MLCC贴片电容,什么是MLCC,MLCC片式多层陶瓷电容器介绍

MLCC是什么？
       MLCC是片式多层陶瓷电容器英文缩写是电子整机中主要的被动贴片元件之一，它诞生于上世纪60年代，最先由美国公司研制成功，后来在日本公司(如Murata、TDK、太阳诱电等)迅速发展及产业化，至今依然在全球MLCC领域保持优势，后来有了三星MLCC 国巨贴片电容   华新科贴片电容 风华高科MLCC贴片电容 三环陶瓷电容 等多种品牌和多种叫法，主要表现为生产出MLCC具有高可靠、高精度、高集成、高频率、智能化、低功耗、大容量、小型化和低成本等特点。
MLCC种类
      现在MLCC用陶瓷粉料主要分为三大类(Y5V、X7R和COG)。其中X7R材料是各国竞争最激烈的规格，也是市场需求、电子整机用量最大的品种之一，其制造原理是基于纳米级的钛酸钡陶瓷料(BaTiO3)改性。日本厂家根据大容量(10μF以上)的需求，在D50为100纳米的湿法BaTiO3基础上添加稀土金属氧化物改性，制造成高可靠性的X7R陶瓷粉料，最终制作出10μF-100μF小尺寸(如0402、0201等)MLCC。国内厂家则在D50为300-500纳米的BaTiO3基础上添加稀土金属氧化物改性制作X7R陶瓷粉料，跟国外先进粉体技术还有一段差距。
MLCC元件结构
      MLCC元件结构很简单，由陶瓷介质、内电极金属层和外电极三层金属层构成。MLCC是由多层陶瓷介质印刷内电极浆料，叠合共烧而成。为此，不可避免地要解决不同收缩率的陶瓷介质和内电极金属如何在高温烧成后不会分层、开裂，即陶瓷粉料和金属电极共烧问题。共烧技术就是解决这一难题的关键技术，掌握好的共烧技术可以生产出更薄介质(2μm以下)、更高层数(1000层以上)的MLCC。当前日本公司在MLCC烧结专用设备技术方面领先于其它各国，不仅有各式氮气氛窑炉(钟罩炉和隧道炉)，而且在设备自动化、精度方面有明显的优势。
MLCC的失效问题
       MLCC在生产中可能出现空洞、裂纹、分层
　　组装过程中会引起哪些失效？
　　哪些过程会引起失效？
　　有的裂纹很难检测出来
　　MLCC内在可靠性十分优良，可以长时间稳定使用。但如果器件本身存在缺陷或在组装过程中引入缺陷，则会对其可靠性产生严重影响。例如，MLCC在生产时可能出现介质空洞、烧结纹裂、分层等缺陷。分层和空洞、裂纹为重要的MLCC内在缺陷，这点可以通过筛选优秀的供应商，并对其产品进行定期抽样检测等来保证。
　　另一种就是组装时引入的缺陷，缺陷主要来自机械应力和热应力。MLCC的特点是能够承受较大的压应力，但抵抗弯曲能力比较差。所以PCB板的弯曲也容易引起MLCC开裂。由于MLCC是长方体，焊端在短边，PCB发生形变时，长边承受应力大于短边，容易发生裂纹。所以，
　　排板时要考虑PCB板的变形方向与MLCC的安装方向
　　在PCB可能产生较大形变的地方都尽量不要放置电容，比如PCB定位铆接、单板测试时测试点机械接触等位置都容易产生形变
　　厚的PCB板弯曲小于薄的PCB板，所以使用薄PCB板时更要注意形变问题
　　常见应力源有：工艺过程中电路板操作；流转过程中的人、设备、重力等因素；通孔元器件的插入；电路测试、单板分割，电路板安装；电路板定位铆接；螺丝安装等。该类裂纹一般起源于器件上下金属化端，沿45℃角向器件内部扩展。该类缺陷也是实际发生最多的一种类型缺陷。
　　同样材质、尺寸和耐压下的MLCC，容量越高，介质层数就越多，每层也越薄，并且相同材质、容量和耐压时，尺寸小的电容每层介质更薄，越容易断裂。裂纹的危害是漏电，严重时引起内部层间错位短路等安全问题。裂纹通常可以使用ICT设备完成检测，有的裂纹比较隐蔽，无法保证100[%]的检测效果。
　　温度冲击裂纹主要由于器件在焊接特别是波峰焊时承受温度冲击所致。焊接时MLCC受热不均，容易从焊端开始产生裂纹，大尺寸MLCC尤其如此。这是因为大尺寸的电容导热没有小尺寸的好，造成电容受热不均，膨胀幅度不同，从而产生破坏性应力。
　　另外，在MLCC焊接过后的冷却过程中，MLCC和PCB的膨胀系数不同，也会产生应力导致裂纹。相对于回流焊，波峰焊时这种失效会大大增加。要避免这个问题，回流焊、波峰焊时需要有良好的焊接温度曲线，一般器件工艺商都会提供相关的建议曲线。通过组装良品率的积累和分析，可以得到优化的温度曲线。
片式多层陶瓷电容器(MLCC)作为一项新兴的高科技产业，在电子元器件产业中占有举足轻重的地位。高容量MLCC需求量的高速增长，对业内企业提出了挑战。而如何在技术含量很高的大容量MLCC拥有话语权，成为我国内地MLCC企业破解的难题。
　　高容量MLCC需求量很大
　　MLCC是广泛应用的新一代电容产品，与传统电容产品相比具有体积小、容量大、效率高、成本低等优势。MLCC(片式多层陶瓷电容器)是各种电子、通信、信息、军事及航天等消费或工业用电子产品广泛使用的基础元件，可以说只要有电子线路的地方都会用到MLCC产品。在手机、MP3等日益普及的今天，许多人每天都随身携带着数十数百个MLCC。凭借其分立元件成本及需求量巨大的优势，MLCC不会被轻易取代。MLCC市场依然呈现上升的势头，全球市场MLCC年增长速度近20[%]。市场需求巨大，产业化市场前景非常广阔。
　　上海京瓷电子有限公司MLCC事业部副事业部长安际林介绍说，MLCC行业一般5年一个上升浪：前一两年由于市场的启动而处于上升阶段，之后由于适销对路的整机产品要消化库存，使得MLCC产品需求处于相对稳定的徘徊期，而一旦新产品出现，又会带动MLCC产品进入下一轮增长。目前，高容量是市场急需的MLCC产品，缺口很大，呈高速增长态势。而单频、中低容量的产品市场比较稳定，没有大的起伏。
　　MLCC仍需跨越众多技术门槛
　　MLCC是目前国际上用量最大、发展最快的片式元件之一。随着移动通信设备的发展，对高性能MLCC的需求与日俱增，MLCC不断向微型化、高叠层、大容量化、高可靠性和低成本化方向发展，这对原材料、工艺设备及工艺技术提出了很大的挑战。
　　赖永雄告诉记者，在大容量市场(10μF以上)，陶瓷电容器已部分取代钽电解电容器，而在1μF以下，陶瓷电容器占绝对优势。选用低成本的贱金属Ni电极取代Pd-Ag电极是提高性能价格比的有效途径。目前国内外制造商都采用Ni电极工艺技术，而生产微型化、高容量MLCC需要重点解决材料制作技术、瓷粉分散技术、薄介质成膜技术、电极印刷技术、高层数叠层技术、气氛保护高温烧结技术、气氛保护端电极制造技术等工艺技术门槛。
　　安际林表示，从技术的角度来看，大容量MLCC一般需要有更薄的介质层和更高的层数，超纯超细材料、薄层化制造工艺，这都是MLCC企业需要突破的技术瓶颈。