多層陶瓷電容器(MLCC) 的原理及介紹

我們都知道，電容就是可以儲存電量的容器，而電容的基本原理就是使用兩片互相平行的金屬，中間以空氣或是其他材料作為為絕緣物，將兩片金屬的一片接在電池的正極，另一片接在負極，金屬片上就能儲存電荷，這種能儲存電荷的裝置就稱為電容器，如下圖所示。

1)MLCC = Multi-Layer Ceramic Capacitor 中文名稱 : 積(多)層陶瓷電容器 2)電容器基本原理:    C (電容量) = εk( A/D )× n ------------------(公式 1) C :  電容量以 F (法拉) 為單位, 而MLCC 之 電容值 以 PF, nF,和 µF 為主     K : 介電常數 (依陶瓷種類而不同)    A : 導電面積 (產品大小及印刷面積而不同)    D : 介電層厚度 (薄帶厚度)    ｎ: 層數 (堆疊層數)

產品規格 1)溫度特性分類 : 電容值隨溫度變化情形,可分為 COG(NPO), X7R, Z5U, 5V... 等 2)依產品尺寸大小 : 0402 ; 0603 ; 0805 ; 1206 等 3)依電容量區分: 如 10 PF, 100P, 1nF, 1 µF, 10 µF.... 等 4)依工作電壓分: 如 10V, 16V, 25V, 50V, 100V, 200V, 500V, 1KV, 2KV, 3KV .... 5)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 產品描述須至少包括以上全部: 如 : NPO/0603/100PF/J /50V - 此產品為 : NPO 材質, 0603 大小, 容值100PF,  允差為±5% ,50V 之工作電壓 

溫度特性分類 1) Class 1 :溫度補償型        最常用為 COG (NPO) 系列， COG 為EIA標準,其意義為 : 從 -55C 到 125C 其電容值變化 (以25C 之電值為基準) 為 +/-  30 ppm/c.        NPO : 為 COG 一般常用之稱乎, 其意義為 N 表 負(negative), P表 正(positive)  O表零 ; 表示此電容器在使用溫度範圍中, 其電容變化量很小幾乎為零。

2) Class 2 系列 : 高介電常數型     最常用規格為 : X7R, Z5U, Y5V  其三個字母之意義, 依EIA規定如下

 依電容量區分 一. 產品之容值範圍: (NPO, X7R, Y5V)       NPO: 0.47pF - 10nF;       X7R: 100pF - 4.7 µF;       Y5V: 2.2nF - 47 µF         以上之容值, 依產品之尺寸大小而異 二. 容值分類方式 : ( A* 10n PF,  A之值依 E3, E6,  E12系列,  n依電容值大小)       E3 系列 : A = 1.0, 2.2, 4.7        E6 系列 : A = 1.0, 1.5, 2.2, 3.3, 4.7, 6.8       E12 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        一般而言, Y5V容值 以E3為主, X7R以E6為主, NPO 以 E12 為主     1)以實際容值表之: 如 10pF, 10nF, 10µF....     2)以代號表之: 如 102, 103, 104, 105, 223, 224, 474 ….. 等          EX: 104 = 10 * 104 pF = 100nF, 473 = 47 * 103 pF = 47 nF  以此類推.

MLCC的製成!!!!! 一. 厚膜積層技術 : 生胚成形 : 帶狀生胚，厚度: 5µm – 25 µm。 電極印刷 : 導電電極印刷, 依尺寸。 疊層技術 : 4 – 250 層。 切割技術 : Knife cutting, Laser cutting, Sawing。 二. 陶瓷共燒技術： 陶瓷及金屬電極材料 : 使用匹配的材料。 本體燒結技術 : 溫度 (950～1300°C)及氣氛控制 (空氣，氮/氫 混合氣)。 端電極技術 : 高溫燒附(750～900°C) 及氣氛控制 (銅電極)。 電鍍技術 (鍍鎳, 錫/鉛), 純錫電鍍。

MLCC以材料特性又分為NME(Noble Metal Electrolde，貴金屬電極)及BME (Base Metal Electrode，卑金屬電極)兩種製程技術，其生成運用的特性也稍有不同。NME比較穩定，經常作為耐高壓的產品，價錢也比較貴；BME則屬於低成本的產品，允差比較大，一般用在比較不挑剔的產品上。

試為基本測試, 各廠會依其特性加作某些測試 如 : HALT: 產品之加速老性測試 (150C / 7×Vr/ 2hr) ,  steam testing : 為焊焬性之加速老化測試 產品檢驗: 1) 尺寸: 產品尺寸大小. 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

感謝聆聽!!!!