多层片式陶瓷电容器(multi-layerceramiccapacitors,mlcc)——简称贴片电容、片容,日本及***地区常称为积层电容或叠层电容,1960年代由美国人发明,1980年代被日本人发扬光大并实现用低成本贱金属量产。
贴片电容发展简史
作为电子整机中主要的被动贴片元件,mlcc的制作工艺复杂,应用范围十分广泛,通常被应用于各类电子产品和各种高、低频电容中,它具有高可靠性、高精度、高集成、低功耗、大容量、小体积和低成本等特点,起到退耦、耦合、滤波、旁路和谐振等作用。
很多人不了解贴片电容的制作工艺和流程,下面小编为大家简单讲解一下!
制造流程
贴片电容主要构造包括端电极、内电极和陶瓷介质三部分。
端电极一般包括基层、阻挡层、焊接层三部分。其中基层常为铜金属电极或银金属电极,主要作用是与内电极连接,引出容量;阻挡层属于镍镀层,其主要实现热阻挡作用;焊接层属于sn层,其主要作用是提供焊接金属层。
内电极位于贴片电容内部,主要提供电极板正对面积,它与陶瓷介质一般是交
而陶瓷介质的的作用在于在极化介电储能,至于陶瓷介质的材料就很多了,比如贴片电容材质npo、x7r.....等。
贴片电容结构:将一次性高温烧结而成,印有内电极的陶瓷介质膜片以一定的错位方式叠合而成。下面是贴片电容的制造流程图:
尺寸系列
标准系列化的外形尺寸,最常用英寸单位系统来表示:
如,0603—06表示:长0.06 inch=1.6mm;
03表示:宽0.03 inch=0.8mm;
也有用国际单位系统表示:
如,1608—16表示:长1.6mm;
08表示:宽0.8mm
贴片电容全系列尺寸表
注意:最小规格尺寸01005(长0.25mm*宽0.125mm),目前只有少数几家日本公司在批量生产;
0201、0402、0603是目前用量最大的尺寸规格,大型的mlcc企业均可批量生产。国内,深圳宇阳是专做小尺寸mlcc的厂家;
2220及以上尺寸规格产品,市场占有量很小,大型企业一般不生产,主要是中小mlcc企业在生产供应。
额定电压系列
电压系列有:
1、3.3v、6.3v、10v、16v、25v、50v ;
2、100v、200v、250v、500v、630v ;
3、1000v、2000v、3000v ;
4、4000v 、5000v、8000v
3.3v~16v,低压,一般是高容品替代电解电容;
25v~50v,是最常规的产品;
100v~630v,中压,一般是0805及以上尺寸规格;
1000v~3000v,高压,一般是1206及以上尺寸规格;
4000v以上属超高压产品,对应的尺寸2220及以上尺寸规格。
日本品牌占据低压高容产品大部份的市场份额,中高压产品主要生产厂家有tdk、风华高科及禾申堂。
材质(陶瓷介质)
陶瓷贴片电容器(mlcc)使用的陶瓷介质材料主要分为顺电体(i类)和铁电体(ii类)两大类,它们下面均有很多种容量温度特性规律类似,具体数值不同的具体介质材料。这两类介质材料的介电常数会随温度的变化而变化,但变化幅度和规律完全不同,为此 eia 制定了“i类瓷介容量温度系数”和“ii类瓷介容量温度特性”两套容量温度特性标准。
i类瓷介容量温度系数
例:cog表示温度系数为(0±30)ppm/℃,也就是mil标准中的npo(negative-positive-0,负—正—零)。cog与npo是不同标准体系的表示方式,是等同的。
ii类瓷介容量温度特性
例:x7r表示-55℃~125℃温度区间内,以20℃为基准,容量允许变化范围±15%
在实际应用中,主要是以下三种材质:
1)锆酸锶srzro3掺杂改性,主要制造npo(cog)类mlcc。
此种材质mlcc电性能相当稳定,几乎不随温度,电压、频率和时间的变化而变化:
-55℃~ 125℃时容量变化率为0±30ppm/℃;
电容量随频率的变化小于±0.3δc;
电容量的漂移或滞后小于±0.05%;
电容量相对使用寿命的变化小于±0.1%;
npo(cog)类mlcc适用于各种电路,包括稳定性要求要的高频电路,常用于振荡器、谐振器的槽路电容,以及高频电路中的耦合电容。
通过优化设计制成的射频电容器,使用频率可高至3ghz,其中美国atc公司是rf-mlcc的标杠企业。
2)钛酸钡batio3掺杂改性,是x7r、x5r类mlcc产品的制造主材料。
因npo(cog)类mlcc能实现的容量不能满足电路对更大电容量的要求,人们开发了此种钛酸钡基的x7r、x5r类mlcc。它在相同的体积下电容量可以做的比较大,x7r、x5r类mlcc电容量可以做到很高,高至100uf。
此种材质比npo(cog)mlcc 稳定性差,x7r、x5r类mlcc的容量随电压、频率条件和时间的变化而变化:
存在直流偏压特性,即是说当电容器两端加载较高直流电压时,其有效容量会降低;
-55℃~125℃时容量变化率为+15%,变化曲线是非线性的;
大约每10年变化1%δc,表现为10年变化了约5%;
x7r、x5r类mlcc广泛应用非高频电路,是用量最大的一类电容器,占mlcc市场总量的60%以上。
3)钛酸锶钡basrtio3掺杂改性,是z5u、y5v类mlcc产品的制造主材料。
该类材质是为获得比x7r、x5r类mlcc更大容量而开发应用的,这种材质能做到很高的容量,而且每单位容量成本较低。
z5u、y5v类mlcc其稳定性较差,对温度电压较敏感,使用温度范围较窄:
-30℃~85℃容量变化+22%~-82%;
存在很强烈的直流偏压特性;
损耗大,达5%甚至更大;
尽管它的容量不稳定,但能实现可替代电解电容的容量级别,有一定的应用范围,主要在退耦电路的应用中。
近年来由于x7r/x5r类产品制造技术的发展,通过不断降低x7r/x5r类mlcc介质膜厚获得的电容量已接近y5v/z5u mlcc的电容量水平。而y5v/z5u类材质因晶粒较大的特点,其介质厚度不能更进一步的降低,不能有效发展更高容量的产品。另外y5v/z5u类材质存在着损耗较大和可靠性较差的问题,所以y5v/z5u有逐步被淘汰之势。
容量及其误差级别
npo(cog)电容器
容量精度在5%左右,选用这种材质一般是做容量较小的,常规100pf 以下,10nf以上的产品也能批量生产,但成本会较高。下表列出该类产品常用规格电压下的最大电容量。
npo(cog)mlcc 量产容量极大值量
x7r 电容器
容量精度在10%左右,容量范围较宽,常规100pf~47uf能生产。下表给出了x7r电容器可选取的容量范围最大值。
x7r mlcc量产容量极大值
命名规则
贴片电容的命名一般含有以下参数:尺寸、温度特性、标称容量、容量误差级别、额定电压、端电极类型和包装方式等。
典型命名规则如下:
以【0805x7r104k500nt】为例:
0805:尺寸大小,“08”长度0.08 英寸、05 表示宽度为 0.05 英寸;
x7r :容量温度特性;
104 :静电容量,前两位是有效数字、后面的4 表示有多少个零104=10×10000 也就是= 1000pf;
k:容量值达到的误差精度为10%,误差精度与介质类型相关;
500:是要求电容承受的耐压为50v ,500 前两位是有效数字,后面是0的数量;
n:端头材料,一般的端头是三层电极(银/铜层)、镍、锡 ;
t:包装方式,t 表示编带包装。
mlcc主要品牌及其命名规则:
国际上主要的贴片电容(mlcc)制造商分布在亚太地区,以日本技术最为先进,韩国及中国***次之。此外,美国也有很多知名的电容厂商。
mlcc主要生产厂家:日本村田、tdk、京瓷、太阳诱电;韩国三星;***国巨、华新科;美国有威世、基美、atceramics等;大陆有名的则是风华高科、宇阳、火炬电子、三环集团等。
各制造商的产品规格命名规则形式上不尽相同,但规格代号中基本上都包括:尺寸、温度特性、标称容量、容量误差级别、额定电压和包装方式等信息。
mlcc命名规则:
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