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[導讀]MLCC(Multi-layer CeramicCapacitors)是片式多層陶瓷電容器英文縮寫。是由印好電極(內(nèi)電極)的陶瓷介質(zhì)膜片以錯位的方式疊合起來,經(jīng)過一次性高溫燒結(jié)形成陶瓷芯片,再在芯片的兩端封上金屬層(外電極),從而形成一個類似獨石的結(jié)構(gòu)體,故也叫獨石電容器。

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1.?貼片MLCC電容簡單介紹

MLCC(Multi-layer CeramicCapacitors)是片式多層陶瓷電容器英文縮寫。是由印好電極(內(nèi)電極)的陶瓷介質(zhì)膜片以錯位的方式疊合起來,經(jīng)過一次性高溫燒結(jié)形成陶瓷芯片,再在芯片的兩端封上金屬層(外電極),從而形成一個類似獨石的結(jié)構(gòu)體,故也叫獨石電容器。

由印好電極(內(nèi)電極)的陶瓷介質(zhì)膜片以錯位的方式疊合起來,經(jīng)過一次性高溫燒結(jié)形成陶瓷芯片,再在芯片的兩端封上金屬層(外電極),以實現(xiàn)所需的電容值及其他參數(shù)特性。


MLCC電容設(shè)計遇挑戰(zhàn)?Fail-safe貼片助你解決難題

陶瓷電容體積小,耐熱性好,損耗小,絕緣電阻高,但容量較小,適用于高頻電路。在大功率、高壓領(lǐng)域使用的貼片陶瓷電容,要求具有小型、高耐壓和頻率特性好等特點。隨著材料、電極和制造技術(shù)的進步,高壓陶瓷電容器的發(fā)展有長足的進展,并取得廣泛應用。據(jù)電子之家了解,貼片陶瓷電容已成為大功率高壓電子產(chǎn)品不可缺少的元件之一。


2.?貼片MLCC電容失效分析


多層陶瓷電容器(MLCC)本身的內(nèi)在可靠性十分優(yōu)良,可長時間穩(wěn)定使用,但是同時它也會存在使他出現(xiàn)問題的內(nèi)在或者外在因素,內(nèi)在因素只要是生產(chǎn)制造過程中器件本身存在的一些質(zhì)量問題,外在因素包括熱應力或者機械應力造成MLCC電容開裂,從而失效。作為一名汽車電子工程師,在車載PCB電路板的設(shè)計中,經(jīng)常會用到防止失效發(fā)生MLCC濾波電容,而且隨著業(yè)界對車載電子元器件的可靠性重視程度越來越高,因此我也在這里主要介紹一下外在因素導致MLCC失效的詳細情況:


熱應力裂紋


實際使用中各種溫度沖擊往往容易產(chǎn)生熱應力,熱應力產(chǎn)生的裂紋主要分布區(qū)域為陶瓷靠近端電極的兩側(cè),常見的表現(xiàn)形式為貫穿瓷體的裂紋,有的裂紋與內(nèi)電極呈現(xiàn)90°。需要強調(diào)的是,這些裂紋產(chǎn)生后,不一定在現(xiàn)場就表現(xiàn)出實效,大多數(shù)是在使用一段時間后,水汽或離子進入裂紋內(nèi)部,致使電容的絕緣電阻降低而導致電容失效。

機械應力裂紋


多層陶瓷電容器(MLCC)的特點是能夠承受較大的壓應力,但抵抗彎曲能力比較差。器件組裝過程中任何可能產(chǎn)生彎曲變形的操作都可能導致器件開裂。常見的應力源有:工藝過程電路板流轉(zhuǎn)操作;流轉(zhuǎn)過程中的人、設(shè)備、重力等因素;元件接插操作;電路測試;單板分割;電路板安裝;電路板定位鉚接;螺絲安裝等。該裂紋一般源于器件上下金屬化端子,沿45°向器件內(nèi)部擴展。如下圖所示:


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一旦產(chǎn)生裂紋之后,MLCC電容將會發(fā)生容量減小,或者短路的情況,造成電容失去它原有的作用。


3.?應對MLCC失效短路Fail-safe的方案


業(yè)界對車載電子可靠性的重視程度的逐漸提升,市面上越來越多的零部件都打出了高安全的廣告。大家經(jīng)常使用的MLCC也不例外,出現(xiàn)了不少自稱高安全性的MLCC,比如“ Flexiterm MLCC”,“Open-mode MLCC”,“Fail-open MLCC”。這些電容的出現(xiàn)都是為了防止電容出現(xiàn)短路情況,下面進行簡單介紹:


Flexiterm MLCC

Flexiterm MLCC電容在電容的兩端加入了一些軟性物質(zhì),在一定程度上能夠吸收應力,防止開裂。代表性的產(chǎn)品未AVX廠家的電容,如下圖所示:

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極板懸浮設(shè)計電容


這種電容內(nèi)部電極采用 cascade設(shè)計(不同的人可能會有不同的叫法),相當于里面兩個電容串聯(lián)的效果。當然由于一個本體內(nèi)容值較正常MLCC容值減少一半,一般采用這種技術(shù)的都是小容量的電容。這樣異能有效的防止電容在受到外力發(fā)生時產(chǎn)生短路。

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Open-mode MLCC電容


利用相鄰電極之間錯開空間從而達到crack后開路的效果,不會造成短路情況出現(xiàn)。

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4.總結(jié)

Fail-safeMLCC在價格方面肯定要比一般標準的MLCC電容價格高很多,所以在應用時,具體情況還需要具體分析,是否采用這種MLCC電容還需要仔細斟酌。以上就是對Fail-safe MLCC幾種形式的簡單介紹,隨著科技的發(fā)展進步,相信會以后肯定會有更好的解決方案,各個領(lǐng)域競爭都很激烈,元器件的成本也會不斷的降低。我們的產(chǎn)品也會因這些可靠性更高的元器件而變得更可靠。


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