積層陶瓷電容器簡介制造工藝及開發(fā)ppt課件

1、docin/sundae_meng 1docin/sundae_meng 2一一. MLCC 產(chǎn)產(chǎn) 品品 簡簡 介介二二. MLCC 制制 造造 簡簡 介介三三. MLCC 產(chǎn)產(chǎn) 品品 開開 發(fā)發(fā)docin/sundae_meng 3一一. MLCC 產(chǎn)產(chǎn) 品品 簡簡 介介docin/sundae_meng 41) MLCC - Multi-Layer Ceramic Capacitor 多多 層層 陶瓷陶瓷 電容器電容器2) 電容器根本原理電容器根本原理:C (電容量電容量) = k( ) n 內(nèi)電極介電層C : 電容量以 F (法拉) 為單位, 而MLCC 之 電容值 以 PF, nF,和

2、 F 為主K : 介電常數(shù) (依陶瓷種類而不同)A : 導電面積 (產(chǎn)品大小及印刷面積而不同)D : 介電層厚度 (薄帶厚度) : 層數(shù) (堆棧層數(shù))AD0docin/sundae_meng 5外電極陶瓷本體內(nèi)電極陶瓷本體陶瓷本體: 介電陶瓷資料介電陶瓷資料 (以以 鈦酸鋇鈦酸鋇, 氧化鈦氧化鈦等等 為主為主)內(nèi)電極內(nèi)電極 : 以以 銀銀/鈀鈀 合金合金 或或 鎳鎳 為主為主 (配合陶瓷資料配合陶瓷資料)外電極外電極 : 以銀以銀 或或 銅為主銅為主 (最外電鍍最外電鍍 鎳鎳/錫錫 以利以利SMT 焊接焊接) 銀/鈀合金 或 鎳 (內(nèi)電極) 銀或銅 (外電極)陶瓷本體鎳錫docin/sunda

3、e_meng 6MLCC 產(chǎn)品分類產(chǎn)品分類 (規(guī)格規(guī)格):1)溫度特性分類溫度特性分類 : 電容值隨溫度變化情形電容值隨溫度變化情形,可分為可分為 COG(NPO), X7R, Z5U, Y5V 等等2)依產(chǎn)品尺寸大小依產(chǎn)品尺寸大小 : 0402 ; 0603 ; 0805 ; 1206 等等3)依電容量區(qū)分依電容量區(qū)分: 如如 10 PF, 100P, 1nF, 1 F, 10 F 等等4)依任務電壓分依任務電壓分: 如如 10V, 16V, 25V, 50V, 100V, 200V, 500V, 1KV, 2KV, 3KV5)依容值允差依容值允差 :如如 1% 5% (J值值) 10%(K

4、值值) 20% (M值值) -20% +80% (Z值值)是故, 完好 MLCC 產(chǎn)品描畫須至少包括以上全部:如 : NPO/0603/100PF/J /50V - 此產(chǎn)品為 : NPO 材質(zhì), 0603 大小, 100PF 容值 容值允差為5% ,50V 之任務電壓docin/sundae_meng 7以溫度特性以溫度特性 (TCC)分類分類 : 電容值隨溫度之變化情形電容值隨溫度之變化情形, 以以EIA 為規(guī)范為規(guī)范1) Class 1 :溫度補償型溫度補償型 最常用為最常用為 COG (NPO) 系列系列COG 為為EIA規(guī)范規(guī)范 其意義為其意義為: 從從 -55C 到到 125C 其電

5、容值變化其電容值變化 (以以25C 之電容之電容 值為基準值為基準) 為為 +/- 30 ppm/c NPO : 為 COG 普通常用之稱乎, 其意義為 N 表 負(negative), P表 正(positive) O 表 零 ; 表示此電容器在運用溫度范圍中, 其電容變化量很小幾乎 為零docin/sundae_meng 82) Class 2 系列系列 : 高介電常數(shù)型高介電常數(shù)型最常用規(guī)格為最常用規(guī)格為 : X7R, Z5U, Y5V 其三個字母之意義其三個字母之意義, 依依EIA規(guī)定如下規(guī)定如下符號溫度符號溫度符號變化率(%)X-55245A +/- 1Y-30465B +/- 1.

6、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 : 從-55C (X) 到 125 C(7)其容量變化(以25C 為基準)必需 15%(R) 以內(nèi)Y5V : 從-30C (Y) 到 85 C(5)其容量變化(以25C 為基準)必需 +22 到 -82%(V)以內(nèi)docin/sundae_meng 9尺寸系列尺寸系列: 以產(chǎn)品之長寬定義之以產(chǎn)品之長寬定義之, 如如 0402-

7、 長長 : 0.04 inches, 寬寬: 0.02inches 其定義分為其定義分為 - 英制及公制英制及公制 如下表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)22205750

8、0.22英寸 (5.7mm) 0.20英寸 (5.0mm)標示尺寸厚度 : 0402 及 0603 之厚度和寬度一樣 其他產(chǎn)品依產(chǎn)品容值不同而不同, 容值高厚度高, 但最大以寬度為基準長寬厚docin/sundae_meng 10一一. 產(chǎn)品之容值范圍產(chǎn)品之容值范圍: (NPO, X7R, Y5V)NPO: 0.47pF - 10nF; X7R: 100pF - 4.7 F; Y5V: 2.2nF - 47 F 以上之容值以上之容值, 依產(chǎn)品之尺寸大小而異依產(chǎn)品之尺寸大小而異二二. 容值分類方式容值分類方式 : ( A* 10n PF, A 之值依之值依 E3, E6, E12系列系列, n依

9、電容值大小依電容值大小)E3 系列系列 : A = 1.0, 2.2, 4.7, E6 系列系列 : A = 1.0, 1.5, 2.2, 3.3, 4.7, 6.8E12 系列系列 : A = 1.0, 1.2, 1.5, 1.8, 2.2, 2.7, 3.3, 3.9, 4.7, 5.6, 6.8, 8.2 普通而言普通而言, Y5V容值容值 以以E3為主為主, X7R以以E6為主為主, NPO 以以 E12 為主為主1)以實踐容值表之以實踐容值表之: 如如 10pF, 10nF, 10F2)以代號表之以代號表之: 如如 102, 103, 104, 105, 223, 224, 474

10、. 等等 104 = 10 * 104 pF = 100nF, 473 = 47 * 103 pF = 47 nF 以此類推以此類推docin/sundae_meng 11普通而言普通而言, MLCC 之任務電壓之任務電壓 (Rated Voltage) 分為分為:1) 普通產(chǎn)品之任務電壓普通產(chǎn)品之任務電壓 : 10V, 16V, 25V, 50V, 各種類之產(chǎn)品各種類之產(chǎn)品X7R, Y5V : 10V, 16V, 25V, 50V 均有均有NPO : 50V, 25V 之產(chǎn)品之產(chǎn)品, 但以但以50V為大宗為大宗, 2) 高壓產(chǎn)品高壓產(chǎn)品: 任務電壓大于任務電壓大于 500V以上以上, 以以

11、NPO 及及 X7R 之產(chǎn)品為主之產(chǎn)品為主 同一系列之產(chǎn)品, 其任務電壓越高那么其介電層厚度須越厚, 相對上其電容值較低EX: Y5V/0603/100nF產(chǎn)品 其任務電壓可達25v(堆棧層數(shù):約20 層, 介電層厚:12 m)Y5V/0603/1F產(chǎn)品 其任務電壓只需10v(堆棧層數(shù): 約76層, 介電層厚:7 m) docin/sundae_meng 12允差范圍允差范圍 (Tolerance), 指電容值之范圍指電容值之范圍根本表示根本表示 : B : 0.1 pF , C : 0.25 pF, D : 0.5 pF, F : 1% G : 2% J : 5% , K : 10%, M

12、: 20%, Z : -20%/+80% NPO 之允差有之允差有 B,C,D,F,G,J,K 由于由于NPO之容值較小之容值較小, 故其故其 普通產(chǎn)品之允差普通產(chǎn)品之允差因容值大小而不同因容值大小而不同, 根本分別為根本分別為: C10P 以以 J 為主為主, 而而G及及K 亦有亦有, C10PF以以C及及D 為主為主 X7R 以以 K 為主為主, M亦有亦有Y5V 以以 Z 為主為主, M亦有亦有一切允差依客戶要求而定一切允差依客戶要求而定, 其允差范圍可由測試機挑選其允差范圍可由測試機挑選, 不過根本原那么如上不過根本原那么如上當然其范圍越寬當然其范圍越寬, 那么產(chǎn)品之收成率越高那么產(chǎn)品

13、之收成率越高docin/sundae_meng 131) 質(zhì)量系數(shù)質(zhì)量系數(shù) (Q 值值) 表示表示 : DF 或或 Tan DF 或或 Tan 以以 % 表之表之, 而而 Q = 1/DF=1/ Tan 普通而言普通而言, DF 值會隨產(chǎn)品種類而異值會隨產(chǎn)品種類而異:NPO 0.1% X7R 2.5 - 5% Y5V 100G X7R : R*C 1000 M- F Y5V : R*C 500 M- FR*C : R (絕緣電阻值絕緣電阻值M ) * C (電容量電容量 F) 之乘積之乘積 EX: X7R /100nF 產(chǎn)品之產(chǎn)品之 IR( 1000 M- F / 0.1 F) = 104 M

14、所示之值, 其實踐值以各廠商而異, 不過其值不會太大的差別docin/sundae_meng 143) 耐壓值耐壓值 : 為耐較高電壓之承度為耐較高電壓之承度普通之值為普通之值為 : 2.5 倍之任務電壓倍之任務電壓4) 老化率老化率 (Ageing Ratio) : 為電容量隨時間變小之程度為電容量隨時間變小之程度 , 其值表為其值表為 % (per time decade (hr), 即每一即每一 decade, 電容量衰減程度電容量衰減程度 NPO = 0 % , X7R = 1% - 3% , Y5V = 3% - 7% 依不同容值而異依不同容值而異, per time decade

15、(hr) : 1-10 小時小時, 10-100 hr, 100-1000hr , 各為一個各為一個 decade5) 量測頻率量測頻率 : MLCC 普通量測頻率如下普通量測頻率如下NPO 1nF 那么那么 1 KHzX7R 及及Y5V 通常為通常為 1KHz docin/sundae_meng 15除上所示之特性外, 在客戶運用上, 有時會思索以下之特性:1) 頻率特性 : 各產(chǎn)品之共振頻率, 不同頻率下之 電容值變化, DF 值變化2) ESR, ESL : 等效串聯(lián)電阻值及等效串聯(lián)電感值3) DC Bias : 電容值及DF 值 在直流電 (不同之伏特數(shù)) 下之變化XCXL 頻率共振頻

16、率MLCC頻率特性等效電路圖ESLESRCdocin/sundae_meng 16種類溫度特性電容值品質(zhì)特性(DF 值)NPO + -+X7R + + +Y5V - + -+ 最正確, + 次之, - 最差溫度特性及DF值由于介電陶瓷資料之不同而異電容值之差別主要由于陶瓷資料之介電常數(shù) (K)不同NPO 之K = 30-100X7R 之K = 2400 - 4000Y5V 之K = 12000 - 20000電容器根本原理:C (電容量) = k ( ) n ADdocin/sundae_meng 17MLCC 所須可靠度測試工程為所須可靠度測試工程為, 根據(jù)根據(jù) EIA 之規(guī)定之規(guī)定: 項目

17、名稱項目名稱1溫度特性 (temperature characteristics)7耐久測試 (endurance)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(huán) (temperature cycle)詳細內(nèi)容參閱產(chǎn)品目錄普通而言, 上述測試為根本測試, 各廠會依其特性加作某些測試如 : HALT: 產(chǎn)品之加速老性測試 (150C / 7Vr/ 2hr) steam testing : 為焊焬性之加速老化測試 docin/sundae_meng 18

18、1) 尺寸: 產(chǎn)品尺寸大小2) 電性 : 電容值 , DF , 絕緣電阻(IR) , 耐壓測試, 破壞電壓3) 剖面 : 孔洞, 離裂, 端電極4) 焊錫性 :5) 外觀 : 崩角, 崩破, 端電極刮傷6) 加速老化性測試 : 150C/7*Vr/2hr docin/sundae_meng 19二二. MLCC 制制 造造 簡簡 介介docin/sundae_meng 201) 陶瓷本體陶瓷本體: 介電陶瓷資料介電陶瓷資料 (以以 鈦酸鋇鈦酸鋇, 氧化鈦氧化鈦,鈦酸鎂鈦酸鎂, 鈦酸鍶鈦酸鍶等等 為主為主) - 依依 產(chǎn)品種類產(chǎn)品種類(NPO, X7R, Y5V), 燒結(jié)溫度燒結(jié)溫度, 燒結(jié)氣氛

19、燒結(jié)氣氛 2) 內(nèi)內(nèi),外電極外電極 : Ag, Pd, Ni, Cu - 依燒結(jié)溫度及燒結(jié)氣氛依燒結(jié)溫度及燒結(jié)氣氛 + + + +介電性 - -因極化而成 - 感應極化,- 自發(fā)性極化 + + + +-+-+-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-低銀/鈀(70/30) 115025+中(10-6 )docin/sundae_meng 21一一. 厚膜積層技術厚膜積層技術 : - 生胚成形生胚成形 : 帶狀生胚帶狀生胚 - -厚度厚度: 5m - 25 m- 電極印刷電極印刷 : 導電電

20、極印刷導電電極印刷, 依尺寸依尺寸 - 迭層技術迭層技術 : 4 - 250 層層- 切割技術切割技術 : Knife cutting, Laser cutting, Sawing 二二. 陶瓷共燒技術陶瓷共燒技術:- 陶瓷及金屬電極資料陶瓷及金屬電極資料 : 資料匹配資料匹配- 本體燒結(jié)技術本體燒結(jié)技術 : 溫度溫度 (950 - 1300 C)及氣氛控制及氣氛控制 (空氣空氣, 氮氮/氫氫 混合氣混合氣)- 端電極技術端電極技術 : 高溫燒附高溫燒附(750 -900 C) 及氣氛控制及氣氛控制 (銅電極銅電極) 電鍍技術電鍍技術 (鍍鎳鍍鎳, 錫錫/鉛鉛), 純錫電鍍純錫電鍍docin/

21、sundae_meng 22堆棧堆棧燒結(jié)燒結(jié)印刷印刷調(diào)漿調(diào)漿瓷膜成型瓷膜成型電極膠電極膠均壓均壓切割切割去膠去膠倒角倒角沾銀沾銀測試測試包裝包裝電鍍電鍍燒附燒附docin/sundae_meng 23NME (Noble Metal Electrode)目前MLCC 之制造方式分為 : BME 及NME 二種技術 其比較如下 : BME (Base Metal Electrode)Pd/AgAgNiCu材材 料料制制 程程產(chǎn)產(chǎn) 品品金屬資料 : 銀 / 鈀本錢 : 高金屬資料 : 鎳 / 銅本錢 : 低熱制程 : 空 氣本錢 : 低熱制程 : 氮/氫 , 復原氣氛本錢 : 高低容, 高壓 產(chǎn)品NPO, X7R高容 產(chǎn)品Y5V, X7R, Z5Udocin/sundae_meng 24三三. MLCC 產(chǎn)產(chǎn) 品品 開開 發(fā)發(fā)docin/sundae_meng 25Development And GrowthPhase IIIFull range supplyIn on