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贴片陶瓷电容(MLCC)容值偏低的原因与解决方案

文章来源:admin 人气: 653 发表时间: 03-03

经常有客户问到容值偏低的问题,这是一个很普遍的现象,本文整理了贴片电容容值偏低的原因以及相应的应对方案,从测试环境、测试条件、仪器差异、材料老化等几方面作出分析,以便广大技术人员对贴片电容产品容值偏低现象有更清晰的的认识,能够更好的选型。

1、测试条件对测量结果的影响

首先考虑测量条件的问题,对于不同容值的贴片电容会采用不同的测试条件来测量容值,主要在测试电压的设定和测试频率的设定上有区别,下表所示为不同容值的测量条件:

电容AC 电压频率

容量>10μF1.0± 0.2Vrms120Hz

1000pF<容量≦10μF1.0± 0.2Vrms1kHz

容量≦ 1000pF1.0± 0.2Vrms1MHz

2、测量仪器的差异对测量结果的影响.

大容量的电容(通常指1UF以上)测量时更容易出现容值偏低的现象,造成这种现象的主要原因是施加在电容两端的实际电压不能达到测试条件所需求的电压,这是因为加在电容两端的测试电压由于仪器内部阻抗分压的原因与实际显示的设定电压不一致。为了使测量结果误差降到最低,我们建议检测人员将仪器调校并尽量把仪器的设定电压跟实际加在电容两端所测的电压尽量调整,使实际于待测电容上输的出电压一致.

注意: 上表中所示的电压是指实际加在测试电容两端的有效电压(理想电压)。

由于测试仪器的原因,加在电容两端实际的輸出电压与设定的测量电压(理想电压)实际上可能会有所出入。

3、影响高容量电容容值测量偏低的因素

(1) 测试仪器內部的阻抗之大小影响.

由于不同的测试仪器之间的內部阻抗都不同,造成仪器将总电压分压而使加在测试电容两端的实际电压变小。在实际的测试过程中,我们有必要先使用万用表等工具测试夹具两端的实际电压,以确定加在测试贴片电容两端的输出电压。

(2)不同阻抗的测试仪器的输出电压对比如下:

仪器内阻100Ω

1V * [100Ω/(100Ω+16Ω)] = 0.86V

10uF测试电容的两端电压 :

1V * [ 16Ω/(100Ω+16Ω)] = 0.14V

平均电容值读数 : 6-7μF

仪器内阻1.5Ω:

1V * [1.5Ω/(1.5Ω+16Ω)] = 0.086V

10uF测试电容两端电压 :

1V * [16Ω/(1.5Ω+16Ω)] = 0.914V

平均电容量值读数 : 9-10μF

综上所述,可以发现有效测试电压与电容容量的关系如下:

→当AC Voltage 偏小,测量测出的电容值偏小

→当AC Voltage 偏大,测量测出的电容值偏大

4、测量环境条件对测量结果的影响

贴片陶瓷电容class Ⅱ(X7R/X5R/Y5V)系列产品被称为非温度补偿性元件,即在不同的工

作温度环境下,电容量会有比较显著的变化,在不同的工作温度下,电容标称容值与实际容值之间的差异。例如,在40℃时的测试容量将比25℃时的测试容量低了接近20%。由此可以看出,在外部环境温度比较高的情况下,电容容值的测试值就会显的偏低。我们通常建议放置在20℃的环境下一段时间,使材料处于稳定的测试环境下再进行容值测试。

5、贴片陶瓷电容产品材料老化现象

材料老化是指电容的容值随着时间降低的现象,这再所有以铁电系材料做介电质的材料产品中均有发生,是一种自然的不可避免的现象。原因是因为内部晶体结构随温度和时间产生了变化导致了容值的下降,属于可逆现象。

当对老化的材料施加高于材料居里温度段时间后(建议进行容值恢复所使用之条件为150℃/1hour),当环境温度恢复到常温后(常温25℃下放置24小时),材料的分子结构将会回到原始的状态。材料将由此开始老化的又一个循环,贴片电容的容值将恢复到正常规格之内。

也可通过以下方式验证:把测试容量偏低的电容器浸在锡炉或者过回流焊后,再进行测试,容值会恢复到正常范围之内。

客户在产品不上线前,事先进行容值恢复工作,只需要将电容置PCB板上正常生产加工时,电容经过回流焊或者波峰焊后,就会恢复到正常的容值范围。

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