各介质种类MLCC电容器可靠性测试技术要求
军用高可靠性钽电容和MLCC电容资料
军用高可靠性钽电容和MLCC电容演讲嘉宾：黄勇先生 Vishay电容器部门区域市场经理时间：2009-08-28 13:50:00 至 2009-08-28地点：成都世纪城新国际会展中心蜀风厅黄勇：大家好，很荣幸有这么一个机会给大家介绍一下。
这个技术交流的话，因为电容产品范围是比较广，这次交流只是讲到军用高可靠性的钽电容贴片陶瓷电容器。
我们有很好的电容，相信大家比较关注它的产地在哪里，我们在国内深圳也有一家公司，贴片也是在以色列为主。
在亚洲地区，Vishay有三家办事处，在上海、深圳、北京。
如果大家要找联系窗口的话，在这三个地方都可以找到像我这样的技术人员了解产品信息。
讲到军用产品都有很严格的要求，必须要长期使用的高可靠性产品，所以我们客户选择军用产品的时候，不可能有很宽的范围可以选择，这就有很多限制，Vishay除了长期使用最顶端的范围比较窄的电容器，我们根据客户的要求，也专门开发了可以像民用范围比较广的产品供大家选择。
下面会有详细的系列跟大家讲。
Vishay所有的钽电，生产种类非常齐全，所有这些都有军工产品供大家选择。
固钽的话，这张照片给大家看的是内部的钽芯，钽芯决定了这个钽电主要的参数，比如容值、电压、等效串联电阻，正极作为纯钽，介质是五氧化二钽。
所有这个芯值决定了所有的参数。
这些不同系列只是封装方式的不同所以形成了不同的系列，这个是由金属外壳固定的，它也是固钽，我们有相对不同的序列号，有不同等级的军规产品，工作电压从6V到100V的工作电压范围以及军标不同测试等级。
这个测试等级可以给大家简单的稍微介绍一下，它是加速测试的方法，用1.3倍的额定标准电压值作为加电压的筛选，失效模式有三种，所以分三种不同的等级，失效高一点的一直到失效等级非常低的。
详细参数可以在Vishay网站上找到规格书。
贴片的话，我们也有相应的军品的规格，也有相对应的失效的等级，温度范围可以从负50度到正25度范围之内都可以使用。
MLCC基本特性及设计选型
低额定工作电压，降额50~70%设计，兼顾成本，就低不 就高。 温度特性C0G、X7R/X5R、Y5V，结合电容量标称值合理 搭配。 尺寸规格优选0402。注意0201新趋势。 大容量品种部分取代钽电解电容器。 RF电路定制品种：高Q值、低ESR、高SRF； E24系列结合 整数标称值、高精度选配。 CRT显示器/LCD显示器采用高压MLCC。 LCD背光的LED驱动电路中应采用低的等效串联电阻 (ESR)X5R或X7R陶瓷电容使损耗降到最低。
5.1.1、电路设计1
焊接阻挡层
带引线的元件
接地边框
焊接阻挡层
5.1.2、电路设计2
电烙铁 引线
电烙铁 引线
焊接阻挡层
阻焊层
阻焊层
5.1.3、电路设计3
类型 L 尺寸 W A B C 0.5 0.40～0.50 0.35～0.45 0.45～0.55 0.8 0.6～0.8 0.6～0.8 0.6～0.8 1.25 1.0～1.2 0.6～0.7 0.8～1.2 1.6 2.2～2.4 0.8～0.9 1.0～1.4 2.5 2.0～2.4 1.0～1.2 1.8～2.3 0402 1.0 0603 1.6 0805 2.0 1206 3.2 1210 3.2
2.3.6多层片式陶瓷电容器特性曲线6
阻抗——频率 特性 (Ⅰ类介质)
100
100p F 10p F 1p F
10 电抗(Ω)
1000p F
1 C0G
0.1 1M 10M 100M 1G
2.3.7多层片式陶瓷电容器特性曲线7
阻抗——频率 特性(Ⅱ类介质)
100
1000pF
10 电抗(Ω)
10nF
2.1.5 E3、E6、E12、E24优先数系 的电容量标称值及允许偏差
MLCC基本特性及设计选型
3.2、 市场份额向微型化方向移动：
2004年0402超过0603成为主流尺寸规格，日本 市场产销比重超40% 0201超微型市场扩张，将成为下一代主流产品
MLCC尺寸规格构成比率推移图
50.0%
01005 0201 0402
40.0%
0603
比率 (%)
30.0%
0805 1206
20.0%
其他
2.1.4 Ⅱ类瓷的标志代码
（ ANSI/EIA -198-E）
(a) 下限类别温度 /℃ (b) （a）行的 字母代码 (c) 上限类别温度 /℃ (d) （c）行的 数字代码 (e) 在整个温度范围内 ΔC/C极大值 % ±1.0 ±1.5 ±2.2 ±3.3 ±4.7 ±7.5 ±10.0 ±15.0 ±22.0 +22/-33 +22/-56 +22/-82 (a) （e）行的 字母代码
（ ANSI/EIA -198-E）
(f) (e)行 允许偏差 字符代码
C B L A M P R S T U
-1.0 -10 -100 -1000 -10000 +1 +10 +100 +1000 +10000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
±30 ±60 ±120 ±250 ±500 ±1000 ±2500
低额定工作电压，降额50~70%设计，兼顾成本，就低不 就高。 温度特性C0G、X7R/X5R、Y5V，结合电容量标称值合理 搭配。 尺寸规格优选0402。注意0201新趋势。 大容量品种部分取代钽电解电容器。 RF电路定制品种：高Q值、低ESR、高SRF； E24系列结合 整数标称值、高精度选配。 CRT显示器/LCD显示器采用高压MLCC。 LCD背光的LED驱动电路中应采用低的等效串联电阻 (ESR)X5R或X7R陶瓷电容使损耗降到最低。
电容的分类与选型(1类,2类的定义.MLCC,电解电容各参数对选型的意义)
技 s 表示的也有用公制表示的，所以要特别注意规格表中标号对照尺寸的单位是英寸还是毫米。 ic 国内工程师一般习惯使用英制表示，但是也要注意工程师与采购之间要统一认识，要用公制 件 都用公制，用英制都用英制，避免发生误会，例如说到 0603，英制和公制表示里都有 0603， n 但实际尺寸差别很大。 元 o MLCC 的直流偏置效应 tr • 直流偏置效应会引起电容值改变
电子元件技术网
常见应力源有：工艺过程中电路板操作；流转过程中的人、设备、重力等因素；通孔元器件 的插入；电路测试、单板分割；电路板安装；电路板定位铆接；螺丝安装等。该类裂纹一般 起源于器件上下金属化端，沿 45℃角向器件内部扩展。该类缺陷也是实际发生最多的一种 类型缺陷。
• 有的裂纹很难检测出来
子 n MLCC 内在可靠性十分优良，可以长时间稳定使用。但如果器件本身存在缺陷或在组装过程 c 中引入缺陷，则会对其可靠性产生严重影响。例如，MLCC 在生产时可能出现介质空洞、烧 电 . 结纹裂、分层等缺陷。分层和空洞、裂纹为重要的 MLCC 内在缺陷，这点可以通过筛选优秀 w 的供应商，并对其产品进行定期抽样检测等来保证。 w 另一种就是组装时引入的缺陷，缺陷主要来自机械应力和热应力。MLCC 的特点是能够承受
mlcc替代电解电容z5uy5vmlcc可取代低容量铝钽电解电容器取代电解电容要注意mlcc温度特性是否合适英制与公制不能混用与铝电解电容钽电容相比mlcc具有无极esr特性值小高频特性好等优势而且mlcc正在朝小体积大容量化发展如y5v可以做到较高的容量通常1206表面贴装z5uy5v介质电容器量甚至可以达到100f在某种意义上是取代低容量铝钽电解电容器的有力竞争对手但是也要注意这些电容的尺寸比较大容易产生裂纹
【精品】军用高可靠性钽电容和MLCC电容
军用高可靠性钽电容和M L C C电容军用高可靠性钽电容和MLCC电容演讲嘉宾：黄勇先生 Vishay电容器部门区域市场经理时间：2009-08-28 13:50:00 至 2009-08-28地点：成都世纪城新国际会展中心蜀风厅黄勇：大家好，很荣幸有这么一个机会给大家介绍一下。
这个技术交流的话，因为电容产品范围是比较广，这次交流只是讲到军用高可靠性的钽电容贴片陶瓷电容器。
我们有很好的电容，相信大家比较关注它的产地在哪里，我们在国内深圳也有一家公司，贴片也是在以色列为主。
在亚洲地区，Vishay有三家办事处，在上海、深圳、北京。
如果大家要找联系窗口的话，在这三个地方都可以找到像我这样的技术人员了解产品信息。
讲到军用产品都有很严格的要求，必须要长期使用的高可靠性产品，所以我们客户选择军用产品的时候，不可能有很宽的范围可以选择，这就有很多限制，Vishay除了长期使用最顶端的范围比较窄的电容器，我们根据客户的要求，也专门开发了可以像民用范围比较广的产品供大家选择。
下面会有详细的系列跟大家讲。
Vishay所有的钽电，生产种类非常齐全，所有这些都有军工产品供大家选择。
固钽的话，这张照片给大家看的是内部的钽芯，钽芯决定了这个钽电主要的参数，比如容值、电压、等效串联电阻，正极作为纯钽，介质是五氧化二钽。
所有这个芯值决定了所有的参数。
这些不同系列只是封装方式的不同所以形成了不同的系列，这个是由金属外壳固定的，它也是固钽，我们有相对不同的序列号，有不同等级的军规产品，工作电压从6V到100V的工作电压范围以及军标不同测试等级。
这个测试等级可以给大家简单的稍微介绍一下，它是加速测试的方法，用1.3倍的额定标准电压值作为加电压的筛选，失效模式有三种，所以分三种不同的等级，失效高一点的一直到失效等级非常低的。
详细参数可以在Vishay网站上找到规格书。
贴片的话，我们也有相应的军品的规格，也有相对应的失效的等级，温度范围可以从负50度到正25度范围之内都可以使用。
MLCC电容特性及注意事项
在采购和使用MLCC过程中应该注意哪些问题？MLCC（片状多层陶瓷电容）现在已经成为了电子电路最常用的元件之一。
MLCC表面看来，非常简单，可是，很多情况下，设计工程师或生产、工艺人员对MLCC的认识却有不足的地方。
以下谈谈MLCC选择及应用上的一些问题和注意事项。
MLCC虽然是比较简单的，但是，也是失效率相对较高的一种器件。
失效率高，一方面是MLCC结构固有的可靠性问题，另外还有选型问题以及应用问题。
由于电容算是“简单”的器件，所以有的设计工程师由于不够重视，从而对MLCC的独有特性不了解。
在理想化的情况下，电容选型时，主要考虑容量及耐压两个参数就够了。
但是对于MLCC，仅仅考虑这两个参数是远远不够的。
使用MLCC，不能不了解MLCC的不同材质和这些材质对应的性能。
MLCC的材质有很多种，每种材质都有自身的独特性能特点。
不了解这些，所选用的电容就很有可能满足不了电路要求。
举例来说，MLCC常见的有C0G(也称NP0)材质，X7R材质，Y5V 材质。
C0G的工作温度范围和温度系数最好，在 -55°C至+125°C的工作温度范围内时温度系数为0 ±30ppm/°C。
X7R次之，在-55°C至+125°C的工作温度范围内时容量变化为±15%。
Y5V 的工作温度仅为-30°C至+85°C，在这个工作温度范围内时其容量变化可达-22%至+82%。
当然，C0G、X7R、Y5V的成本也是依次减低的。
在选型时，如果对工作温度和温度系数要求很低，可以考虑用Y5V的，但是一般情况下要用X7R的，要求更高时必须选择COG的。
一般情况下，MLCC厂家都设计成使X7R、Y5V材质的电容在常温附近的容量最大，但是随着温度上升或下降，其容量都会下降。
仅仅了解上面知识的还不够。
由于C0G、X7R、Y5V的介质的介电常数是依次减少的，所以，同样的尺寸和耐压下，能够做出来的最大容量也是依次减少的。
MLCC选型要素解析
电子知识MLCC的选型过程中：首先MLCC参数要满足电路要求，其次就是参数与介质是否能让系统工作在最佳状态；再次，来料MLCC是否存在不良品，可靠性如何；最后，价格是否有优势，供应商配合是否及时。
许多设计工程师不重视无源元件，以为仅靠理论计算出参数就行，其实，MLCC的选型是个复杂的过程，并不是简单的满足参数就可以的。
选型要素参数：电容值、容差、耐压、使用温度、尺寸材质直流偏臵效应失效价格与供货不同介质性能决定了MLCC不同的应用C0G电容器具有高温度补偿特性，适合作旁路电容和耦合电容X7R电容器是温度稳定型陶瓷电容器，适合要求不高的工业应用Z5U电容器特点是小尺寸和低成本，尤其适合应用于去耦电路Y5V电容器温度特性最差，但容量大，可取代低容铝电解电容MLCC常用的有C0G（NP0）、X7R、Z5U、Y5V等不同的介质规格，不同的规格有不同的特点和用途。
C0G、X7R、Z5U和Y5V的主要区别是它们的填充介质不同。
在相同的体积下由于填充介质不同所组成的电容器的容量就不同，随之带来的电容器的介质损耗、容量稳定性等也就不同，所以在使用电容器时应根据电容器在电路中作用不同来选用不同的电容器。
C0G（NP0）电容器C0G是一种最常用的具有温度补偿特性的MLCC。
它的填充介质是由铷、钐和一些其它稀有氧化物组成的。
C0G电容量和介质损耗最稳定，使用温度范围也最宽，在温度从-55℃到+125℃时容量变化为0±30ppm/℃，电容量随频率的变化小于±0.3ΔC。
C0G电容的漂移或滞后小于±0.05%，相对大于±2%的薄膜电容来说是可以忽略不计的。
其典型的容量相对使用寿命的变化小于±0.1%。
C0G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。
电容的分类与选型(1类,2类的定义.MLCC,电解电容各参数对选型的意义)
I 类瓷介电容特点是容量稳定性好，基本不随之温度、电压、时间的变化而 变化，但是容量一般较小；温度特性 (温度范围:-55 度～125 度、温度系数： 0±30ppm/℃以内。II 类瓷介电容的容量稳定较差，X7R(工作温度范围： -55--125),X5R(工作温度范围：-55--85 度)，Y5U、Y5V（工作温度范围：-30--85 度），但是容量相对较大，目前技术最大可达 6.3V-100uF/25V-47uF 的水平。
℃之间，容量变化为+22%到-56%，介质损耗最大为 4%。Z5U 电容器主要特点是它的小尺寸和
ic 低成本。对于上述两种 MLCC 来说在相同的体积下，Z5U 电容器有最大的电容量，但它的电
容量受环境和工作条件影响较大，它的老化率也是最大，可达每 10 年பைடு நூலகம்降 5%。
件 n 尽管它的容量不稳定，由于它具有小体积、等效串联电感（ESL）和等效串联电阻（ESR）低、 o 良好的频率响应等特点，使其具有广泛的应用范围，尤其是在去耦电路中的应用。 元 r Y5V 电容器 子 t Y5V 电容器是一种有一定温度限制的通用电容器，Y5V 介质损耗最大为 5%。Y5V 材质的电容， n 温度特性不强，温度变化会造成容值大幅变化，在-30℃到 85℃范围内其容量变化可达+22% c 到-82%，Y5V 会逐渐被温度特性好的 X7R、X5R 所取代。 电 w. 各种不同材质的比较
化物组成的。C0G 电容量和介质损耗最稳定，使用温度范围也最宽，在温度从-55℃到+125 ℃时容量变化为 0±30ppm/℃，电容量随频率的变化小于±0.3ΔC。C0G 电容的漂移或滞后 小于±0.05%，相对大于±2%的薄膜电容来说是可以忽略不计的。其典型的容量相对使用寿 命的变化小于±0.1%。
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≤10.0%
Test Voltage: 1.0±0.2Vrms
（C≥3.3µF）
损耗角正切 (DF, tanδ) Dissipation
Factor
Ⅱ类 Class Ⅱ
≥25V
Y5V ≤7.0% Z5U （C＜1.0µF）
≤9.0% （C≥1.0µF）
16V ≤12.5%
10V ≤12.5%
6.3V ≤12.5%
测试频率 Measuring Frequency
测试电压 Measuring
Voltage
≤1000pF ＞1000 pF
1MHZ±10% 1.0±0.2Vrms
1KHZ±10%
测试温度： 25℃±3℃
Test Temprature: 25℃±3℃ C≤10µF：测试频率: 1KHZ±10%
测试电压: 1.0±0.2Vrms Test Frequency: 1KHZ±10% Test Voltage: 1.0±0.2Vrms
标称容量 Capacitance
测试频率 Measuring Frequency
测试电压 Measuring
ห้องสมุดไป่ตู้Voltage
Cr＜5 pF
1MHZ±10%
5pF≤Cr＜50 pF 1MHZ±10% 1.0±0.2Vrms
50pF≤Cr≤1000 pF 1MHZ±10%
＞1000 pF
1KHZ±10%
项目 Item
C＞10µF X7R、Y5V 测试频率: 120±24 HZ 测试电压:0.5±0.1Vrms Test Frequency: 120±24HZ Test Voltage: 0.5 ± 0.1Vrms Z5U:测试频率:1±0.1KHZ 测试电压:0.5±0.05Vrms Test Frequency: 1±0.1KHZ
测量电压： Ⅰ类:300%额定电压 Ⅱ类:250%额定电
介质耐电强度
(DWV) Dielectric Withstanding
不应有介质被击穿或损伤 No breakdown or damage.
Voltage
压 时间：1～5 秒 充/放电电流：不应超过 50mA (这部分说明不包括中高压 MLCC) Measuring Voltage: ClassⅠ:300% Rated voltage ClassⅡ:250% Rated voltage Duration: 1～5s Charge/ Discharge Current: 50mA max. (This method excludes high-voltage MLCC)
C＞10µF X7R、Y5V：测试频率: 120±24 HZ
测试电压:0.5±0.1Vrms
Test Frequency: 120±24 HZ Test Voltage: 0.5±0.1Vrms
Z5U：
测试频率:1±0.1KHZ 测试电压:0.5±0.05Vrms
Test Frequency: 1±0.1KHZ Test Voltage: 0.5±0.05Vrms
Test Voltage: 0.5±0.05Vrms
绝缘电阻 (IR)
Insulation Resistance
Ⅰ类 C≤10 nF, Ri≥50000MΩ ClassⅠ C＞10 nF, Ri• CR≥500S
C≤25 nF, Ri≥10000MΩ X7R
C＞25 nF, Ri• CR＞100S Ⅱ类 Class Ⅱ
外观：无可见损伤.
有铅焊料：（Sn/Pb：63/37）
At least 95% of the terminal electrode is 浸锡温度:235±5℃
covered by new solder.
浸锡时间: 2±0.5s
无铅焊料： 浸锡温度: 245±5℃ 浸锡时间: 2±0.5s
Visual Appearance: No visible damage.
应符合指定的误差级 Ⅱ类 别 Class Ⅱ Should be within the
specified tolerance.
DF
Ⅰ类 ClassⅠ
≤0.56% 1.5[(150/Cr)+7]×10-4
≤0.15% ≤0.15%
测试方法 Test Method and Remarks
标称容量 Capacitance
项目
技术规格
测试方法
Item
Technical Specification
Test Method and Remarks
将电容在 80~120℃的温度下预热 10~30 秒.
上锡率应大于 95%
Preheating conditions:80 to 120℃; 10~30s.
可焊性 Solderability
各介质种类MLCC电容器可靠性测试技术要求
项目 Item
容量 Capacitance
损耗角正切 (DF, tanδ) Dissipation
Factor
技术规格 Technical Specification
应符合指定的误差级别 Ⅰ类 Should be within the ClassⅠ
specified tolerance.
技术规格 Technical Specification
测试方法 Test Method and Remarks
≥50V 25V 16V 10V
6.3V
C≤10µF
测试频率: 1KHZ±10%
≤7.5%
测试电压: 1.0±0.2Vrms
X7R ≤2.5% ≤3.5% ≤5.0% ≤5.0% （C＜3.3µF） Test Frequency: 1KHZ±10%
Solder Temperature: 235±5℃ Solder Temperature: 245±5℃
Duration: 2±0.5s
Duration: 2±0.5s
项目
NPO至 SL
Y5V C≤25 nF, Ri≥4000MΩ Z5U C＞25 nF, Ri• CR＞100S
测试电压：额定电压 测试时间: 60±5 秒 测试湿度：≤75% 测试温度： 25℃±3℃ 测试充放电电流：≤50mA Measuring Voltage: Rated Voltage Duration: 60±5s Test Humidity: ≤75% Test Temprature: 25℃±5℃ Test Current: ≤50mA