MLCC基本特性及设计选型

（ 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
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 。
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。
+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
5.2、电容器的失效模式
初期故障領域 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
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。
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
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
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
2.1.4 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
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
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
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 (%)
30ห้องสมุดไป่ตู้0%
0805 1206
20.0%
其他
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
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
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
2.3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
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/℃
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。
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
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
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%
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
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。
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