【技术】什么是MLCC啸叫？

时间： 2022-09-27 来源：四川华瓷MLCC技术社区公众号

技术问答

选型帮助

研发客服

商务客服

MLCC是应用最广泛的电子元器件之一，随着MLCC往高温、高容、高压、薄型化等方向发展，其被广泛应用于汽车电子场景、家用电器、照明设备、笔记本电脑、手机、显示屏及各种设备的电源电子电路中。在电源电子电路设计过程中，研发工程师常碰到中高容MLCC产品在PCB板上出现啸叫现象。这是MLCC在电压作用下发生幅度较大的振动（振动幅度很小），当该振动频率在人耳所能听到的频率范围（20Hz~20 kHz）内时，就会出现啸叫现象。那么，MLCC为何会振动呢？MLCC啸叫是怎么产生的呢？所有的MLCC都会产生啸叫现象吗？研发工程师在电路选型中该采取何种措施来解决啸叫问题呢？

MLCC啸叫原理

（1）压电效应定义

我们要先了解一种自然现象——电致伸缩。在外加电场作用下，所有的物质都会产生伸缩形变，即电致伸缩。对于某些高介电常数的铁电材料，电致伸缩效应剧烈，称为压电效应。压电效应包括正压电效应和逆压电效应。

正压电效应：对具有压电特性的介质材料施加机械压力，介质晶体会发生结构重组排布，材料表面会感应出电荷，产生电位差。

逆压电效应：对具有压电特性的介质材料施加电压，则产生机械应力，发生形变。

在没有对称中心的晶体上施加压力、张力或切向力时，则发生与应力成比例的介质极化，同时在晶体两端面将出现正、负电荷，这一现象称为正压电效应。反之在晶体上施加电场而引起极化，则产生与电场强度成比例的变形或机械应力，这一现象称为逆压电效应。这两种正、逆压电效应统称为压电效应。

（2）MLCC为什么会振动呢？

MLCC的主要组成成分是陶瓷粉BaTiO₃，由于此类材料具有强介电常数的压电特性，在施加交流电压的情况下，如图4所示，发生电致伸缩现象，当电致伸缩强烈表现为压电效应时，则会产生振动。

（3）MLCC啸叫原理

由于压电效应造成MLCC产生振动，结果导致PCB板如图6所示将朝平面方向振动(MLCC及PCB板的振幅仅为1pm～1nm左右)。当该PCB板的振幅周期达到人耳能够听到的频率带 (20Hz～20kHz) 时，人们就会听到“MLCC发出的声音”，即产生啸叫现象。

所有MLCC都会啸叫么？

难道所有MLCC都会啸叫么？当然不是，MLCC设计制造陶瓷介质材料主要有顺电介质和铁电介质两大类。顺电介质又称I类介质，主要有SrZrO3、MgTiO3等。顺电介质电致伸缩形变很小，在工作电压下，不足以产生噪声。所以，顺电介质(I类介质)材料生产制造的MLCC，如NPO（COG）等温度稳定性产品，就不会产生噪声啸叫。

铁电介质又称II类介质，主要BaTiO3、BaSrTiO3等。铁电介质具有强烈的电致伸缩特性，即压电效应。因此，铁电介质（II类介质）生产制造的MLCC，如X7R/X5R等特性的产品，在较大的交流电场强度作用下会产生明显的噪声啸叫。

如上动态图所示，X7R-MLCC两端加上大幅度变化电压后，BaTiO3陶瓷产生逆压电效应，MLCC形变振动并传递到PCB板上发生共振。当振动的频率在20Hz~20kHz人耳听觉范围内时，则能听到电容在啸叫。

如何解决啸叫问题？

许多移动电子设备靠近人耳，如：笔记本电脑、平板电脑等，如电子电路中有可听噪声会影响使用感受。剧烈的啸叫除了令人生厌外，还可能存在着可靠性设计不足的隐患，如对铁电陶瓷，在交变电场作用下，还存在铁电畴交替转向内摩擦方面的问题，交变场强大，内摩擦严重，失效机率上升，这可在啸叫声音的大小上反映出来的。故我们应该采取相应的措施，消除啸叫现象。

主要的措施思路如下：

1.改变电容器类型，如用顺电材料MLCC、钽电容和薄膜电容等不具有压电效应的电容器替代；但需要考虑体积空间、可靠性和成本等问题。

2．调整电路，将加在MLCC大的交变电压消除或者将其频率移出人耳听感频段 (人耳最敏感音频为1KHz~3KHz)。

3．注意PCB布局、PCB板规格，帮助降低啸叫水平。

4．选用无噪声或低噪声的MLCC。

无噪/低噪声MLCC的设计:

目前针对MLCC的啸叫现象，设计解决措施如下：

（1）加厚MLCC介质厚度：剧烈的啸叫源于剧烈的振动，振动幅度由压电效应程度决定。压电效应与电场强度成正比，外加电压不变，介质越薄，压电效应越强，啸叫声音越大。额定电压由MLCC的材质和介质厚度决定的，剧烈的啸叫表示对当前工作电压所选用的MLCC介质厚度过薄，应当考虑选用介质更厚，额定电压更高的MLCC。

（2）加厚底部保护层：由于保护层厚度部分是没有内电极的，这部分的BaTiO3陶瓷不会发生形变，当两端的焊锡高度不超过底保护层厚度，这时产生的形变对PCB影响要小，有效地降低噪声。

（3）添加金属支架结构：采用金属支架把MLCC芯片架空。MLCC与PCB板隔空，把逆压电效应产生形变通过金属支架弹性缓冲，减少对PCB板的作用，有效的降低噪声。

（4）使用压电效应弱的介质材料设计制造：通过对钛酸钡（BaTiO₃）进一步掺杂改性，牺牲一定的介电常数和温度特性，得到压电效应大大减弱的介质材料，用其制造的MLCC可有效的降低噪声。

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 0
| 转发至：

本文由梁楚瑜转载自四川华瓷MLCC技术社区公众号，原文标题为:什么是MLCC啸叫？，本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。

全部评论（0）

暂无评论

【技术】一文介绍什么是MLCC

什么是MLCC？MLCC是由印好电极（内电极）的陶瓷介质膜片以错位的方式叠合起来，经过一次性高温烧结形成陶瓷芯片，再在芯片的两端封上金属层（端电极），从而形成一个类似独石的结构体。

技术探讨发布时间 : 2022-10-29

【技术】一文解析MLCC

MLCC即片式多层陶瓷电容器，是由印好电极的陶瓷介质膜片以错位的方式叠合起来，经过一次性高温烧结形成陶瓷芯片，再在芯片的两端封上金属层，从而形成一个类似独石的结构体，故也叫独石电容器。本文中四川华瓷将为大家解析MLCC产品原理、分类及选型要点。

技术探讨发布时间 : 2022-05-07

【技术】深度解读高端MLCC的四大方面——发展方向、关键因素、制造工艺、发展形势

在广泛的市场应用中，MLCC技术也持续快速发展，高端MLCC成为市场和供应方共同的追求。而在中国，高端阻容元器件，也成了制约国家工业发展的“卡脖子工程”。今天微容科技就为大家详细解读高端MLCC。

技术探讨发布时间 : 2022-10-19

四川华瓷（CHINOCERA）是成都宏明电子股份有限公司（原七一五厂）的全资子公司，公司主要是一家集研发、生产及销售为一体的工业及民用多层片式陶瓷电容器（MLCC）制造企业，年产能36亿只。通过了IATF16949、ISO9001和ISO14001认证。

多层片式陶瓷电容器

授权代理商 - 深圳市世强元件网络有限公司线上商城技术资料

展开

宏明华瓷携MLCC、PTC等产品亮相2023慕尼黑上海电子展，全方位展示通信、家电、照明领域实力

2023年7月11日-13日，为期三天的2023慕尼黑上海电子展在国家会展（上海）中心圆满落幕。宏明华瓷（原四川华瓷）携贴片电容MLCC、PTC热敏电阻等产品亮相，全方位展示了宏明华瓷在通信、家电、照明、工控、汽车等领域应用的系列产品及解决方案。

厂牌及品类发布时间 : 2023-07-30

四川华瓷科技有限公司产品手册

商品及供应商介绍 - 四川华瓷 - 2022/3/8 PDF 中文下载

【经验】MLCC电容量为何测不准?

我们用LCR仪表测量高容量的MLCC（X5R/X7R材质等）时，通常得到的容值为什么会出现低于规定公差范围的容值呢？因为II类材质MLCC的容量是随着温度、电压(AC/DC)和频率的变化而发生明显变化的。本文为您介绍MLCC电容量为何测不准。

设计经验发布时间 : 2022-09-25

【产品】四川华瓷推出软端子系列MLCC，具备良好抗机械应力和耐热冲击特性，抗弯曲性能≥3mm

四川华瓷专门研发了一种高可靠性的多层片式陶瓷电容器，采用特殊的四层端电极结构设计，专门设计一层电极为树脂导电层（软端子层），具有良好的抗机械应力及抗热冲击能力，抗弯曲性能≥3mm；适用于易受机械应力、热应力、高弯曲和振动的线路。

产品发布时间 : 2023-03-31

四川华瓷提供0201~0402小尺寸MLCC，具有大容量、高稳定性、高可靠性特点，广泛用于消费类电子产品

随着智能化的消费类电子产品，如智能手机、可穿戴设备等为中心的移动电子设备向多功能化、高智能化方向发展，要求在电路板上安装的元件个数更多，体积更小。以0201尺寸为主的小尺寸MLCC应用越来越广并逐渐成为电容器产业的主流产品。

厂牌及品类发布时间 : 2023-01-31

【产品】采用NP0/X7R材质的中高压系列MLCC，具有电气性能优越、可靠性高的特点，适用于多种高压电路

随着电子电路集成化的高速发展，对元器件的贴装方式和可靠性要求越来越高，为满足高压电路的使用，四川华瓷在常规MLCC的工艺和设备基础上，采用特殊设计制作出了适合表面贴装，适用于多种高压电路的高可靠性多层片式陶瓷电容器。

产品发布时间 : 2023-02-14

【产品】四川华瓷推出高Q系列温度补偿型多层片式陶瓷电容器，非常适合于主要移动通讯设备及相关模块

四川华瓷推出的高Q系列四川华瓷推出的高Q系列MLCC采用了在高频中电介质损耗很小的陶瓷材料和使用铜金属作内部电极，专门设计了一种非常适合于主要移动通讯设备及相关模块的温度补偿型多层片式陶瓷电容器。

产品发布时间 : 2022-08-26

【产品】四川华瓷推出可替代聚合物电容器的高可靠性多层片式陶瓷电容器，静电容量为0.1pF~220μF

采用粒径微小的陶瓷材料和高精度叠层技术，四川华瓷设计出了内电极层数高、容量大的高可靠性多层片式陶瓷电容器。C0G材质具有高稳定性，电性能几乎不随温度、电压和时间的变化而变化；X7R/X7S材质的产品具有高工作温度、良好的温度特性和偏压特性。

产品发布时间 : 2022-11-15

【产品】6.3V~3kV的开路模式系列MLCC，静电容量0.5pF~10μF，可有效的防止电容器短路风险

MLCC的主要材料是陶瓷材料，遇到较大的应力时，产品容易断裂失效，内部电极短路而使电路烧毁，甚至爆炸；针对这类问题，四川华瓷对MLCC的内部电极采用特殊的开路模式设计，可有效的防止电容器短路风险。

产品发布时间 : 2022-12-17

【产品】NCC推出25V内低背小尺寸固态电容完美优化MLCC和钽电容方案 | 视频

Nipponchemi-con黑金刚推出固态电容替代钽电容，MLCC等方案，固态电容拥有超低ESR，小尺寸设计，相对MLCC或钽电容安全系数更高。一替多，可以减少板子空间设计，节约成本，优化性能等。

产品发布时间 : 2023-11-17

微容科技（VIIYONG）车规系列片式多层陶瓷电容器选型指南

目录- 公司简介和产品介绍产品型号规格及代码定义车规MLCC产品范围车规MLCC-C0G系列车规MLCC-X7R系列车规MLCC-X7S系列车规MLCC-X7T系列应用技术要求

型号- A360J0201C0G500NA,A271F0805C0G101NK,A271J0805C0G101NK,A392M0402X7R250NB,A331G0805C0G251NK,A1R2A0402C0G250NB,A100G0603C0G101ND,A0R5B0603C0G101ND,A821M0402X7R160NB,A471K0201X7R100NA,A471M0201X7R100NA,A392K0402X7R250NB,A821K0402X7R160NB,A1R8B0201C0G250NA,A3R0A0603C0G500ND,A272K0603X7R101ND,A272K0402X7R160NB,A226M1210X7S250N3,A272M0402X7R160NB,A102J1206C0G631N1,A105M0805X7S101NH,A102F1206C0G631N1,A103G1206C0G631N1,A2R7A0603C0G101ND,A2R7C0603C0G101ND,A8R2C0201C0G500NA,A1R5B0402C0G500NB,A105K0805X7S101NH,A102M0201X7R100NA,A225K0805X7R250N5,A226K1210X7S250N3,A473K0603X7R101ND,A3R0C0603C0G500ND,A102K0201X7R100NA,A225M0805X7R250N5,A122G0603C0G101ND,A180G0201C0G500NA,A180G0201C0G250NA,A683J1206C0G500N1,A5R6C0402C0G250NB,A0R6A0603C0G101ND,A332J0805C0G251NH,A561K0402X7R250NB,A104M0402X7R160NB,A227M1210X7T2R5N3,A683F1206C0G500N1,A562F1210C0G631NO,A3R6B0402C0G500NB,A1R3B0402C0G250NB,A153K0402X7R100NB,A104M0603X7R101ND,A562J1210C0G631NO,A101F0603C0G101ND,A103F1206C0G500NE,A153M0402X7R100NB,A472G1206C0G631N1,A104K0603X7R101ND,A332F0805C0G251NH,A105K0805X7R160N5,A221F0402C0G250NB,A240F0603C0G500ND,A153G1206C0G101NE,A105M0805X7R160N5,A6R0B0201C0G500NA,A6R0B0201C0G250NA,A9R0C0603C0G101ND,A103J0805C0G101NH,A332K0402X7R100NB,A6R2D0201C0G500NA,A221J0402C0G250NB,A7R5B0603C0G500ND,A7R5D0603C0G500ND,A240J0603C0G500ND,A183G1210C0G631NP,A6R0D0201C0G500NA,A222G1206C0G251NO,A332M0402X7R100NB,A563M0402X7R500NB,A8R0C0201C0G250NA,A1R1B0402C0G250NB,A151J0805C0G251NK,A103J1206C0G500NE,A8R2C0201C0G250NA,A561M0402X7R500NB,A103F0805C0G101NH,A563K0402X7R500NB,A104K0402X7R160NB,A151F0805C0G251NK,A561K0402X7R500NB,A121F0603C0G101ND,A123F1206C0G500NE,A360J0201C0G250NA,A392M0402X7R500NB,A1R0B0603C0G500ND,A121J0603C0G101ND,A123J1206C0G500NE,A223G0805C0G500N5,A392K0402X7R500NB,A823K0603X7R101ND,A182M0201X7R250NA,A823K0402X7R160NB,A272J0603C0G500ND,A102G0603C0G101ND,A471G0805C0G101NK,A823M0402X7R160NB,A333F1206C0G101NE,A6R0D0201C0G250NA,A104G1206C0G500N1,A152M0201X7R250NA,A681F0603C0G101ND,A681J0603C0G101ND,A152K0201X7R250NA,A221M0402X7R101NB,A1R6A0402C0G500NB,A272F0603C0G500ND,A333J1206C0G101NE,A221M0201X7R160NA,A223M0603X7R500ND,A3R3B0603C0G500ND,A8R0C0201C0G500NA,A471M0402X7R160NB,A1R2A0402C0G500NB,A1R2C0402C0G500NB,A1R3B0402C0G500NB,A101J0603C0G101ND,A360F0201C0G250NA,A1R6C0402C0G500NB,A223K0603X7R500ND,A823K0805X7R101N5,A471G0603C0G101ND,A221K0402X7R101NB,A823M0805X7R101N5,A272G0805C0G101NK,A471K0402X7R160NB,A390G0402C0G250NB,A472J0805C0G101NH,A221K0201X7R160NA,A682K0201X7R100NA,A8R0B0402C0G500NB,A8R0D0402C0G500NB,A5R0B0603C0G500ND,A682M0201X7R100NA,A560G0201C0G250NA,A220G0402C0G250NB,A820G0603C0G500ND,A271G1206C0G631NK,A123K0402X7R100NB,A122K0201X7R100NA,A101G0805C0G201ND,A472F0805C0G101NH,A182K0201X7R250NA,A123M0402X7R100NB,A1R0A0402C0G250NB,A272K0201X7R100NA,A1R0C0402C0G250NB,A471F1206C0G631NK,A471J1206C0G631NK,A152G0805C0G251NK,A272M0201X7R100NA,A102G0805C0G101NK,A122M0201X7R100NA,A4R0A0201C0G250NA,A683K0402X7R100NB,A0R9A0603C0G500ND,A562K0201X7R250NA,A6R8B0603C0G101ND,A1R2B0603C0G500ND,A561G1206C0G251NK,A1R6C0402C0G250NB,A3R3A0402C0G500NB,A222K0402X7R250NB,A240G0402C0G250NB,A270G0603C0G101ND,A2R0B0201C0G500NA,A1R5A0201C0G250NA,A330F0201C0G500NA,A682F1206C0G631N1,A3R0B0402C0G250NB,A182G0805C0G251NK,A1R8C0402C0G500NB,A183G1206C0G101NE,A563M0402X7R250NB,A330J0201C0G500NA,A1R0C0402C0G500NB,A3R9A0402C0G250NB,A106M0603X7T6R3NK,A472G0603C0G500ND,A2R4B0603C0G101ND,A120G0603C0G101ND,A273J1206C0G500NE,A102M0402X7R160NB,A821M0201X7R100NA,A391K0402X7R101NB,A822K0201X7R160NA,A102M0603X7R101ND,A473G1206C0G500N1,A1R5B0402C0G250NB,A682J1206C0G631N1,A273F1206C0G500NE,A822K0603X7R250ND,A391K0201X7R160NA,A1R5A0201C0G500NA,A101J0805C0G101ND,A820F0603C0G101ND,A6R2B0201C0G250NA,A104M0805X7R101N5,A820J0603C0G101ND,A106M0805X7S250NH,A7R0B0603C0G101ND,A101F0805C0G101ND,A682G0805C0G251NH,A223M0603X7R250ND,A183K0402X7R100NB,A4R0C0201C0G500NA,A822G0805C0G500N5,A361F1206C0G251NK,A681M0402X7R100NB,A5R1B0603C0G101ND,X7T系列,A222J0603C0G500ND,A122M0603X7R101ND,A431K0201X7R100NA,A0R7B0603C0G101ND,A5R1C0603C0G500ND,A682K0402X7R160NB,A221J1206C0G251NK,A6R2B0201C0G500NA,A360G0402C0G500NB,A220G0402C0G500NB,A391J1206C0G251NK,A4R3B0603C0G101ND,A471J0603C0G500ND,A271K0201X7R160NA,A3R3C0402C0G250NB,A271K0402X7R101NB,A273K0603X7R500ND,A105M0603X7R250ND,A1R6B0201C0G250NA,A122M0402X7R160NB,A152G0603C0G101ND,A152F1210C0G631NK,A474M0603X7R160ND,A153G1210C0G631NP,A471F0603C0G500ND,A152J1210C0G631NK,A682K0603X7R101ND,A222F0603C0G500ND,A391F1206C0G251NK,A683M0603X7R160ND,A4R3B0201C0G250NA,A5R6B0603C0G500ND,A1R1A0603C0G500ND,A3R6C0201C0G250NA,A183M0402X7R500NB,A1R5C0603C0G500ND,A180F0402C0G500NB,A222G1210C0G631NO,A5R6D0201C0G250NA,A8R2D0402C0G500NB,A3R6A0603C0G500ND,A272M0603X7R101ND,A1R1C0201C0G250NA,A473K0402X7R160NB,A681J0805C0G251NK,A182F1210C0G631NK,A1R8B0201C0G500NA,A474K0805X7S101NH,A821G0603C0G101ND,A475M0603X7T6R3NK,A182J1210C0G631NK,A473M0805X7R101N5,A106K0805X7T6R3NH,A240G0402C0G500NB,A8R0D0402C0G250NB,A331M0201X7R250NA,A560G0201C0G500NA,A6R2C0402C0G500NB,A390G0402C0G500NB,A221F120

选型指南 - 微容科技 - 2022版 - 2022/7/27 PDF 中文下载