附近具有最大容量，容量相对温度的变化轨迹是在温度升高或降低时容量降低的开放下抛物线。C0G、X7R、Z5U、Y5V介质的介电常数也依次减少，在相同

6、的大小和压力下可实现的最大容量也依次减少。实际上，许多公司的开发设计工程师在不了解MLCC制造商实际生产情况的情况下，进行理论计算，列出很少生产或不存在的规格，这会影响采购成本增加和交货期限。例如，您希望使用0603/C0G/25V/3300pF的电容，但0603/C0G/25V的MLCC通常仅使用1000pF。MLCC替代电解电容器Z5U、Y5V MLCC可以替代低容量铝、钽电解电容器More: 数字日历More:s2csfa2要替代电解电容器，必须注意MLCC温度特性是否合适英制和公制不能混用MLCC与铝电解电容器相比具有较低的极性、较小的ESR特性值、较高的

7、高频特性，MLCC正在向较小的尺寸、较大的容量(如Y5V)发展，一般1206表面上Z5U、Y5V介质电容器可达到100F，在某种意义上是替代小容量铝、钽电解电容器的强大竞争者，但是必须注意，这些电容的大小较大，容易产生裂纹此外，Y5V的MLCC最高温度只有85度，取代电解电容器时要注意温度是否合适。MLCC的尺寸显示为一组编号(例如0402、0603)。表现法有两种：英制表现法和公制表现法。美国制造商是英制的，日本制造商基本上是公制的，国内制造商也是公制的，所以要特别注意规格表上标签的大小单位是英寸还是毫米。国内工程师一般使用英制表达，但也要记住工程师和购买之间的统一认识。使用公制、英制、06

8、03，虽然英制和公制都有0603，但实际大小却大不相同。MLCC直流偏置效应直流偏置效应可能导致电容值的变化小型电容器取代大型电容器并不简单请记住向供应商要求系统最常用电压的集成曲线选择MLCC时，还应考虑直流偏置效果。容量选择不正确会严重损害系统的稳定性。直流偏置效应通常发生在铁电(2类)电容上，例如X5R、X7R和Y5V类电容。设计师在考虑手动零件时理论上是正确的，陶瓷电容的容差在1 kHz频率、1V rms或0.5V rms电压下指定/测试，但实际应用的条件差异很大。Rms电压低时，电容额定值小得多。在特定频率下向一个陶瓷电容添加直流偏置电压会改变这些组件的特性，因此称为主动被动组件。例

9、如，10F，0603，6.3V的电容器只能在-30c的直流偏置1.8V的情况下测量4F。陶瓷电容的基本计算公式如下：C=K(Sn)/t其中C=电容，K=介电常数，n=介电层数，S=电极面积，t=介电层厚度影响直流偏压的因素包括介电常数、介电厚度、额定电压的比例系数和材料的晶粒大小。电容的电场对内部分子结构产生“极化”，引起k常数的暂时变化，不幸地变小了。电容的外壳尺寸越小，直流偏压导致的容量降低率越大。盘柜大小固定时，直流偏置电压越大，功率容量减少百分比也越大。为了节省空间，系统设计者将0805电容替换为0603电容时必须相当谨慎。因此，必须向供应商咨询预定义直流偏置电压下的电容值曲线。电容器

10、制造商更喜欢创建不同的曲线，例如，电容量随温度变化的曲线，以及电容量随直流偏置变化的曲线。不同时提出两者，但实际应用需要两者。要记住向制造商要求系统最常用电压的综合曲线。测试时容量不正常MLCC的长布局可能会降低特性值测试方法不当还可能导致容量偏差新购买的工程师或选定的工程师在测试时经常会发生容量偏差。如果由于劣质产品或MLCC的长布局而降低了特性值，则可以通过烧结方法恢复特性值。处理和保管时要注意潮湿，Y5V和X7R产品的保管时间太长，容量变化很大。MLCC测试容量时，测试方法必须正确，容量可能因测试设备而异。MLCC故障问题MLCC在生产中可能发生空洞、裂缝和分层组装过程中会发生哪些失败？

11、哪些流程导致失败？有些裂缝很难探测到MLCC具有出色的内部可靠性，可以长期稳定使用。但是，如果设备本身有缺陷或在装配过程中引入缺陷，则会严重影响其可靠性。例如，MLCC在生产中可能会出现介质中空、烧结裂纹、分层等缺陷。分层和空洞、裂缝是重要的MLCC内部缺陷，通过筛选优秀的供应商并对其产品进行定期抽样测试来保证。另一个是装配时引入的缺陷，缺陷主要来自机械应力和热应力。MLCC的特点是可以承受更大的压缩应力，但弯曲能力更低。因此，PCB板的弯曲也容易产生MLCC裂纹。MLCC是方块，因此熔接末端位于短边上，并且在PCB变形时，长边比短边受到应力，从而更容易发生裂纹。因此，必须考虑PCB板的变形方

12、向和MLCC安装方向。在PCB可能导致大变形的地方，如果PCB定位铆钉、单板测试点机械接触等位置可能会发生变形，请尽量不要放置电容。厚PCB板比薄PCB板弯曲得小，因此使用薄PCB板时要更加注意变形问题典型的应力源包括：过程中电路板的操作；流通过程中的人、设备、重力等因素；插入通孔零件；电路测试，单板分割；电路板安装；电路板位置铆接；安装螺丝等。这些裂纹通常从装置的上下金属化端开始，沿45 的角度延伸到装置内部。这些缺陷实际上也是最常出现的类型的缺陷。在相同的材质、大小和压力下，MLCC的容量越高，介质层越多，每层越薄，在相同的材质、容量和压力下，较小的电容每层越薄，越容易破碎。裂缝的危险是漏

13、电，严重的情况下内部层间电位短路等安全问题。裂缝通常可以使用ICT设备完成检测，有些裂缝是比较隐秘的状态，无法保证100%的检测效果。温度冲击裂纹主要是由设备承受焊接，尤其是波峰焊时的温度冲击引起的。焊接时，MLCC将热量不均地加热，从而容易从焊接末端产生裂纹。对于大型MLCC尤其如此。这是因为大电容的热导率不是小尺寸，电容加热不均，膨胀幅度不同，产生破坏性应力。此外，MLCC和PCB在MLCC焊接后冷却过程中的膨胀系数不同，应力可能会导致裂缝。与回流焊相比，波峰焊时，这种故障大大增加。要避免此问题，回流、波峰焊需要良好的焊接温度曲线，常规设备制造商提供了相关建议曲线。通过组装产量的积累和分析

14、，得到了最佳温度曲线。IBIS模型是基于V/I曲线对I/O缓冲区进行快速准确建模的方法，是反映芯片驱动器和接收电气特性的国际标准，提供了记录驱动源输出阻抗、上升/下降时间和输入负载等参数的标准文件格式，适用于振动和串扰等高频效果计算和模拟。IBIS本身只是描述单芯片驱动器和接收器的其他参数如何写入标准IBIS文件的文件格式，但没有说明这些参数如何被使用IBIS模型模拟工具读取的已写入参数使用。要将IBIS用于实际模拟，必须先获得四项任务：芯片驱动器和接收器的原始信息源。获取将原始数据转换为IBIS格式的方法。提供可模拟计算机识别布局布线信息。您可以读取IBIS和位置绕线格式，并使用分析和计算软

15、体工具。IBIS模型的优点可以总结为考虑封装寄生参数和ESD结构，在I/O非线性方面提供精确的模型。提供比结构化方法更快的模拟速度。可用于系统板级或多板信号完整性分析仿真。使用IBIS模型，您可以分析串扰、反射、振动、倒冲、不匹配阻抗、传输线分析和拓扑分析等信号完整性问题。特别是，IBIS可以对高速振动和串扰进行精确的精细模拟，以检测最差上升时间条件下的信号行为，并检测物理测试无法解决的情况。模型可以从半导体制造商免费获得，用户无需为模型支付额外费用。与业界范围广泛的模拟平台兼容。IBIS型号核心包含有关电流、电压和计时的信息列表。IBIS模型的模拟速度比SPICE快得多，但精度略低。非聚合是

16、SPICE模型和模拟器的问题，将从IBIS模拟中删除此问题。事实上，所有EDA供应商现在都支持IBIS模型，并且易于使用。大多数设备IBIS型号都可以在互联网上免费获得。多个不同的供应商可以在同一主板上模拟设备。IBIS模型是基于V/I曲线对I/O缓冲区进行快速准确建模的方法，是反映芯片驱动器和接收电气特性的国际标准，提供了记录驱动源输出阻抗、上升/下降时间和输入负载等参数的标准文件格式，适用于振动和串扰等高频效果计算和模拟。IBIS本身只是描述单芯片驱动器和接收器的其他参数如何写入标准IBIS文件的文件格式，但没有说明这些参数如何被使用IBIS模型模拟工具读取的已写入参数使用。要将IBIS用于实际模拟，必须先获得四项任务：芯片驱动器和接收器的原始信息源。获取将原始数据转换为IBIS格式的方法。提供可模拟计算机识别布局布线信息。您可以读取IBIS和位置绕线格式，并使用分析和计算软体工具。IBIS模型的优点可以总结为考虑封装寄生参数和ESD结构，在I/O非线性方面提供精确的模型。提供比结构化方法更快的模拟速度。可用于系统板级或多板信号完整性分析仿真。使用IBIS模型，您可以分析串扰、反射、振动、倒冲、不匹配阻抗、传输线分析和拓扑分析等信号完整性问题。特别是，IBIS可以对高速振动和串扰进行精确的精细模拟，以检测最差上升时间条件下的信号行为，并检测物理测试无法解