陶瓷电容设计选型
电容选用资料(2)瓷介电容器(公布)
三、瓷介电容器（一）概述1、电容器用陶瓷的分类方法：适合做电容器的陶瓷很多，为了生产和使用上的规范，将电容器用陶瓷材料按照其性能特点进行分类，分类的主要依据是介电常数ε、损耗角正切tgδ、频率特性、温度特性、电压特性等综合考虑，我国已有完整的电容器用陶瓷材料分类标准，将电容器瓷分成三类（1、2、3类），由此也将陶瓷电容器分成1、2、3类瓷介电容器。
通常将1类瓷称做高频瓷（顺电体陶瓷），2类瓷称为低频瓷（铁电体陶瓷），3类瓷称为半导体瓷。
2、电容器瓷的介电常数并非一个恒定值，是一个与温度有关的电参数，为了描述介电常数这种温度特性，对1类瓷用温度系数TC(也用α表示，单位10-6/℃)来表达，对2、3类瓷用介电常数ε随温度的变化率△ε/ε（%）来表达。
温度特性是各类陶瓷电容器瓷分组的主要依据。
3、陶瓷电容可以有引线，也可以无引线（比如MLCC：贴片陶瓷电容）；其包封材料可以是酚醛树脂（液体涂封）、环氧树脂（粉末涂装，兰色、红色、绿色各种颜色）、釉膜涂装（烧结涂装）。
4、相关词语解释：1）结构类似元件：用相同的工艺和材料制造的电容器，即使它们的外形尺寸和数值可能不同，也可以认为是结构类似的电容器。
2）初始制造阶段：单层电容器的初始制造阶段是形成电极的介质金属化（即被银瓷片生产）。
多层电容器的初始制造阶段是介质-电极叠压后的第一次共同烧结。
3）1类瓷介固定电容器：专门设计并用在低损耗、电容量稳定性高或要求温度系数有明确规定的谐振电路中的一种电容器。
例如，在电路中做温度补偿之用。
该类陶瓷介质是以标称温度系数来确定的。
4）2类瓷介固定电容器：适用于作旁路、耦合或对损耗和电容量稳定性要求不高的电路中的具有高介电常数的一种电容器。
该类陶瓷介质是以在类别温度范围内电容量非线性变化来确定的。
5）3类瓷介固定电容器：是一种具有半导体特征的瓷介电容器。
该类电容器适于作旁路、耦合之用。
该类陶瓷介质是以在类别温度范围内电容量非线性变化来确定的。
瓷片电容的选型方法
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SWEDEN – Farnell InOne
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陶瓷电容器的特性及选用
陶瓷电容器的特性及选用陶瓷电容器是目前电子设备中使用最广泛的一种电容器，占整个电容器使用数量的50%左右，但由于许多人对其特性了解不足导致在使用上缺乏应有的重视。
为达到部品使用的规范化和标准化要求，下面对陶瓷电容器的特性及我司使用中需要注意的事项做一概况说明：一、陶瓷电容器特性分类：陶瓷电容器具有耐热性能好，绝缘性能优良，结构简单，价格低廉等优点，但不同陶瓷材料其特性有非常大的差异，必须根据使用要求正确选用。
陶瓷电容按频率特性分有高频瓷介电容器（1类瓷）和低频瓷介电容器（2类瓷）；按耐压区分有高压瓷介电容器（1KV DC以上）和低压瓷介电容器（500V DC以下），现分述如下：1．高频瓷介电容器（亦称1类瓷介电容器）该类瓷介电容器的损耗在很宽的范围内随频率的变化很小，并且高频损耗值很小,（tanδ≤0.15%，f=1MHz），最高使用频率可达1000MHz以上。
同时该类瓷介电容器温度特性优良，适用于高频谐振、滤波和温度补偿等对容量和稳定度要求较高的电路。
其国标型号为CC1（低压）和CC81（高压），目前我司常用的温度特性组别有CH（NP0）和SL 组，其常规容量范围对应如下：表中温度系数αC =1/C（C2-C1/t2-t1）X106（PPM/°C），是指在允许温度范围内，温度每变化1°C，电容量的相对变化率。
由上表看出，1类瓷介电容器的温度系数很小，尤其是CH特性，因此也常把1类瓷介电容器中CH电容称为温度补偿电容器。
但由于该类陶瓷材料的介电常数较小，因此其容量值难以做高。
因此当需要更高容量值的电容时，则只能在下面介绍的2类瓷介电容中寻找。
2、低频瓷介电容器（亦称2类瓷介电容器）该类瓷介电容的陶瓷材料介电常数较大，因而制成的电容器体积小，容量范围宽，但频率特性和温度特性较差，因此只适合于对容量、损耗和温度特性要求不高的低频电路做旁路、耦合、滤波等电路使用。
国标型号为CT1（低压）和CT81（高压），其常用温度特性组别和常规容量范围对应如下：中2R组为低损耗电容，由于其自身温升小，频率特性较好，因而可以用于频率较高的场合。
MLCC电气特性与选型指导
众所周知，MLCC-英文全称multi-layer ceramic capacitor，就是我们常说的片式多层陶瓷电容器，其以工作温度范围宽,耐高压，微小型化，片式化适合自动化贴装等优点，广泛应用于工业，医疗，通信，航空航天，军工等领域，在电子产品日益小型化及多功能化的趋势下，MLCC成为电容器产业的主流产品。
目前全球主要MLCC厂家主要分布于日本，欧美，韩国和台湾，其中日本企业包括村田，TDK，太阳诱电和日本京瓷等。
欧美主要由Syfer Novacap johson等，韩国三星、台湾国巨及华新科技近年来不断扩大生产规模，也是全球主要的 MLCC 生产商。
而国内的厂家则主要有风华高科，深圳宇阳，潮州三环等。
日本，韩国等地的部分MLCC厂家也在国内成立了独资或合资企业如，厦门- TDK 、天津-三星、上海-京瓷、苏州-国巨、Syfer、无锡-村田等。
鉴于MLCC应用领域越来越广泛,生产厂家及产品系列的越发多样性.其可靠性,选型及应用的问题受到设计工程师及生产工艺人员的重视,因此对MLCC电气特性和生产工艺的深刻认识,是正确选用MLCC的必要条件.多层陶瓷电容器的基本结构如图所示,电容量由公式C=NKA/T计算出（N为层数，K为介电常数，A为正对面积，T是两极板间距）,从理论上来讲电极层数越多,介质常数和相对电极覆盖面积越大,电极间距越小,所制作出的电容容量则越大,然而, MLCC的工艺限制及介质的非理想特性决定了电容在容量,体积,耐压强度间的相互制约关系.这里稍微简单介绍下电容量的国际标称法,尽管各个厂家所生产的电容型号不一,但是在容量的表示方法上越来越多厂商使用国际标称法,即用三位数来表示电容量,前两位前二位数为有效值，第三位数为“0”的个数单位为pF,如1μF=1000nF=1000000pF 简化表示为105而小于10pF容值表示在在整数后加“R或P”如：4.7pF=4R7或4p7.陶瓷介质作为MLCC组成部分之一,对电容的相关参数有着重要影响,国际上一般以陶瓷介质的温度系数作为主要分类依据.1类陶瓷,EIA称之为C0G或NP0. 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. 二类陶瓷则包括了我们常见的X7R,Z5U,Y5V,这些标称的依据是根据右图的表格所制定的,如X7R表示温度下限为-55℃;上限温度为+125℃,在工作温度范围内,容量最大变化为+-15%.右下图显示了不同介质的温度特性曲线。
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。
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、尺寸材质直流偏置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。
MLCC贴片电容如何进行选型
到的电容封装，只能统一用一种制式来表示，不 能这个工程师用英制那个工程师用公制。否则会 搞混乱。极端的情况下，还会弄错。比如说，英 制的有 0603 的封装，公制的也有 0603 的封装，
0c83f7e 高压贴片电容
但是两者实际上是完全不同的尺寸的。英制的 0603 封装对应公制的是 1608，而公制的 0603 封 装对应英制的却是 0201！其实英制封装的数字大 约乘以 2.5（前 2 位后 2 位分开乘）就成为了公
种错误，比如选了一个 0603/X7R/470pF/16V 的 电容，而事实上一般厂家 0603/X7R/470pF 的电 容只生产 50V 及其以上的电压而不生产 16V 之类 的电压了。
0c83f7e 高压贴片电容
另外注意片状电容的封装有两种表示方法， 一种是英制表示法，一种是公制表示法。美国的 厂家用英制的，日本厂家基本上都用公制的，而 国产的厂家有用英制的也有用公制的。一个所用
样的错误。另外，对于入门不久的设计工程师， 对元件规格的数序（E12、E24 等）没概念，会给 出 0.5uF 之类的不存在的规格出来。即使是有经 验的工程师，对于规格的压缩也没概念。比如说，
0c83f7e 高压贴片电容
在滤波电路上，原来有人用到了 3.3uF 的电容， 他的电路也能用 3.3uF 的电容，但他有可能偏偏 选了一个没人用过的 4.7uF 或 2.2uF 的电容规 格。不看厂家选型手册选型的人，还会犯下面这
用于更高频率，比如微波，那么，就必须用专门 的微波材料和工艺制造的 MLCC。微波电容要求 ESL、ESR 必须更小。
MLCC 一直在小型化的方向进展。现在 0402
0c83f7e 高压贴片电容
的封装已经是主流产品子产品都 是那么在意和欢迎小型化 MLCC 的。在意小型化 的电子产品，比如手机、数码产品等等，这些产
MLCC贴片电容如何选型
MLCC贴片电容如何选型MLCC贴片电容(片状多层陶瓷电容)如今现已成为了电子电路最常用的元件之一。
MLCC外表看来，十分简略，可是，许多情况下，描绘工程师对MLCC贴片电容的知道却有缺乏的当地。
以下谈谈MLCC挑选上的一些难题和注重事项。
MLCC贴片电容尽管是比较简略的，可是，也是失功率相对较高的一种器材。
失功率高，一方面是MLCC 布局固有的牢靠性难题，别的还有选型难题以及运用难题。
因为电容算是“简略”的器材，所以有的描绘工程师因为不行注重，从而对MLCC的独有特性不知道。
在理想化的情况下，电容选型时，首要思考容量及耐压两个参数就够了。
可是关于MLCC，只是思考这两个参数是远远不行的。
运用MLCC，不能不知道MLCC贴片电容的不一样原料和这些原料对应的功能。
MLCC的原料有许多种，每种原料都有本身的共同功能特色。
不知道这些，所选用的电容就很有能够满意不了电路需求。
举例来说，MLCC常见的有C0G(也称NP0)原料，X7R原料，Y5V原料。
C0G的作业温度规模和温度系数最棒，在-55°C 至+125°C的作业温度规模内时温度系数为0 ±30ppm/°C。
X7R次之，在-55°C至+125°C的作业温度规模内时容量改变为±15%。
Y5V的作业温度仅为-30°C至+85°C，在这个作业温度规模内时其容量改变可达-22%至+82%。
当然，C0G、X7R、Y5V的本钱也是顺次减低的。
在选型时，若是对作业温度和温度系数需求很低，能够思考用Y5V的，可是通常情况下要用X7R的，需求更高时有必要挑选COG的。
通常情况下，MLCC 厂家都描绘成使X7R、Y5V原料的电容在常温邻近的容量最大，可是跟着温度上升或降低，其容量都会降低。
只是知道上面常识的还不行。
因为C0G、X7R、Y5V的介质的介电常数是顺次削减的，所以，相同的尺度和耐压下，能够做出来的最大容量也是顺次削减的。
BME电极材料MLCC情况介绍
A C H L P R S T U Q V SL
G G G G G G H H J K K —
+250≥α≥-1750
—
UM
—
2类瓷的标志代码
（IEC60384-10、GB/T9324、JIS-C-5101-10）
上下限类别温度范围和对应的数字代码 温度特性 组别的 字母代码 在上下限 类别温度 范围电容 量的最大 变化率
片式多层陶瓷电容器 设计选型
内容提要
MLCC的概念与应用领域 MLCC产品分类与主要技术指标 移动通信与A&V产品用MLCC的设计选型 电容器的失效ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ式与常见故障
1、MLCC的概念
MLCC (Multi-Layer Ceramic Chip Capacitor) 片式多层陶瓷电容器 的英文缩写
±30 ±60 ±120 ±250 ±500 ±1000 ±2500
G H J K L M N
1类陶瓷介质温度系数
EIA代码(简码) 温度系数及其允许偏差 C0G （NP0） 0 ppm/℃±30 ppm/℃ R2G (N220) -220 ppm/℃±30 ppm/℃
U2J (N750) -750 ppm/℃±120ppm/℃
(a)
（e）行的 字母代码
+10 -30 -55
Z Y X
+45 +65 +85 +105 +125 +150 +200
2 4 5 6 7 8 9
±1.0 ±1.5 ±2.2 ±3.3 ±4.7 ±7.5 ±10.0 ±15.0 ±22.0 +22/-33 +22/-56 +22/-82
MLCC 设计选型讲稿
共进-宇阳
5、MLCC国际间产业结构重组与变化
n
共进-宇阳
A&V产品的需求特点
DVD类 n MPEG-2/DTS解码及伺服电路。低电压、通用型。 n 家用型电器产品。温度特性要求一般。 n 低频电路。对Q值、ESR、SRF等高频特性无特殊要 求。 n 消费类电器产品。成本压力大。 LCD类 n 背光电路。耐高压、长距离跨槽装配。
共进-宇阳
移动通信产品的需求特点
n
n
n n n n
蜂窝移动电话与数字无绳电话小型轻量化趋势，要求片 式元器件微型化。 GSM\DCS、CDMA\3G、BLUETOOTH、 PHS、ISM 等制 式RF资源扩展900MHz\1.8GHz\1.9GHz\2.4GHz\5.8GHz RF电路对Q值、ESR、SRF等高频特性要求较高。 个人消费类产品，温度特性要求一般。 谐振回路、时间常数电路对温度特性要求较高。 便携式产品二次电源低功耗要求低工作电压、高Q值。
共进-宇阳
1类瓷的标志代码
（IEC60384-10、GB/T9324、JIS-C-5101-10）
标称温度系数α ppm/℃ 温度系数允许偏差 ppm/℃ 温度系数α 字母代码 允许偏差
+100 0 -33 -75 -150 -220 -330 -470 -750 -1000 -1500 +140≥α≥-1000
(a)
（e）行的 字母代码
+10 -30 -55
Z Y X
+45 +65 +85 +105 +125 +150 +200
2 4 5 6 7 8 9
A B C D E F P R S T U V
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n MLCC(X7R,Y5V)部分取 代钽电解电容器
BITLAND -Eyang 2005/3/16
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温度系数允许偏差 ppm/℃
+100 0 -33 -75
-150 -220 -330 -470 -750 -1000 -1500
+140≥α≥-1000
±30 ±30 ±30 ±30 ±30 ±30 ±60 ±60 ±120 ±250 ±250
—
字母代码
温度系数α
允许偏差
A
G
C
G
H
G
L
G
P
G
R
G
S
H
n 钽电解电容器—高容值、低绝缘、有极性、低耐压、高 成本。
n 铝电解电容器—超高容值、漏电流大、有极性。 n 有机薄膜电容器—中容值、高耐压、低损耗、较稳定、
无极性、高成本、耐高温性差。
BITLAND -Eyang 2005/3/16
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优先精 度
Z
+80% ～
-20%
优先数系
E6
1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8
BITLAND -Eyang 2005/3/16
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优先精度
M ±20%
优先数系
E12
1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.7 3.3 3.9 4.7 5.6 6.8 8.2
电容器的C/Tanδ—频率特性
BITLAND -Eyang 2005/3/16
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电容器的阻抗频率特性
BITLAND -Eyang 2005/3/16
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T
H
U
J
Q
K
V
K
SL
—
+250≥α≥-1750
—
BITLAND -Eyang 2005/3/16
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UM
—
2类瓷的标志代码
（IEC60384-10、GB/T9324、JIS-C-5101-10）
温度特性 组别的 字母代码
—
OK
OK
OK
OK
2R
±15%
OK
—
—
—
—
2X
±15%
OK
—
—
—
—
BITLAND -Eyang 2005/3/16
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E3、E6、E12、E24优先数系的 电容量标称值及允许偏差
优先数 系
E3
1.0 2.2 4.7
(e)
在整个温度范围内 ΔC/C极大值
%
+10
Z
+45
2
-30
Y
+65
4
-55
X
+85
5
+105
6
+125
7
+150
8
+200
9
±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
A B C D E F P R S T U V
优先精度
K ±10%
优先数系 优先精度
E24
J
1.0
±5%
1.1
1.2
1.3
1.5
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
2.7
3.0
3.3
3.6
3.9
4.3
4.7
5.1
5.6
6.2
6.8
7.5
8.2
9.1
MLCC电容量—交流测试电压特性
BITLAND -Eyang 2005/3/16
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BITLAND -Eyang 2005/3/16
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2类陶瓷介质的温度特性
X7R:ΔC/C±15%， (-55℃~125℃)
X5R:ΔC/C±15%， (-55℃~85℃)
Z5U:ΔC/C+22~-56%， (+10℃~+85℃)
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1、 MLCC的应用
n 微型化——便携式信息与通信终端的小型化、轻量化。 包括移动电话、笔记本电脑 、W-LAN 、MP3、数码相 机、摄像机等。
n 高品质、低成本化——贱金属电极材料（BME Base Metal Electrodes贱金属电极）技术。质优价廉的
陶瓷介质电容器的分类
n 1类陶瓷介质——顺电体，线性温度系数，热 稳定型或热补偿型
n 2类陶瓷介质——铁电体，非线性温度特性， 高比体积电容，小型化、微型化
n 3类陶瓷介质——阻挡层或晶界层型陶瓷 ， 单层型圆片电容器介质
BITLAND -Eyang 2005/3/16
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MLCC电容量—直流偏置电压特性
BITLAND -Eyang 2005/3/16
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MLCC电容量老化衰减特性
BITLAND -Eyang 2005/3/16
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MLCC内部结构示意图
BITLAND -Eyang 2005/3/16
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MLCC制造工艺流程
BITLAND -Eyang 2005/3/16
在上下限 类别温度 范围电容 量的最大 变化率
-55/125℃ 1
上下限类别温度范围和对应的数字代码
-55/85℃
-40/85℃
-25/85℃
2
3
4
10/85℃ 6
2B
±10%
—
OK
OK
OK
—
2C
±20%
OK
OK
OK
—
—
2D
+20/-30%
—
—
—
OK
—
2E
+22/-56%
—
OK
OK
OK
OK
2F
+30/-80%
(d)
(c)行倍数的 数字代码
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
(e)
温度系数 允许偏差
±30 ±60 ±120 ±250 ±500 ±1000 ±2500
(f)
(e)行 允许偏差 字符代码
G H J K L M N
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钽电解电容器/MLCC阻抗频率特性
BITLAND -Eyang 2005/3/16
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新型片式电容器的发展趋势
n MLCC率先实现片式 化，适应SMT技术需求
n MLCC(NP0,X7R)大量取 代有机电容器
BITLAND -Eyang 2005/3/16
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2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
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1、 MLCC的应用——通信
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钽电解电容器的阻抗频率特性
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MLCC的阻抗频率特性
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1、MLCC的应用——数字视听（DTV、A&V）
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2、电容器的分类
n 陶瓷介质类（1、2、3类） n 有机薄膜类（聚酯PET、聚丙烯PP、聚苯乙烯