MLCC基本特性及设计选型
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低额定工作电压,降额50~70%设计,兼顾成本,就低不 就高。 温度特性C0G、X7R/X5R、Y5V,结合电容量标称值合理 搭配。 尺寸规格优选0402。注意0201新趋势。 大容量品种部分取代钽电解电容器。 RF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。 CRT显示器/LCD显示器采用高压MLCC。 LCD背光的LED驱动电路中应采用低的等效串联电阻 (ESR)X5R或X7R陶瓷电容使损耗降到最低。
5.1.1、电路设计1
焊接阻挡层
带引线的元件
接地边框
焊接阻挡层
5.1.2、电路设计2
电烙铁 引线
电烙铁 引线
焊接阻挡层
阻焊层
阻焊层
5.1.3、电路设计3
类型 L 尺寸 W A B C 0.5 0.40~0.50 0.35~0.45 0.45~0.55 0.8 0.6~0.8 0.6~0.8 0.6~0.8 1.25 1.0~1.2 0.6~0.7 0.8~1.2 1.6 2.2~2.4 0.8~0.9 1.0~1.4 2.5 2.0~2.4 1.0~1.2 1.8~2.3 0402 1.0 0603 1.6 0805 2.0 1206 3.2 1210 3.2
2.3.6多层片式陶瓷电容器特性曲线6
阻抗——频率 特性 (Ⅰ类介质)
100
100p F 10p F 1p F
10 电抗(Ω)
1000p F
1 C0G
0.1 1M 10M 100M 1G
2.3.7多层片式陶瓷电容器特性曲线7
阻抗——频率 特性(Ⅱ类介质)
100
1000pF
10 电抗(Ω)
10nF
2.1.5 E3、E6、E12、E24优先数系 的电容量标称值及允许偏差
优先数系 E3 1.0 2.2 4.7 优先精度 Z +80% ~ -20% 优先数系 E6 1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8 优先精度 M ±20% 优先数系 E12 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.7 3.3 3.9 4.7 5.6 6.8 8.2 优先精度 K ±10% 优先数系 E24 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 5.1 5.6 6.2 6.8 7.5 8.2 9.1 优先精度 J ±5%
Ⅰ类陶瓷介质——顺电体,线性温度系 数,热稳定型或热补偿型 Ⅱ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 Ⅲ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
2.1.3 Ⅰ类瓷的标志代码
(a) 电容量 温度系数 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) 对(a)行适用 的倍数 (d) (c)行倍数的 数字代码 (e) 温度系数 允许偏差
2.3多层片式陶瓷电容器特性曲线
1、静电容量──温度系数TC(Ⅰ类介质) 2、静电容量──温度特性 (Ⅱ类介质) 3、直流偏压特性 4、交流测试电压特性 5、静电容量老化特性 6、阻抗——频率 特性 (Ⅰ类介质) 7、阻抗——频率 特性(Ⅱ类介质) 8、静电容量──频率 特性(Ⅰ类介质)
2.3.1多层片式陶瓷电容器特性曲线1
1.MLCC的概念及其结构简介
MLCC的概念 MLCC (Multi-Layer Ceramic Chip Capacitor) 片式多层陶瓷电容器的英文缩写
1.1 产品的结构
外电极
陶瓷介质 内电极
1.2 MLCC制造工艺流程
2.MLCC的分类及特性
电容器的分类 各类电容器的特点 多层片式陶瓷电容器特性曲线
( ANSI/EIA -198-E)
(f) (e)行 允许偏差 字符代码
C B L A M P R S T U
-1.0 -10 -100 -1000 -10000 +1 +10 +100 +1000 +10000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
±30 ±60 ±120 ±250 ±500 ±1000 ±2500
+10 -30 -55
Z Y X
+45 +65 +85 +105 +125 +150 +200
2 4 5 6 7 8 9
A B C D E F P R S T U V
Ⅱ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℃)
焊盘 片式元件
阻焊层
m<1.0 偶発故障領域 m=1.0 磨耗故障領域 m>1.0
λ(t)
t
Weibull分布 R(t)= e-tm / t0 の形状母数m
5.2.1、电容器的失效模式与常见故障
2.1.4 Ⅱ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 % ±1.0 ±1.5 ±2.2 ±3.3 ±4.7 ±7.5 ±10.0 ±15.0 ±22.0 +22/-33 +22/-56 +22/-82 (a) (e)行的 字母代码
影响X7R、X5R温度特性的因数
1. MLCC所用瓷粉材料。 2.同种瓷粉,因介质厚度不同,其温度特性 也不同。介质厚度越厚,其温度特性越 好,即可以达到X7R特性,反之,厚度越 薄,其温度特性相对变差,即只能满足X5R 特性
附:X7R/X5R特性MLCC推荐表
规格 0402 0402 0603 0603 标称容量 1nf~39nf ≥47nf 1nf~150nf ≥220nf 推荐温度特性 X7R X5R X7R X5R
频率(Hz)
100M
1G
3、新型片式电容器的发展趋势
MLCC率先实现片式化,适应SMT技术需求 MLCC小型化/微型化,适应数字移动产品小 型化的需求 MLCC(NP0,X7R)大量取代有机电容器 MLCC(NP0)大量取代云母电容器 MLCC(X7R,Y5V)取代钽电解电容器
3.1、 MLCC行业发展趋势
G H J K L M N
Ⅰ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/℃
4.1、 MLCC陶瓷电容X7R与X5R特性对比
20% 10% 0% -10% -20% -30% -40% -50% -60% -70% -80% -55℃ -30℃ -20℃ -10℃ 0℃ 10℃ 25℃ 55℃ 85℃ 125℃
X7R X5R Y5V
EIA代号 X7R X5R Y5V
型号 Ⅱ Ⅱ Ⅱ
3.2、 市场份额向微型化方向移动:
2004年0402超过0603成为主流尺寸规格,日本 市场产销比重超40% 0201超微型市场扩张,将成为下一代主流产品
MLCC尺寸规格构成比率推移图
50.0%
01005 0201 0402
40.0%
0603
比率 (%)
30.0%
0805 1206
20.0%
其他
高频电路选用电容器的一般原则
能选用贴片元件的最好不选引线式器件(引线与 PCB布线长度对谐振频率影响) 高Q,低ESR,高SRF, 旁路应用中大电容器滤低频,小电容器滤高频, 大小并联频段宽 谐振电路、时间常数电路必选C0G RF调谐器\调制器要求高频高Q,以及温度补偿特 性 可选容量范围内尽量选择偏下限
电子元器件产品的市场发展趋势是持续朝 微型化产品发展 ; 目前市场上已开始在使用0201 SIZE,而 0402 SIZE产品已经成为整个市场的主流产 品; 市场对0805、0603 SIZE产品的需求将越来 越少:如MURATA、TDK等元器件供应商对 0402、0603 SIZE产品的生产比例为8:2 。
温度范围 -55~125℃ -55~85℃ -30~85℃
容温系数TC% -15%~+15% -15%~+15% -82%~+22%
1.X7R与X5R的区别:在85~125℃温度范围内, X5R型MLCC其电容量的温度变化率会超出 ±15%; 2.在-55~85℃温度范围内,X5R与X7R特性MLCC 温度变化率均在±15%内,两者无差别。 3.我司X5R和X7R产品的内控可靠性标准均相同, (均采用140℃条件实验,)因此,在-55~85℃ 温度范围内使用时两者可以达到同样的功效。
静电容量──温度特性TC(Ⅰ类介质)
2.3.2多层片式陶瓷电容器特性曲线2
•静电容量──温度特性 (Ⅱ类介质)
2.3.3多层片式陶瓷电容器特性曲线3
直流偏压特性
测试条件:X7R,X5R,Y5V--1V@1KHz NP0--1V@1MHz 40 20 容量变化率(△C%) 0 -20 -40 -60 -80 -100 0 10 20 30 直流电压(V) 40
10.0%
0.0%
19 97 年
19 99 年
20 01 年
20 04 年
20 06 年
20 08 年
1 99 8年
2 00 0年
2 00 2年
2 00 3年
2 00 5年
2 00 7年
4、 MLCC的设计选型原则与趋势
Y5V/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。 0402持续上升已经超越0603为主流产品尺寸规格 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——E12 E6 E3系列,K(±10%) Y5V——E3系列,Z(-20%~+80%) 10pF以下规格允许使用整数标称值,如:1.0、2.0、 3.0pF等。
1
X7R X5R Y5V
100nF
0.1
0.01 10K 100K 1M 频率(Hz) 10M 100M 1G
2.3.8多层片式陶瓷电容器特性曲线8
静电容量──频率 特性(Ⅰ类介质)
1000
100
C0 G 1 0 0 p F
电容量(pF)
10
C0G 10pF
C0G 1 p F 1
0 .1 1M 10M
片式多层陶瓷电容器
Multi‐Layer Ceramic Chip Capacitor
深圳市宇阳科技发展有限公司
主要内容
1. 2. 3. 4. 5. 6. MLCC的概念及其结构简介 MLCC的分类及其特性简介 新型片式电容器的发展趋势 MLCC的设计选型原则 电路设计及常见失效模式 宇阳MLCC的特点及新品开发简介
2.1 电容器的分类
陶瓷介质类( Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类) 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) 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) 其他类(云母、云母纸、空气)
2.1.2 陶瓷介质电容器的分类
Y5V X7R X5R NP0
50
2.3.4多层片式陶瓷电容器特性曲线4
交流测试电压特性
2.3.5多层片式陶瓷电容器特性曲线5
静电容量老化特性
10 测试条件:X7R,X5R,Y5V--1V@1KHz NP0--1V@1MHz
容量变化率(△C%)
0
NP0
X5 R X7R
-10
Y5 V
-20 0 48 100 1000 时间跨度(Hr) 10000
2.2 各类电容器的特点
MLCC( Ⅰ类)—微型化、高频化、高稳定、超 低损耗、低ESR、高耐压、高绝缘、高可靠、耐 高温、低成本、无极性、低容值。 MLCC( Ⅱ类)—微型化、高比容、中高压、无 极性、高可靠、耐高温、低ESR 、低成本。 钽电解电容器—高容值、低绝缘、有极性、低耐 压、高成本。 铝电解电容器—超高容值、漏电流大、有极性。 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。