Q1: AVX代理商MLCC小型化的利與弊
隨著集成電路 (IC) 繼續(xù)將更多功能裝入更小的封裝中，對大容量片外電容的需求仍然存在。在諧振電路中，例如鎖相環(huán) (PLL) 和開關(guān)穩(wěn)壓器，可能需要精密的一級陶瓷電容器。此類電容器必須在主機 IC 的工藝、電壓和溫度變化 (PVT) 范圍內(nèi)保持嚴(yán)格的電容范圍，以滿足其性能規(guī)范。相比之下，幾乎每個 IC 都需要以去耦和旁路電容的形式使用二級陶瓷電容器。它們也可以在放大器電路、簡單濾波器和線性穩(wěn)壓器中找到，它們的功能不太依賴嚴(yán)格的阻抗要求。
對二級電容器的這種要求通常會給不知情的設(shè)計人員造成陷阱，他們在選擇這些設(shè)備時可能會自然而然地關(guān)注額定電壓、尺寸和成本。當(dāng)應(yīng)用程序受到外形因素的過度限制時尤其如此�？梢韵胂筮x擇濾波過程：從近似電容值（即 100 nF）開始，選擇具有一些合理裕量（即 6.3 V）的額定電壓，，找到最小的表面貼裝 (SMT) 封裝（即, 0402) 和成本組合，為其他組件和 PCB 布線創(chuàng)造空間。
將額定電壓和電容與封裝尺寸分開考慮似乎是合理的，但其中存在潛在陷阱。隨著電容器尺寸變得越來越小，制造商開發(fā)了新技術(shù)來增加電容密度，以實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的超值封裝組合。在這樣做的過程中，還引入了可能在測試期間產(chǎn)生意外驚喜的依賴項。
MLCC構(gòu)造
要了解電容器在應(yīng)用中的使用方式，首先要了解典型陶瓷電容器的構(gòu)造方式。 最原始的電容器由被絕緣體隔開的兩個導(dǎo)體組成。 采用先進的陶瓷絕緣體在小封裝中實現(xiàn)高電容，許多電容結(jié)構(gòu)并聯(lián)夾在一起。
一個多層的例子
描述 MLCC 電容器的簡化公式可以寫成如下：
在這個方程中，C 是最終的電容值，ε 是絕緣體的介電常數(shù)，N 是層數(shù)，A 是電極面積，d 是層厚度。 要實現(xiàn)高電容密度，必須采取幾種方法：必須通過材料選擇和加工來增加介電常數(shù)； 層數(shù)必須是增加; 層與層之間的距離必須減小，這也使更多層能夠裝入同一個包裝中。
Q2：AVX代理商電容密度的權(quán)衡
高介電常數(shù)主要是介電選擇的函數(shù)。典型的陶瓷材料，例如二氧化鈦，表現(xiàn)出幾十的相對介電常數(shù)值。另一方面，鐵電材料可以實現(xiàn)數(shù)以千計的相對介電常數(shù)。大多數(shù)現(xiàn)代 MLCC 都是使用鈦酸鋇 (BaTiO3) 構(gòu)建的，它可以產(chǎn)生高達 7,000 的相對介電常數(shù)值。事實上，電容器制造的大部分專長在于這種絕緣體的銑削、鑄造和燒結(jié)。材料研究和優(yōu)化無疑將在未來繼續(xù)提供增強的介電性能。盡管如此，化電容密度的主要旋鈕是層數(shù)和層間距。在 1990 年代中期，最小層厚度在 5 微米范圍內(nèi)，常見的電容器值由數(shù)百層構(gòu)成。
將近二十年后，最小層的厚度減少了十倍，超過一千層的電容器并不少見。這種小型化趨勢伴隨著重要的權(quán)衡，在設(shè)計周期中選擇 MLCC 時必須考慮這些權(quán)衡。隨著層厚度的減小，對于相同的施加電壓，通過電介質(zhì)的電場強度會增加。由于介電材料通常是鐵電體，它們的介電常數(shù)隨著電場強度而降低增加。因此，與 0402 封裝中的相同電容器相比，具有更差的電壓依賴性特性。0805尺寸在高電壓下，這可能特別成問題。一個例子如下所示，其中一個0402電容器失去了90%其在50V施加電壓下的電容能力。
在查看尺寸減小的 MLCC 的溫度性能時，可以看到類似的趨勢。 下圖展示了對于相同的電容，與 1812 封裝相比，0603 封裝在高溫下的有效電容損失幾乎是 1812 封裝的兩倍。
故事并沒有就此結(jié)束。 電容器的小型化對許多其他性能參數(shù)產(chǎn)生不利影響，包括紋波電流處理能力、ESD 保護和
電氣強度。 許多這些弱點在高電壓和高功率應(yīng)用中特別明顯。 比性能權(quán)衡更令人擔(dān)憂的是失敗的可能性
隨著時間的推移，尤其是在安全關(guān)鍵系統(tǒng)中。 下圖描述了一個典型的 1 微法電容器的故障率與其電介質(zhì)厚度相比，這是直接相關(guān)的
到包裝尺寸。 隨著大小從 1812 移動到 0603，故障率增加了一個數(shù)量級以上。
Q3：AVX代理商小型化權(quán)衡
制造技術(shù)和材料技術(shù)進一步推動了可實現(xiàn)的電容密度的范圍，產(chǎn)生了以極具吸引力的價格點令人難以置信的緊湊電路。 這種趨勢無疑會繼續(xù)下去，而且在大多數(shù)情況下，設(shè)計周期的開銷很小。 然而，在特定應(yīng)用中，積極的小型化伴隨著細微的性能權(quán)衡，這會極大地阻礙產(chǎn)品的成功。 上面討論了增加的電壓依賴性、溫度敏感性和電氣強度。 如果設(shè)計人員至少不知道這些權(quán)衡是什么以及它們何時重要，那么制造良率低下、現(xiàn)場故障和保修退貨的下游影響可能很快超過任何產(chǎn)品的潛在成功。
