MLCC电容设计遇挑战？Fail-safe贴片助你解决难题

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1. 贴片MLCC电容简单介绍

MLCC（Multi-layer CeramicCapacitors）是片式多层陶瓷电容器英文缩写。是由印好电极（内电极）的陶瓷介质膜片以错位的方式叠合起来，经过一次性高温烧结形成陶瓷芯片，再在芯片的两端封上金属层（外电极），从而形成一个类似独石的结构体，故也叫独石电容器。

由印好电极（内电极）的陶瓷介质膜片以错位的方式叠合起来，经过一次性高温烧结形成陶瓷芯片，再在芯片的两端封上金属层（外电极），以实现所需的电容值及其他参数特性。

陶瓷电容体积小，耐热性好，损耗小，绝缘电阻高，但容量较小，适用于高频电路。在大功率、高压领域使用的贴片陶瓷电容，要求具有小型、高耐压和频率特性好等特点。随着材料、电极和制造技术的进步，高压陶瓷电容器的发展有长足的进展，并取得广泛应用。据电子之家了解，贴片陶瓷电容已成为大功率高压电子产品不可缺少的元件之一。

2. 贴片MLCC电容失效分析

多层陶瓷电容器（MLCC）本身的内在可靠性十分优良，可长时间稳定使用,但是同时它也会存在使他出现问题的内在或者外在因素，内在因素只要是生产制造过程中器件本身存在的一些质量问题，外在因素包括热应力或者机械应力造成MLCC电容开裂，从而失效。作为一名汽车电子工程师，在车载PCB电路板的设计中，经常会用到防止失效发生MLCC滤波电容，而且随着业界对车载电子元器件的可靠性重视程度越来越高，因此我也在这里主要介绍一下外在因素导致MLCC失效的详细情况：

热应力裂纹

实际使用中各种温度冲击往往容易产生热应力，热应力产生的裂纹主要分布区域为陶瓷靠近端电极的两侧，常见的表现形式为贯穿瓷体的裂纹，有的裂纹与内电极呈现90°。需要强调的是，这些裂纹产生后，不一定在现场就表现出实效，大多数是在使用一段时间后，水汽或离子进入裂纹内部，致使电容的绝缘电阻降低而导致电容失效。

机械应力裂纹

多层陶瓷电容器（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。器件组装过程中任何可能产生弯曲变形的操作都可能导致器件开裂。常见的应力源有：工艺过程电路板流转操作；流转过程中的人、设备、重力等因素；元件接插操作；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。该裂纹一般源于器件上下金属化端子，沿45°向器件内部扩展。如下图所示：

一旦产生裂纹之后，MLCC电容将会发生容量减小，或者短路的情况，造成电容失去它原有的作用。

3. 应对MLCC失效短路Fail-safe的方案

业界对车载电子可靠性的重视程度的逐渐提升，市面上越来越多的零部件都打出了高安全的广告。大家经常使用的MLCC也不例外，出现了不少自称高安全性的MLCC，比如“ Flexiterm MLCC”，“Open-mode MLCC”，“Fail-open MLCC”。这些电容的出现都是为了防止电容出现短路情况，下面进行简单介绍：

Flexiterm MLCC

Flexiterm MLCC电容在电容的两端加入了一些软性物质，在一定程度上能够吸收应力，防止开裂。代表性的产品未AVX厂家的电容，如下图所示：

极板悬浮设计电容

这种电容内部电极采用 cascade设计（不同的人可能会有不同的叫法），相当于里面两个电容串联的效果。当然由于一个本体内容值较正常MLCC容值减少一半，一般采用这种技术的都是小容量的电容。这样异能有效的防止电容在受到外力发生时产生短路。

Open-mode MLCC电容

利用相邻电极之间错开空间从而达到crack后开路的效果，不会造成短路情况出现。

4.总结

Fail-safeMLCC在价格方面肯定要比一般标准的MLCC电容价格高很多，所以在应用时，具体情况还需要具体分析，是否采用这种MLCC电容还需要仔细斟酌。以上就是对Fail-safe MLCC几种形式的简单介绍，随着科技的发展进步，相信会以后肯定会有更好的解决方案，各个领域竞争都很激烈，元器件的成本也会不断的降低。我们的产品也会因这些可靠性更高的元器件而变得更可靠。

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