1、docin/sundae_meng 1(Introduction)docin/sundae_meng 2一一.MLCC 产产 品品 简简 介介二二.MLCC 制制 造造 简简 介介三三.MLCC 产产 品品 开开 发发docin/sundae_meng 3一一.MLCC 产产 品品 简简 介介docin/sundae_meng 41)MLCC-Multi-Layer Ceramic Capacitor 多 层 陶瓷 电容器2)电容器基本原理电容器基本原理:C(电容量)=k()n 内电极介电层C:电容量以 F(法拉)为单位,而MLCC 之 电容值 以 PF,nF,和 F 为主K:介电常数(依陶瓷
2、种类而不同)A:导电面积(产品大小及印刷面积而不同)D:介电层厚度(薄带厚度):层数(堆栈层数)AD0docin/sundae_meng 5外电极陶瓷本体内电极陶瓷本体陶瓷本体:介电陶瓷材料(以 钛酸钡,氧化钛等 为主)内电极内电极:以 银/钯 合金 或 镍 为主(配合陶瓷材料)外电极外电极:以银 或 铜为主(最外电镀 镍/锡 以利SMT 焊接)银/钯合金 或 镍(内电极)银或铜(外电极)陶瓷本体镍锡docin/sundae_meng 6MLCC 产品分类产品分类(规格规格):1)温度特性分类温度特性分类:电容值随温度变化情形,可分为 COG(NPO),X7R,Z5U,Y5V 等2)依产品尺寸
3、大小依产品尺寸大小:0402;0603;0805;1206 等3)依电容量区分依电容量区分:如 10 PF,100P,1nF,1 F,10 F 等4)依工作电压分依工作电压分:如 10V,16V,25V,50V,100V,200V,500V,1KV,2KV,3KV5)依容值允差依容值允差:如 1%5%(J值)10%(K值)20%(M值)-20%+80%(Z值)是故,完整 MLCC 产品描述须至少包括以上全部:如:NPO/0603/100PF/J/50V-此产品为:NPO 材质,0603 大小,100PF 容值 容值允差为5%,50V 之工作电压docin/sundae_meng 7以温度特性以
4、温度特性(TCC)分类分类:电容值随温度之变化情形,以EIA 为规范1)Class 1:温度补偿型 最常用为 COG(NPO)系列COG 为EIA标准 其意义为:从-55C 到 125C 其电容值变化(以25C 之电容 值为基准)为+/-30 ppm/c NPO:为 COG 一般常用之称乎,其意义为 N 表 负(negative),P表 正(positive)O 表 零;表示此电容器在使用温度范围中,其电容变化量很小几乎 为零docin/sundae_meng 82)Class 2 系列系列:高介电常数型最常用规格为:X7R,Z5U,Y5V 其三个字母之意义,依EIA规定如下符號溫度符號溫度符
5、號變化率(%)X-55245A+/-1Y-30465B+/-1.5Z10585C+/-2.26105D+/-3.37125E+/-4.7F+/-7.5P+/-10R+/-15 S+/-22T+22-33U+22-56V+22-82最低溫度界限(C)最高溫度界限(C)電容值變化(%)X7R:从-55C(X)到 125 C(7)其容量变化(以25C 为基准)必须 15%(R)以内Y5V:从-30C(Y)到 85 C(5)其容量变化(以25C 为基准)必须+22 到-82%(V)以内docin/sundae_meng 9尺寸系列尺寸系列:以产品之长宽定义之,如如 0402-长:0.04 inches
6、,宽宽:0.02inches 其定义分为-英制及公制 如下表英制公制長寬040210050.04英寸(1.0mm)0.02英寸(0.5mm)060316080.06英寸(1.6mm)0.03英寸(0.8mm)080520120.08英寸(2.0mm)0.05英寸(1.2mm)120632160.12英寸(3.2mm)0.06英寸(1.6mm)121032250.12英寸(3.2mm)0.10英寸(2.5mm)181245320.18英寸(4.5mm)0.12英寸(3.2mm)222057500.22英寸(5.7mm)0.20英寸(5.0mm)標示尺寸厚度:0402 及 0603 之厚度和宽度一
7、样 其余产品依产品容值不同而不同,容值高厚度高,但最大以宽度为基准长宽厚docin/sundae_meng 10一一.产品之容值范围产品之容值范围:(NPO,X7R,Y5V)NPO:0.47pF-10nF;X7R:100pF-4.7 F;Y5V:2.2nF-47 F 以上之容值,依产品之尺寸大小而异二二.容值分类方式容值分类方式:(A*10n PF,A 之值依 E3,E6,E12系列,n依电容值大小)E3 系列:A=1.0,2.2,4.7,E6 系列:A=1.0,1.5,2.2,3.3,4.7,6.8E12 系列:A=1.0,1.2,1.5,1.8,2.2,2.7,3.3,3.9,4.7,5.
8、6,6.8,8.2 一般而言,Y5V容值 以E3为主,X7R以E6为主,NPO 以 E12 为主1)以实际容值表之以实际容值表之:如 10pF,10nF,10F2)以代号表之以代号表之:如 102,103,104,105,223,224,474.等 104=10*104 pF=100nF,473=47*103 pF=47 nF 以此类推docin/sundae_meng 11一般而言一般而言,MLCC 之工作电压之工作电压(Rated Voltage)分为分为:1)一般产品之工作电压一般产品之工作电压:10V,16V,25V,50V,各种类之产品X7R,Y5V:10V,16V,25V,50V
9、均有NPO:50V,25V 之产品,但以50V为大宗,2)高压产品高压产品:工作电压大于 500V以上,以 NPO 及 X7R 之产品为主 同一系列之产品,其工作电压越高则其介电层厚度须越厚,相对上其电容值较低EX:Y5V/0603/100nF产品 其工作电压可达25v(堆栈层数:约20 层,介电层厚:12 m)Y5V/0603/1F产品 其工作电压只有10v(堆栈层数:约76层,介电层厚:7 m)docin/sundae_meng 12允差范围允差范围(Tolerance),指电容值之范围基本表示:B:0.1 pF,C:0.25 pF,D:0.5 pF,F:1%G:2%J:5%,K:10%,
10、M:20%,Z:-20%/+80%NPO 之允差有 B,C,D,F,G,J,K 由于NPO之容值较小,故其 一般产品之允差因容值大小而不同,基本分别为:C10P 以 J 为主,而G及K 亦有,C10PF以C及D 为主 X7R 以 K 为主,M亦有Y5V 以 Z 为主,M亦有所有允差依客户要求而定,其允差范围可由测试机筛选,不过基本原则如上当然其范围越宽,则产品之收成率越高docin/sundae_meng 131)品质系数品质系数(Q 值值)表示表示:DF 或 Tan DF 或 Tan 以%表之,而 Q=1/DF=1/Tan 一般而言,DF 值会随产品种类而异:NPO 0.1%X7R 2.5-
11、5%Y5V 100G X7R:R*C 1000 M-F Y5V:R*C 500 M-FR*C:R(绝缘电阻值M)*C(电容量 F)之乘积 EX:X7R/100nF 产品之 IR(1000 M-F/0.1 F)=104 M所示之值,其实际值以各厂商而异,不过其值不会太大的差异docin/sundae_meng 143)耐压值耐压值:为耐较高电压之承度一般之值为:2.5 倍之工作电压4)老化率老化率(Ageing Ratio):为电容量随时间变小之程度,其值表为%(per time decade(hr),即每一 decade,电容量衰减程度 NPO=0%,X7R=1%-3%,Y5V=3%-7%依不
12、同容值而异,per time decade(hr):1-10 小时,10-100 hr,100-1000hr,各为一个 decade5)量测频率量测频率:MLCC 一般量测频率如下一般量测频率如下NPO 1nF 则 1 KHzX7R 及Y5V 通常为 1KHz docin/sundae_meng 15除上所示之特性外,在客户使用上,有时会考虑以下之特性:1)频率特性频率特性:各产品之共振频率,不同频率下之 电容值变化,DF 值变化2)ESR,ESL:等效串联电阻值及等效串联电感值3)DC Bias:电容值及DF 值 在直流电(不同之伏特数)下之变化XCXL 频率共振频率MLCC频率特性等效电路
13、图ESLESRCdocin/sundae_meng 16種類溫度特性電容值品質特性(DF 值)NPO+-+X7R+Y5V-+-+最佳,+次之,-最差温度特性及DF值由于介电陶瓷材料之不同而异电容值之差异主要由于陶瓷材料之介电常数(K)不同NPO 之K=30-100X7R 之K=2400-4000Y5V 之K=12000-20000电容器基本原理:C(电容量)=k()n ADdocin/sundae_meng 17MLCC 所须可靠度测试项目为所须可靠度测试项目为,根据根据 EIA 之规定之规定:項目名稱項目名稱1溫度特性(temperature characteristics)7耐久測試(en
14、durance)2耐電壓(Voltage proof)8耐濕測試(damp heat)3彎曲測試(Bending)9端電極拉力測試4熱沖擊(RSH)5焊錫性測試(Solderability)6溫度循環(temperature cycle)详细内容参阅产品目录一般而言,上述测试为基本测试,各厂会依其特性加作某些测试如:HALT:产品之加速老性测试(150C/7Vr/2hr)steam testing:为焊焬性之加速老化测试 docin/sundae_meng 181)尺寸:产品尺寸大小2)电性:电容值,DF,绝缘电阻(IR),耐压测试,破坏电压3)剖面:孔洞,离裂,端电极4)焊锡性:5)外观:崩
15、角,崩破,端电极刮伤6)加速老化性测试:150C/7*Vr/2hr docin/sundae_meng 19二二.MLCC 制制 造造 简简 介介docin/sundae_meng 201)陶瓷本体陶瓷本体:介电陶瓷材料(以 钛酸钡,氧化钛,钛酸镁,钛酸锶等 为主)-依 产品种类(NPO,X7R,Y5V),烧结温度,烧结气氛 2)内内,外电极外电极:Ag,Pd,Ni,Cu-依烧结温度及烧结气氛 +介电性-因极化而成-感应极化,-自发性极化+-+-+-金屬熔點(C)密度體積電阻率耐氧化成本銀96110.51.62+低鈀18251210.8+高鎳14538.97.2-低銅10838.961.72-
16、低銀/鈀(70/30)115025+中(10-6.cm)docin/sundae_meng 21一一.厚膜积层技术厚膜积层技术:-生胚成形:带状生胚-厚度:5m-25 m-电极印刷:导电电极印刷,依尺寸 -迭层技术:4-250 层-切割技术:Knife cutting,Laser cutting,Sawing 二二.陶瓷共烧技术陶瓷共烧技术:-陶瓷及金属电极材料:材料匹配-本体烧结技术:温度(950-1300 C)及气氛控制(空气,氮/氢 混合气)-端电极技术:高温烧附(750-900 C)及气氛控制(铜电极)电镀技术(镀镍,锡/铅),纯锡电镀docin/sundae_meng 22堆栈堆栈烧
17、结烧结印刷印刷调浆调浆瓷膜成型瓷膜成型电极胶电极胶均压均压切割切割去胶去胶倒角倒角沾银沾银测试测试包装包装电镀电镀烧附烧附docin/sundae_meng 23NME(Noble Metal Electrode)目前MLCC 之制造方式分为:BME 及及NME 二种技术 其比较如下 :BME(Base Metal Electrode)Pd/AgAgNiCu材材 料料制制 程程产产 品品金属材料:银/钯成本:高金属材料:镍/铜成本:低热制程:空 气成本:低热制程:氮/氢,还原气氛成本:高低容,高压 产品NPO,X7R高容 产品Y5V,X7R,Z5Udocin/sundae_meng 24三三.
18、MLCC 产产 品品 开开 发发docin/sundae_meng 25Development And GrowthPhase IIIFull range supplyIn one timeTechnologyInstallationMLCC PlanningAnd ExecutionPhase 0Compostar(华亚华亚)HJC(华容华容)Phase Phase MLCC With BME 50 layersMLCC with BME 50layer150 Layerdocin/sundae_meng 26材料技术材料技术制程技术制程技术机器设备机器设备陶瓷材料:研究机构及供货商之合作开
19、发内,外电极:内,外电极胶之配方-自给自足 相 关 经 验之 技 术 团 队高精密之生产机具:采日本一流大厂相同生产机具docin/sundae_meng 27 MLCC DevelopmentHigh Capacitance104 226Min Size1206-0402High Voltage500V,1KV,2KV,3KVHigh FrequencyMHZ,GHZdocin/sundae_meng 28 1.量产能力量产能力:Compostar(华亚电子)-X7R,Y5V-BME process HJC(华容)-NPO/Special-NME process(低温烧结技术)2.技术能力技术能力:BME 量产技术量产技术(Y5V,X7R)高层产品高层产品-250 layers with 5 um foil 低温烧结低温烧结-Below 950C with Ag/Pd=95/05(NPO)尺寸大小尺寸大小-1206-0402 高压产品高压产品-500V,1KV.3.Design for Customer
