所謂的電容其實(shí)就是兩個(gè)相互靠近的導(dǎo)體,中間夾一層不導(dǎo)電的絕緣介質(zhì),構(gòu)成了一個(gè)電容器。當(dāng)電容器的兩個(gè)極板之間加上電壓時(shí),電容器就會(huì)儲(chǔ)存電荷。
MLCC (Multi-layer Ceramic Capacitors)就是片式多層陶瓷電容器英文縮寫(xiě)。是由印好電極(內(nèi)電極)的陶瓷介質(zhì)膜片以錯(cuò)位的方式疊合起來(lái),經(jīng)過(guò)一次性高溫?zé)Y(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-個(gè)類似獨(dú)石的結(jié)構(gòu)體,故也叫獨(dú)石電容器。
可以看到,內(nèi)部電極通過(guò)-層層疊起來(lái),來(lái)增大電容兩極板的面積,從而增大電容量。陶瓷介質(zhì)即為內(nèi)部填充介質(zhì),不同的介質(zhì)做成的電容器的特性不同,有容量大的,有溫度特性好的,有頻率特性好的等等,這也是為什么陶瓷電容有這么多種類的原因。
由于獨(dú)石電容屬于陶瓷電容,因此它具有陶瓷電容的基本特性。獨(dú)石電容電容量大(電容值可以做到1uF)、體積小、電容量比較穩(wěn)定,溫漂系數(shù)小、壽命長(zhǎng)、等效直流電阻小、允許脈動(dòng)電流大、可靠性高、高頻阻抗低耐高溫、絕緣性好、成本低等,但是獨(dú)石電容制造復(fù)雜,比一般電容制造要求嚴(yán)格。
優(yōu)點(diǎn):無(wú)極性、價(jià)格便宜、體積小,可以做到01005封裝。容積率大,適合用在小型化的電子產(chǎn)品中。Class1類電容,溫度特性好。絕緣電阻在數(shù)GΩ以上,漏電流很小。
缺點(diǎn):容積率小,容量沒(méi)有鉭電容,鋁電解電容大非Class1類電容,容值隨溫度變化較大。韌性差,擠壓容易斷裂。
獨(dú)石電容由于是多層片電容,在制造過(guò)程當(dāng)中對(duì)無(wú)塵等環(huán)境要求苛刻,主要步驟有:
①瓷膜成型:這部分包含配料球磨以及流沿,將糊狀漿體均勻涂在薄膜上面。
②印刷:將電極的材料按既定規(guī)則印刷到流沿后的糊狀漿體上,目的是使電極錯(cuò)位。
③堆疊:將印刷好電極的流沿漿體塊按照容值的不同疊加起來(lái),形成了獨(dú)石電容雛形。
④均壓:對(duì)堆疊后的獨(dú)石電容雛形體進(jìn)行緊密結(jié)合。
⑤切割:將電容雛形切割成單體。
⑥去膠:采用高溫方法去除原材料中的含的粘合劑。
⑦燒結(jié):采用高溫將陶瓷粉燒結(jié)成陶瓷材料并形成陶瓷顆粒。
MLCC—多層片式陶瓷電容器,簡(jiǎn)稱貼片電容,會(huì)引起噪聲嘯叫問(wèn)題……
陶瓷介質(zhì)是MLCC電容主要組成部分,電壓作用下,電致伸縮不可避免。如電致伸縮強(qiáng)烈表現(xiàn)為壓電效應(yīng),則會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。
如上所示,X7R-MLCC兩端加上大幅度變化電壓后,BaTiO3陶瓷產(chǎn)生逆壓電效應(yīng),MLCC形變振動(dòng)并傳遞到PCB板上發(fā)生共振。當(dāng)電壓信號(hào)的頻率在20Hz~20kHz人耳聽(tīng)覺(jué)范圍內(nèi),則能聽(tīng)到電容在嘯叫。
解決嘯叫的對(duì)策降低MLCC電容器產(chǎn)生的可聽(tīng)噪聲的方法有很多,但所有解決方案都會(huì)增加成本。
①改變電容器類型是最直接的方法,用順電陶瓷電容、鉭電容和薄膜電容等不具有壓電效應(yīng)的電容器替代。但需要考慮體積空間、可靠性和成本等問(wèn)題。
②調(diào)整電路,將加在MLCC大的交變電壓消除或者將其頻率移出人耳聽(tīng)感頻段(人耳最敏感音頻為1KHz- -3KHz)。
③ 注意PCB布局、PCB板規(guī)格, 幫助降低喊叫水平。
④選用無(wú)噪聲或低噪聲的MLCC。
(1) 、加厚底部保護(hù)層由于保護(hù)層厚度部分是沒(méi)有內(nèi)電極的,這部分的BaTiO3陶瓷不會(huì)發(fā)生形變,當(dāng)兩端的焊錫高度不超過(guò)底保護(hù)層厚度,這時(shí)產(chǎn)生的形變對(duì)PCB影響要小,有效地降低噪聲。
(2) 、附加金屬支架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖如下,它采用金屬支架把MLCC芯片架空。
MLCC與PCB板隔空,把逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生形變通過(guò)金屬支架彈性緩沖,減少對(duì)PCB板的作用,有效的降低噪聲。
(3)、使用壓電效應(yīng)弱的介質(zhì)材料設(shè)計(jì)制造通過(guò)對(duì)鈦酸鋇(BaTiO3) 進(jìn)-步摻雜犧一定的介電常數(shù)和溫度特性,得到壓電效應(yīng)大大減弱的介質(zhì)材料,用其制造的MLCC可有效的降低噪聲。各大MLCC廠家,都有相應(yīng)低噪材質(zhì)的MLCC產(chǎn)品系列。
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