MLCC 的陶瓷介質(zhì)材料是決定其性能的關(guān)鍵因素之一,不同特性的陶瓷材料對應(yīng)著不同的電容性能參數(shù)和應(yīng)用場景。常見的陶瓷介質(zhì)材料主要分為 I 類陶瓷和 II 類陶瓷,I 類陶瓷通常以鈦酸鋇為基礎(chǔ),具有極高的介電常數(shù)穩(wěn)定性,溫度系數(shù)小,電容值隨溫度、電壓和時間的變化率較低,適合用于對電容精度要求較高的電路,如通信設(shè)備中的振蕩電路、濾波電路等。II 類陶瓷則多以鈦酸鍶鋇等材料為主,介電常數(shù)更高,能實現(xiàn)更大的電容量,但電容值受溫度、電壓影響較大,更適合用于對容量需求高而精度要求相對寬松的場合,像消費電子中的電源濾波、去耦電路等。多層片式陶瓷電容器的額定電壓需大于電路實際工作電壓,留有安全余量。線下薄型多層片式陶瓷電容器成本敏感型項目

MLCC 的測試技術(shù)隨著產(chǎn)品性能的提升不斷升級,傳統(tǒng)的 MLCC 測試主要關(guān)注電容量、損耗角正切、絕緣電阻、額定電壓等基本參數(shù),采用通用的電子元器件測試設(shè)備即可完成。但隨著車規(guī)級、高頻、高容量 MLCC 的發(fā)展,對測試項目和測試精度提出了更高要求,需要針對特殊性能開發(fā) 的測試設(shè)備和方法。例如,在車規(guī)級 MLCC 測試中,需要模擬汽車實際工作環(huán)境的溫度循環(huán)、振動沖擊等應(yīng)力測試設(shè)備,以及能長時間監(jiān)測電性能變化的耐久性測試系統(tǒng);在高頻 MLCC 測試中,需要高頻阻抗分析儀、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀等設(shè)備,精確測量 MLCC 在高頻段的阻抗特性、插入損耗等參數(shù);在高容量 MLCC 測試中,需要高精度的電容測試儀,準確檢測電容量隨電壓、溫度的變化曲線。目前,國際上的泰克(Tektronix)、安捷倫(Agilent)等企業(yè)在 MLCC 測試設(shè)備領(lǐng)域技術(shù)明顯,中國大陸也在加快測試設(shè)備的研發(fā),逐步實現(xiàn)測試技術(shù)與國際接軌。品牌商低損耗多層片式陶瓷電容器醫(yī)療設(shè)備電路醫(yī)療電子用多層片式陶瓷電容器需符合ISO 13485醫(yī)療器械質(zhì)量管理體系。

MLCC 的容量衰減問題是影響其長期可靠性的重要因素,尤其是 II 類陶瓷 MLCC,在長期使用或特定工作條件下,電容量可能會出現(xiàn)一定程度的下降,若衰減過度,可能導致電路功能失效。容量衰減的主要原因與陶瓷介質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)變化有關(guān),II 類陶瓷介質(zhì)采用鐵電材料,其電容量來源于電疇的極化,在高溫、高電壓或長期直流偏置作用下,電疇的極化狀態(tài)可能會逐漸穩(wěn)定,導致可極化的電疇數(shù)量減少,從而引起容量衰減。為改善容量衰減問題,行業(yè)通過優(yōu)化陶瓷介質(zhì)的配方,例如添加稀土元素調(diào)整晶格結(jié)構(gòu),增強電疇的穩(wěn)定性;同時,改進燒結(jié)工藝,使陶瓷介質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)更均勻致密,減少缺陷對電疇極化的影響。此外,在應(yīng)用過程中,合理選擇 MLCC 的類型和參數(shù),避免長期在超出額定條件的環(huán)境下使用,也能有效減緩容量衰減速度。
MLCC 的抗振動性能是其在軌道交通領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵指標,地鐵、高鐵的運行過程中會產(chǎn)生持續(xù)振動(頻率通常為 10-2000Hz),且振動加速度可達 50m/s2 以上,普通 MLCC 若焊接可靠性不足,易出現(xiàn)外電極脫落、焊盤開裂等故障。為提升抗振動能力,行業(yè)從兩方面優(yōu)化:一是改進外電極結(jié)構(gòu),采用 “階梯式” 外電極設(shè)計,增加外電極與陶瓷芯片的接觸面積,同時在電極與焊盤之間增加柔性過渡層,緩解振動產(chǎn)生的應(yīng)力;二是優(yōu)化 PCB 焊盤設(shè)計,采用 “梅花形”“長方形” 等非對稱焊盤,提升焊接后的機械固持力。這類軌道交通 MLCC 需通過 IEC 61373 標準的振動測試,在 50m/s2 加速度下振動 2 小時后,電性能變化率需控制在 ±5% 以內(nèi),確保列車控制系統(tǒng)、牽引變流器等關(guān)鍵設(shè)備穩(wěn)定運行。微型化多層片式陶瓷電容器(如01005封裝)廣泛應(yīng)用于智能手表等設(shè)備。

多層片式陶瓷電容器的陶瓷介質(zhì)材料迭代是其性能升級的驅(qū)動力,不同介質(zhì)類型決定了 MLCC 的特性與應(yīng)用邊界。I 類陶瓷介質(zhì)以鈦酸鈣、鈦酸鎂為主要成分,具有極低的溫度系數(shù),電容量隨溫度變化率可控制在 ±30ppm/℃以內(nèi),適合對精度要求嚴苛的射頻振蕩電路、計量儀器等場景;II 類陶瓷介質(zhì)則以鈦酸鋇為基礎(chǔ),通過摻雜鍶、鋯等元素調(diào)節(jié)介電常數(shù),介電常數(shù)可高達數(shù)萬,可以在小尺寸封裝內(nèi)實現(xiàn)高容量,普遍用于消費電子的電源濾波電路。近年來,為平衡精度與容量,行業(yè)還研發(fā)出介電常數(shù)中等、溫度穩(wěn)定性優(yōu)于普通 II 類的 X5R、X7R 介質(zhì),其電容量在 - 55℃~+85℃/125℃范圍內(nèi)衰減不超過 15%,成為汽車電子、工業(yè)控制領(lǐng)域的主流選擇。多層片式陶瓷電容器通過回收廢陶瓷粉末、電極材料,實現(xiàn)資源循環(huán)利用,減少浪費。線下薄型多層片式陶瓷電容器成本敏感型項目
無鉛化多層片式陶瓷電容器采用錫銀銅合金鍍層,符合RoHS環(huán)保指令。線下薄型多層片式陶瓷電容器成本敏感型項目
車規(guī)級 MLCC 與消費級 MLCC 在性能要求和質(zhì)量標準上存在明顯差異,車規(guī)級 MLCC 需滿足更嚴苛的可靠性和環(huán)境適應(yīng)性要求,以應(yīng)對汽車復雜的工作環(huán)境。在可靠性方面,車規(guī)級 MLCC 需通過 AEC-Q200 認證,該認證對電子元器件的溫度循環(huán)、濕度偏壓、振動、沖擊等多項測試指標做出了嚴格規(guī)定,例如溫度循環(huán)測試需經(jīng)歷 - 55℃~+125℃的數(shù)千次循環(huán),遠高于消費級 MLCC 的測試標準。在環(huán)境適應(yīng)性方面,車規(guī)級 MLCC 需具備耐高溫、耐低溫、耐濕熱、抗振動等特性,能在發(fā)動機艙高溫、冬季低溫、雨天潮濕等惡劣條件下穩(wěn)定工作。此外,車規(guī)級 MLCC 的生產(chǎn)過程需遵循 IATF16949 汽車行業(yè)質(zhì)量管理體系,實現(xiàn)全流程的質(zhì)量追溯,確保每一顆產(chǎn)品的一致性和可靠性,而消費級 MLCC 則更注重成本控制和生產(chǎn)效率,在測試標準和質(zhì)量管控上相對寬松。線下薄型多層片式陶瓷電容器成本敏感型項目
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