MLCC——多層片式陶瓷電容器,，簡稱貼片電容,，會引起噪聲嘯叫問題……

聲音源于物體振動，振動頻率為20Hz~20 kHz的聲波能被人耳識別,。

MLCC發(fā)出嘯叫聲音,，即是說，MLCC在電壓作用下發(fā)生幅度較大的振動（微觀的較大,，小于1nm）,。

MLCC為什么會振動？

我們要先了解一種自然現(xiàn)象——電致伸縮,。

在外電場作用下,，所有的物質(zhì)都會產(chǎn)生伸縮形變——電致伸縮。

對于某些高介電常數(shù)的鐵電材料,，電致伸縮效應(yīng)劇烈,，稱為——壓電效應(yīng)。

壓電效應(yīng)包括正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)

正壓電效應(yīng)

對具有壓電特性的介質(zhì)材料施加機(jī)械壓力,，介質(zhì)晶體會發(fā)生結(jié)構(gòu)重組排布,，材料表面會感應(yīng)出電荷，產(chǎn)生電位差,。

逆壓電效應(yīng)

對具有壓電特性的介質(zhì)材料施加電壓,，則產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，發(fā)生形變,。

壓電效應(yīng)的學(xué)術(shù)定義：

“在沒有對稱中心的晶體上施加壓力,、張力和切向力時，則發(fā)生與應(yīng)力成比例的介質(zhì)極化,，同時在晶體兩端面將出現(xiàn)正,、負(fù)電荷，這一現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng),。反之在晶體上施加電場而引起極化,，則產(chǎn)生與電場強(qiáng)度成比例的變形或機(jī)械應(yīng)力，這一現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng),。這兩種正,、逆壓電效應(yīng)統(tǒng)稱為壓電效應(yīng)?！?/span>

陶瓷介質(zhì)是MLCC主要組成部分,，電壓作用下，電致伸縮不可避免。如電致伸縮強(qiáng)烈表現(xiàn)為壓電效應(yīng),，則會產(chǎn)生振動,。

所有MLCC都會嘯叫嗎？

MLCC設(shè)計制造陶瓷介質(zhì)材料主要有順電介質(zhì)和鐵電介質(zhì)兩大類,。

順電介質(zhì)

又稱I類介質(zhì),，主要有SrZrO3、MgTiO3等,。

順電介質(zhì)電致伸縮形變很小,，在工作電壓下，不足以產(chǎn)生噪聲,。

所以,，順電介質(zhì)(I類介質(zhì))材料做的MLCC，如NPO（COG）等溫度穩(wěn)定性產(chǎn)品,，就不會產(chǎn)生噪聲嘯叫。

鐵電介質(zhì)

又稱II類介質(zhì),，主要BaTiO3,、BaSrTiO3等。

鐵電介質(zhì)具有強(qiáng)烈的電致伸縮特性—壓電效應(yīng),。

因此,，鐵電介質(zhì)（II類介質(zhì)）做的MLCC，如X7R/X5R特性產(chǎn)品,，在較大的交流電場強(qiáng)度作用下會產(chǎn)生明顯的噪聲嘯叫,。

如上所示，X7R-MLCC兩端加上大幅度變化電壓后,，BaTiO3陶瓷產(chǎn)生逆壓電效應(yīng),，MLCC形變振動并傳遞到PCB板上發(fā)生共振。

當(dāng)電壓信號的頻率在20Hz~20kHz人耳聽覺范圍內(nèi),，則能聽到電容在嘯叫,。

哪些場合MLCC嘯叫明顯?

較大的交變電壓，頻率在20Hz到20kHz之間,，使用X7R/X5R類中高容量MLCC,，會產(chǎn)生明顯的嘯叫，如開關(guān)電源,、高頻電源等場合,。

嘯叫的危害

許多移動電子設(shè)備靠近人耳，如：筆記本電腦,、平板電腦,、智能手機(jī)等，如電子電路中有可聽噪聲會影響使用感受。

劇烈的嘯叫除了令人生厭外,，還可能存在著可靠性設(shè)計不足的隱患,。

劇烈的嘯叫源于劇烈的振動，振動幅度由壓電效應(yīng)程度決定,。

壓電效應(yīng)與電場強(qiáng)度成正比,，外加電壓不變，介質(zhì)越薄,，壓電效應(yīng)越強(qiáng),，嘯叫聲音越大。

額定電壓由MLCC的材質(zhì)和介質(zhì)厚度決定的,，劇烈的嘯叫表示對當(dāng)前工作電壓所選用的MLCC介質(zhì)厚度過薄,，應(yīng)當(dāng)考慮選用介質(zhì)更厚，額定電壓更高的MLCC,。

對鐵電陶瓷,，在交變電場作用下，還存在鐵電疇交替轉(zhuǎn)向內(nèi)摩擦方面的問題,，交變場強(qiáng)大,，內(nèi)摩擦嚴(yán)重，失效機(jī)率上升,。這可在嘯叫聲音的大小上反映出來的,。

解決嘯叫的對策

降低MLCC電容器產(chǎn)生的可聽噪聲的方法有很多，所有解決方案都會增加成本,。

1,、改變電容器類型是最直接的方法，用順電陶瓷電容,、鉭電容和薄膜電容等不具有壓電效應(yīng)的電容器替代,。但需要考慮體積空間、可靠性和成本等問題,。

2,、調(diào)整電路，將加在MLCC大的交變電壓消除或者將其頻率移出人耳聽感頻段 (人耳最敏感音頻為1KHz~3KHz),。

3,、注意PCB布局、PCB板規(guī)格,，幫助降低嘯叫水平,。

4、選用無噪聲或低噪聲的MLCC,。

無噪/低噪聲MLCC的設(shè)計

目前針對MLCC的嘯叫現(xiàn)象,，設(shè)計解決措施有三種,。

（1）加厚底部保護(hù)層

由于保護(hù)層厚度部分是沒有內(nèi)電極的，這部分的BaTiO3陶瓷不會發(fā)生形變,，當(dāng)兩端的焊錫高度不超過底保護(hù)層厚度,，這時產(chǎn)生的形變對PCB影響要小，有效地降低噪聲,。

（2）附加金屬支架結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)圖如下,，它采用金屬支架把MLCC芯片架空。

MLCC與PCB板隔空,，把逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生形變通過金屬支架彈性緩沖,，減少對PCB板的作用，有效的降低噪聲,。

（3）使用壓電效應(yīng)弱的介質(zhì)材料設(shè)計制造

通過對鈦酸鋇（BaTiO3）進(jìn)一步摻雜犧牲一定的介電常數(shù)和溫度特性,，得到壓電效應(yīng)大大減弱的介質(zhì)材料，用其制造的MLCC可有效的降低噪聲,。

各大MLCC廠家,，都有相應(yīng)低噪材質(zhì)的MLCC產(chǎn)品系列。