我們都知道，電容就是可以?xún)?chǔ)存電量的容器，而電容的基本原理就是使用兩片互相平行但未接觸在一起的金屬，中間以空氣或是其他材料作為為絕緣物，將兩片金屬的一片接在電池的正極，另一片接在負(fù)極，金屬片上就能儲(chǔ)存電荷，這種能儲(chǔ)存電荷的裝置就稱(chēng)為【電容器】。不過(guò)本文最主要在闡明MLCC(多層陶瓷電容)

 

如下圖所示，當(dāng)兩金屬片間之電位差為1V，儲(chǔ)存之電荷量為1庫(kù)倫時(shí)，電容器的容量就是1法拉（Farad），以公式表示如下：C = Q / V

Q：金屬片上儲(chǔ)存的電荷量，單位為庫(kù)倫。

V：金屬片間的電壓，單位為伏特。

C：電容器的容量，單位為法拉。

所以電容器的容量與金屬片的面積成正比，但是與兩金屬片之間的距離成反比，并且與金屬片之間的絕緣介電質(zhì)(dielectric)常數(shù)有關(guān)。電容可以用下面的公式表下：

C = εA / L 

(A:金屬片的電及面積；L:金屬片電極間的距離；ε:電極間絕緣物的介電常數(shù))。

 

多層陶瓷電容的原理：

而多層陶瓷電容(MLCC，Multi-Layer Ceramic Capacitor)因?yàn)榭梢宰鞒杀∑?，比起「電解電容」在同樣的體積下MLCC可以大大提昇其電容器的容量。

MLCC的電容量公式可以如下表示：

C：電容量，以 F (法拉) 為單位，而MLCC 之電容值 以 PF, nF,和 µF 為主。

ε：電極間絕緣物的介質(zhì)常數(shù)，單位為法拉／公尺。

K：介電常數(shù) (依陶瓷種類(lèi)而不同)

A：導(dǎo)電面積 (產(chǎn)品大小及印刷面積而不同)

D：介電層厚度 (薄帶厚度)

n：層數(shù) (堆迭層數(shù))

 

MLCC產(chǎn)品種類(lèi)及規(guī)格介紹：

1、依照【溫度】特性分類(lèi)：電容值隨溫度變化情形，可分為 COG(NPO)、X7R、Z5U、Y5V 等。 

COG為EIA標(biāo)淮，其表示溫度從 -55°C到125°C電容值變化(以25°C之電容值為基淮)，COG為 +/- 30ppm/°C 。 

NPO為COG一般常用之稱(chēng)乎，N為「負(fù)(negative)」，P表「正(positive)」，O表「零」，表示此電容器在使用溫度范圍中, 其電容變化量很小幾乎為零。 

X7R：表示-55°C(X)～125°C(7)其容量變化(以25°C為基淮)必須 ±15%(R) 以?xún)?nèi)。 

Y5V：表示-30°C(Y) ～到 85°C(5) 其容量變化(以25°C為基淮)必須在+22～82%(V)以?xún)?nèi)。 

以下是MLCC的溫度特性代表符號(hào)，僅供參考： 

2、依照MLCC產(chǎn)品【尺寸】的大小分類(lèi)：0402 ; 0603 ; 0805 ; 1206 等。 

3、依照【電容量】來(lái)區(qū)分：如 10 PF, 100P, 1nF, 1 µF, 10 µF 等。

4、依照【工作電壓】區(qū)分：如 10V, 16V, 25V, 50V, 100V, 200V, 500V, 1KV, 2KV, 3KV。同一系列的產(chǎn)品， 其工作電壓越高，則其介電層厚度就必須越厚， 相對(duì)的其電容值也就較低。 

例如：Y5V/0603/100nF產(chǎn)品 其工作電壓可達(dá)25v(堆迭層數(shù):約20 層, 介電層厚:12 µm)；Y5V/0603/1µF產(chǎn)品 其工作電壓只有10v(堆迭層數(shù): 約76層, 介電層厚:7 µm) 。

5、依照【容值允差】區(qū)分：如 ±0.1pF(B值)、±0.25pF(C值)、±0.5pF(D值)、±1%(F值)、±2%(G值)、±5% (J值)、±10%(K值)、±20%(M值)、 -20%～+80%(Z值)。

所以，一個(gè)完整的 MLCC 產(chǎn)品在規(guī)格描述上至少必須包括以上的全部特性。 

例如 ：< NPO/0603/100PF/J/50V> 

表示此產(chǎn)品的規(guī)格為：NPO材質(zhì)、0603尺寸、100PF容值、容值允差為±5%、耐壓為50V。

 

MLCC的制造流程：

MLCC本體的介電材料，以鈦酸鋇、 氧化鈦、鈦酸鎂、 鈦酸鍶…等為主，依據(jù)產(chǎn)品的種類(lèi)(NPO, X7R, Y5V)決定不同的燒結(jié)溫度與燒結(jié)氣氛。

MLCC內(nèi)、外電極材料列表：

一、厚膜積層技術(shù) :

生胚成形：帶狀生胚，厚度: 5µm – 25 µm。

電極印刷：導(dǎo)電電極印刷, 依尺寸。

迭層技術(shù)：4 – 250 層。

切割技術(shù)：Knife cutting, Laser cutting, Sawing。

二、陶瓷共燒技術(shù)：

陶瓷及金屬電極材料：使用匹配的材料。

本體燒結(jié)技術(shù)：溫度 (950～1300°C)及氣氛控制 (空氣，氮/氫 混合氣)。

端電極技術(shù)：高溫?zé)?750～900°C) 及氣氛控制 (銅電極)。

電鍍技術(shù) (鍍鎳, 錫/鉛), 純錫電鍍。

MLCC之制造流程大致如下：

MLCC以材料特性又分為NME(Noble Metal Electrode，貴金屬電極)及BME(Base Metal Electrode，卑金屬電極)兩種制程技術(shù)，其生成運(yùn)用的特性也稍有不同。NME比較穩(wěn)定，經(jīng)常作為耐高壓的產(chǎn)品，價(jià)錢(qián)也比較貴；BME則屬于低成本的產(chǎn)品，允差比較大，一般用在比較不挑剔的產(chǎn)品上。

MLCC的最大問(wèn)題是太過(guò)脆弱，一個(gè)使用或處理不小心就容易出現(xiàn)破裂(crack)的情形發(fā)生，所以一般MLCC出廠(chǎng)時(shí)都會(huì)特別注明如何handle這些嬌客。焊接或是解焊時(shí)還得注意不要對(duì)其本體產(chǎn)生應(yīng)力，否則它就會(huì)「破」給你看。參考下面兩篇文章應(yīng)該可以給你一些關(guān)于MLCC破裂的知識(shí)： 

MLCC多層陶瓷電容破裂的可能原因 

陶瓷電容(MLCC)落下后破裂并掉落分析（應(yīng)力）