損耗角正切(tanδ),又稱介質(zhì)損耗,是反映 MLCC 能量損耗程度的參數(shù),指的是電容器在交流電場(chǎng)作用下,介質(zhì)損耗功率與無功功率的比值。損耗角正切值越小,說明 MLCC 的能量損耗越小,在電路中產(chǎn)生的熱量越少,工作效率越高,尤其在高頻電路和大功率電路中,低損耗的 MLCC 能有效減少能量浪費(fèi),提升整個(gè)電路的性能。I 類陶瓷 MLCC 的損耗角正切通常遠(yuǎn)小于 II 類陶瓷 MLCC,例如 I 類陶瓷 MLCC 的 tanδ 一般在 0.1% 以下,而 II 類陶瓷 MLCC 的 tanδ 可能在 1%~5% 之間。在實(shí)際應(yīng)用中,對(duì)于對(duì)能量損耗敏感的電路,如射頻通信電路、高精度測(cè)量電路等,應(yīng)優(yōu)先選擇損耗角正切值小的 I 類陶瓷 MLCC;而對(duì)于普通的濾波、去耦電路,II 類陶瓷 MLCC 的損耗特性通??山邮?。無鉛化多層片式陶瓷電容器采用錫銀銅合金鍍層,符合RoHS環(huán)保指令。全國(guó)通用型多層片式陶瓷電容器醫(yī)療設(shè)備電路
多層片式陶瓷電容器的等效串聯(lián)電感(ESL)優(yōu)化是提升其高頻性能的主要方向,在 5G 通信、射頻識(shí)別(RFID)等高頻場(chǎng)景中,ESL 過大會(huì)導(dǎo)致信號(hào)相位偏移、傳輸損耗增加。為降低 ESL,MLCC 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不斷創(chuàng)新:一是采用 “疊層交錯(cuò)” 內(nèi)電極布局,將相鄰層的內(nèi)電極引出方向交替設(shè)置,使電流路徑相互抵消,減少磁場(chǎng)疊加;二是縮小外電極間距,將傳統(tǒng) 1206 封裝的外電極間距從 2.5mm 縮短至 1.8mm,進(jìn)一步縮短電流回路長(zhǎng)度;三是開發(fā) “低 ESL 封裝”,如方形扁平無引腳(QFN)結(jié)構(gòu)的 MLCC,通過將電極布置在封裝底部,大幅降低寄生電感。目前,高頻 MLCC 的 ESL 可低至 0.3nH 以下,在 2.4GHz 頻段的插入損耗比普通 MLCC 低 2-3dB,滿足 5G 基站天線、毫米波雷達(dá)等高頻設(shè)備的需求。直銷低損耗多層片式陶瓷電容器無線充電系統(tǒng)航空航天用多層片式陶瓷電容器需通過-65℃~+200℃極端溫度循環(huán)測(cè)試。
額定電壓是 MLCC 的另一項(xiàng)重要性能指標(biāo),指的是電容器在規(guī)定的工作溫度范圍內(nèi)能夠長(zhǎng)期安全工作的高直流電壓。額定電壓的選擇必須嚴(yán)格遵循電路的工作電壓要求,通常需要確保 MLCC 的額定電壓大于電路中的實(shí)際工作電壓,以留有一定的安全余量,防止因電壓過高導(dǎo)致電容器擊穿損壞。MLCC 的額定電壓等級(jí)豐富,從幾伏特(V)到幾百伏特不等,例如用于手機(jī)等便攜式設(shè)備的 MLCC,額定電壓多為 3.3V、6.3V;而用于工業(yè)控制設(shè)備或電源電路中的 MLCC,額定電壓可能需要 25V、50V 甚至更高。此外,不同介質(zhì)類型的 MLCC 在相同額定電壓下,其耐電壓特性也可能存在差異,II 類陶瓷 MLCC 的耐電壓穩(wěn)定性通常略低于 I 類陶瓷 MLCC。
多層片式陶瓷電容器在醫(yī)療電子領(lǐng)域的應(yīng)用需滿足嚴(yán)苛的安全與可靠性標(biāo)準(zhǔn),植入式醫(yī)療設(shè)備(如心臟起搏器、神經(jīng)刺激器)中的 MLCC,不僅要體積微?。ㄍǔ?0402 封裝以下)、低功耗(漏電流需小于 1nA),還需通過 ISO 10993 生物相容性測(cè)試,確保與人體組織接觸時(shí)無致敏、致畸風(fēng)險(xiǎn)。這類醫(yī)療級(jí) MLCC 的外電極鍍層采用純金,金的化學(xué)惰性可避免電極腐蝕產(chǎn)生有害物質(zhì),同時(shí)陶瓷介質(zhì)需經(jīng)過 100% X 射線檢測(cè),排除內(nèi)部微裂紋等缺陷。在體外診斷設(shè)備(如 PCR 儀、血液分析儀)中,MLCC 用于信號(hào)放大、數(shù)據(jù)采集電路,需具備高穩(wěn)定性,電容量在 - 40℃~+85℃范圍內(nèi)變化率不超過 5%,且需通過電磁兼容(EMC)測(cè)試,避免對(duì)診斷數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性產(chǎn)生干擾。高頻多層片式陶瓷電容器采用I類陶瓷介質(zhì),在高頻段損耗角正切值小。
微型化 MLCC 是電子設(shè)備小型化發(fā)展的必然產(chǎn)物,其封裝尺寸不斷縮小,從早期的 1206、0805 封裝,逐步發(fā)展到 0603、0402 封裝,目前 0201、01005 封裝的微型化 MLCC 已成為消費(fèi)電子領(lǐng)域的主流產(chǎn)品,部分特殊應(yīng)用場(chǎng)景甚至出現(xiàn)了更小尺寸的 MLCC。微型化 MLCC 的出現(xiàn),為智能手機(jī)、智能手表、藍(lán)牙耳機(jī)等微型電子設(shè)備的輕薄化提供了重要支持,使得這些設(shè)備在有限的空間內(nèi)能夠集成更多的功能模塊。然而,微型化 MLCC 的生產(chǎn)和應(yīng)用也面臨諸多挑戰(zhàn),在生產(chǎn)方面,小尺寸的陶瓷生坯薄片制作、內(nèi)電極印刷和疊層對(duì)準(zhǔn)難度大幅增加,需要更高精度的制造設(shè)備和更嚴(yán)格的工藝控制;在應(yīng)用方面,微型化 MLCC 的焊接難度較大,容易出現(xiàn)虛焊、脫焊等問題集成式多層片式陶瓷電容器將多顆電容集成封裝,節(jié)省PCB安裝空間。直銷低損耗多層片式陶瓷電容器無線充電系統(tǒng)
高容量多層片式陶瓷電容器通過增加疊層數(shù)量、減薄介質(zhì)層厚度實(shí)現(xiàn)。全國(guó)通用型多層片式陶瓷電容器醫(yī)療設(shè)備電路
MLCC 的未來發(fā)展將圍繞性能提升、成本優(yōu)化、環(huán)保升級(jí)三大方向展開。在性能提升方面,將繼續(xù)突破高容量、高頻、耐高溫、耐高壓等關(guān)鍵技術(shù),開發(fā)出更適應(yīng)新能源汽車、6G 通信、航空航天等不同領(lǐng)域需求的產(chǎn)品,例如實(shí)現(xiàn)更高容量密度的 MLCC,滿足大功率電源電路的需求;開發(fā)工作溫度超過 200℃的 MLCC,適應(yīng)航空航天極端環(huán)境。在成本優(yōu)化方面,通過改進(jìn)生產(chǎn)工藝、提高自動(dòng)化水平、實(shí)現(xiàn)原材料國(guó)產(chǎn)化替代等方式,降低 MLCC 的生產(chǎn)成本,尤其是不偏向與MLCC 的成本,提升產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。在環(huán)保升級(jí)方面,將進(jìn)一步推進(jìn)無鉛化、無鹵化技術(shù),研發(fā)更環(huán)保的材料和工藝,減少生產(chǎn)過程中的污染物排放,同時(shí)加強(qiáng) MLCC 的回收利用技術(shù)研究,實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用,推動(dòng) MLCC 產(chǎn)業(yè)向綠色可持續(xù)方向發(fā)展。全國(guó)通用型多層片式陶瓷電容器醫(yī)療設(shè)備電路
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