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1、片式多层陶瓷电容器 设计选型深圳市宇阳科技发展有限公司 2011年6月内 容 提 要nMLCC的概念与应用领域nMLCC产品分类与主要技术指标n各类电子产品用MLCC的设计选型n电容器的失效模式与常见故障n宇阳的技术创新与发展规划1、 MLCC的概念nMLCC (Multi-Layer Ceramic Chip Capacitor) 片式多层陶瓷电容器的英文缩写MLCC内部结构示意图MLCC制造工艺流程1、 MLCC的应用n微型化便携式信息与通信终端的小型化、轻量化。 包括移动电话、笔记本电脑 、W-LAN 、MP3、数码相 机、摄像机等。n高品质、低成本化贱金属电极材料（BME）技术。 质优
2、价廉的计算机、通信及数字视听A&V产品迅速普及 。n高频/高压化高可靠、片式化、高Q值、耐高压。适 用于RF模块，电源滤波，LCD背光。1、 MLCC的应用IT及外设、网络1、 MLCC的应用通信1、MLCC的应用数字视听（A&V）2、电容器的分类n陶瓷介质类（1、2、3类）n有机薄膜类（聚酯PET、聚丙烯PP、聚苯乙烯 PS、聚碳酸酯PC、聚2,6萘乙烯酯PEN、聚苯 硫醚PPS）n电解类：钽、铝电解液、有机半导体络合盐 TCNQ、导电聚合物阴极聚吡咯（PPY）聚噻 吩（PTN）n其他类（云母、云母纸、空气）各类电容器的特点nMLCC（1类）微型化、高频化、超低损耗、低ESR、 高稳定、高耐
3、压、高绝缘、高可靠、无极性、低容值、 低成本、耐高温。nMLCC（2类）微型化、高比容、中高压、无极性、高 可靠、耐高温、低ESR 、低成本。n钽电解电容器高容值、低绝缘、有极性、低耐压、高 成本。n铝电解电容器超高容值、漏电流大、有极性。n有机薄膜电容器中容值、高耐压、低损耗、较稳定、 无极性、高成本、耐高温性差。陶瓷介质电容器的分类 n1类陶瓷介质顺电体，线性温度系数，热 稳定型或热补偿型 n2类陶瓷介质铁电体，非线性温度特性， 高比体积电容，小型化、微型化n3类陶瓷介质阻挡层或晶界层型陶瓷 ， 单层型圆片电容器介质1类瓷的标志代码（ ANSI/EIA -198-E） (a) 电容量 温度
4、系数 有效位数 （ppm/）0.0 0.3 0.8 0.9 1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 7.5(b) (a)行有效数 字母代码C B L A M P R S T U(c) 对(a)行适用 的倍数-1.0 -10 -100 -1000 -10000 +1 +10 +100 +1000 +10000(d) (c)行倍数的 数字代码0 1 2 3 4 5 6 7 8 9(e) 温度系数 允许偏差30 60 120 250 500 1000 2500(f) (e)行 允许偏差 字符代码G H J K L M N1类陶瓷介质温度系数 EIA代码(简码) 温度系数及其允许偏差C0G （NP0）
5、 0 ppm/30 ppm/R2G (N220) -220 ppm/30 ppm/U2J (N750) -750 ppm/120ppm/T3K(N4700) -4700 ppm/250ppm/M7G(P100) +100 ppm/30 ppm/2类瓷的标志代码（ ANSI/EIA -198-E）(a) 下限类别温度 /(b) （a）行的 字母代码(c) 上限类别温度 /(d) （c）行的 数字代码(e) 在整个温度范围内 C/C极大值 %(a) （e）行的 字母代码+10 -30 -55Z Y X+45 +65 +85 +105 +125 +150 +2002 4 5 6 7 8 91.0 1
6、.5 2.2 3.3 4.7 7.5 10.0 15.0 22.0 +22/-33 +22/-56 +22/-82A B C D E F P R S T U V2类陶瓷介质的温度特性 X7R:C/C15%， (- 55125)X5R:C/C15%， (- 5585)Z5U:C/C+22-56%， (+10+85)Y5V:C/C+22-82%，(- 30+85)1类瓷的标志代码（IEC60384-10、GB/T9324、JIS-C-5101-10） 标称温度系数 ppm/温度系数允许偏差 ppm/字母代码温度系数允许偏差+100 0 -33 -75 -150 -220 -330 -470 -75
7、0 -1000 -150030 30 30 30 30 30 60 60 120 250 250A C H L P R S T U Q VG G G G G G H H J K K+140-1000SL+250-1750UM2类瓷的标志代码（IEC60384-10、GB/T9324、JIS-C-5101-10） 温度特性 组别的 字母代码在上下限 类别温度 范围电容 量的最大 变化率上下限类别温度范围和对应的数字代码-55/125-55/85-40/85-25/8510/85123462B 2C 2D 2E 2F 2R 2X10% 20% +20/-30% +22/-56% +30/-80%
8、15% 15% OK OK OKOK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK E3、E6、E12、E24优先数系的 电容量标称值及允许偏差 优先数 系优先精 度优先数系优先精度优先数系优先精度优先数系优先精度E3ZE6ME12KE24J1.0 2.2 4.7+80% -20%1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.820%1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.7 3.3 3.9 4.7 5.6 6.8 8.210%1.0 1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.3 4.7
9、 5.1 5.6 6.2 6.8 7.5 8.2 9.15%MLCC电容量交流测试电压特性MLCC电容量直流偏置电压特性MLCC电容量老化衰减特性电容器的C/Tan频率特性电容器的阻抗频率特性电容器的等效电路模型Z = R + jL + 1/jC SRF = fs = 1/2(LC)1/2 ESR = R = XC / Q = XCTan钽电解电容器/MLCC阻抗频率特性新型片式电容器的发展趋势nMLCC率先实现片式化 ，适应SMT技术需求nMLCC(NP0,X7R)大量取 代有机电容器nMLCC(NP0)大量取代云 母电容器nMLCC(X7R,Y5V)部分取 代钽电解电容器MLCC 小型化/
10、微型化进程主流 年代198019901997200220102015型号 规格1206080506030402020101005尺寸3.2mm 1.6mm2.0mm 1.25mm1.6mm 0.8mm1.0mm 0.5mm0.6mm 0.3mm0.4mm 0.2mm面积 /mm2 面积比5.12 100%2.40 47%1.28 25%0.50 10%0.18 3.5%0.08 1.6%体积 /mm3 体积比6.14 100%2.88 47%1.02 17%0.25 4%0.05 0.9%0.016 0.26%MLCC取代电解电容器的基础nBME技术有效降低材料成本，扩展容值 范围。nMLCC
11、(X7R,Y5V )在微型化、低ESR、高 频化、高耐压、高绝缘、耐高温、高可 靠、无极性方面占绝对优势。nMLCC(X7R )在温度特性方面相当。nMLCC(X7R,Y5V )部分取代钽、铝电解电 容器用于去耦、滤波、时间常数。额定工作电压优先系列nR5系列：1、1.6、2.5、4、6.3nR10系列： 1、1.25、1.6、2、2.5、3.2、4、5 、6.3、 8n传统陶瓷介质电容器 40V、63V、100V、160V、250V、630V、1KV、 2KV、3KV、5KV、6KVnMLCC（低电压小体积大容量，高频高Q，中高压高可靠） 4V、6.3V、10V、16V、25V、50V、10
12、0V、200V 、300V、500V、630V、1KV、2KV、3KV、5KV 、6KV、10KV、20KVA&V产品的需求特点DVD类nMPEG-2/DTS解码及伺服电路。低电压、通用型。n家用型电器产品。温度特性要求一般。n低频电路。对Q值、ESR、SRF等高频特性无特殊要求 。n消费类电器产品。成本压力大。 LCD类n背光电路。耐高压、长距离跨槽装配。移动通信产品的需求特点nGSM、CDMA蜂窝移动电话小型轻量化，要求微型化。nGSMDCS、CDMA3G、BLUETOOTH、 PHS、ISM 等 制式RF资源扩展 900MHz1.8GHz1.9GHz2.4GHz5.8GHznRF电路对Q
13、值、ESR、SRF等高频特性要求较高。n个人消费类产品，温度特性要求一般。n谐振回路、时间常数电路对温度特性要求较高。n便携式产品二次电源低功耗要求低工作电压、高Q值。IT行业产品的需求特点n全数字化电路，多层PCB板普及，表面贴装化 。n低频电路。对Q值、ESR、SFR等高频特性无特 殊要求。n通用/家用型终端产品。低电压型电路，温度 特性要求一般。成本压力较大。n谐振回路对温度稳定性要求较高。n便携式终端产品对微型化要求较高。nCRT/LCD显示器对于高压MLCC有强劲需求。3、MLCC的设计选型原则与趋势nY5V/Z5U逐渐退出高端应用领域，X7R/X5R在高 性能产品的用量持续上升，并
14、趋向于主导整个 MLCC市场。n0402成为主流产品尺寸规格，0201已崭露头角。n电容量标称值的优先数系及允许偏差 C0GE24 E12 E6 E3系列，J（5%） X7R/X5RE12 E6 E3系列，K（10%） Y5VE3系列，Z（-20%+80%）3、MLCC 设计选型要点n电容量标称值采用E3等优先系列。如： 1.0、2.2、4.7。n10pF以下规格允许使用整数标称值，如：1.0、2.0、3.0pF等。 n标称电容量允许偏差优选精度，并可适当降低 C0GJ（5%），X7R/X5RK（10%）， Y5VZ（-20%+80%）nRF电路定制品种：高Q值、低ESR、高SRF； E24系
15、列结合整数标称值、高 精度选配。n低额定工作电压，降额5070%设计，兼顾成本，就低不就高。n温度特性C0G、X7R/X5R、Y5V，结合电容量标称值合理搭配。n尺寸规格优选0402 。注意0201新趋势。n大容量品种部分取代钽电解电容器。n CRT显示器/LCD显示器高压MLCC。nLCD背光用MLCC：1808或1812-3KV-1047pF J（5%） K（10%）4、电容器的失效模式（）初期故障領域 1.0磨耗故障領域 1.0偶発故障領域 1.0Weibull分布 R(t)= e-tm / t0 形状母数m4、电容器的失效模式与常见故障nMLCC（2类）SMT工艺不当导致断裂 或绝缘失效；Y5V温度特性不佳导致电路 故障。nMLCC（1类）RF设计选型匹配。MLCC尺寸微型化发展趋势预测n引进并消化吸收国际最先进的产业化技术硬件n与日本、美国同行间开展的联合开发与合作n国内产学研方式技术合作与攻关n自有专利技术自主研究开发技术创新体系（国内专业技术人才团队，国际一流研发与工艺技术支持）5、宇阳的技术基础5、宇阳的技术创新与发展nBME微型MLCC材料体系与产品结构设计（价格低廉的镍、铜等贱金属电极材料）n亚微米超细材料分散与相关工艺技术 （纳米材料技术的前沿）n还原性气氛烧结工艺 （ MLCC产品质优价廉的技术保证）n高频高Q高压MLC
