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貼片電容發(fā)展簡(jiǎn)史

發(fā)布時(shí)間:2019-06-15 丨 閱讀次數(shù):

多層片式陶瓷電容器（Multi-Layer Ceramic Capacitors，MLCC）——簡(jiǎn)稱貼片電容、片容，日本及臺(tái)灣地區(qū)常稱為積層電容或疊層電容，1960年代由美國(guó)人發(fā)明，1980年代被日本人發(fā)揚(yáng)光大并實(shí)現(xiàn)用低成本賤金屬量產(chǎn)。

貼片電容發(fā)展簡(jiǎn)史

作為電子整機(jī)中主要的被動(dòng)貼片元件，MLCC的制作工藝復(fù)雜，應(yīng)用范圍十分廣泛，通常被應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品和各種高、低頻電容中，它具有高可靠性、高精度、高集成、低功耗、大容量、小體積和低成本等特點(diǎn)，起到退耦、耦合、濾波、旁路和諧振等作用。

很多人不了解貼片電容的制作工藝和流程，下面小編為大家簡(jiǎn)單講解一下！

制造流程

貼片電容主要構(gòu)造包括端電極、內(nèi)電極和陶瓷介質(zhì)三部分。

端電極一般包括基層、阻擋層、焊接層三部分。其中基層常為銅金屬電極或銀金屬電極，主要作用是與內(nèi)電極連接，引出容量；阻擋層屬于鎳鍍層，其主要實(shí)現(xiàn)熱阻擋作用；焊接層屬于Sn層，其主要作用是提供焊接金屬層。

內(nèi)電極位于貼片電容內(nèi)部，主要提供電極板正對(duì)面積，它與陶瓷介質(zhì)一般是交

而陶瓷介質(zhì)的的作用在于在極化介電儲(chǔ)能，至于陶瓷介質(zhì)的材料就很多了，比如貼片電容材質(zhì)NPO、X7R.....等。

貼片電容結(jié)構(gòu)：將一次性高溫?zé)Y(jié)而成，印有內(nèi)電極的陶瓷介質(zhì)膜片以一定的錯(cuò)位方式疊合而成。下面是貼片電容的制造流程圖：

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)來表示：

如，0603—"06"表示：長(zhǎng)0.06 inch=1.6mm；

"03"表示：寬0.03 inch=0.8mm；

也有用國(guó)際單位系統(tǒng)表示：

如，1608—"16"表示：長(zhǎng)1.6mm；

"08"表示:寬0.8mm

貼片電容全系列尺寸表

注意：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)，深圳宇陽是專做小尺寸MLCC的廠家；

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：

1、3.3V、6.3V、10V、16V、25V、50V ；

2、100V、200V、250V、500V、630V ；

3、1000V、2000V、3000V ；

4、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）和鐵電體（II類）兩大類，它們下面均有很多種容量溫度特性規(guī)律類似，具體數(shù)值不同的具體介質(zhì)材料。這兩類介質(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類瓷介容量溫度系數(shù)”和“II類瓷介容量溫度特性”兩套容量溫度特性標(biāo)準(zhǔn)。

I 類瓷介容量溫度系數(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。

II類瓷介容量溫度特性

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MLCC產(chǎn)品的制造主材料。

因NPO（COG）類MLCC能實(shí)現(xiàn)的容量不能滿足電路對(duì)更大電容量的要求，人們開發(fā)了此種鈦酸鋇基的X7R、X5R類MLCC。它在相同的體積下電容量可以做的比較大，X7R、X5R類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%，變化曲線是非線性的；

大約每10年變化1%ΔC，表現(xiàn)為10年變化了約5%；

X7R、X5R類MLCC廣泛應(yīng)用非高頻電路，是用量最大的一類電容器，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MLCC產(chǎn)品的制造主材料。

該類材質(zhì)是為獲得比X7R、X5R類MLCC更大容量而開發(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。

近年來由于X7R/X5R類產(chǎn)品制造技術(shù)的發(fā)展，通過不斷降低X7R/X5R類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類材質(zhì)存在著損耗較大和可靠性較差的問題，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。下表列出該類產(chǎn)品常用規(guī)格電壓下的最大電容量。

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。

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)稱容量、容量誤差級(jí)別、額定電壓、端電極類型和包裝方式等。

典型命名規(guī)則如下：

以【0805X7R104K500NT】為例：

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)，韓國(guó)及中國(guó)臺(tái)灣次之。此外，美國(guó)也有很多知名的電容廠商。

MLCC主要生產(chǎn)廠家：日本村田、TDK、京瓷、太陽誘電；韓國(guó)三星；臺(tái)灣國(guó)巨、華新科；美國(guó)有威世、基美、ATCeramics等；大陸有名的則是風(fēng)華高科、宇陽、火炬電子、三環(huán)集團(tuán)等。

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)稱容量、容量誤差級(jí)別、額定電壓和包裝方式等信息。

MLCC命名規(guī)則：