1、MLCC概述

MLCC（Multi-layer Ceramic Capacitors）是片式多層陶瓷電容器英文縮寫。是由印好電極（內電極）的陶瓷介質膜片以錯位的方式疊合起來，經過一次性高溫燒結形成陶瓷芯片，再在芯片的兩端封上金屬層（外電極），從而形成一個類似獨石的結構體，故也叫獨石電容器。

MLCC誕生于上世紀60年代，最先由美國公司研制成功。目前，MLCC主要生產廠家：美國基美（KEMET）；日本村田、京瓷、丸和、TDK；韓國三星；臺灣國巨、華新科、禾伸堂；大陸有名的則是宇陽、風華高科、三環。其中，值得自豪的是，國內廠商---宇陽科技的MLCC（01005、0201、0402尺寸)產量比超過90%，位居世界第一位，總產量也躍居全球前三，目前宇陽已成為國內產能最大和全球微型化前三的MLCC廠商。因為MLCC具有高可靠、高精度、高集成、高頻率、智能化、低功耗、大容量、小型化和低成本等特點，因此它得到到極其廣泛的應用和發展，目前已經成為國際上用量最大、發展最快的片式元件之一！

2、MLCC結構和工作原理

如下圖所示，MLCC電容結構較簡單，由陶瓷介質、內電極金屬層和外電極三層構成。

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 ?F 為主。

ε：電極間絕緣物的介質常數，單位為法拉／公尺。

K : 介電常數 (依陶瓷種類而不同)

A : 導電面積 (產品大小及印刷面積而不同)

D : 介電層厚度 (薄帶厚度)

n：層數 (堆棧層數)

我們都知道，電容就是可以儲存電量的容器，它基本原理就是使用兩片互相平行但未接觸在一起的金屬，中間以空氣或是其它材料作為為絕緣物，將兩片金屬的一片接在電池的正極，另一片接在負極，金屬片上就能儲存電荷。相比常見的電解電容，MLCC（多層陶瓷電容器）因為可以作成薄片（n堆棧層數很多），因此在同樣的體積下MLCC可以大大提升其電容器的容量。

3、MLCC的分類

3.1 根據所采用的陶瓷介質的類型，MLCC可劃分為兩大類：Class 1和Class 2兩類。

※Class 1類：

具有極高的穩定性，其電容量幾乎不隨時間、交流信號、外加直流偏壓的變化而改變，同時具有極低的介質損耗，即高Q值。適用于對容量高精度和應用頻率要求較高的諧振電路。根據電容量的溫度系數，有可分為溫度穩定型和溫度補償型兩種。

※Class 2類：

具有很高的體積比容量，適用于旁路、耦合、濾波以及對容量穩定性要求不高的鑒頻電路。在DC-DC（AC）變換器和開關電源濾波電路中逐步取代鉭電解電容、鋁電解電容。

3.2 按照溫度特性、材質、生產工藝、填充介質的不同，MLCC可以分成如下幾種：NPO、COG、Y5V、Z5U、X7R、X5R等。它們的主要區別如下：

-C0G、NPO電容器具有高溫度補償特性，適合作旁路電容和耦合電容

-X7R電容器是溫度穩定型陶瓷電容器，適合要求不高的工業應用

-Z5U電容器特點是小尺寸和低成本，尤其適合應用于去耦電路

-Y5V電容器溫度特性最差，但容量大，可取代低容鋁電解電容

可見，在相同的體積下由于填充介質不同所組成的電容器的容量就不同，隨之帶來的電容器的介質損耗、容量穩定性等也就不同，所以在使用電容器時應根據電容器在電路中作用不同來選用不同的電容器：NPO、COG溫度特性平穩、容值小、價格高；Y5V、Z5U溫度特性大、容值大、價格低；X7R、X5R則介于以上兩種之間。

3.3 MLCC按材料SIZE封裝大小來分。大致可以分為3225、3216、2012、1608、1005、0603、0402，0201，01005等等。 數值越大，SIZE就更寬更厚。

4、MLCC的制造流程

5、MLCC常見的問題&應對

※ MLCC在工作一段時間后出現容值偏低的問題

正常情況下，MLCC在是存在老化問題，但其容值損失也不會超過90%，一般是兩年后容值有10%-20%的遞減。MLCC在耐壓測試后損耗顯著增大主要有兩方面原因：一是電容的溫度在經過耐壓測試后變高了，電容發熱會減小容量。二是在高電壓的測試下,陶瓷內部微小分子單元結構輕微發生變化(比如形成微小的電流通道),容值會出現變小的現象。

※ MLCC的失效問題

MLCC的失效問題 MLCC在生產中可能出現空洞、裂紋、分層，MLCC內在可靠性十分優良，可以長時間穩定使用。但如果器件本身存在缺陷或在組裝過程中引入缺陷，則會對其可靠性產生嚴重影響。例如，MLCC在生產時可能出現介質空洞、燒結紋裂、分層等缺陷。分層和空洞、裂紋為重要的MLCC內在缺陷，這點可以通過篩選優秀的供應商，并對其產品進行定期抽樣檢測等來保證。

※ MLCC的設計要點1

陶瓷電容器的一個潛在的缺陷是，他們具有相對較小的電容和低ESR。在頻域和時域中，這會帶來一些問題。如果它們被用作某個電源的輸入濾波電容器，則它們很容易隨輸入互連電感諧振，形成一個振蕩器。

在這些系統中，電源通過大互連電感連接至負載。負載通過一個開關實現開啟，并可能會使用陶瓷電容構建旁路。這種旁路電容器和互連電感可以形成一個高Q諧振電路。由于負載電壓振鈴可以高達電源電壓的兩倍，因此在負載下關閉開關會形成一個過電壓狀態。這會引起意外電路故障。例如，在POE中，負載組件的額定電壓變化可以高達電壓額定電壓的兩倍。

※ MLCC的設計要點2

陶瓷電容器的另外一個潛在的缺陷是陶瓷電容器的壓電式。也就是說，當電容器電壓變化時，其物理尺寸改變，從而產生可聽見的噪聲。例如，我們將這種電容器用作輸出濾波電容器時（存在大負載瞬態電流），或者在"綠色"電源中，其在輕負載狀態下進入突發模式，

這種問題的變通解決方案如下：

轉而使用更低介電常數的陶瓷材料，例如：COG等。

使用不同的電介質，例如：薄膜等。

使用加鉛和表面貼裝技術（SMT）組件，可緊密貼合印制線路板（PWB）。

使用更小體積器件，降低電路板應力。

使用更厚組件，降低施加電壓應力和物理變形。

此外，貼片陶瓷電容器在做SMT加工時，存在的一個問題是：PCB彎曲時，由于電容器和PB之間存在的熱膨脹系數（TCE）錯配，它們的軟焊接頭往往會裂開。

您可以采取一些預防措施來減少這種問題的發生：

封裝尺寸限制為1210。

使電容器遠離高曲率地區，例如：拐角區等。

使電容器朝向電路板短方向。

使電路板安裝點遠離邊角。