主导技术与市场变化的三星电机 MLCC
MLCC(Multilayer Ceramic Capacitors)起到的是在储存电力后定量排出的“水坝”作用，在薄薄的内部只有尽可能薄且堆积多层还能积累更多的电力。三星电机具备可生产600层大容量 MLCC的高度技术能力，随着 5G 时代的到来，电子设备、自动驾驶车的发展、IoT的扩大，MLCC变得愈加重要，为顺应这样的市场趋势，三星电机正致力于开发超小型、超大容量、高可靠性、高品质的高科技集成体 MLCC。
-
微型·超高容量
-
品质信赖度
-
全球市场领先
FAQ
-
一般情况下，高容量 MLCC 规格书(Specsheet)中标注的标称容量(Nominal Capacitance)大多是在 120Hz/0.5Vrms 或 1kHz/1Vrms 等静态低频环境下测得的数值。
然而，现代电子产品中搭载的 AP 和 CPU 的工作频率已跨越至 GHz 级别，PMIC 及 DC-DC 转换器的频率也涵盖数百 kHz 至 MHz 频段。因此，除了 1kHz/1Vrms 这种静态条件下的规格容量值之外，近期行业内对于 MLCC 在 MHz~GHz 频段阻抗线上如何响应的关注度显著增加。
但在高频区域，要在 MLCC 两端持续施加 1Vrms 的恒定电压，不仅需要极大的电流源，而且在快速变化的高频下完美测量电压和电流几乎是不可能的。
因此，高频特性的测量采用了矢量网络分析仪(VNA, Vector Network Analyzer)。VNA 通过发送功率单位的小信号(Small Signal), 利用反射和透射信号的幅度与相位差来测量 MLCC 的高频特性，这与实际电路中 MLCC 对噪声(Noise)信号的响应行为非常相似。 (※ 信号的电压幅度可能会根据测量频率、线路阻抗以及 MLCC 本身的阻抗而有所变化。)
综上所述，规格书中标注的标称容量是使用 LCR 测试仪的恒压源(1Vrms/0.5Vrms)这一相对较大信号测得的容量值。而 Effective Capacitance 图表中显示的容量值则是使用 VNA 的电源测得的阻抗特性，其趋势与在数十 mVrms 级别微小信号下测得的容量非常相似。
以 1005 尺寸 1µF 的产品为例，在 AC 电压特性(AC Voltage Characteristics)图表中，1kHz, 1Vrms 条件下的容量为 1.0µF，但在 1kHz, 10mVrms 条件下则降至约 0.77µF，这与 Effective Capacitance 图表中显示的 0.78µF 非常接近。
实际上，在 VNA 环境（0dBm, 100kHz）下测量 1µF MLCC 的响应特性并观察电压波形时，可以看到实际施加的电压约为 15mVrms。
-
在MLCC两端上施加 DC 电压时，会流过细微的泄漏电流(Leakage Current)，
此时的电阻值被称为绝缘电阻，IR(Insulation Resistance)。
一般 MLCC的绝缘电阻比较大，
如果绝缘电阻过小，可能会会引起电路故障。
IR是在施加额定电压(Rated Voltage)条件上充电后，在电流稳定时(60秒以上)测定电阻值，MLCC规格书上可查询 IR规格。以CLR1A103MQ1NNN 为例，绝缘电阻规格如下。Test item
Judgement
Test condition
Insulation
Resistance
10,000MΩ or 50MΩ·μF
Whichever is smaller
Rated Voltage 60~120 sec
规格书中该产品的IR规格标为 10,000MΩ 或 50MΩ·㎌中取更小的值（型号别存在差异）50MΩ·㎌的IR 值可以按下述方法计算由于该产品的容值是0.01uF，所以50MΩ / (0.01 ㎌) = 5,000MΩ。在10,000MΩ和5,000MΩ中取小值后，5,000MΩ为该型号的IR基准，针对CLR1A103MQ1NNN我们所保障的的IR值为 ‘5,000MΩ’以上。相反，计算漏电流的话：，若施加的电压是6.3Vdc，此时的漏电流规格为 6.3V/5000MΩ = 1.26nA以下。 -
首先简单介绍一下被动元件(R, L, C)的理想频率特性。R(Resistance)具有妨碍电流流动的特性，会发生与阻抗大小相当的电压下降。无论频率如何变化，阻抗值都是相同的。L(Inductance, 感应电抗)具有施加电压时电流缓慢增加的特性，随着施加的电信号的频率增加，阻抗也具有增大的特性。C(Capacitance, 电容式电抗)具有电流进入时电压缓慢增加的特性，具有随着施加的电信号的频率增加，电抗减少的特性。实际上 MLCC不仅存在容值Capacitance，还存在寄生成分(Resistance, Inductance)。这里我们将电解质或电极的电阻成分称为等价串联电阻 Equivalent Series Resistance(ESR)，电极或引线的电感成分称为等价串联感应系数 Equivalent Series Inductance(ESL)。如果用等效模型体现该成分的话如下图所示 C, ESR, ESL可构成串联电路。用图表表示根据频率变化的 MLCC的阻抗(Z)的话，自谐振频率 (SRF)为基准分为两个领域，如下图所示。在低频区域，电容性电抗是主要特性，并且还观察到电介质损失特性。ESL 等寄生成分的阻抗足够小，因此可以忽略不计。但在高频区域，寄生电感就不能再忽略了，因为电流的表皮效应(Skin effect) 和靠近效应(Proximity effect)也会导致电阻损失。电容式电抗成分和寄生电感成分抵消的频率被称为自谐振频率 (Self Resonant Frequency, SRF)。具有去除电源线中的噪音、抑制电压变动功能的电容器如果是对PDN 等高频噪音敏感的应用程序，则还需要目标阻抗(Target impedance)。通常 MLCC比电解电容器、薄膜电容器具有更低的 ESL、ESR特性，因此在这些位置使用 MLCC能够更有效地去除噪音。随着AP 等性能要求的提高，有时还采用并联多个MLCC或尽量靠近 AP放置，能够实现更小 ESL、ESR特性。另外，三星电机拥有 Low ESL 系列(3端子MLCC 和 Reverse type MLCC)，与普通 MLCC 相比，能以较少的SMT面积，在节约空间的同时减少配置数量的解决方案产品。
-
MLCC (Class II) 在DC偏压下有容值减少的特性，DC-Bias可以用商用LCR测试仪测量。
- 测试仪器 : LCR meter E4980A + Test Fixture 16034G/E (Keysight Technologies Corp.)
- 测量条件设置：
1) 频率 : 按照规格书(设置为 1kHz 或 120Hz)
2) AC电压 : 按照规格书 (设置为 1Vrms或 0.5Vrms)
3) DC电压 : 从0Vdc到额定电压, 维持时间 60秒
4) 温度 : 25℃ ± 3 ℃
※ 注意事项
1) 在测量之前 需要进行 ‘150℃ 1小时的热处理 + 放置24小时后在常温下测量’
*请参考Q&A关于MLCC老化现象的说明。
2) 因 LCR meter 电源内部电阻差异，会导致设定电压和MLCC两端的实际电压之间存在差异。仪器有ALC(Auto level control)功能，可以控制MLCC两端的电压。测量时必须开启ALC功能后再进行测量。如果不激活ALC，测量容值可能会偏低。 (图 a, b, c, d)
3) Fixture的寄生成分会影响测量值。需要对Fixture的Short 状态、 Open 状态还有测量连接线长度进行适当的调整。( 图 e、 f)
仪器设置方法请参考仪器使用手册。
[Reference]
- Impedance Measurement Handbook, Keysight Technologies Corp. 6th Edition, 2020
-
顾客支援>在顾客咨询页面通过产品咨询可以进行购买咨询。