最全面陶瓷貼片電容(MLCC)知識(shí)篇章,，值得電子工程師們珍藏,。

多層片式陶瓷電容器

——簡(jiǎn)稱(chēng)貼片電容、片容

日本及臺(tái)灣地區(qū)常稱(chēng)為積層電容或疊層電容

MLCC—Multi-Layer Ceramic Capacitors

1960’s 由美國(guó)人發(fā)明,，1980’s日本人發(fā)揚(yáng)光大并實(shí)現(xiàn)用低成本賤金屬量產(chǎn),。

制造流程

內(nèi)部結(jié)構(gòu)

尺寸系列

標(biāo)準(zhǔn)系列化的外形尺寸

最常用英寸單位系統(tǒng)來(lái)表示：

0603—'06'表示:長(zhǎng)0.06inch=1.6mm，

'03'表示:寬0.03inch=0.8mm

也有用國(guó)際單位系統(tǒng)表示：

1608—'16'表示:長(zhǎng)1.6mm

'08'表示:寬0.8mm

表一  貼片電容全系列尺寸表

最小規(guī)格尺寸01005(長(zhǎng)0.25mm*寬0.125mm),目前只有少數(shù)幾家日本公司在批量生產(chǎn),；

0201,、0402、0603是目前用量最大的尺寸規(guī)格,，大型的MLCC企業(yè)均可批量生產(chǎn),。國(guó)內(nèi)，深圳宇陽(yáng)是專(zhuān)做小尺寸MLCC的廠(chǎng)家,；

2220及以上尺寸規(guī)格產(chǎn)品,，市場(chǎng)占有量很小，大型企業(yè)一般不生產(chǎn),，主要是中小MLCC企業(yè)在生產(chǎn)供應(yīng),。

額定電壓系列

電壓系列有：

3.3V、6.3V,、10V,、16V、25V,、50V ,；

100V、200V,、250V,、500V、630V ,；

1000V,、2000V、3000V ,；

4000V ,、5000V、8000V

3.3V～16V,，低壓,一般是高容品替代電解電容,；

25V～50V，是最常規(guī)的產(chǎn)品,；

100V～630V,，中壓,，一般是0805及以上尺寸規(guī)格；

1000V～3000V,，高壓,，一般是1206及以上尺寸規(guī)格；

4000V以上屬超高壓產(chǎn)品,，對(duì)應(yīng)的尺寸2220及以上尺寸規(guī)格,。

日本品牌占據(jù)低壓高容產(chǎn)品大部份的市場(chǎng)份額；中高壓產(chǎn)品主要生產(chǎn)廠(chǎng)家有TDK,、風(fēng)華高科及禾申堂,。

材  質(zhì)（陶瓷介質(zhì)）

陶瓷貼片電容器（MLCC）使用的陶瓷介質(zhì)材料主要分為順電體（I類(lèi)）和鐵電體（II類(lèi)）兩大類(lèi)，它們下面均有很多種容量溫度特性規(guī)律類(lèi)似,，具體數(shù)值不同的具體介質(zhì)材料,。這兩類(lèi)介質(zhì)材料的介電常數(shù)會(huì)隨溫度的變化而變化，但變化幅度和規(guī)律完全不同,，為此 EIA 制定了“I類(lèi)瓷介容量溫度系數(shù)”和“II類(lèi)瓷介容量溫度特性”兩套容量溫度特性標(biāo)準(zhǔn)。

表二   I  類(lèi)瓷介容量溫度系數(shù)

例:COG表示溫度系數(shù)為(0±30)ppm/℃,，也就是MIL標(biāo)準(zhǔn)中的NPO（Negative-Positive-'0',負(fù)—正—零）,。COG與NPO是不同標(biāo)準(zhǔn)體系的表示方式，是等同的,。

表三  II類(lèi)瓷介容量溫度特性

例:X7R表示-55℃～125℃溫度區(qū)間內(nèi),，以20℃為基準(zhǔn),容量允許變化范圍±15%

在實(shí)際應(yīng)用中，主要是以下三種材質(zhì)

（1）鋯酸鍶SrZrO3摻雜改性,，主要制造NPO（COG）類(lèi)MLCC

此種材質(zhì)MLCC電性能相當(dāng)穩(wěn)定,，幾乎不隨溫度，電壓,、頻率和時(shí)間的變化而變化：

-55℃~ 125℃時(shí)容量變化率為0±30ppm/℃,；

  電容量隨頻率的變化小于±0.3ΔC；

電容量的漂移或滯后小于±0.05%,；

電容量相對(duì)使用壽命的變化小于±0.1%,；

NPO（COG）類(lèi)MLCC適用于各種電路，包括穩(wěn)定性要求要的高頻電路,，常用于振蕩器,、諧振器的槽路電容，以及高頻電路中的耦合電容,。

通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)制成的射頻電容器,，使用頻率可高至3GHZ，其中美國(guó)ATC公司是RF-MLCC的標(biāo)杠企業(yè),。

（2）鈦酸鋇BaTiO3摻雜改性,，是X7R、X5R類(lèi)MLCC產(chǎn)品的制造主材料

因NPO（COG）類(lèi)MLCC能實(shí)現(xiàn)的容量不能滿(mǎn)足電路對(duì)更大電容量的要求，人們開(kāi)發(fā)了此種鈦酸鋇基的X7R,、X5R類(lèi)MLCC,。它在相同的體積下電容量可以做的比較大，X7R,、X5R類(lèi)MLCC電容量可以做到很高,，高至100uF。

此種材質(zhì)比NPO(COG)MLCC 穩(wěn)定性差,，X7R,、X5R類(lèi)MLCC的容量隨電壓、頻率條件和時(shí)間的變化而變化：

存在直流偏壓特性,，即是說(shuō)當(dāng)電容器兩端加載較高直流電壓時(shí),，其有效容量會(huì)降低；

-55℃～125℃時(shí)容量變化率為+15%,，變化曲線(xiàn)是非線(xiàn)性的,；

大約每10年變化1%ΔC，表現(xiàn)為10年變化了約5%,；

X7R,、X5R類(lèi)MLCC廣泛應(yīng)用非高頻電路，是用量最大的一類(lèi)電容器,，占MLCC市場(chǎng)總量的60%以上,。

（3）鈦酸鍶鋇BaSrTiO3摻雜改性，是Z5U,、Y5V類(lèi)MLCC產(chǎn)品的制造主材料

該類(lèi)材質(zhì)是為獲得比X7R,、X5R類(lèi)MLCC更大容量而開(kāi)發(fā)應(yīng)用的，這種材質(zhì)能做到很高的容量,，而且每單位容量成本較低,。

Z5U、Y5V類(lèi)MLCC其穩(wěn)定性較差,，對(duì)溫度電壓較敏感,，使用溫度范圍較窄：

-30℃~85℃容量變化+ 22%～－82%；

存在很強(qiáng)烈的直流偏壓特性,；

損耗大,，達(dá)5%甚至更大；

盡管它的容量不穩(wěn)定,，但能實(shí)現(xiàn)可替代電解電容的容量級(jí)別,，有一定的應(yīng)用范圍，主要在退耦電路的應(yīng)用中,。

近年來(lái)由于X7R/X5R類(lèi)產(chǎn)品制造技術(shù)的發(fā)展,，通過(guò)不斷降低X7R/X5R類(lèi)MLCC介質(zhì)膜厚獲得的電容量已接近Y5V/Z5U MLCC的電容量水平,。而Y5V/Z5U類(lèi)材質(zhì)因晶粒較大的特點(diǎn)，其介質(zhì)厚度不能更進(jìn)一步的降低,，不能有效發(fā)展更高容量的產(chǎn)品,。另外Y5V/Z5U類(lèi)材質(zhì)存在著損耗較大和可靠性較差的問(wèn)題，所以Y5V/Z5U有逐步被淘汰之勢(shì),。

容 量及其誤差級(jí)別

NPO（COG）電容器

容量精度在5%左右,，選用這種材質(zhì)一般是做容量較小的，常規(guī)100PF 以下,，10nF以上的產(chǎn)品也能批量生產(chǎn),，但成本會(huì)較高。下表列出該類(lèi)產(chǎn)品常用規(guī)格電壓下的最大電容量,。

表四  NPO（COG）MLCC 量產(chǎn)容量極大值量

X7R 電容器

容量精度在10%左右,，容量范圍較寬，常規(guī)100PF~47uF能生產(chǎn),。

下表給出了X7R電容器可選取的容量范圍最大值.

表五  X7R MLCC量產(chǎn)容量極大值

命名規(guī)則

貼片電容的命名一般含有以下參數(shù)：尺寸,、溫度特性、標(biāo)稱(chēng)容量,、容量誤差級(jí)別,、額定電壓、端電極類(lèi)型和包裝方式等,。

典型命名規(guī)則如下：

0805X7R104K500NT

0805：尺寸大小，“08”長(zhǎng)度0.08 英寸,、05 表示寬度為 0.05 英寸,；

X7R ：容量溫度特性；

104 ：靜電容量,，前兩位是有效數(shù)字,、后面的4 表示有多少個(gè)零104=10×10000 也就是= 1000PF；

K：容量值達(dá)到的誤差精度為10%,，誤差精度與介質(zhì)類(lèi)型相關(guān),；

500：是要求電容承受的耐壓為50V ，500 前兩位是有效數(shù)字,，后面是'0'的數(shù)量,。

N：端頭材料，一般的端頭是三層電極（銀/銅層）,、鎳,、錫 ；

T：包裝方式,，T 表示編帶包裝,。

MLCC主要品牌及其命名規(guī)則：

國(guó)際上主要的貼片電容（MLCC）制造商分布在亞太地區(qū),，以日本技術(shù)最為先進(jìn)，臺(tái)灣,、韓國(guó)次之,，主要MLCC主要生產(chǎn)廠(chǎng)家：

日本村田、TDK,、京瓷,、太陽(yáng)誘電；韓國(guó)三星,；臺(tái)灣國(guó)巨,、華新科；大陸有名的則是風(fēng)華高科,、宇陽(yáng),。

各制造商的產(chǎn)品規(guī)格命名規(guī)則形式上不盡相同，但規(guī)格代號(hào)中基本上都包括：尺寸,、溫度特性,、標(biāo)稱(chēng)容量、容量誤差級(jí)別,、額定電壓和包裝方式等信息,。

主要品牌制造商MLCC命名規(guī)則：

貼片電容的選購(gòu)

選用貼片電容般需提供的參數(shù)要有尺寸的大小、要求的精度,、電壓的要求,、容量值,更進(jìn)一步的可要求損耗大小、瓷體強(qiáng)度,、直流偏壓特性等,。

關(guān)于價(jià)格

價(jià)格由成本決定，MLCC的成本與生產(chǎn)批量大小有很大的關(guān)系,，尺寸,、容量和電壓均是標(biāo)準(zhǔn)系列化且連續(xù)大批量生產(chǎn)的規(guī)格，其成本一定低,，價(jià)格自然會(huì)低,。

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