MLCC老化特性
MLCC 老化说明
何谓MLCC 产品材料老化现象? 1.老化是指EIA Class Ⅱ类电容容值随时间降低的现象，它在所有以铁电系材料做介电质的材料均有发生，是一种自然，不可避免的现象。
发生的根因是内部晶体结构随温度和时间产生变化导致了老化，属可逆现象。
老化速率呈典型对数曲线如下,也即在10 n 小时到10 n+1小时的时间内,下降的容值量相等：
2.以钛酸钡为电介质的电容为何 会老化?怎样老化?
随着时间变化， 钛酸钡其分子结构将逐渐变为电偶数组，该数组式分子结构较杂乱无章的分子结构存储电荷的能力要差。
3.什么是de-aging?如何实现de-aging ？
老化是一种可逆的现象，当对老化的材料加以高于居里温度的高温，材料的分子结构将会回到杂乱无章的原始状态。
材料将由此开始老化的又一个循环。
Yageo 建议进行de-aging 所使用之条件为155℃/1hour 。
同时,在诸如SMT-Reflow 、Wave soldering 等高温情况下,即可以将产品回到原始之容值。
建议验证实验如下：将测试容量偏低的产品浸至锡炉或过Reflow ，再行测试，容值将恢复到正常规格之内。
4.是否只有Yageo 材料有老化现象? 回答是否定的。
老化现象发生在任何一家厂商的Class Ⅱ类陶瓷电容器。
它是普遍现象，只是老化率会因厂商不同而有所差异。
易容网-MLCC讲解
易容MLCC讲解
2014.12.10 制作：赵志刚
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MLCC 诞生于20 世纪60 年代，最先由美国公司研制成功。20 世纪90 年代以来，在电子信息产业日新月异、信息产品“轻薄短小”的发展 趋势下，全球MLCC市场需求不断增长，MLCC 已成为电容器市场中 最为主流的产品。
易容主要代理的MLCC生产商
日本：京瓷(KYOCERA)、村田（MUTATA)、丸和（ Maruwa） 、 TDK 、 太阳诱电（TAIYO). 韩国：三星(SAMSUNG). 台湾：达方(DARFON)、禾伸堂(HEC)、国巨(YAGEO)、华新科 (WALSIN). 大陆：宇阳(EYANG)、风华高科(FENGHUA). 其他：基美(KEMET) 、 AVX .
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MLCC的可靠性测试
容值测量 DF测试 IR测试 耐电压测试 容量温度特性（TCC.) 可焊性 耐焊性 抗弯曲强度 端子结合强度 温度循环 潮湿实验 寿命试验
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MLCC使用前注意事项
MLCC在超出生产商所规定的条件下，恶劣的工作环境或外界机械超压作用下， 电容芯片都有可能被破坏，所以在使用时，首先考虑生产商所承认的规格应用。
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MLCC的相关参数
材质：
按照温度特性、材质、生产工艺。MLCC可以分成两大类： 第一类：NPO (C0G)、C0H 、 CG 、 CH 、 CJ 、 CK等。 特点：温度特性平稳、容值小、价格高。
第二类：X7R、X5R 、 Y5V、Z5U等。 特点：温度特性大、容值大、价格低。
-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. 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。
详解MLCC技术及材料未来发展
详解MLCC技术及材料未来发展
一、什么是MLCC技术？
MLCC（Multilayer Ceramic Capacitors），是指由多层陶瓷层压而成的陶瓷电容器，具有高频率及高功率的优势，是电子产品中最常应用的一种电容器。
目前，其主要用于固定频率、宽带滤波电路、串行存储器、高抗干扰和减少电磁干扰等应用之中。
二、MLCC技术的优势
1、体积小：MLCC电容器可以制成很小的尺寸，有助于更有效的利用芯片的空间。
2、高频率：MLCC电容器可以支持高频率的电路，因此可以实现更快的数据处理。
3、高功率：MLCC电容器可以支持高功率的电路，因此可以实现更高的电压稳定性。
4、低噪声：MLCC电容器容阻较低，因此可以减少电磁干扰，从而降低电子产品的噪音。
三、MLCC材料的未来发展
1、增强阻容特性：由于现有的MLCC电容器存在着温度老化现象，因此将采取措施增强其耐热抗衰老阻容特性，以满足更高耐压稳定和更高温度的要求。
2、改善制备工艺：MLCC是一种多层结构，因此制备工艺要求较为复杂。
为了提升其制备效率，将针对其各制备步骤，进行改进，以实现更低的成本和更高的制备速度。
3、提升尺寸：为了满足更多的设计需求，未来将会研究研发出更大尺寸的MLCC电容器，以满足更大容量的需求。
MLCC电容失效分析及对策
㈡来料不良原因 a、料孔太大或太窄； b、纸带偏薄，模具打孔磨损太大，纸带孔偏小卡料； c、纸带受潮,膨胀的纸带会缩小料孔的空间； d、下盖带过粘，下盖带烙铁头温度过高，致使下盖带粘附力过强（产
2、贴装应力(主要是真空吸放头或对中夹具引起的损伤<目前都使用视觉对中或激光对中取代机械
对中>)
3、上电扩展的裂纹(贴装时表面产生了缺陷，后经多次通电扩展的微裂纹) 4、翘曲裂纹(在印制板裁剪、测试、元器件安装、插头座安装、印制版焊接、产品最终组装时引起
的弯曲或焊接后有翘曲的印制板主要是印制板的翘曲)
• MLCC（1类）—RF设计选型匹配。
MLCC异常汇总分类
一、裂纹 (微裂、断裂、开裂和击穿) 二、端头脱落 三、电性能异常(C、DF、IR和TC) 四、抛料(国标GB≤0.3%，具体依设备定) 五、上锡不良 (假焊) 六、其它 (Q、ESR等)
开裂
一、MLCC本身制造方面的因素： 1、MLCC排烧时温控失调，有机物挥发速率不均衡，严重时会出现
等不良现象。 • OEM 生产工艺：
生产制程不匹配(有铅和无铅)，焊盘PAD氧化、锡膏失效、锡膏印刷 厚度不够、焊接温度较低，锡膏选型兼容性不好等不良现象。
解决方案
• MLCC产品方面： 控制倒角弧度、调整端头电镀厚度、调配电镀药水确保镀层均匀，镀
层无污染、端头无氧化。 • OEM 生产工艺：
调整生产制程使(有铅和无铅)尽可能相容，确保焊盘PAD无氧化、锡 膏正常、调整锡膏印刷厚度、主要是焊接温度调整。
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知识及其特性
公司电容器分类-储能电容一
储能型电容器通过整流器收集电荷，并将存储的能量通过变 换器引线传送至电源的输出端。电压额定值为 40～450VDC、 电容值在 220～150 000uF 之间的铝电解电容器（如 EPCOS 公司的 B43504 或B43505）是较为常用的。根据不同的电源要 求，器件有时会采用串联、并联或其组合的形式， 对于功率级 超过10KW的电源，通常采用体积较大的罐形螺旋端子电容器。 超级电容器: 容量超大,通常为1-5000F,现在已经有130,000F的牵引型超级电 容器. 根据储能机理,可以将超级电容器分为双电层电容器和法拉 第准电容器两大类。双电层电容器是建立在双电层理论基础上。 充电时，电解质发生离解，阴阳离子分别向着正负极运动并吸附 在电极表面，形成双电层，电荷储存在双电层中。放电时，电子 通过外负载运动到正极，与正极的阳离子发生了电中和，同时电 极表面的阴阳离子发生了解吸，重新回到电解质主体中。法拉第 准电容在法拉第电荷转移的电化学变化过程中产生。H或一些碱 性金属 (Pb, Bi,Cu)在Pt或Au上发生单层欠电势沉积或多孔过渡 金属氧化物 (如RuO2、 IrO2)发生氧化还原反应时，电荷发生了 迁移和存储。
9
公司电容器分类-电解电容一
如果说电容是电子元器件中最重要和不可取代的元件的话，那么 电解电容器又在整个电容产业中占据了半壁江山.我国电解电容 年产量超过350亿只，且年平均增长率高达30%，占全球电解电 容产量的1/3以上. 电解电容是一个国家的工业能力和技术水平的反映.世界上最先 进的电解电容的设计和生产国是美国和日本，顶级的电解电容器 的生产工艺要求非常高. 虽然我国电解电容产量这么高，可是各 项核心技术都掌握在其它国家手里，我国也就能算来料加工的 “世界工厂”而已，自主力量还很薄弱，并且生产的产品也都以 低档的为主.
贴片叠层瓷介电容器(SMD贴片电容)详细介绍
北京芯联科泰电子有限公司贴片叠层瓷介电容器（SMD贴片电容）详细介绍：贴片电容全称：多层（积层，叠层）片式陶瓷电容器，也称为贴片电容，片容。
英文缩写：MLCC。
基本概述贴片电容(多层片式陶瓷电容器)是目前用量比较大的常用元件，就AVX公司生产的贴片电容来讲有NPO、X7R、Z5U、Y5V等不同的规格，不同的规格有不同的用途。
下面我们仅就常用的NPO、X7R、Z5U和Y5V来介绍一下它们的性能和应用以及采购中应注意的订货事项以引起大家的注意。
不同的公司对于上述不同性能的电容器可能有不同的命名方法，这里我们引用的是AVX公司的命名方法，其他公司的产品请参照该公司的产品手册尺寸贴片电容的尺寸表示法有两种，一种是英寸为单位来表示，一种是以毫米为单位来表示，贴片电容的系列型号有0402、0603、0805、1206、1210、1808、1812、2010、2225、2512，是英寸表示法， 04 表示长度是0.04 英寸，02 表示宽度0.02 英寸，其他类同型号尺寸（mm）英制尺寸公制尺寸长度及公差宽度及公差厚度及公差0402 1005 1.00±0.05 0.50±0.05 0.50±0.050603 1608 1.60±0.10 0.80±0.10 0.80±0.100805 2012 2.00±0.20 1.25±0.20 0.70±0.20 1.00±0.20 1.25±0.201206 3216 3.00±0.30 1.60±0.20 0.70±0.20 1.00±0.20 1.25±0.201210 3225 3.00±0.30 2.54±0.30 1.25±0.30 1.50±0.301808 4520 4.50±0.40 2.00±0.20 ≤2.001812 4532 4.50±0.40 3.20±0.30 ≤2.502225 5763 5.70±0.50 6.30±0.50 ≤2.503035 7690 7.60±0.50 9.00±0.05 ≤3.00命名贴片电容的命名所包含的参数有贴片电容的尺寸、做这种贴片电容用的材质、要求达到的精度、要求的电压、要求的容量、端头的要求以及包装的要求。
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片式多层陶瓷电容器（MLCC）老化特性
高介电常数型陶瓷电容器 (标准的主要材料为BaTiO3，温度特性为X5R，
X7R，Y5V等) 的电容量随时间而减小。
这一特性称之为电容老化。
电容老化是
具有自发性极化现象的铁电陶瓷独有的现象。
当陶瓷电容器加热到居里点以上的温度时 (在该温度晶体结构发生改变，自发性极化消失 (大约为150°C) )，并使之处于无载荷状态，直到它冷却到居里点以下，随着时间的流逝，逆转自发性极化变得越来越困难，结果，所测的电容值会随着时间而减小。
上述现象不仅在三星的产品中，在所有高介电常数 (BaTiO3) 的一般性陶瓷电容器都可以观察到。
附录是一些有关电容老化的公用标准 (陶瓷电容器:
IEC60384-22附录B等)。
当电容值由于老化而不断减小的电容器重新加热到居
里点以上温度并让其冷却时，电容值会得到恢复。
这种现象称之为去老化现象，发生去老化后，正常的老化过程重新开始。
质陶瓷的自发极化与铁电现象
BaTiO3质陶瓷的自发极化与铁电现象
如图1所示，BaTiO3质陶瓷具有钙钛矿晶体结构。
在居里点 (约130°C) 温度以上呈立方体，且钡 (Ba) 的位置位于最高点，氧 (O)位于晶面的中心，钛 (Ti) 位于晶体的中心。
图1: BaTiO3质陶瓷的晶体结构
当在居里点以下正常温度范围内，一条晶轴 (C轴) 伸长约1%而其他晶轴缩短，晶体变成四方晶格 (如下页图2所示)。
在这种情况下，Ti4+离子将占据附
近O2-的位置而后者从晶体中心沿晶轴伸展的方向偏移0.12Å。
这种偏移导致正、负电荷的生点发生偏差，造成极化现象。
极化现象是由于晶体结构的不对称造成的，在不施加外电场或压力的情况下，这种极化现象从一开始就存在。
这种类型的极化称为自发性极化现象。
图2: 温度变化时的晶体结构和相关介电常数的变化 (纯BaTiO3)
BaTiO3质陶瓷自发极化的方向 (Ti4+离子的位置) 在施加外部电场的情况下可以轻易逆转。
这种具有自发极化现象且在外电场作用下逆转方向的能力专门称之为铁电现象。
老化的机理
老化的机理
BaTiO3质陶瓷宏观晶体的聚合体 (复晶型)，直径比µm小一个数量级， (如图3所示)。
上述微观晶体称为晶粒。
其晶体结构排列整齐 (见图1和2)。
上述晶粒在温度低于居里点时可分成很多磁场，在每个磁场内有一个共用方向，因此，自发性极化的方向也相同。
图3: BaTiO3质陶瓷的微观结构
当BaTiO3质陶瓷加到到居里点以上时，晶体结构经历了一个从四方晶系向立方晶体相变过程。
随着自发性极化的进行，上述磁场也逐渐消失。
当晶体冷却到居里点以下时，在居里点附近发生从立方晶系向四方晶系的相变过程。
C轴沿轴线方向伸长1%。
其他轴稍微收缩，形成自发性极化和磁场，同时，晶粒受到其环境扭曲而产生的应力。
在该点，晶粒中产生若干小磁场，利用一个低压电场，可很容易将每个磁场的自发性极化进行逆转。
因为相对介电常数与每单位何种的自发性极化的逆转是对应的，其测量到的结果即为高电容量。
在电容器在居里点以下温度不带任何负载时，在任何随机方向的磁场随时间的推移逐渐自我对正，成为一个更大、能量更稳定的晶体 (图3: 90°磁场)，
并释放晶体扭曲产生的应力。
另外，边界层的空间电荷 (缓慢运动的离子和晶格空位) 向外迁移。
导致空间电荷发生极化。
空间电荷的极化防止自发性极化发生逆转。
换句话说，自发性极化发生后，随着时间的推移晶格重新对排列成一个更稳定的状态，而空间电荷极化发一在边界层，防止自发性极化发生逆转。
在这种情况下，我们需要利用高压电场使磁场的自发性极化发生逆转。
这意味着，电场电压越低，发生逆转的磁场越少，且电容值越低。
这被认为是老化的机理，当加热到居里点以上温度时，晶体的微观结构也回到初始状态。
当晶体冷却时，老化过程重新开始。
产品的老化特性
三星产品的老化特性
一般情况下，在时间对数图像中，高介电常数型片式陶瓷电容器在经过125°C以上的标准热处理后，在24小时内，其电容值实际上呈线性下降。
请参考附
录中提供的三星产品电容老化特性的典型案例。
由于产品老化而产生的电容量下降，在焊接等过程中，由于产品被加热，电容量还能恢复。
当陶瓷电容器接入电路中时，其电容值有望保持在规格范围内的某一个值。
我们依据上述原因来确定电容量的范围。
温度补偿型电容器不会产生老化现象。
使用时
使用时
老化现象是高介电常数型陶瓷电容器 (BaTiO3) 的一个基本特性。
电容的容值因老化而变化的程度取决于所使用的陶瓷材料。
同时，当在实际电路中施加直流偏压时，电容老化的程度取决于直流偏压电压的水平。
因此，当使用高介电常数型陶瓷电容器时，应考虑电容容值因老化现象而发生的变化情况，特别是，在电容容量的稳定性非常重要的情况下，需要在实际电路中加以验证。