多层片式陶瓷电容器(MLCC)应用注意事项

MLCC应用注意事项厦门华信安电子科技有限公司程志秋一.MLCC及其结构MLCC----多层片式陶瓷电容器(Multi-LayerCeramicChipCapacitor)1.什么是MLCC？2.MLCC的结构贴片电阻的结构3.MLCC的结构特点3.1电气性能的特点①无引线结构，杂散电容小、精度高；②无引线结构，附加电感小、工作频率高；③多层叠片结构，尺寸小、容量大。3.2机械结构特点①陶瓷介质层与金属内电极交替，各层厚度很小（μm~几十μm),机械强度低；②MLCC内部金属内电极与陶瓷介质热胀系数相差10倍以上，导致MLCC抗热冲击能力差；③MLCC端电极部份结构上不均刀，导致端电极处机构强度差。④陶瓷材料具有大的抗压强度，但是其抗弯强度很低，因此MLCC的抗弯曲能力较差。注意事项(1)---MLCC的额定值1.1额定工作温度范围MLCC的工作温度范围，特别是上限最高工作温度必须严格控制在规格书规定的范围内。1)不要在超过规定的昀高工作温度下使用；2)表面温度包括自发热引起的温度必须低于昀大许可工作温度；TYPE工作温度范围C0G-55~+125℃X7R-55~+125℃Y5V-30~+85℃[注意]由于电介质损耗，当在电容器两端施加交流电压时，电容器产会产生自发热，特别是在高频接近电容器的自谐振频率时会生极高的热量，以致损坏电容器自身贴装制品。所设计的电路应保证电容器表面温度包括自发热所引起的温度须低于电容器所允许的昀大工作温度。1.2工作电压1)端子间的工作电压必须低于额定电压。当在电容器上同时施加交流与直流电压时其昀大峰值电压必须低于额定电压；同样地当交流或脉冲尖峰信号峰值须低于额定电压。2)即使在满足低于额定电压的条件下，若在电容上反复施加高频交流电压或脉冲电压，电容器的信赖性也会因此被削减。3)减小输入电压的额定值将会大大降低失效率，因为失效率与电压的3次方成比例，即额定电压为UR的制品在工作电压为UW时其失效率按(UW/UR)3的比例降低。注意事项(2)---PCBLay-Out设计什么是应力?应力定义为“单位面积上所承受的附加内力”。为了达到以上目的，在设计PCB时，必须注意以下几个方面：①焊盘尺寸②禁止共用焊盘③MLCC的排列方向PCB设计总原则总的原则是在设计PCBLayout时，要考虑到在贴片、焊接、分板、测试、装配、运输等各制程中MLCC尽可能受到较小的应力作用，确保MLCC在使用过程中不会损坏。‧FlowSoldering2.1焊盘尺寸的设计貼片電容器焊盤阻焊劑ABCC3216(CC0603)(CC1206)A1.0~1.32.1~2.5B0.8~1.01.0~1.21.1~1.3C0.6~0.80.8~1.11.0~1.3C20120.7~1.0C1608(CC0805)C1005C1608C2012C3216C3225C4532C5750(CC0402)(CC0603)(CC0805)(CC1206)(CC1210)(CC1812)(CC2220)A0.6~0.80.9~1.22.0~2.42.0~2.43.1~3.74.1~4.8B0.6~0.80.7~0.91.0~1.21.0~1.21.2~1.41.2~1.4C0.6~0.80.9~1.21.1~1.51.9~2.52.4~3.24.0~4.50.3~0.50.35~0.450.4~0.6‧ReflowSoldering合适的焊盘尺寸，可以确保焊接的可靠性，同时又可避免过量焊锡对MLCC的热应力冲击。2.2禁止共用焊盘绝对禁止将MLCC的焊盘与其它元件的焊盘共用在一起，应使每个端子有独立的焊盘例子应避免推荐设计共享焊盘与其它SMD组件共享焊盘与金属框架焊接PCB焊盘贴片电容器焊锡导线阻焊剂导线金属框1过量的焊锡221＜焊盤阻焊剂阻焊劑焊錫過量焊盤焊錫不足2.3贴片电容器在P.C板上位置与机械应力的关系。贴片电容器上的应力按以下顺序排列：A＞B=C＞D＞EEABCD工藝縫通孔不利于抵制弯曲应力利于抵制弯曲应力通孔或工艺缝通孔或工艺缝贴装面贴装面朝上裂开P.C.B板贴装面朝下裂开P.C.B板垂直于通孔或工艺缝平行于通孔或工艺缝通孔或工艺缝通孔或工艺缝(方向)靠近工艺缝时应力大远离工艺缝时应力较小与工艺缝间距贴片电容分布图PCB11＜()221＞()2122.4推荐布局注意事项(3)─贴装3.1贴装头的应力如果贴装头调整得过低，贴装头装在贴片电容上产生过大应力导致电容器出现裂纹，请遵循以下预防措施：1)请调整贴装头的位置使其底部可接触P.C板表面，但不会挤压它；2)调整贴装头使静态压力为1~3牛顿；3)P.C板底部的支持支架对贴装头碰撞所产生的动能最小化起很重要的作用，参考下页所示：不推荐推荐單面貼裝雙面貼裝～裂縫～裂縫焊錫剝离～～支架～～支架3.2粘着剂的量【例】C2012(CC0805)/C3216(CC1206)aabcca0.2mmmin.b70~100μmc不要與焊盤相連接注意事项(4)─焊接4.1助焊剂的选择尽管高活性的助焊剂能提高焊锡性，但其中的活性物质同时也能降低贴片电容器的绝缘性。为避免电容器绝缘性的降低，建议如下：1)建议使用中等活性的树脂型助焊剂(CL含量0.1wt%以下)，避免高活性的助焊剂。2)请适量使用助焊剂，勿使用过量的助焊剂。3)当使用水溶性助焊剂时，一定要有足够的清洗。4.2焊接条件2sec.(Asshortaspossible)0200250300Temp.(℃)手工焊(烙鐵)Preheating△T預熱自然冷卻焊接Over60sec.2~3sec.Over60sec.0200250300Temp.(℃)波峰焊△TOver60sec.△T0200250300Temp.(℃)回流焊230Within20sec.預熱自然冷卻焊接1)预热条件4.3避免热冲击溫度(℃)C1005C1608、C2012、C3216C3225、C4532、C5750波峰焊─△T≦150─回流焊△T≦190手工焊△T≦190焊接類型△T≦130△T≦1902)冷却条件采用自然冷却的方式。若贴片电容器采用的是浸入溶剂清洗的方式，温差不得高于100℃。4.4焊锡量当温度变化时,过量的焊锡在贴片电容器上产生很高的张力，从而导致电容器断裂；焊锡不足时又会使电容器从PCB上剥离。过量焊锡产生大的张力使得过量的焊锡电容器断裂最大量适量的焊锡最小量强度过低会引起焊接失败焊锡不足或使贴片电容器从P.C板上剥离裂纹1)选择合适的烙铁头4.5手工烙铁焊烙铁头温度因烙铁自身类型、P.C板的材料及焊盘尺寸不同而有所不同。烙铁头温度愈高焊接速度就愈快，但其热冲击可能会导致贴片电容器破裂。建议以下条件：推荐烙铁焊条件：2)电烙铁与MLCC本体直接接触，极易导致MLCC开裂。勿使烙铁与端电极接触。正确的手工烙铁焊接方法：通过烙铁加热焊锡丝，让焊锡丝熔融后将MLCC端电极与焊盘焊接在一起。溫度(℃)功率(W)烙鐵直徑(mm)300max.20max.Φ3.0max.手工焊接方法注意事项(5)─清洗5.1若洗净液使用不当，助焊剂的残留物或一些其它杂质将会粘附在电容器表面，将会影响电容器信赖性特别是其绝缘阻抗。5.2若清洗条件不合适也会破坏电容器。5.2.1清洗不足时：1)导线和端电极会被助焊剂时里的卤素腐蚀；2)助焊剂里的卤素将会附着在电容器的表面，使电容器的绝缘电阻变小。3)若是使用水溶性助焊剂上述的问题(1)及(2)更为明显。1)过度清洗可能会破坏MLCC的端电极的连接，导致电容器电性能不良。功率:20W/Lmax频率:40kHzmax.清洗时间:5分钟max.5.2.3若清洗液被污染，卤素含量增加也将会导致与未完全清洗时同样的后果。5.2.2过度清洗时2)当用超声波清洗时，输入过高的超声波能量会对贴片电容器的本体与端电极间的连接产生影响。为了避免这些，请注意以下事项：注意事项(6)─分板/测试6.1贴片电容器贴装后的操作[注意]焊接后的操作中，不要弯曲或是扭曲P.C.板，否则电容器会产生断裂或裂纹。彎曲扭曲6.2功能测试①当对P.C板做功能测试时，一般会趋于调高测试探针的压力以防接触不良。但若压力过大使P.C板弯曲，可能会导致贴片电容器破裂或使电极剥离。请调整好测试探针不要使P.C板弯曲。項目不合理合理P.C板彎曲示意圖端子剝离檢測探針檢測探針～支持架②如需对PCB作功能测试，请在PCB上设置专用的测试点，不要把MLCC的端电极作为测试点，那样极易导致MLCC断裂。注意事项(7)─搬运/装配7.2存放/运输过程中，如迭放已贴装好的P.C板，P.C板的一个角可能会碰到另一板上的电容器引起电容的破裂。(如图b示)。7.1若您不小心把电容器掉落在地板上，电容器可能已破裂。一旦发生请不要使用此电容器，特别是大尺寸的电容更易引起破裂，请小心操作。(如图a示)裂縫地板裂縫P.C.板图a图b