贴片电容器——终极学习篇

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　　多层片式陶瓷电容器 　　——简称贴片电容、片容 　　日本及台湾地区常称为积层电容或叠层电容 　　MLCC—Multi-LayerCeramicCapacitors 　　1960’s由美国人发明，1980’s日本人发扬光大并实现用低成本贱金属量产。 　　制造流程 　　内部结构 　　尺寸系列 　　标准系列化的外形尺寸 　　最常用英寸单位系统来表示： 　　0603—"06"表示:长0.06inch=1.6mm， 　　"03"表示:宽0.03inch=0.8mm 　　也有用国际单位系统表示： 　　1608—"16"表示:长1.6mm 　　"08"表示:宽0.8mm 　　表一 贴片电容全系列尺寸表 　　最小规格尺寸01005(长0.25mm*宽0.125mm),目前只有少数几家日本公司在批量生产； 　　0201、0402、0603是目前用量最大的尺寸规格，大型的MLCC企业均可批量生产。国内，深圳宇阳是专做小尺寸MLCC的厂家； 　　2220及以上尺寸规格产品，市场占有量很小，大型企业一般不生产，主要是中小MLCC企业在生产供应。 　　额定电压系列 　　电压系列有： 　　3.3V、6.3V、10V、16V、25V、50V ； 　　100V、200V、250V、500V、630V ； 　　1000V、2000V、3000V ； 　　4000V 、5000V、8000V 　　3.3V～16V，低压,一般是高容品替代电解电容； 　　25V～50V，是最常规的产品； 　　100V～630V，中压，一般是0805及以上尺寸规格； 　　1000V～3000V，高压，一般是1206及以上尺寸规格； 　　4000V以上属超高压产品，对应的尺寸2220及以上尺寸规格。 　　日本品牌占据低压高容产品大部份的市场份额；中高压产品主要生产厂家有TDK、风华高科及禾申堂。 　　材 质（陶瓷介质） 　　陶瓷贴片电容器（MLCC）使用的陶瓷介质材料主要分为顺电体（I类）和铁电体（II类）两大类，它们下面均有很多种容量温度特性规律类似，具体数值不同的具体介质材料。这两类介质材料的介电常数会随温度的变化而变化，但变化幅度和规律完全不同，为此 EIA 制定了“I类瓷介容量温度系数”和“II类瓷介容量温度特性”两套容量温度特性标准。 　　表二I类瓷介容量温度系数 　　例:COG表示温度系数为(0±30)ppm/℃，也就是MIL标准中的NPO（Negative-Positive-"0",负—正—零）。COG与NPO是不同标准体系的表示方式，是等同的。 　　表三II类瓷介容量温度特性 　　例:X7R表示-55℃～125℃温度区间内，以20℃为基准,容量允许变化范围±15% 　　在实际应用中，主要是以下三种材质 　　（1）锆酸锶SrZrO3掺杂改性，主要制造NPO（COG）类MLCC 　　此种材质MLCC电性能相当稳定，几乎不随温度，电压、频率和时间的变化而变化： 　　-55℃~ 125℃时容量变化率为0±30ppm/℃； 　　电容量随频率的变化小于±0.3ΔC； 　　电容量的漂移或滞后小于±0.05%； 　　电容量相对使用寿命的变化小于±0.1%； 　　NPO（COG）类MLCC适用于各种电路，包括稳定性要求要的高频电路，常用于振荡器、谐振器的槽路电容，以及高频电路中的耦合电容。 　　通过优化设计制成的射频电容器，使用频率可高至3GHZ，其中美国ATC公司是RF-MLCC的标杠企业。 　　（2）钛酸钡BaTiO3掺杂改性，是X7R、X5R类MLCC产品的制造主材料 　　因NPO（COG）类MLCC能实现的容量不能满足电路对更大电容量的要求，人们开发了此种钛酸钡基的X7R、X5R类MLCC。它在相同的体积下电容量可以做的比较大，X7R、X5R类MLCC电容量可以做到很高，高至100uF。 　　此种材质比NPO(COG)MLCC 稳定性差，X7R、X5R类MLCC的容量随电压、频率条件和时间的变化而变化： 　　存在直流偏压特性，即是说当电容器两端加载较高直流电压时，其有效容量会降低； 　　-55℃～125℃时容量变化率为+15%，变化曲线是非线性的； 　　大约每10年变化1%ΔC，表现为10年变化了约5%； 　　X7R、X5R类MLCC广泛应用非高频电路，是用量最大的一类电容器，占MLCC市场总量的60%以上。 　　（3）钛酸锶钡BaSrTiO3掺杂改性，是Z5U、Y5V类MLCC产品的制造主材料 　　该类材质是为获得比X7R、X5R类MLCC更大容量而开发应用的，这种材质能做到很高的容量，而且每单位容量成本较低。 　　Z5U、Y5V类MLCC其稳定性较差，对温度电压较敏感，使用温度范围较窄： 　　-30℃~85℃容量变化+22%～－82%； 　　存在很强烈的直流偏压特性； 　　损耗大，达5%甚至更大； 　　尽管它的容量不稳定，但能实现可替代电解电容的容量级别，有一定的应用范围，主要在退耦电路的应用中。 　　近年来由于X7R/X5R类产品制造技术的发展，通过不断降低X7R/X5R类MLCC介质膜厚获得的电容量已接近Y5V/Z5U MLCC的电容量水平。而Y5V/Z5U类材质因晶粒较大的特点，其介质厚度不能更进一步的降低，不能有效发展更高容量的产品。另外Y5V/Z5U类材质存在着损耗较大和可靠性较差的问题，所以Y5V/Z5U有逐步被淘汰之势。 　　容 量及其误差级别 　　NPO（COG）电容器 　　容量精度在5%左右，选用这种材质一般是做容量较小的，常规100PF 以下，10nF以上的产品也能批量生产，但成本会较高。下表列出该类产品常用规格电压下的最大电容量。 　　表四 NPO（COG）MLCC 量产容量极大值量 　　X7R 电容器 　　容量精度在10%左右，容量范围较宽，常规100PF~47uF能生产。 　　下表给出了X7R电容器可选取的容量范围最大值. 　　表五 X7R MLCC量产容量极大值 　　命名规则 　　贴片电容的命名一般含有以下参数：尺寸、温度特性、标称容量、容量误差级别、额定电压、端电极类型和包装方式等。 　　典型命名规则如下： 　　0805X7R104K500NT 　　0805：尺寸大小，“08”长度0.08 英寸、05 表示宽度为 0.05 英寸； 　　X7R ：容量温度特性； 　　104 ：静电容量，前两位是有效数字、后面的4 表示有多少个零104=10×10000 也就是=1000PF； 　　K：容量值达到的误差精度为10%，误差精度与介质类型相关； 　　500：是要求电容承受的耐压为50V ，500 前两位是有效数字，后面是"0"的数量。 　　N：端头材料，一般的端头是三层电极（银/铜层）、镍、锡 ； 　　T：包装方式，T 表示编带包装。 　　MLCC主要品牌及其命名规则： 　　国际上主要的贴片电容（MLCC）制造商分布在亚太地区，以日本技术最为先进，台湾、韩国次之，主要MLCC主要生产厂家： 　　日本村田、TDK、京瓷、太阳诱电；韩国三星；台湾国巨、华新科；大陆有名的则是风华高科、宇阳。 　　各制造商的产品规格命名规则形式上不尽相同，但规格代号中基本上都包括：尺寸、温度特性、标称容量、容量误差级别、额定电压和包装方式等信息。 　　主要品牌制造商MLCC命名规则： 　　贴片电容的选购 　　选用贴片电容般需提供的参数要有尺寸的大小、要求的精度、电压的要求、容量值,更进一步的可要求损耗大小、瓷体强度、直流偏压特性等。 　　关于价格 　　价格由成本决定，MLCC的成本与生产批量大小有很大的关系，尺寸、容量和电压均是标准系列化且连续大批量生产的规格，其成本一定低，价格自然会低。

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