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、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)电容量温度系数有效位数（ppm/℃）0.00.30.80.91.01.52.23.34.77.5 (b)(a)行有效数字母代码CBLAMPRSTU(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0123456789(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GHJKLMN 1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） 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ΔC/C极大值%(a)（e）行的字母代码+10-30-55ZYX+45+65+85+105+125+150+2002456789±1.0±1.5±2.2±3.3±4.7±7.5±10.0±15.0±22.0+22/-33+22/-56+22/-82ABCDEFPRSTUV 2类陶瓷介质的温度特性 X7R:ΔC/C±15%， (-55℃~125℃)X5R:ΔC/C±15%， (-55℃~85℃)Z5U:ΔC/C+22~-56%， (+10℃~+85℃)Y5V:ΔC/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αppm/℃温度系数允许偏差ppm/℃字母代码温度系数α允许偏差 +1000-33-75-150-220-330-470-750-1000-1500 ±30±30±30±30±30±30±60±60±120±250±250 ACHLPRSTUQV GGGGGGHHJKK +140≥α≥-1000—SL—+250≥α≥-1750—UM— 2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℃-25/85℃10/85℃12346 2B2C2D2E2F2R2X ±10%±20%+20/-30%+22/-56%+30/-80%±15%±15% —OK———OKOK OKOK—OKOK—— OKOK—OKOK—— OK—OKOKOK—— ———OKOK—— 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E3ZE6ME12KE24J1.02.24.7+80%～-20%1.01.52.23.34.76.8±20%1.01.21.51.82.22.73.33.94.75.66.88.2±10%1.01.11.21.31.51.61.82.02.22.42.73.03.33.63.94.34.75.15.66.26.87.58.29.1±5% 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/Tanδ—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 + jωL + 1/jωC SRF = fs = 1/2π(LC)1/2 ESR = R = XC / Q = XCTanδ 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/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×0.3mm 0.4mm×0.2mm面积/mm2面积比5.12100%2.4047%1.2825%0.5010%0.183.5%0.081.6%体积/mm3体积比6.14100%2.8847%1.0217%0.254%0.050.9%0.0160.26% 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(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、100V、200V、300V、500V、630V、1KV、2KV、3KV、5KV、6KV、10KV、20KV A&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蜂窝移动小型轻量化，要求微型化nGSM\DCS、CDMA\3G、BLUETOOTH、 PHS、ISM 等制式RF资源扩展900MHz\1.8GHz\1.9GHz\2.4GHz\5.8GHznRF电路对Q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C0G——E24 E12 E6 E3系列，J（±5%）X7R/X5R——E12 E6 E3系列，K（±10%）Y5V——E3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、4.7n10pF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C0G——J（±5%），X7R/X5R——K（±10%），Y5V——Z（-20%～+80%）nRF电路定制品种：高Q值、低ESR、高SRF； E24系列结合整数标称值、高精度选配。
n低额定工作电压，降额50~70%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MLCCnLCD背光用MLCC：1808或1812-3KV-10~47pF J（±5%）~ K（±10%） 4、电容器的失效模式λ（ｔ）（ｔ）ｔ ｔ初期故障領域ｍ＜1.0磨耗故障領域ｍ＞1.0偶発故障領域ｍ＝1.0Weibull分布 R(t)= e-tm / t0 の形状母数m 4、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MLCC材料体系与结构设计 产品微观分析与性能评估n经对比测试宇阳BME微型MLCC与国际著名企业产品水平相当。
n宇阳公司产品技术标准符合ANSI/EIA-198-E-1997、JIS-C-6429、 GB/T9324、IEC60384-10要求 n经中国电子产品可靠性与环境试验研究所质量检测中心鉴定检验合格，产品性能达到国际先进水平 n0402 BME微型MLCC于2002年10月通过技术鉴定，填补国内空白，属国内首创n国家高技术产业化示范工程项目——0402微型片式多层陶瓷电容器于2004年3月通过验收，在国内率先实现规模化量产n高频/微波MLCC材料体系与产品结构设计技术，成功用于移动通信产品n2004-2007年大容量MLCC研发成功并投产n2008年0201超微型MLCC通过技术鉴定，填补国内空白，属国内首创宇阳的技术创新与发展 n采用当今国际最先进BME结合亚微米技术开发成功高容量微型MLCC：0402X5R104-105，0603X5R105-225；0402Y5V224-105，0603Y5V105-475；0402C0G471-102，0603C0G102-4725、宇阳的技术创新与发展 更小、更密、更高！n超微型化—01005规格尺寸MLCCn复合化—LTCC复合元件与组件n高频化—高频/微波元器件在 3G、BLUETOOTH 、IC卡等领域向客户提供全套产品与技术服务！5、宇阳的技术创新与发展 。