贴片多层陶瓷电容器
贴片多层陶瓷器(Multilayer Ceram Caitor/M)简称贴片器,是由印好电极(内电极)的陶瓷介质膜片以错位的方式叠合而成,经过一次性高温烧结形成陶瓷芯片,再在芯片的两端封上金属层(外电极),从而形成一个类似独石的结构体,故也称为独石电容器。
其除具有电容器“隔直通交”的通性特点外,还具有体积小,容量大,寿命长,可靠性高,适合表面安装等特点,广泛应用于各种军、民用电子整机和电子设备。如电脑、电话、程控交换机、精密测试仪器、雷达通信等领域。
(1)基本结构
贴片多层陶瓷电容器主要包括三大部分:陶瓷介质、内电极、端电极。其基本结构如下图所示。其中陶瓷介质的主要作用是在电场作用下,极化介电储能。当电场变化时极化率相应发生变化时,由于不同介质种类的主要极化类型不同,其对电场变化的响应速度和极化率也不相同。
常用陶瓷介质主要性能指标如下表所示。
电极分为内电极与端电极。其中内电极位于贴片电容器内部,主要提供电极板正对面积,它与介质一般是交替叠放。
介质类型 | T特性 | 极化类型 | 极化率 (Z值) | 电场响应速度 |
Ⅰ类介电陶瓷 | COG | 离子极化 | 较小<100 | 很快 |
Ⅱ类介电陶瓷 | X7R | 铁电畴 | 较大1000~5000 | 较慢 |
Y5V(Z5U) | 铁电畴 | 很大>10000 | 慢 |
端电极一般包括基层、阻挡层、层三部分。其中基层常为铜金属电极或银金属电极,其主要作用是与内电极连接,引出容量:阻挡层属于镍镀层,其主要实现热阻挡作用;焊接层属于Sn层,其主要作用是提供焊接金属层。
(2)常用MLCC介绍
按美国电工协会(EIA)标准,不同介质材料的MLCC按温度稳定性可分为NPO电容器、X7R电容器、25U电容器、Y5V电容器四类。
①NPO电容器。
NPO电容器是一种最常用的具有温度补偿特性的单片陶瓷电容器。其填充介质由铷、钐和其他稀有氧化物组成。
在工程技术中,NPO电容器是电容量和介质损耗最稳定的贴片电容器之一。当温度从-55~+125℃时,其电容量变化为0±30ppm/℃,电容量随的变化小于±0.3△C。
此外,NPO电容器随封装形式不同,其电容量和介质损耗随频率变化的特性也不同,大封装尺寸的要比小封装尺寸的频率特性好。NPO电容器适用于、谐振器的定时电容,以及高频中的耦合电容。下表所示为NPO电容器可选取的容量范围,供读者选用时参考。
②X7R电容器。
X7R电容器称为温度稳定型的陶瓷电容器。当温度在-55~+125℃变化时,其容量变化为15%。X7R电容器主要应用于要求不高的工业领域。其主要特点是:
在相同的体积下电容量可以做的比较大。
下表所示为X7R电容器可选取的容量范围。
③Z5U电容器。
25U电容器称为通用陶瓷单片电容器,其电容量受环境与工作条件影响较大。其主要性能指标有工作温度范围10℃~85℃,介质损耗最大4%,老化率最大可达每10年下降5%等。具有体积小、特性好、等效串联小、等效串联低等特点。在退耦电路等领域得到广泛应用。下表所示为25U电容器可选取的容量范围。
④Y5V电容器。
Y5V电容器是一种具有一定温度限制的通用电容器,它采用层叠独石结构。其主要性能指标有工作温度范围-30℃~+85℃,介质损耗最大5%,容量偏差20%等。但由于其容量可以做得很高,并且价格不高,对于温度变化不大的电路可以选用。下表所示为Y5V电容器可选取的容量范围。
目前,不同厂家的贴片多层陶瓷电容器型号命名规则各不相同。下表所示为KEMET贴片多层陶瓷电容器型号命名规则,供选用时参考。
代码 | 功能 | 解说 |
C | 介质烈性 | C-陶瓷 |
805 | 尺寸大小代码 | 常用代码有:0402、0603、0805、1206、1210、1808、1812、2225、3035 |
S | 电极规格 | S-FLOATING电极;F-开模 |
103 | 电容量代号 | 符号E24 |
K | 电容量允许偏差代号 | K-±10%;M-±20%:K-±5% |
5 | 额定代号 | 9-6.3V;8-10V;4-16V;3-25V;5-50V;l-100V;2-200V;A-250V |
R | 温度特性 | R-X7R(+15%)(-55~+125℃) |
A | 失败率水平 | A-不适用 |
C | 端电极金属化 | C-100%锡镀金;L-70Sn/30Pd镀金 |