【终极学习篇】贴片电容器

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最全面陶瓷贴片电容(MLCC)知识篇章，值得电子工程师们珍藏。

多层片式陶瓷电容器（贴片电容、片容）

日本及中国台湾地区常称为积层电容或叠层电容，MLCC—Multi-Layer Ceramic Capacitors。1960’s 由美国人发明，1980’s日本人发扬光大并实现用低成本贱金属量产。
制造流程

内部结构

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：0603—"06"表示:长0.06inch=1.6mm，"03"表示:宽0.03inch=0.8mm。
也有用国际单位系统表示：1608—"16"表示:长1.6mm，"08"表示:宽0.8mm。

表一 贴片电容全系列尺寸表

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：
3.3V、6.3V、10V、16V、25V、50V ；
100V、200V、250V、500V、630V ；
1000V、2000V、3000V ；
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。

表二 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。

表三 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。

表四 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.

表五 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：

0805X7R104K500NT
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。

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包装方式