大家一起来聊聊电容吧

电容定义为在限定电势差下所能容纳的电荷量。

而陶瓷电容则在按照这三个因素下足了功夫：

1. 其内电极两两交叉，显著增加了接触面积A

2. 内电极之间的距离很小，降低了d

3. 填充了介质，增加了ε

比如说，村田使用的介电材料钛酸钡（BaTiO3），村田对该材料不断改良，将其相对介电常数提高到了3000左右。电介质的厚度已经达到了0.5um。

那陶瓷电容是怎样制作出来的呢？

为了制作出上面的多层陶瓷电容，需要经历以下几个步骤：

(1) 对卷状介电体板涂金属焊料，以作为内部电极。不同层的内部电极，需要错位，要不然加上外电极后，就短路了。介电体板就类似PCB板的中间介质，内部电极就类似于PCB两面的铜皮。

(2)将涂完内部电极的介电体板重叠在一起。

(3) 把层叠板压合在一起

(4) 把层叠板按照封装需求，切割成相应的尺寸

(5) 用高温(1000~1300读)对切割完的料块进行焙烧，使陶瓷和内部电极成为一体

(6) 料块两端涂金属焊料，作为外部电极，并用高温(800度)烧结

(7) 外部电极表面电镀镍及锡。

(8) 测量电容的电气特性，包装。

那怎样防止电容焊接过程中出现问题呢？

电容尺寸开始越来越小型化，现在最小的已是01005,尺寸只有0.4mm×0.2mm，比芯片管脚还要小。

在电容贴装的时候，经常会发生偏移，翘立或者竖立的现象。这些现象，通常是由于作用于左右两边电极的张力不平衡。

左右焊盘的尺寸不一致，或者左右焊盘上的锡量不相同，或者贴装机贴装的元器件位置偏移严重过，或者回流焊时左右两极的温差不一致，这些都会造成左右两边电极的张力不平衡。

所以，我们在使用电容时，需要做到：

(1) PCB设计时，按照推荐的电容封装尺寸进行设计，并保证两边的焊盘对称；

(2) 焊锡越厚，对电极的张力越大；所以在保证可靠性的前提下，尽量减少焊锡用量，并保证左右焊盘上的锡量一致；

(3) 尽量保证贴片精度；

(4) 按照推荐的回流温度曲线，合理设置预热段，减小炉内的温差；

想起刚参加工作时，经常用autocad绘制两层PCB板，那时都不用阻焊的。直接微带线漏铜，所以器件两端经常是不对称的，再加上产品基本上是手工焊接的。

产品测完性能后，做的第一个试验，一般就是温度冲击试验。就是把产品放置在温箱内，不用加电，然后温度在高温和低温之间快速变化。目的，就是测试焊点的可靠性。有时候，做完试验，会发现焊点断裂的情况。

电容的温度特性和DC偏置特性

电容的温度特性，是指温度变化时，电容的容量会发生变化；

电容的DC偏置特性，是指在电容上施加直流电压时，电容的容量会减小。

因此，在设计时，我们需要考虑到所选的电容，在温度发生变化或者两端有恒定直流电压时，电容的容量是否还能满足要求。

以上两种特性，比较严重的，一般是使用高介电常数钛酸钡（BaTiO3）的多层陶瓷电容器中。使用低介电常数二氧化钛(TiO2)的多层陶瓷电容器，则容值受温度和直流电压的影响则很小。

我们知道，之所以在电容两极之间增加介质材料，可以增加电容的容值，是因为电介质被极化后，电介质中间会产生与两极之间电场方向相反的场，电场大小减小，电势差减小；继而增加电容了在限定电势差的储荷能力，提高了电容容量。

用陶瓷电容器替换DC-DC/LDO中的钽电容时，需要注意什么呢？

陶瓷电容的ESR很低，这个特性有好处也有坏处。

好处：低ESR，可以降低输出电压的纹波。

坏处：

低ESR会造成电源芯片的反馈环路特性，造成异常振荡。

所以，有时候手册上会给出输出端电容需要的ESR值。所以，使用多层陶瓷电容作为电源芯片的输出电容时，需要确定芯片需要的ESR值，如果芯片有要求，则可以在输出端串联一小电阻，或者使用钽电容；如果没要求，就可以直接用陶瓷电容。

电容器啸叫怎么办呢？

高介电常数的介电质，在施加交流电压后，会发生伸缩的现象。因此，使用了强介质(高介电常数的介质)的多层电容器，在被施加交流电压后，电容器自身就会发生伸缩。这种伸缩，传递到板子上，导致PCB板振动。如果振荡频率正好在人可听频率范围（20Hz～20kHz）内，声音就会被听到。

要解决这个问题，可以有两种方法，一种是不要让电容器伸缩，一种是不要把伸缩传递到板子上。

最简单的方法，就是使用低介电常数的电容器，可以减小伸缩效应，进而解决啸叫问题。

参考文献：

1. https://article.murata.com/zh-cn/article/basics-of-capacitors-3

2. https://article.murata.com/zh-cn/article/basics-of-capacitors-6

3. https://article.murata.com/zh-cn/article/technical-report-trend-part-1

4. https://article.murata.com/zh-cn/article/technical-report-technology-part-2

5. 电容器应用大全