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MLCC怎么选型_MLCC选型要素解析

本站为您提供的MLCC如何选型_MLCC选型要素解析,本文对MLCC进行了简述,其次阐述了MLCC产品主要特点,最后对MLCC选型要素进行了解析以及中国MLCC行业市场发展概况进行了分析。

  MLCC简介

  MLCC是片式多层陶瓷电容器英文缩写。首要MLCC首要出产厂家:美国基美(KEMET);日本村田、京瓷、丸和、TDK;韩国三星;台湾国巨、华新科、禾伸堂;大陆有名的则是宇阳、风华高科、三环。

  依照温度特性、质料、出产工艺。MLCC能够分红如下几种:NPO、COG、Y5V、Z5U、X7R、X5R等。NPO、COG温度特性平稳、容值小、价格高;Y5V、Z5U温度特性大、容值大、价格低;X7R、X5R则介于以上两种之间。

  按资料SIZE巨细来分。大致能够分为3225、3216、2012、1608、1005、0603、0402数值越大。SIZE就更宽更厚。现在常用的最多为3225最小为0402。

  现在在便携产品中广泛运用的片式多层陶瓷电容器(MLCC)资料依据温度特性,首要可分为两大类:BME化的C0G产品和LOWESR选材的X7R(X5R)产品。

MLCC怎么选型_MLCC选型要素解析

  MLCC产品的首要特色

  1、等效串联电阻小,阻抗低

  在0.1-10MHz规模内,4.7μF的MLCC远比10倍容量的铝电解电容器及2倍以上容量的钽电解电容器阻抗要小得多,因而,在高频作业条件下,它有或许替代尺度大或价格高的铝电解电容器或钽电解电容器,并有更好的功用。

  2、额定纹波电流大

  电容器的一个重要功用是用做滑润滤波器,因而额定纹波电流巨细是一个重要功用指标。在规划滤波电路中,电容器的额定纹波电流要大于电路的最大纹波电流。由于MLCC的ESR小,因而它的额定纹波电流大,大电流的充、放电不会使电容器因过热而损坏。

  3、种类、规范完全

  MLCC的种类、规范完全。有耐高压系列(500~5000V)、EMI滤波系列、低阻抗系列、有高精度调谐系列(RF频段)及多个电容器阵列,适宜各方面运用。

  4、尺度小

  MLCC中0402尺度的电容器的容量可达0.047μF(X5R)、0.1μF(Y5V),0603尺度的可达1μF(Y5V),0805尺度的可达2.2μF(Y5V)。这对便携产品节约空间具有很大含义,而且10V的耐压也很适宜便携运用。

  5.无极性

  由于无极性,其装置将会愈加便利。

MLCC怎么选型_MLCC选型要素解析

  MLCC选型要素解析

  MLCC的选型进程中:首要MLCC参数要满意电路要求,其次便是参数与介质是否能让体系作业在最佳状况;再次,来料MLCC是否存在不良品,可靠性怎么;最终,价格是否有优势,供货商协作是否及时。许多规划工程师不注重无源元件,认为仅靠理论核算出参数就行,其实,MLCC的选型是个杂乱的进程,并不是简略的满意参数就能够的。

  选型要素:

  参数:电容值、容差、耐压、运用温度、尺度

  质料

  直流偏臵效应

  失效

  价格与供货

  不同介质功用决议了MLCC不同的运用:

  C0G电容器具有高温度补偿特性,适宜作旁路电容和耦合电容X7R电容器是温度安稳型陶瓷电容器,适宜要求不高的工业运用。

  Z5U电容器特色是小尺度和低本钱,特别适宜运用于去耦电路Y5V电容器温度特性最差,但容量大,可替代低容铝电解电容MLCC常用的有C0G(NP0)、X7R、Z5U、Y5V等不同的介质规范,不同的规范有不同的特色和用处。C0G、X7R、Z5U和Y5V的首要区别是它们的填充介质不同。在相同的体积下由于填充介质不同所组成的电容器的容量就不同,随之带来的电容器的介质损耗、容量安稳性等也就不同,所以在运用电容器时应依据电容器在电路中作用不同来选用不同的电容器。

  C0G(NP0)电容器

  C0G是一种最常用的具有温度补偿特性的MLCC。它的填充介质是由铷、钐和一些其它稀有氧化物组成的。C0G电容量和介质损耗最安稳,运用温度规模也最宽,在温度从-55℃到+125℃时容量改动为0±30ppm/℃,电容量随频率的改动小于±0.3ΔC。C0G电容的漂移或滞后小于±0.05%,相对大于±2%的薄膜电容来说是能够忽略不计的。其典型的容量相对运用寿命的改动小于±0.1%。

  C0G电容器随封装方式不同其电容量和介质损耗随频率改动的特性也不同,大封装尺度的要比小封装尺度的频率特性好。C0G电容器适宜用于振动器、谐振器的旁路电容,以及高频电路中的耦合电容。

  X7R电容器

  X7R电容器被称为温度安稳型陶瓷电容器。X7R电容器温度特性次于C0G,当温度在-55℃到+125℃时其容量改动为15%,需求留意的是此刻电容器容量改动对错线性的。

  X7R电容器的容量在不同的电压和频率条件下也是不同的,它随时刻的改动而改动,大约每10年改动1%ΔC,表现为10年改动了约5%。X7R电容器首要运用于要求不高的工业运用,而且电压改动时其容量改动在能够接受的规模内,X7R的首要特色是在相同的体积下电容量能够做的比较大。

  Z5U电容器

  Z5U电容器称为“通用”陶瓷单片电容器。这儿要留意的是Z5U运用温度规模在+10℃到+85℃之间,容量改动为+22%到-56%,介质损耗最大为4%。Z5U电容器首要特色是它的小尺度和低本钱。关于上述两种MLCC来说在相同的体积下,Z5U电容器有最大的电容量,但它的电容量受环境和作业条件影响较大,它的老化率也是最大,可达每10年下降5%。

  尽管它的容量不安稳,由于它具有小体积、等效串联电感(ESL)和等效串联电阻(ESR)低、杰出的频率响应等特色,使其具有广泛的运用规模,特别是在去耦电路中的运用。

  Y5V电容器

  Y5V电容器是一种有必定温度约束的通用电容器,Y5V介质损耗最大为5%。Y5V质料的电容,温度特性不强,温度改动会构成容值大幅改动,在-30℃到85℃规模内其容量改动可达+22%到-82%,Y5V会逐步被温度特性好的X7R、X5R所替代。各种不同质料的比较从C0G到Y5V,温度特性、可靠性顺次递减,本钱也顺次减低C0G、X7R、Z5U、Y5V的温度特性、可靠性顺次递减,本钱也是顺次减低的。在选型时,假如对作业温度和温度系数要求很低,能够考虑用Y5V的,可是一般状况下要用X7R,要求更高时有必要挑选C0G的。一般状况下,MLCC都规划成使X7R、Y5V质料的电容在常温邻近的容量最大,容量相对温度的改动轨道是开口向下的抛物线,跟着温度上升或下降,其容量都会下降。而且C0G、X7R、Z5U、Y5V介质的介电常数也是顺次削减的,所以,相同的尺度和耐压下,能够做出来的最大容量也是顺次削减的。实践运用中许多公司的开发规划工程师按理论核算,而不了解MLCC厂家的实践出产状况,常常列出一些很少出产乃至不存在的规范,这样不光构成收购本钱上升而且影响交期。比方想用0603/C0G/25V/3300pF的电容,可是0603/C0G/25V的MLCC一般只做到1000pF。

  MLCC替代电解电容Z5U、Y5VMLCC可替代低容量铝、钽电解电容器替代电解电容要留意MLCC温度特性是否适宜。

  英制与公制不能混用

  与铝电解电容,钽电容比较,MLCC具有无极、ESR特性值小、高频特性好等优势,而且MLCC正执政小体积、大容量化开展,如Y5V能够做到较高的容量,一般1206外表贴装Z5U、Y5V介质电容器量乃至能够到达100μF,在某种含义上是替代低容量铝、钽电解电容器的有力竞争对手,可是也要留意这些电容的尺度比较大,简单发作裂纹。别的,Y5V的MLCC最高温度只要85度,替代电解电容时要留意温度是否适宜。

  MLCC的尺度是用一组数字来表明,例如0402、0603。表明办法有两种,一种是英制表明法,一种是公制表明法。美国的厂家用英制,日本厂家根本上都用公制的,而国内厂家有用英制表明的也有用公制表明的,所以要特别留意规范表中标号对照尺度的单位是英寸仍是毫米。

  国内工程师一般习气运用英制表明,可是也要留意工程师与收购之间要统一认识,要用公制都用公制,用英制都用英制,防止发作误解,例如提到0603,英制和公制表明里都有0603,但实践尺度不同很大。MLCC的直流偏臵效应

  直流偏臵效应会引起电容值改动小尺度电容替代大尺度电容不简略

  记住向供货商索要体系最常用电压的归纳曲线

  在挑选MLCC时还有必要考虑到它的直流偏臵效应。电容挑选不正确或许对体系的安稳性构成严峻破坏。直流偏臵效应一般呈现在铁电电介质(2类)电容中,如X5R、X7R、及Y5V类电容。规划人员在考虑无源器材时,他们会想到考量电容的容差,这在理论上是对的,陶瓷电容的容差是在1kHz频率、1Vrms或0.5Vrms电压下规则/测验的,但实践运用的条件差异十分大。在较低的rms电压下,电容额定值要小得多。在某一特定频率下,在一个陶瓷电容上加直流偏臵电压会改动这些元件的特性,故有“有源的无源器材(acTIvepassives)”之称。例如,一个10μF,0603,6.3V的电容在-30°C下直流偏臵1.8V时测量值或许只要4μF。

  陶瓷电容的根本核算公式如下:C=K&TImes;[(S&TImes;n)/t]

  这儿,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

  影响直流偏臵的因子有介电常数、介电层厚度、额定电压的份额因子,以及资料的晶粒度。

  容上的电场使内部分子结构发作“极化”,引起K常数的暂时改动,不幸的是,是变小。电容的外壳尺度越小,由直流偏臵引起的电容量降量百分比就越大。若外壳尺度必定,则直流偏臵电压越大,电容量降量百分比也越大。体系规划人员为节约空间用0603电容替代0805电容时,有必要适当慎重。

  因而,请记住应该向厂商讨取在运用的预订直流偏臵电压下的电容值曲线。电容器出产商往往喜爱出示独自的曲线,如电容量随温度的改动曲线,另一条是电容量随直流偏臵的改动曲线。不过,他们不会一起给出两条,但实践运用恰恰需求两条。应该记住向出产厂商索要体系最常用电压的归纳曲线。检测时容量不正常,MLCC的长时刻放臵会导致特性值的下降检测办法不妥也会引起容量误差。

  关于刚入行的收购或许选型工程师来说,或许会常常遇到检测时容量误差的问题,要么是不良品,要么是由于MLCC的长时刻放臵导致特性值的下降,能够运用烧结的办法康复特性值。

  转移与贮存时要留意防潮,Y5V与X7R产品寄存时刻太长,容量改动较大。MLCC测验容量时,检测办法要正确,容量会因检测设备的不同而有误差。

  MLCC的失效问题

  MLCC在出产中或许呈现空泛、裂纹、分层拼装进程中会引起哪些失效?哪些进程会引起失效?有的裂纹很难检测出来

  MLCC内涵可靠性十分优异,能够长时刻安稳运用。但假如器材自身存在缺点或在拼装进程中引进缺点,则会对其可靠性发作严峻影响。例如,MLCC在出产时或许呈现介质空泛、烧结纹裂、分层等缺点。分层和空泛、裂纹为重要的MLCC内涵缺点,这点能够经过挑选优异的供货商,并对其产品进行定时抽样检测等来确保。

  另一种便是拼装时引进的缺点,缺点首要来自机械应力和热应力。MLCC的特色是能够接受较大的压应力,但反抗曲折才能比较差。所以PCB板的曲折也简单引起MLCC开裂。由于MLCC是长方体,焊端在短边,PCB发作形变时,长边接受应力大于短边,简单发作裂纹。所以,排板时要考虑PCB板的变形方向与MLCC的装置方向。在PCB或许发作较大形变的当地都尽量不要放臵电容,比方PCB定位铆接、单板测验时测验点机械触摸等位臵都简单发作形变。

  厚的PCB板曲折小于薄的PCB板,所以运用薄PCB板时更要留意形变问题常见应力源有:工艺进程中电路板操作;流通进程中的人、设备、重力等要素;通孔元器材的刺进;电路测验、单板切割;电路板装置;电路板定位铆接;螺丝装置等。该类裂纹一般起源于器材上下金属化端,沿45℃角向器材内部扩展。该类缺点也是实践发作最多的一种类型缺点。

  相同质料、尺度和耐压下的MLCC,容量越高,介质层数就越多,每层也越薄,而且相同质料、容量和耐压时,尺度小的电容每层介质更薄,越简单开裂。裂纹的损害是漏电,严峻时引起内部层间错位短路等安全问题。裂纹一般能够运用ICT设备完结检测,有的裂纹比较荫蔽,无法确保100%的检测作用。温度冲击裂纹首要由于器材在焊接特别是波峰焊时接受温度冲击所构成的。焊接时MLCC受热不均,简单从焊端开端发作裂纹,大尺度MLCC特别如此。这是由于大尺度的电容导热没有小尺度的好,构成电容受热不均,胀大起伏不同,然后发作破坏性应力。别的,在MLCC焊接往后的冷却进程中,MLCC和PCB的胀大系数不同,也会发作应力导致裂纹。相关于回流焊,波峰焊时这种失效会大大添加。要防止这个问题,回流焊、波峰焊时需求有杰出的焊接温度曲线,一般器材工艺商都会供给相关的主张曲线。经过拼装良品率的堆集和剖析,能够得到优化的温度曲线。

  IBIS模型是一种依据V/I曲线对I/OBUFFER快速精确建模办法,是反映芯片驱动和接纳电气特性一种国际规范,它供给一种规范文件格局来记载如驱动源输出阻抗、上升/下降时刻及输入负载等参数,十分适宜做振动和串扰等高频效应核算与仿真。

  IBIS自身仅仅一种文件格局,它阐明在一规范IBIS文件中怎么记载一个芯片驱动器和接纳器不同参数,但并不阐明这些被记载参数怎么运用,这些参数需求由运用IBIS模型仿真东西来读取。欲运用IBIS进行实践仿真,需求先完结四件作业:获取有关芯片驱动器和接纳器原始信息源;获取一种将原始数据转化为IBIS格局办法;供给用于仿真可被核算机辨认布局布线信息;供给一种能够读取IBIS和布局布线格局并能够进行剖析核算软件东西。

  IBIS模型长处能够归纳为:在I/O非线性方面能够供给精确模型,一起考虑了封装寄生参数与ESD结构;供给比结构化办法更快仿真速度;可用于体系板级或多板信号完好性剖析仿真。可用IBIS模型剖析信号完好性问题包括:串扰、反射、振动、上冲、下冲、不匹配阻抗、传输线剖析、拓扑结构剖析。IBIS特别能够对高速振动和串扰进行精确精密仿真,它可用于检测最坏状况上升时刻条件下信号行为及一些用物理测验无法处理状况;模型能够免费从半导体厂商处获取,用户无需对模型付额定开支;兼容工业界广泛仿真渠道。

  IBIS模型核由一个包括电流、电压和时序方面信息列表组成。IBIS模型仿真速度比SPICE快许多,而精度仅仅稍有下降。非集聚是SPICE模型和仿真器一个问题,而在IBIS仿真中消除了这个问题。实践上,一切EDA供货商现在都支撑IBIS模型,而且它们都很简洁易用。大多数器材IBIS模型均可从互联网上免费取得。能够在同一个板上仿真几个不同厂商推出器材。

MLCC怎么选型_MLCC选型要素解析

  我国MLCC职业商场开展概略

  据立木信息咨询发布的《我国MLCC职业调研与出资远景研究报告(2018版)》显现:纵览整条MLCC产业链,上游为原资料环节,包括两类首要的质料,一类是MLCC陶瓷粉,首要会集在日本、韩国和台湾,另一类是构成内电极与外电极的金属,首要会集在国内;中游为器材制作环节,日韩台的产品市占率较高;下流首要受消费电子、工业,通讯等运用范畴需求驱动,未来轿车范畴与可转化动力范畴相同有望成为重生增长点。

  高端MLCC产品存在技术壁垒,国产MLCC器材加工精度尚存距离。工艺进程首要是将印制电极的陶瓷介质膜片错位堆叠,一次性高温烧结构成后,在两头封金属层。MLCC海外抢先企业现在已能够完成800-1000层的量产水平,介质厚度挨近1微米,而国内企业MLCC量产产品遍及在300层左右,介质厚度为3微米,加工精度方面与日韩等抢先企业尚存距离。

  当时高端MLCC产能首要会集于村田、三星电机、太阳诱电、TDK等日韩抢先企业手中。从全球出货数量看,MLCC首要面向手机、音视频设备、PC等消费电子范畴。消费电子范畴阅历了数码音视频设备浸透、PC商场快速生长,智能手机遍及等三波浪潮后,MLCC在消费电子范畴出货量占比已达70%。

  高端MLCC的需求首要来自于两方面,其一是智能手机产品对细小化MLCC的需求,其二是轿车运用场景下对高容MLCC的需求。全球智能手机用超小型MLCC需求量将从2016年的3763亿颗增长到2020年的6325亿颗,年复合增长率为13.9%。

  轿车运用场景下对高容MLCC的需求,咱们依据每年各类型轿车的销量和不同车型所需的MLCC数量来测算轿车运用场景下对高容MLCC的需求量,2016年至2019年,轿车商场对高容MLCC的需求量分别为3495亿颗、3787亿颗、4267亿颗、4582亿颗。

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