多层片式陶瓷电容器(MLCC)应用注意事项

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) 不要在超过规定的最高工作温度下使用； 2) 表面温度包括自发热引起的温度必须低于 最大许可工作温度；
TYPE C0G X7R Y5V 工作温度范围 -55~+125℃ -55~+125℃ -30~+85℃
P.C. 板 裂縫 裂縫 地板
图a
图b
MLCC应用注意事项
程志秋
厦门华信安电子科技有限公司
一. MLCC及其结构
1. 什么是MLCC？
MLCC----多层片式陶瓷电容器 (Multi-Layer Ceramic Chip Capacitor)
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。
0.3~0.5 0.6~0.8 0.9~1.2 2.0~2.4 2.0~2.4 3.1~3.7
0.35~0.45
4.1~4.8
0.6~0.8 0.7~0.9 1.0~1.2 1.0~1.2 1.2~1.4 1.2~1.4
0.4~0.6 0.6~0.8 0.9~1.2 1.1~1.5 1.9~2.5 2.4~3.2
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)---PCB Lay-Out设计
裂纹
过量焊锡产生大的张力使得 电容器断裂
最大量
过量的焊锡
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
4.5 手工烙铁焊 1) 选择合适的烙铁头 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： 手工焊接方法
4.0~4.5
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 共享焊盘
导线 贴片电容器 焊锡
与金属框架焊接
金属框 过量的焊锡
与其它SMD组件共享焊盘
焊盤
应避免
焊錫不足 焊盤
PCB 焊盘 导线
1
焊錫過量
阻焊剂
推荐设计
阻焊剂 阻焊劑
2 1
＜
2
2.3 贴片电容器在P.C板上位置与机械应力的关系。
項目
不合理
端子剝离
合 理
支持架 ～
P.C板彎曲示意圖
檢測探針
檢測探針
注意事项(7)─搬运/装配
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) 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)。
溫度 (℃) 300 max.
功率 (W) 20 max.
烙鐵直徑(mm)
Φ3.0 max.
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。
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。
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； ② MLCC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； ③ MLCC端电极部份结构上不均匀，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。
手工焊
(烙鐵 )
Preheating
0
Over 60 sec. 2~3 sec.
Over 60 sec.
0 Over 60 sec. Within 20 sec.
0
2 sec. (As short as possible)
4.3 避免热冲击 1) 预热条件
焊接類型 波峰焊 回流焊 手工焊 溫 C1005 ─ △T≦190 度 (℃)
C1608、 C2012、 C3216 C3225、 C4532、 C5750 △T≦150 △T≦190 △T≦190 ─ △T≦130
2) 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。
2.1 焊盘尺寸的设计 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。
貼片電容器 焊盤
C
阻焊劑 B A
‧Flow
A B C
Soldering
C2012 (CC0805) 1.0~1.3 1.0~1.2 0.8~1.1 C3216 (CC1206) 2.1~2.5 1.1~1.3 1.0~1.3
通孔或工艺缝
靠近工艺缝时应力大
1
远离工艺缝时应力较小
1
与工艺缝间距
2 1＜ 2 2 1＞
(
)
(
2
)
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：
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
回流焊
自然冷卻 300 250 230 200 Temp.( ℃) △T △T 預熱 焊接 自然冷卻 300 250 200 △T Temp.( ℃)
波峰焊
預熱 300 250 200 Temp.( ℃) 焊接
不 推 荐
～
單面貼裝
支架 裂縫
推
～
荐
～
～
雙面貼裝
～
～
焊錫剝离
裂縫
支架
3.2 粘着剂的量
a
a b
c
c
【例 】C2012(CC0805)/ C3216(CC1206)
a b c 0.2mm min. 70~100μm 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。
5.2.2 过度清洗时
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。 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： 功率: 20W/L max 频率: 40kHz max. 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。
贴片电容器上的应力按以下顺 序排列：
通孔 E C D
A＞B=C＞D＞E
B A
工藝縫
2.4 推荐布局
PCB 不利于抵制弯曲应力 通孔或工艺缝 利于抵制弯曲应力 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Hale Waihona Puke Baidu艺缝
贴片电容分布图 (方向)
通孔或工艺缝
[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 允许的最大工作温度。
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 流电压时其最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。
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。 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。
PCB设计总原则
总的原则是在设计PCB Layout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。
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 ③ MLCC的排列方向
A B C
‧Reflow
Soldering
C1608 (CC0603) 0.7~1.0 0.8~1.0 0.6~0.8
C1005 C1608 C2012 C3216 C3225 C4532 C5750 (CC0402) (CC0603) (CC0805) (CC1206) (CC1210) (CC1812) (CC2220)