陶瓷电容器可分为单层陶瓷电容器(SLCC)和多层瓷介电容器(MLCC),其中 MLCC 的市场规模占整个陶瓷电容器的 90%以上。

MLCC

Multi-layer Ceramic Capacitors,多层瓷介电容器,业界常指片式多层瓷介电容器,片式多层陶瓷电容器,标准上称多层片式瓷介电容器。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),形成一个类似独石的结构体,也被称为独石电容器。MLCC 一般用于噪声旁路、滤波器、积分、振荡电路等,在大规模集成电路方面应用广泛。以不同介质材料对MLCC进行区分, MLCC 按材料分为 C0G(NP0)、X5R、X7R、Z5U、Y5V 等。

COG(NP0)

代表温度系数为在-55℃至+125℃,其容量变化率为±30ppm;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

X5R

代表温度系数为在-55至+85℃,其容量变化率为 ±15%;X5R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

X7R

代表温度系数为在-55至+125℃,其容量变化率为±15%;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

Y5V

代表温度系数为在 -30℃至+85℃,其容量变化率为-80%/+20%;Y5V电容器温度特性最差,但容量大,可取代低容铝电解电容

X8R 

代表温度系数为在-55°C 至+150°C ,其容量变化率为±15%

Z5U

代表温度系数为在+10至+85 °C, 其容量变化率为+22/−56%

X9R 

代表温度系数为在-55°C 至+200°C ,其容量变化率为±15%

电容器

由两片接近并相互绝缘的导体制成的电极组成的储存电荷和电能的元件,电容器是电子电路中的主要元件,可以储存电能,具有充电、放电及通交流、隔直流的特性。

滤波

将信号中特定波段频率滤除,是抑制和防止干扰的一项重要措施

耦合

电容器将电路中本级信号传输到下一级电路中去的功能

旁路

电容器能够将输入信号中的高频成分作为滤除对象,把前级携带的高频杂波滤除的功能

电容器芯片

多层片式瓷介电容器,作为原材料用于生产有可靠性特殊要求的多层片式瓷介电容器、有引线多层瓷介电容器、金属支架多层瓷介电容器、多芯组陶瓷电容器时被称为电容器芯片

陶瓷介质膜片

利用流延成形技术或其他技术制备的坯片,经干燥烧结后的陶瓷介质层,是MLCC的组成部分

MLCC 配方粉、配方粉、瓷粉

在钛酸钡粉体中添加改性添加剂后形成的电子陶瓷粉体材料,可直接用作 MLCC 中的电介质

I类介电瓷粉

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用介质材料。例如COG


II类介电瓷粉

适用于做旁路、耦合或用在对损耗和电容量稳定性不高的电路中的具有高介电常数的一种电容器用介质材料,例如X5R、X7R、Z5U、Y5V等。

钛酸钡粉(BaTiO3)、基础粉、BT 粉

钛酸钡粉是一种强介电材料,是电子陶瓷元器件行业的重要基础原料,被誉为"电子陶瓷工业的支柱"。高纯度、纳米级钛酸钡粉体主要用于介质陶瓷、敏感陶瓷的制造,如 MLCC、PTC 热敏电阻器件等。

固相(合成)法

钛酸钡粉体的传统制备方法,典型的工艺流程为,将等量碳酸钡和二氧化钛混合,在高温下反应生成钛酸钡粉。使用该方法制得的粉体粒径大且分布范围宽、化学组分不均匀、杂质含量高且波动性大。

液相(合成)法

又称湿化学法,常见液相合成法有化学沉淀法(包括草酸法)、溶胶-凝胶法、水热法等,其工艺流程是由原子、离子通过成核和长大两个阶段制备超细粉体,其特点是较易成核、组分均匀、可以制得高纯度的粉体、便于添加改性剂。

水热法

为制备钛酸钡基础粉的方法之一,属于液相合成法的一种。水热法的工艺原理为在低温环境下由含水的钛类和氢氧化钡水溶液反应生成钛酸钡。生产商通过精确地控制水热反应动力学及其他反应条件,可在 50 至 500nm 范围内 控制钛酸钡粉体的粒径,以满足各种瓷粉应用的要求。

添加剂、改性添加剂

高纯度、纳米级钛酸钡粉体在常温下介质损耗较大,不宜直接用于制造陶瓷电容器,还需要掺入其他材料来对钛酸钡粉体进行改性,这些添加的材料被称为添加剂或改性添加剂。改性添加剂主要包括稀土类元素,例如钇、钬、镝等,以保证配方粉的绝缘性;另一部分添加剂,例如镁、锰、钒、铬、钼、钨等,主要用以保证配方粉的温度稳定性和可靠性。这些添加剂必须与钛酸钡粉形成均匀的分布,以控制电介质陶瓷材料在烧结过程中的微观结构及电气特征。 

内电极

通过交替分布又互不相连的方式与相邻的电介质层组成基本单元电容的电极层,是MLCC的组成部分

外部电极

外电极、端电极,将多个基本单元电容的内电极链接,形成串联或并联方式,实现器件功能的点击,是MLCC的组成部分

电极浆料

电极浆料又称导电浆料,是金属粉、玻璃粉和合成树脂的混合物,用于制作MLCC的内电极和外电极

PME

Precious Metal Electrode,MLCC 的内电极金属为贵金属(纯钯或纯银或钯银合金)

BME

Base Metal Electrode,MLCC 的内电极金属为贱金属(镍或铜)

贱金属

业界主要指镍或铜

树脂电极MLCC、软端子MLCC

通常产品中,端子电极层由铜(Cu)、镍(Ni)、锡(Sn)这3层构成。树脂电极产品是在铜与镍层之间夹有导电性树脂层的4层结构的端子电极。

额定电压

可施加给电容器的电压存在上限。能够稳定地施加给电容器的、可使用的最大电压称为额定电压。额定电压一般以直流电压表示,也有使用交流电压的产品。

漏电流/绝缘电阻/绝缘击穿

虽说电容器截断了直流电,但也会出现微小的漏电流。用流过电容器的电流除以施加在电容器上的电压所得的值称为绝缘电阻值。MLCC绝缘电阻值高,在一般用途中,漏电流不会成为问题。但如果超过额定电压,再进一步提高所施加的电压,最终电容器就会发生绝缘击穿。

电容量

表征电容器容纳电荷本领的物理量。极板的距离、极板的面积和介质材料的介电常数是影响电容器容量大小的重要因素。

F、μF、pF

法拉、微法、皮法,电容器电容量单位,1F=1,000,000μF,1μF=1,000,000pF

电介质

电介质是能够产生极化现象的物质,主要包括陶瓷、云母、玻璃、塑料和各种金属氧化物等。电介质的电阻率很高,一般超过 10 欧/厘米。

ESR

Equivalent Series Resistance,即等效串联电阻。理论上,一个完美的电容自身不会产生任何能 量损失,但实际上由于制造电容的材料有电阻,电容的绝缘介质有损耗,各种因素导致电容变得不"完美"。这个损耗在外部表现为就像一个电阻跟电容串联在一起,因此被称为"等效串联电阻"。ESR 越小,损耗越小,输出电流越高,电容的品质也越高。

ESL

Equivalent Series Inductance,即等效串联电感。电容器内的有效感抗,等效干理想电容器的串联电感值。理论上一个完美的电容器,自身不会产生任何能量损失,但是实际上,因为电容器有电感,电容器的绝缘介质有损耗,各种原因导致电容器变得不"完美"。这个损耗在外部,表现为就像一个电感跟电容器串联在一起,所以称为"等效串联电感"。

阻抗、容抗

物体对电流阻碍的作用叫做电阻,在交流电的领域中则除了电阻会阻碍电流以外,电容及电感也会阻碍电流的流动,这种作用就称之为电抗,意即抵抗电流的作用。电容的电抗被称作电容抗,简称容抗。电容量大,电容的阻碍作用小;交流电的频率高,电容的阻碍作用也小。同等电容及频率环境下,电容器的容抗越大,则该电容的品质越低。

晶相

陶瓷显微结构中由晶体构成的部分。在陶瓷显微结构中可以是由一种晶体(单相)或不同类型的晶体(多相)组成。其中含量多者称为主晶相,含量少的称次级晶相或第二晶相。

体积电阻率

介电材料每单位立方体积的电阻,体积电阻率越高,材料用作电绝缘部件的效能就越高。

介电常数

又称电容率或相对电容率,用于衡量绝缘体储存电能的相对能力。指两块金属板之间以绝缘材料为介质时的电容量与同样的两块板之间真空时的电容量之比,常用ε 表示。电容器中所用电介质材料的介电常数越大,电容器的电容量越大。

介质损耗

电介质中在交变电场作用下转换成热能的那部分能量,这些热量会使电介质升温并可能引起热击穿。因此介质损耗越小,电介质的性能越好。

直流偏压特性(直流电压特性)

陶瓷电容器的静电容量还会因所施加的电压而发生变化,在直流电压下被称为直流偏压特性。

Q值

品质因数。容器或电感器在某一频率的交流电压下工作时,所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比,表示一个储能器件(如电感线圈、电容等)、谐振电路所储能量同每个周期损耗能量之比的一种质量指标。元件的 Q 值越高,损耗越小、效率和稳定度越高,因此可更加准确 地发挥作用电

介电强度、击穿场强、耐压能力

电介质在足够强的电场作用下将失去其介电性能成为导体,称为电介质击穿。介电强度是一种材料作为绝缘体时的电强度的量度,它定义为试样被击穿时,单位厚度承受的最大电压,表示为伏特每单位厚度,也被称为“击穿场强”。

损耗角正切

也称电容器损耗因数,用来表示电容器在运行过程中能量损耗的大小。该数值越小,说明电容器质量越好。

啸叫

MLCC电容器发生啸叫主要是由陶瓷的压电效应引起的,MLCC电容器由于其特殊的结构,当施加在两端的电场变换时,可以引起成比例的机械应力的变化,此为逆压电效应,当振动频率落入人耳听觉范围内时,就会产生噪音,即所谓的“啸叫”。

极化

电介质陶瓷中的分子正负电荷彼此强烈地束缚,在弱电场的作用下,虽然正电荷沿电场方向移动,负电荷逆电场方向移动,但它们并不能挣脱彼此的束缚而形成电流,具有绝缘性。由于电介质陶瓷中电荷的移动,造成了正负电荷中心不重合,在电介质陶瓷内部形成偶极距,产生了极化。

分层

多层陶瓷电容器内部介质层之间出现裂缝的一种现象

0402、0603、0805、1206

多层陶瓷电容器的外形尺寸代码,0805为例 ,"08"表示长度,"05"表示宽度,单位1/10英寸。实际的尺寸为2.0mm×1.25mm,0402即外形尺寸为:长x宽:0.04inchx0.02inch(公制:1.00mmx0.50mm);0603即外形尺寸为:长x宽:0.06inchx0.03inch(公制:1.60mmx0.80mm);0805即外形尺寸为:长x宽:0.08inchx0.05inch(公制:2.00mmx1.25mm);1206即外形尺寸为:长x宽:0.12inchx0.06inch(公制:3.20mmx1.60mm)

静电场

不随时间变化或随时间变化可以忽略不计的电场。

交流电场

指电压或电流的大小和方向随时间作周期性变化的电场。

分散性

固体粒子在水或其他均匀液体介质中,能分散为细小粒子悬浮于分散介质中而不沉淀或团聚的性能

比表面积

单位质量粉末所具有的总表面积

激光粒度

采用激光粒度仪,利用激光散射或衍射原理所测量的粉体粒径

烧结温度

特定气氛下,按一定的升温速率,超过某一温度点或段,粉末开始发生内表面减少,气孔率降低,颗粒间接触面加大以及机械强度提高的过程,这个过程中物质自发地充填颗粒间隙,使得材质变得致密化,这一温度点或段,成为烧结温度

烧结活性

指烧结中,由于固态中分子或原子的相互吸引,通过加热,使粉末体产生颗粒黏结,经过物质迁移使粉末体产生强度并导致致密化和再结晶。粉状物料的表面能大于多晶烧结体的晶界能,这是烧结过程的推动力。一般情况下粉体粒度小,表面能大,起始收缩温度低,烧结活性高

振实密度

将定量粉末装入振动容器中,在规定条件下振动至到粉末体积不再减少后所测得的粉末密度

粒度分布

指用特定的仪器和方法反映出粉体中不同粒径颗粒占颗粒重量的百分数。有区间分布和累计分布两种形式。区间分布表示一系列粒径区间中颗粒重量的百分含量;累计分布表示小于或大于某粒径颗粒重量的百分含量

烧结活性

指烧结中,由于固态中分子或原子的相互吸引,通过加热,使粉末体产生颗粒黏结,经过物质迁移使粉末体产生强度并导致致密化和再结晶。粉状物料的表面能大于多晶烧结体的晶界能,这是烧结过程的推动力。一般情况下粉体粒度小,表面能大,起始收缩温度低,烧结活性高

SMT

表面组装技术(Surface Mounted Technology的缩写),是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺

RoHS指令

Restriction of Hazardous Substances,欧盟关于在电气和电子设备中限制使用某些有害物质指令,禁止或限制在电子产品中含有铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯、多溴联苯醚等有害物质

REACH

Registration, Evaluation,Authorization and Restriction of Chemicals,化学品注册、评估、许可和限制,是欧盟对进入其市场的所有化学品进行预防性管理的法规

作者 gan, lanjie