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  • 貼片電容發(fā)展簡史!貼片電容的制作工藝和流程
    貼片電容發(fā)展簡史!貼片電容的制作工藝和流程
  • 貼片電容發(fā)展簡史!貼片電容的制作工藝和流程
  •   發(fā)布日期: 2018-12-12  瀏覽次數(shù): 1,549

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

     

    貼片電容發(fā)展簡史

    作為電子整機中主要的被動貼片元件,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,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0.06 inch=1.6mm;

    "03"表示:寬0.03 inch=0.8mm;

    也有用國際單位系統(tǒng)表示:

    如,1608—"16"表示:長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、頻率和時間的變化而變化:

    -55℃~ 125℃時容量變化率為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)計制成的射頻電容器,使用頻率可高至3GHZ,其中美國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能實現(xiàn)的容量不能滿足電路對更大電容量的要求,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,其有效容量會降低;

    -55℃~125℃時容量變化率為+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,但能實現(xiàn)可替代電解電容的容量級別,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,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。

    容量及其誤差級別

    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),韓國及中國臺灣次之。此外,美國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;韓國三星;臺灣國巨、華新科;美國有威世、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)格代號中基本上都包括:尺寸、溫度特性、標(biāo)稱容量、容量誤差級別、額定電壓和包裝方式等信息。

    MLCC命名規(guī)則:


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