电容培训资料.ppt

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1、片式多层陶瓷电容器设计选型技术交流资料吉祥腾达-宇阳 2011/04/15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nMLCC国际间产业结构重组与变化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。包括移动电话、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

2、。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、

3、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)电容量电容量温度系数温度系数有效

4、位数有效位数（ppm/）0.00.30.80.91.01.52.23.34.77.5 (b)(a)行有效数行有效数字母代码字母代码CBLAMPRSTU(c)对对(a)行适用行适用的倍数的倍数-1.0-10-100-1000-10000+1+10+100+1000+10000(d)(c)行倍数的行倍数的数字代码数字代码0123456789(e)温度系数温度系数允许偏差允许偏差306012025050010002500(f)(e)行行允许偏差允许偏差字符代码字符代码GHJKLMN1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 (N

5、220) -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)下限类别温度下限类别温度/(b)（a）行的）行的字母代码字母代码(c)上限类别温度上限类别温度/(d)（c）行的）行的数字代码数字代码(e)在整个温度范围内在整个温度范围内C/C极大值极大值%(a)（e）行的）行的字母代码字母代码+10-30-55ZYX+45+65+85+105+125+150+20024567891.01.52.2

6、3.34.77.510.015.022.0+22/-33+22/-56+22/-82ABCDEFPRSTUV2类陶瓷介质的温度特性 X7R:C/C15%， (-55125)X5R:C/C15%， (-5585)Z5U:C/C+22-56%， (+10+85)Y5V:C/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ppm/温度系数允许偏差ppm/字母代码温度系数允许偏差 +1000-33-75-150-220-330-470-750-1000-1500 3030303030306060120250250

7、ACHLPRSTUQV GGGGGGHHJKK +140-1000SL+250-1750UM2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-55/125-55/85-40/85-25/8510/8512346 2B2C2D2E2F2R2X 10%20%+20/-30%+22/-56%+30/-80%15%15% OKOKOK OKOKOKOK OKOKOKOK OKOKOKOK OKOK E3、E6、E12、E24优先数系的电容量标称值及允许偏差 优先数优先

8、数系系优先精优先精度度优先数系优先数系优先精度优先精度优先数系优先数系优先精度优先精度优先数系优先数系优先精度优先精度E3ZE6ME12KE24J1.02.24.7+80%-20%1.01.52.23.34.76.820%1.01.21.51.82.22.73.33.94.75.66.88.210%1.01.11.21.31.51.61.82.02.22.42.73.03.33.63.94.34.75.15.66.26.87.58.29.15%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/Tan频率特性电容器的阻抗频率特性电容器的等效电路模型

9、Z = R + jL + 1/jC SRF = fs = 1/2(LC)1/2 ESR = R = XC / Q = XCTanfLC012钽电解电容器的阻抗频率特性MLCC的阻抗频率特性钽电解电容器/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/微型化进程主流主流年代年代19801990199720022010型号型号规格规格12060805060304020201尺寸尺寸3.2mm1.6mm2.0mm

10、1.25mm1.6mm0.8mm1.0mm0.5mm0.6mm0.3mm面积面积/mm2面积比面积比5.12100%2.4047%1.2825%0.5010%0.183.5%体积体积/mm3体积比体积比6.14100%2.8847%1.0217%0.254%0.050.9%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

11、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、20KVA&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

12、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蜂窝移动电话小型轻量化，要求微型化。nGSMDCS、CDMA3G、BLUETOOTH、 PHS、ISM 等制式RF资源扩展900MHz1.8GHz1.9GHz2.4GHz5.8GHznRF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

13、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C0GE24 E12 E6 E3系列，J（5%）X7R/X5RE12 E6 E3系列，K（10%）Y5VE3系列，Z（-20%+80%）3、IT网络产品用MLCC

14、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、4.7。n10pF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C0GJ（5%），X7R/X5RK（10%），Y5VZ（-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5070%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ML

15、CC。nLCD背光用MLCC：1808或1812-3KV-1047pF J（5%） K（10%）4、电容器的失效模式（）（） 初期故障領域1.0磨耗故障領域1.0偶発故障領域1.0Weibull分布 R(t)= e-tm / t0 形状母数m4、电容器的失效模式与常见故障n钽电解电容器电压过载击穿烧毁；浪涌电压冲击漏电流增大；极性反向短路；高温降额不足失效。n铝电解电容器漏电流增大击穿；极性反向短路；高温降额不足失效。n有机薄膜电容器热冲击失效；寄生电感过大影响高频电路功能实现。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

16、配。钽电解电容器可靠性解决方案n内置保险丝n极性反向串联n电压降额5060%n温度降额系数（纹波电流0.9/85 、0.4/125 ）MLCC尺寸微型化发展趋势预测5、MLCC国际间产业结构重组与变化nMLCC 产销全面进入0402时代。n0402主体容量段：1R0-101-104。以日本企业为主导。产销量高。n0603主体容量段：1R0-101-104。产销量高，单价低。韩国、中国大陆与台湾企业全面推进。日本企业逐步放弃。n大容量105-107容量段：产销量适中，单价高。日本企业明显优势。X5R-0603-105介质厚度3m-约135层Y5V-0402-105介质厚度4m-约100层悠恩悠恩BBK