宇陽科技貼片電容設(shè)計(jì)選型

1、片式多層陶瓷電容器設(shè)計(jì)選型,深圳市宇陽科技發(fā)展有限公司2011年6月,內(nèi) 容 提 要,MLCC的概念與應(yīng)用領(lǐng)域MLCC產(chǎn)品分類與主要技術(shù)指標(biāo)各類電子產(chǎn)品用MLCC的設(shè)計(jì)選型電容器的失效模式與常見故障宇陽的技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展規(guī)劃,1、 MLCC的概念,MLCC (Multi-Layer Ceramic Chip Capacitor)片式多層陶瓷電容器的英文縮寫,MLCC內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖,MLCC制造工藝流程,1、 MLCC的應(yīng)用

2、,,微型化——便攜式信息與通信終端的小型化、輕量化。包括移動電話、筆記本電腦 、W-LAN 、MP3、數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)等。高品質(zhì)、低成本化——賤金屬電極材料（BME）技術(shù)。質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的計(jì)算機(jī)、通信及數(shù)字視聽A&V產(chǎn)品迅速普及。高頻/高壓化——高可靠、片式化、高Q值、耐高壓。適用于RF模塊，電源濾波，LCD背光。,1、 MLCC的應(yīng)用——IT及外設(shè)、網(wǎng)絡(luò),,1、 MLCC的應(yīng)用——通信,1、MLCC的應(yīng)用——數(shù)字視聽（A&

3、;V）,,2、電容器的分類,陶瓷介質(zhì)類（1、2、3類）有機(jī)薄膜類（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）電解類：鉭、鋁電解液、有機(jī)半導(dǎo)體絡(luò)合鹽TCNQ、導(dǎo)電聚合物陰極聚吡咯（PPY）\聚噻吩（PTN）其他類（云母、云母紙、空氣）,各類電容器的特點(diǎn),MLCC（1類）—微型化、高頻化、超低損耗、低ESR、高穩(wěn)定、高耐壓、高絕緣、高可靠、無極性、低容值、低成本、耐高溫。MLCC（2

4、類）—微型化、高比容、中高壓、無極性、高可靠、耐高溫、低ESR 、低成本。鉭電解電容器—高容值、低絕緣、有極性、低耐壓、高成本。鋁電解電容器—超高容值、漏電流大、有極性。有機(jī)薄膜電容器—中容值、高耐壓、低損耗、較穩(wěn)定、無極性、高成本、耐高溫性差。,陶瓷介質(zhì)電容器的分類,1類陶瓷介質(zhì)——順電體，線性溫度系數(shù)，熱穩(wěn)定型或熱補(bǔ)償型 2類陶瓷介質(zhì)——鐵電體，非線性溫度特性，高比體積電容，小型化、微型化3類陶瓷介質(zhì)——阻擋層或晶界層型陶

5、瓷 ，單層型圓片電容器介質(zhì),1類瓷的標(biāo)志代碼（ ANSI/EIA -198-E）,1類陶瓷介質(zhì)溫度系數(shù),EIA代碼(簡碼) 溫度系數(shù)及其允許偏差C0G （NP0） 0 ppm/℃±30 ppm/℃R2G (N220) -220 ppm/℃±30 ppm/℃ U2J (N750) -750 ppm/℃±120ppm/℃T3K(N4700) -4700 ppm/℃±250ppm/℃

6、M7G(P100) +100 ppm/℃±30 ppm/℃,2類瓷的標(biāo)志代碼（ ANSI/EIA -198-E）,2類陶瓷介質(zhì)的溫度特性,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℃),1類瓷的標(biāo)志代碼（IEC603

7、84-10、GB/T9324、JIS-C-5101-10）,2類瓷的標(biāo)志代碼（IEC60384-10、GB/T9324、JIS-C-5101-10）,E3、E6、E12、E24優(yōu)先數(shù)系的電容量標(biāo)稱值及允許偏差,,,,,,,MLCC電容量—交流測試電壓特性,MLCC電容量—直流偏置電壓特性,MLCC電容量老化衰減特性,電容器的C/Tanδ—頻率特性,電容器的阻抗頻率特性,電容器的等效電路模型,Z = R + jωL + 1/jωC S

8、RF = fs = 1/2π(LC)1/2 ESR = R = XC / Q = XCTanδ,,,,,鉭電解電容器/MLCC阻抗頻率特性,新型片式電容器的發(fā)展趨勢,MLCC率先實(shí)現(xiàn)片式化，適應(yīng)SMT技術(shù)需求MLCC(NP0,X7R)大量取代有機(jī)電容器MLCC(NP0)大量取代云母電容器MLCC(X7R,Y5V)部分取代鉭電解電容器,MLCC 小型化/微型化進(jìn)程,MLCC取代電解電容器的基礎(chǔ),BME技術(shù)有效降低材料成本，擴(kuò)展容值

9、范圍。MLCC(X7R,Y5V )在微型化、低ESR、高頻化、高耐壓、高絕緣、耐高溫、高可靠、無極性方面占絕對優(yōu)勢。MLCC(X7R )在溫度特性方面相當(dāng)。MLCC(X7R,Y5V )部分取代鉭、鋁電解電容器用于去耦、濾波、時(shí)間常數(shù)。,額定工作電壓優(yōu)先系列,R5系列：1、1.6、2.5、4、6.3R10系列： 1、1.25、1.6、2、2.5、3.2、4、5、6.3、 8傳統(tǒng)陶瓷介質(zhì)電容器40V、63V、100V、160V、

10、250V、630V、1KV、2KV、3KV、5KV、6KVMLCC（低電壓小體積大容量，高頻高Q，中高壓高可靠）4V、6.3V、10V、16V、25V、50V、100V、200V、300V、500V、630V、1KV、2KV、3KV、5KV、6KV、10KV、20KV,A&V產(chǎn)品的需求特點(diǎn),DVD類MPEG-2/DTS解碼及伺服電路。低電壓、通用型。家用型電器產(chǎn)品。溫度特性要求一般。低頻電路。對Q值、ESR、SRF等高

11、頻特性無特殊要求。消費(fèi)類電器產(chǎn)品。成本壓力大。LCD類背光電路。耐高壓、長距離跨槽裝配。,移動通信產(chǎn)品的需求特點(diǎn),GSM、CDMA蜂窩移動電話小型輕量化，要求微型化。GSM\DCS、CDMA\3G、BLUETOOTH、 PHS、ISM 等制式RF資源擴(kuò)展900MHz\1.8GHz\1.9GHz\2.4GHz\5.8GHzRF電路對Q值、ESR、SRF等高頻特性要求較高。個(gè)人消費(fèi)類產(chǎn)品，溫度特性要求一般。諧振回路、時(shí)間常數(shù)電

12、路對溫度特性要求較高。便攜式產(chǎn)品二次電源低功耗要求低工作電壓、高Q值。,IT行業(yè)產(chǎn)品的需求特點(diǎn),全數(shù)字化電路，多層PCB板普及，表面貼裝化。低頻電路。對Q值、ESR、SFR等高頻特性無特殊要求。通用/家用型終端產(chǎn)品。低電壓型電路，溫度特性要求一般。成本壓力較大。諧振回路對溫度穩(wěn)定性要求較高。便攜式終端產(chǎn)品對微型化要求較高。CRT/LCD顯示器對于高壓MLCC有強(qiáng)勁需求。,3、MLCC的設(shè)計(jì)選型原則與趨勢,Y5V/Z5U逐漸退

13、出高端應(yīng)用領(lǐng)域，X7R/X5R在高性能產(chǎn)品的用量持續(xù)上升，并趨向于主導(dǎo)整個(gè)MLCC市場。0402成為主流產(chǎn)品尺寸規(guī)格，0201已嶄露頭角。電容量標(biāo)稱值的優(yōu)先數(shù)系及允許偏差C0G——E24 E12 E6 E3系列，J（±5%）X7R/X5R——E12 E6 E3系列，K（±10%）Y5V——E3系列，Z（-20%～+80%）,3、MLCC 設(shè)計(jì)選型要點(diǎn),電容量標(biāo)稱值采用E3等優(yōu)先系列。如： 1.0、2.2、4

14、.7。10pF以下規(guī)格允許使用整數(shù)標(biāo)稱值，如：1.0、2.0、3.0pF等。 標(biāo)稱電容量允許偏差優(yōu)選精度，并可適當(dāng)降低C0G——J（±5%），X7R/X5R——K（±10%），Y5V——Z（-20%～+80%）RF電路定制品種：高Q值、低ESR、高SRF； E24系列結(jié)合整數(shù)標(biāo)稱值、高精度選配。低額定工作電壓，降額50~70%設(shè)計(jì)，兼顧成本，就低不就高。溫度特性C0G、X7R/X5R、Y5V，結(jié)合電容量

15、標(biāo)稱值合理搭配。尺寸規(guī)格優(yōu)選0402 。注意0201新趨勢。大容量品種部分取代鉭電解電容器。 CRT顯示器/LCD顯示器高壓MLCC。LCD背光用MLCC：1808或1812-3KV-10~47pF J（±5%）~ K（±10%）,4、電容器的失效模式,,,λ（ｔ）,ｔ,,,初期故障領(lǐng)域ｍ＜1.0,磨耗故障領(lǐng)域ｍ＞1.0,偶発故障領(lǐng)域ｍ＝1.0,Weibull分布 R(t)= e-tm / t0 の形

16、狀母數(shù)m,4、電容器的失效模式與常見故障,MLCC（2類）—SMT工藝不當(dāng)導(dǎo)致斷裂或絕緣失效；Y5V溫度特性不佳導(dǎo)致電路故障。MLCC（1類）—RF設(shè)計(jì)選型匹配。,MLCC尺寸微型化發(fā)展趨勢預(yù)測,引進(jìn)并消化吸收國際最先進(jìn)的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)硬件與日本、美國同行間開展的聯(lián)合開發(fā)與合作國內(nèi)產(chǎn)學(xué)研方式技術(shù)合作與攻關(guān)自有專利技術(shù)自主研究開發(fā)技術(shù)創(chuàng)新體系（國內(nèi)專業(yè)技術(shù)人才團(tuán)隊(duì)，國際一流研發(fā)與工藝技術(shù)支持）,5、宇陽的技術(shù)基礎(chǔ),,5、宇陽的技

17、術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展,BME微型MLCC材料體系與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（價(jià)格低廉的鎳、銅等賤金屬電極材料）亞微米超細(xì)材料分散與相關(guān)工藝技術(shù)（納米材料技術(shù)的前沿）還原性氣氛燒結(jié)工藝（ MLCC產(chǎn)品質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的技術(shù)保證）高頻高Q高壓MLCC材料體系與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),產(chǎn)品微觀分析與性能評估,經(jīng)對比測試宇陽BME微型MLCC與國際著名企業(yè)產(chǎn)品水平相當(dāng)。宇陽公司產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)符合ANSI/EIA-198-E-1997、JIS-C-6429、 GB/T9324

18、、IEC60384-10要求 。 經(jīng)中國電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn)研究所質(zhì)量檢測中心鑒定檢驗(yàn)合格，產(chǎn)品性能達(dá)到國際先進(jìn)水平。,0402 BME微型MLCC于2002年10月通過技術(shù)鑒定，填補(bǔ)國內(nèi)空白，屬國內(nèi)首創(chuàng)。國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程項(xiàng)目——0402微型片式多層陶瓷電容器于2004年3月通過驗(yàn)收，在國內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn)。高頻/微波MLCC材料體系與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)，成功用于移動通信產(chǎn)品。2004-2007年大容量MLCC研發(fā)成

19、功并投產(chǎn)。2008年0201超微型MLCC通過技術(shù)鑒定，填補(bǔ)國內(nèi)空白，屬國內(nèi)首創(chuàng)。,宇陽的技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展,采用當(dāng)今國際最先進(jìn)BME結(jié)合亞微米技術(shù)開發(fā)成功高容量微型MLCC：0402X5R104-105，0603X5R105-225；0402Y5V224-105，0603Y5V105-475；0402C0G471-102，0603C0G102-472,5、宇陽的技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展,更小、更密、更高！超微型化—01005規(guī)格尺寸ML