平面阵列多层陶瓷电容
多层陶瓷电容
多层陶瓷电容一、什么是多层陶瓷电容？多层陶瓷电容（MLCC）是一种常见的电子元件，用于电路中的信号整形、滤波、耦合和终端阻抗匹配等应用。
其基本结构由多层陶瓷薄片和金属电极堆叠而成，其中陶瓷层作为电介质存储能量，金属电极用于连接电路。
多层陶瓷电容具有高容量密度、低电阻、优异的高频性能和稳定性等特点。
二、多层陶瓷电容的分类多层陶瓷电容根据其材料、结构和电容量可以进行分类。
2.1 材料分类•标准陶瓷电容：以镁钛酸钡（BaTiO3）为基础材料，具有较高的介电常数和良好的温度稳定性。
标准陶瓷电容广泛应用于消费电子产品和工业设备中。
•超低温陶瓷电容：添加稀土元素或其他添加剂，可以显著降低介电常数和温度系数，提高电容在低温环境下的稳定性，适用于航天航空等极端环境中的应用。
•超高温陶瓷电容：采用高熔点材料制备，可以在高温环境中保持稳定性，适用于汽车引擎、电源模块等高温环境的电子设备。
2.2 结构分类•X7R结构：具有一定的介电常数、温度系数和电压稳定性，是最常用的结构。
适用于大部分一般性的应用场景。
•X5R结构：与X7R相比，具有更高的介电常数和更大的温度系数。
适用于电容量较大且要求高温环境稳定性的应用。
•X8R结构：具有较低的温度系数和良好的高温稳定性，适用于高温环境的电路设计。
2.3 电容量分类多层陶瓷电容的电容量范围广泛，从几皮法到数百微法不等。
根据具体应用需求，选择合适的电容量是确保电路性能稳定的重要因素。
三、多层陶瓷电容的特性多层陶瓷电容具有以下几个重要的特性：3.1 高容量密度多层陶瓷电容的高容量密度使得在有限的空间内可以存储更多的能量，满足电路的需求，对于体积要求敏感的应用十分重要。
3.2 低电阻多层陶瓷电容具有较低的ESR（Equivalent Series Resistance），使其在高频条件下具有良好的电流响应能力。
这使得它适用于需要高频稳定性和低噪声的电路设计。
3.3 高频性能多层陶瓷电容具有优异的高频性能，可以在高频条件下保持稳定的电容值和低损耗。
片式叠层陶瓷电容器(MLCC)
片式电容器(MLCC)
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MLCC的制造工艺
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陶瓷介质薄膜制作-配料
陶瓷介质薄膜制备方法应用最多的是流延 法。在流延前，需将陶瓷材料与黏合剂、 有机溶剂、分散剂等按一定比例混合在一 起，通过球磨等方式使之混合均匀，形成 具有一定流动性的陶瓷浆料，这个过程叫 配料。这是制造MLCC的第一步，也是极 为关键的一步。
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内电极剖面SEM
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内电极制作-叠层
将印刷好内电极图形的陶瓷介质膜片按产品设计 要求，借助于膜片本身的黏性和叠层机的压力将 膜片叠在一起形成一个整体，简称电极巴块。
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电容芯片制作-层压
目的：提高烧结后瓷体的致密性
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电容芯片制作-切割
切割是将产品切割成设计尺寸大小的一粒粒 芯片的过程。切割方式有直刀式和圆刀式
MLCC的结构
Cu/Ag引出层，Ni热阻挡层，Sn可焊层
7
MLCC剖面的SEM
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MLCC的分类-按温度特性分类
第Ⅰ类: 温度补偿型固定电容器，包括通 用型高频CG、CH电容器和温度补偿型 高频HG、LG、PH、RH、SH、TH、 UJ、SL电容器; 第Ⅱ类 :固定电容器，一般有X7R、X5R 以及Y5V、Z5U温度特性系列。
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MLCC不同尺寸规格
尺寸规格
长×宽 (英寸) 长×宽 (毫米)
0402 0603 0805
0.08× 0.05
1206
0.12× 0.06 3.20× 1.60
1808
0.18× 0.08 4.50× 2.00
2225
0.22× 0.25 5.70× 6.30
0.04× 0.06× 0.02 0.03
mlcc(片层陶瓷电容)
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中国MLCC (片式多层陶瓷电容器)的发展史
多层陶瓷电容器(MLC)的起源可以追溯到二战期间玻璃釉电容器的诞生。由于性能优异的高频电容器与大功率发射电容器对云母介质的需求巨大，而云母矿产资源稀缺以及战争的影响，美国陆军通信部门资助DupONt公司陶瓷实验室开展了喷涂玻璃釉介质和丝网印刷银电极经叠层后共烧，再烧附端电极的独石化(Monolithic)工艺研究，并获得多项技术专利。经介质配方改进提高介电常数和降低损耗，玻璃釉电容器已完全可以取代云母电容器。
2.MLCC多次洗牌
经历了多次洗牌，日系企业仍然占据市场领先地位。
20世纪90年代中后期，日系大型MLCC制造企业全面抢滩中国市场，先后建立北京村田、无锡村田、上海京瓷、东莞太阳诱电、东莞TDK等合资或独资企业。在这期间，克服了困扰十余年的可靠性缺陷，以贱金属电极(BME)核心技术为基础的低成本MLCC开始进入商业实用化。以天津三星电机为代表的韩资企业也开始成为一支新兴力量。
新旧世纪之交，飞利浦在产业顶峰放弃并出让被动元件事业部，拉开了中国台湾岛内MLCC业界全面普及BME技术的序幕。国巨、华新、达方、天扬等台系企业的全面崛起，彻底打破了日系企业在BME制造技术的垄断，高性价比MLCC为IT与A&V产业的技术升级和低成本化作出了重大贡献。同时，台系企业开始将从后至前的各道工序制程不断向大陆工厂转移。
3.中国大陆MLCC技术获突破
大陆电容器产业现已基本实现了MLCC主流产品本地化供应局面。
在MLCC发展进程中，需特别强调的是我国大陆科技工作者的历史贡献。在二战后，前苏联研制出的与美国类似的玻璃釉电容器技术传入我国大陆，形成了一定的生产规模。为进一步改进性能，扩大产能，20世纪60年代中国大陆产业界开始尝试用陶瓷介质进行轧膜成型、印刷叠压工艺制造独石结构的瓷介电容器。为适应多层共烧工艺要求，采用传统陶瓷电容器介质材料于1300℃以上高温烧结需采用Au-Pd-Pt三元贵金属电极系统，因成本太高，仅能维持极少量军品需求。以原电子工业部7所、715厂、华南工学院等单位为龙头的若干单位，先后于1967年和1969年完成了900℃左右低温烧结的2类和1类独石瓷介电容器的研制。前者以Smolenskii首先提出的Pb(Mg1/3Nb2/3)O3为主晶相。后者包括MgO-Bi2O3-Nb2O5和ZnO-Bi2O3-Nb2O5系，以及高介大温度系数Pb(Mg1/2W1/2)O3系统。上述系统在我国大陆实现工业化生产达20年。
多层贴片陶瓷电容烧结原理及工艺
多层贴片陶瓷电容烧结原理及工艺多层陶瓷电容器(MLCC)的典型结构中导体一般为Ag或AgPd，陶瓷介质一般为(SrBa)TiO3，多层陶瓷结构通过高温烧结而成。
器件端头镀层一般为烧结Ag/AgPd，然后制备一层Ni阻挡层(以阻挡内部Ag/AgPd材料，防止其和外部Sn发生反应)，再在Ni层上制备Sn或SnPb层用以焊接。
近年来，也出现了端头使用Cu的MLCC产品。
根据MLCC的电容数值及稳定性，MLCC划分出NP1、COG、X7R、Z5U等。
根据MLCC 的尺寸大小，可以分为1206，0805，0603，0402，0201等。
MLCC 的常见失效模式多层陶瓷电容器本身的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中引入缺陷，则会对其可靠性产生严重影响。
陶瓷多层电容器失效的原因分为外部因素和内在因素内在因素主要有以下几种：1.陶瓷介质内空洞(Voids)导致空洞产生的主要因素为陶瓷粉料内的有机或无机污染，烧结过程控制不当等。
空洞的产生极易导致漏电，而漏电又导致器件内部局部发热，进一步降低陶瓷介质的绝缘性能从而导致漏电增加。
该过程循环发生，不断恶化，严重时导致多层陶瓷电容器开裂、爆炸，甚至燃烧等严重后果。
2.烧结裂纹(firing crack)烧结裂纹常起源于一端电极，沿垂直方向扩展。
主要原因与烧结过程中的冷却速度有关，裂纹和危害与空洞相仿。
3.分层(delamination)多层陶瓷电容器的烧结为多层材料堆叠共烧。
烧结温度可以高达1000℃以上。
层间结合力不强，烧结过程中内部污染物挥发，烧结工艺控制不当都可能导致分层的发生。
分层和空洞、裂纹的危害相仿，为重要的多层陶瓷电容器内在缺陷。
外部因素主要为：1.温度冲击裂纹(thermal crack)主要由于器件在焊接特别是波峰焊时承受温度冲击所致，不当返修也是导致温度冲击裂纹的重要原因。
2.机械应力裂纹(flex crack)多层陶瓷电容器的特点是能够承受较大的压应力，但抵抗弯曲能力比较差。
mlcc陶瓷电容的生产工艺
MLCC陶瓷电容的生产工艺
4. 层叠：将多个涂有电极的陶瓷片叠放在一起，形成多层结构。每一层都有电极与相邻层 的电极形成连接。
5. 压制和成型：将层叠好的陶瓷片组进行压制，使其形成坚固的结构。压制可以采用机械 压制或注射成型等方式。
9. 包装和成品检验：对合格的MLCC进行包装，通常采用盘装或卷装的方式。进行成品检 验，包括外观检查、尺寸测量、标记和包装检查等。
MLCC陶瓷电容的生产工艺
多层陶瓷电容（Multilayer Ceramic Capacitor，简称MLCC）是一种常见的电子元件， 用于电路中的电容器。下面是MLCC陶瓷电容的典型生产工艺步骤：
1. 材料准备：准备陶瓷粉末、金属电极材料（如银、铜）、有机溶剂和添加剂等。பைடு நூலகம்
2. 陶瓷制备：将陶瓷粉末与有机溶剂混合，形成陶瓷浆料。浆料经过搅拌、过滤和干燥等 工艺处理，得到均匀的陶瓷片。
6. 烧结：将压制好的陶瓷片组放入高温炉中进行烧结。在高温下，陶瓷粉末颗粒会熔融并 形成致密的陶瓷结构。
MLCC陶瓷电容的生产工艺
7. 电极连接：通过金属线或焊料等将电极与外部引线连接起来。连接方式可以采用焊接、 焊锡等方式。
8. 测试和分选：对生产好的MLCC进行测试，包括电容值、电压容忍度、漏电流等参数的 测试。根据测试结果，将电容器分为不同的等级和规格。
片式多层陶瓷电容器MLCC
片式多层陶瓷电容器MLCC多层陶瓷电容器MLCC是英文字母Multi-Layer Ceramic Capacitor的首写字母。
在英文表达中又有Chip Monolithic Ceramic Capacitor。
两种表达都是以此类电容器外形和内部结构特点进行，也就是内部多层、整体独石(单独细小的石头)的结构，独石电容包括多层陶瓷电容器、圆片陶瓷电容器等，由于元件小型化、贴片化的飞速发展，常规圆片陶瓷电容器逐步被多层陶瓷电容器取代，人们把多层陶瓷电容器简称为独石电容或贴片电容。
片式多层陶瓷电容器(Multi-layer Ceramic Capacitor 简称MLCC)是电子整机中主要的被动贴片元件之一，它诞生于上世纪60年代，最先由美国公司研制成功，后来在日本公司(如村田Murata、TDK、太阳诱电等)迅速发展及产业化，至今依然在全球MLCC领域保持优势，主要表现为生产出MLCC具有高可靠、高精度、高集成、高频率、智能化、低功耗、大容量、小型化和低成本等特点。
(片式多层陶瓷电容器，独石电容，片式电容，贴片电容) MLCC —简称片式电容器，是由印好电极（内电极）的陶瓷介质膜片以错位的方式叠合起来，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，故也叫独石电容器。
MLCC除有电容器“隔直通交”的通性特点外，其还有体积小，比容大，寿命长，可靠性高，适合表面安装等特点。
•随着世界电子行业的飞速发展，作为电子行业的基础元件，片式电容器也以惊人的速度向前发展，•每年以10%～15%的速度递增。
目前，世界片式电容的需求量在2000亿支以上，70%出自日本（如MLCC大厂村田muRata），其次是欧美和东南亚（含中国）。
随着片容产品可靠性和集成度的提高，其使用的范围越来越广，•广泛地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、精密的测试仪器、雷达通信等。
多层陶瓷电容器
容量与温度关系图 1
20 COG
0
X7R -20
容量变化（%）
-40
Z5U
-60
-100
-50
0
50
温度（℃）
100
150
福州欧中电子有限公司
2
Tel:(0591)87871172/182 Fax:87809119
Email: eurocn@
福州欧中电子有限公司
1
Tel:(0591)87871172/182 Fax:87809119
Email: eurocn@
多层陶瓷电容器介质电特性
多层陶瓷电容器基本原理
电极
介质
±10% P ±15% R +22-56% U +22-82% V
介质分类
陶瓷电容一般是以其温度系数作为主要分类。 Class I - 一类陶瓷（超稳定）EIA 称之为 COG 或 NPO。工作温度范围 -55℃~+125℃，容量变化不 超过±30ppm/℃。电容温度变化时，容值很稳定， 被称作具有温度补偿功能，适用于要求容值在温度 变化范围内稳定和高 Q 值的线路以及各种谐振线 路。
端头
t
A
电容量的公式为： C = NKA/t
式中： C = 电容量 N = 电极层数 K = 介质常数（K 值） A = 相对电极覆盖面积 t = 电极间距（介质厚度）
采用多层技术生产陶瓷电容便可以实现大容 量小体积的需求，增大 N（增加层数）便可增大容 量。反观单层的电容，N 始终是 1，若再要提高容 量，必定采用高 K 值（降低稳定性能）、增加 A（增 大体积）或降低 t（降低耐电压能力）。
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平面阵列多层陶瓷电容
平面阵列多层陶瓷电容是一种常见的电子元件，广泛应用于电子设备和电路中。
本文将介绍平面阵列多层陶瓷电容的基本概念、结构特点、工作原理以及应用领域。
一、基本概念
平面阵列多层陶瓷电容是一种多层陶瓷片通过堆叠形成的电容器。
它由多个陶瓷层和金属电极交替叠压而成，最终形成一个平面结构。
每一层陶瓷片上都有金属电极，相邻两层电极交错排列，形成电容器的正负极板。
二、结构特点
1. 多层结构：平面阵列多层陶瓷电容由多个陶瓷层和金属电极交替叠压而成，使得其具有较大的电容量。
2. 紧凑结构：由于采用了多层结构，平面阵列多层陶瓷电容在相同体积下能容纳更多的电容量，具有较高的能量存储密度。
3. 低电阻：金属电极与陶瓷片之间采用特殊工艺连接，使得电容器具有较低的电阻，能够提供更稳定的电流输出。
4. 耐高温：平面阵列多层陶瓷电容采用陶瓷材料制成，具有良好的耐高温性能，能够在较高温度环境下正常工作。
5. 耐腐蚀：陶瓷材料具有较好的化学稳定性，平面阵列多层陶瓷电容能够抵抗腐蚀性气体和液体的侵蚀。
三、工作原理
平面阵列多层陶瓷电容的工作原理基于电容器的原理。
当电容器两端加上电压时，电容器内部的金属电极与陶瓷层之间会产生电场。
电场的强度与电压成正比，与电容器的电容量和结构参数相关。
电容器的电容量越大，存储的电荷量就越多。
平面阵列多层陶瓷电容通过多层结构提高电容量，使得其能够存储更多的电荷。
同时，金属电极与陶瓷层之间的紧密结合和低电阻连接，保证了电容器的稳定性和可靠性。
四、应用领域
平面阵列多层陶瓷电容广泛应用于电子设备和电路中。
其主要应用领域包括：
1. 通信领域：平面阵列多层陶瓷电容常用于手机、通信基站等设备中，用于滤波、耦合和终端电容等。
2. 计算机领域：平面阵列多层陶瓷电容广泛应用于计算机主板、显卡等设备中，用于电源滤波、信号耦合和稳压等。
3. 汽车电子领域：平面阵列多层陶瓷电容被广泛应用于汽车电子设备中，用于电源滤波、噪声消除和稳定电压等。
4. 工业控制领域：平面阵列多层陶瓷电容常用于工业控制设备中，用于电源滤波、信号耦合和干扰抑制等。
总结：
平面阵列多层陶瓷电容是一种常见的电子元件，具有多层结构、紧凑结构、低电阻、耐高温和耐腐蚀等特点。
它通过多层陶瓷片和金属电极的叠压而成，能够提供较大的电容量和稳定的电流输出。
平面阵列多层陶瓷电容广泛应用于通信、计算机、汽车电子和工业控制等领域，发挥着重要的作用。
随着技术的不断进步，平面阵列多层陶瓷电容的性能将会进一步提高，应用领域也将更加广泛。