平面阵列多层陶瓷电容

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。

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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。

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。

平面阵列多层陶瓷电容1. 介绍平面阵列多层陶瓷电容（Multilayer Ceramic Capacitors, MLCC）是一种广泛应用于电子设备中的 passives 元件。

它由多层陶瓷片和金属电极交替叠压而成，具有高密度、小尺寸、大容量和优良的高频特性等优点。

本文将从MLCC的结构、特性、应用领域以及制造工艺等方面进行详细介绍。

2. 结构2.1 多层结构MLCC的基本结构由多个陶瓷层和金属电极交替叠压而成。

每个陶瓷层上都有一个与之对应的金属电极，通过内部连接将各个金属电极连接在一起。

2.2 材料选择常见的MLCC材料包括铅镍锡合金作为电极材料，而作为介质材料则通常采用二氧化钛（TiO2）等高介电常数材料。

这些材料具有优异的绝缘性能和稳定性，能够适应复杂的工作环境。

2.3 尺寸和封装MLCC的尺寸通常由电容量、电压等参数决定。

常见的封装形式有贴片式（SMD）和插件式（PTH）两种，其中贴片式封装是目前主流的应用形式，可以通过自动化设备进行快速、高效的贴装。

3. 特性3.1 大容量密度由于MLCC采用多层结构，相同体积下可以实现更大的电容量。

这使得MLCC在小型化电子设备中得到广泛应用。

3.2 优良高频特性由于陶瓷材料具有较低的损耗和良好的介电特性，MLCC在高频信号传输中表现出色。

它们可以有效地处理高速数据传输和信号滤波等需求。

3.3 耐高温性能陶瓷材料具有较高的熔点和优异的耐高温性能，使得MLCC能够在恶劣环境下工作。

这使得它们成为汽车电子、航空航天等领域中重要的元件之一。

3.4 高稳定性MLCC具有良好的温度稳定性和长期稳定性，不易受到温度、湿度等环境因素的影响。

这使得它们在各种应用场景中能够提供稳定可靠的性能。

4. 应用领域4.1 通信设备MLCC广泛应用于通信设备中，如手机、无线路由器、基站等。

它们可以实现高速数据传输和频率滤波，提供稳定的信号传输。

4.2 汽车电子汽车电子领域对元件的可靠性和耐高温性能要求较高，MLCC能够满足这些需求。

片式多层陶瓷电容器（MLCC）基础知识宇阳科技发展有限公司向勇一、电容器基础电容器基本模型是一种中间被电介质材料隔开的双层导体电极所构成的单片器件，如图1所示。

这种介质必须是纯绝缘材料，它的特性在很大程度上决定了器件的电性能。

介质特性取决于电介质材料对电荷的储存能力（介电常数）和对外电场的本征响应，也就是电容量，损耗特性、绝缘电阻、介质抗电强度、老化速率以及上述性能的温度特性。

图1 单层平板电容器通常，电容器采用的介质材料主要包括：空气（介电常数K几乎与真空相同，定义为1）；天然介质：如云母，介电常数（K）为4～8；合成材料：如陶瓷，K值范围由9～1500。

电容器所用陶瓷介质是以钛酸盐为主要成份，可以通过配方调整制成具有极高介电常数和其他适当电特性的介质材料。

这是陶瓷电容器，尤其是片式多层陶瓷电容器（MLCC）技术的基础。

MLCC制造过程中的所有工艺和其它材料的确定原则都趋向于实现其介电性能的最优化。

二、电容量电容器的基本特性是能够储存电荷（Q）。

储存电荷量Q与电容量（C）和外加电压（V）成正比。

Q=CV因此，充电电流被定义为：I=dQ/dt=Q dV/dt当电容器外加电压为1伏特，充电电流为1安培，充电时间为1秒时，电容量定义为1法拉。

C=Q/V=库仑/伏特=法拉由于法拉是一个很大的测量单位，在实用中不会遇到，常用的是法拉的分数，即：微法(μF) = 10-6F毫微法，又称为：纳法(nF) = 10-9F微微法，又称为：皮法(pF) = 10-12F三、影响电容量的因素施加电压的单片电容器如图1，其电容量正比于器件的几何尺寸和相对介电常数：C=KA/f t在这里C=电容量；K=相对介电常数，简称介电常数；A=电极层面积；t=介质厚度；f=换算因子（在基础科学领域：相对介电常数用εr表示。

在工程应用中以K表示，简称为介电常数）在英制度量单位体系中，f=4.452，尺寸A和t用英寸，电容量值用微微法表示。