贴片电容发展简史

发布时间:2019-06-15 丨 阅读次数:

多层片式陶瓷电容器（Multi-Layer Ceramic Capacitors，MLCC）——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，1960年代由美国人发明，1980年代被日本人发扬光大并实现用低成本贱金属量产。

贴片电容发展简史

作为电子整机中主要的被动贴片元件，MLCC的制作工艺复杂，应用范围十分广泛，通常被应用于各类电子产品和各种高、低频电容中，它具有高可靠性、高精度、高集成、低功耗、大容量、小体积和低成本等特点，起到退耦、耦合、滤波、旁路和谐振等作用。

很多人不了解贴片电容的制作工艺和流程，下面小编为大家简单讲解一下！

制造流程

贴片电容主要构造包括端电极、内电极和陶瓷介质三部分。

端电极一般包括基层、阻挡层、焊接层三部分。其中基层常为铜金属电极或银金属电极，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。

内电极位于贴片电容内部，主要提供电极板正对面积，它与陶瓷介质一般是交

而陶瓷介质的的作用在于在极化介电储能，至于陶瓷介质的材料就很多了，比如贴片电容材质NPO、X7R.....等。

贴片电容结构：将一次性高温烧结而成，印有内电极的陶瓷介质膜片以一定的错位方式叠合而成。下面是贴片电容的制造流程图：

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：

如，0603—"06"表示：长0.06 inch=1.6mm；

"03"表示：宽0.03 inch=0.8mm；

也有用国际单位系统表示：

如，1608—"16"表示：长1.6mm；

"08"表示:宽0.8mm

贴片电容全系列尺寸表

注意：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：

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。

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。

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。

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。

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：

以【0805X7R104K500NT】为例：

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，韩国及中国台湾次之。此外，美国也有很多知名的电容厂商。

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；美国有威世、基美、ATCeramics等；大陆有名的则是风华高科、宇阳、火炬电子、三环集团等。

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。

MLCC命名规则：