積層陶瓷電容器(Multi-layer Ceramic Capacitor,MLCC)是陶瓷電容器的一種,陶瓷電容分成單層陶瓷電容與積層陶瓷電容 (MLCC),其電容值含量與產品表面積大小、陶瓷薄膜堆疊層數成正比,由於陶瓷薄膜堆疊技術的進步,電容值含量也越高,漸可取代中低電容如電解電容和鉭質電容的市場應用,且MLCC可以透過SMT直接黏著,生產速度比電解電容和鉭質電容更快,加上3C電子商品走向輕薄短小特性,MLCC易於晶片化、體積小的優勢,成為電容器產業的主流產品,約占電容產值比重43%,其次為鋁質電解電容,約32%。
MLCC因為物理特性有耐高電壓和高熱、運作溫度範圍廣,且能夠晶片化使體積小,且電容量大、頻率特性佳、高頻使用時損失率低、適合大量生產、價格低廉及穩定性高等優點,缺點為電容值較小,遠不及鋁質電解電容,但因陶瓷薄膜堆疊技術越來越進步,電容值含量也越高,電氣特性也不斷改進,應用上已可以取代低電容值的鋁質電容,和價格偏高且有汙染問題的鉭質電容。
電容值 | 應用市場 | |
MLCC | 10~100uF | NB、手機、GPS、消費性電子 |
鉭質電容 | 47~400uF | NB、手機、工業用電子、車用電子 |
鋁質電容 | 400uF以上 | LCD TV、電腦、影音產品 |
MLCC是由平行的陶瓷材料和電極材料層疊而成,其內部結構為:陶瓷層及內部金屬電極層交錯堆疊而成,即每一陶瓷層都被上下兩個平行電極夾住,形成一個平板電容,再藉由內部電極與外部電極相連結,把每一個電容並聯起來,如此可提高電容器的總儲存電量。積層陶瓷電容器的總電容量為各電容量之和,電容並聯之目的在於增加電容量或儲存電荷。
以 MLCC 之材料結構來看,主要分為介電瓷粉與內外電極兩方面。介電陶瓷粉末主要原料是鈦酸鋇,外加各種添加材料後形成NPO、COG、Y5V、X7R、Z5U 等種類,依電氣特性應用也各不相同,介電瓷粉決定MLCC的特性。X7R、X5R 與Y5V屬於高容值,由等級來看,X5R與X7R優於Y5V,而NPO主要應於通訊產品;若以價格來看,同一尺寸與同一電容值的MLCC,X7R≒X5R>Y5V>Y5U。介電瓷粉全球供應商不多,屬寡佔市場,以美商Ferro獨佔全球晶片電容器用之介電瓷粉市場,國內信昌電為國內唯一上游電子材料供應商,主要供應集團母公司華新科及大陸廠商。
MLCC另一項約占生產成本 35%以上成本的是電極金屬,過去台灣廠商所採用的電極材料,外電極採用的是銀,內電極採用鈀金屬,因為受到主動元件的CPU及通訊用元件其速度不斷加快的趨勢,使MLCC的疊層數也必須提高,MLCC每增加一層疊層就必須塗上一層內電極,疊層數鈀金屬使用量也遽增,而由於鈀金屬為稀有貴金屬,價格相當昂貴,主要供應來自俄羅斯,在產量稀少的前提下,價格波動十分劇烈,甚至供應不及與缺貨,因此業者以卑金屬(鎳、銅)等金屬取代現行的鈀金屬電極材料,希望藉由BME(卑金屬)製程降低近三成的成本。
MLCC具有各種不同規格,而各產品間的差異主要在於電容值(單位電壓下貯存電量)、尺寸(1210以上、0805、0603、0402、0201等規格)、溫度穩定性(Y5V、X7R及NPO等)、操作電壓上限、安規認證、ESR(電容/充放電所需時間)及Q值(對輸入能量的耗損程度)等特性。以溫度穩定性為例,由於主要原物料介電瓷粉的差異,使得MLCC會產生不同的溫度穩定性,其中以Y5V型MLCC單位容值成本最低,X7R次之,NPO則最高,其中由於Y5V型因生產技術難度較低,價格便宜且競爭者多,故以台灣及中國大陸業者為主要供應商,隨著可攜式電子產品所需之溫度穩定性較高,因此X7R及X5R之MLCC將逐漸取代Y5V型。
MLCC依產品尺寸大小可區分為0201、0402、0603、0805及大於1206等規格,0805型、0603型主要用於主機板與筆記型電腦等資訊產品,0402與0201主要應用在高階手機上,隨著電子產品走向輕薄短小,帶動0402及0201規格之產品應用比重持續提升,成長動能來自iPod/iPhone、遊戲機及液晶電視等消費性電子產品需求。
MLCC全球主要供應商包括:日系Murata Mfg (市佔25%)、TDK(佔14%)、Taiyo Yuden(佔8%)、Kyocera、Panasonic,及國內國巨(市佔13%)、華新科(佔11%)、禾伸堂、天揚、蜜望實、 達方,與大陸風華高科。日系廠商皆以高容MLCC為主,國內國巨與華新科以生產大宗規格之中低容產品為主,禾伸堂則以利基型高壓、高容MLCC為主.
Y5V電容器是一種有一定溫度限制的通用電容器,在-30℃到85℃範圍內其容量變化可達+22%到-82%。
Y5V的高介電常數允許在較小的物理尺寸下製造出高達4.7μF電容器。
Y5V電容器的取值範圍如下表所示
Y5V電容器的其他技術指標如下:工作溫度範圍 -30℃ --- + 85℃ 溫度特性 +22% ---- -82% 介質損耗 最大 5%
貼片電容器命名方法可到AVX網站上找到。
屬 2類陶瓷介質,具有很高的介電係數,能較容易做到小體積,大容量,其容量隨溫度變化比較明顯,但成本較低。廣泛應用於對容量,損耗要求不高的場合。
特性:
電容範圍 1000pF~22uF (0.3V 1KHz)
環境溫度: -30℃~+ 85℃
溫度特性: ±22%~-82%
損耗角正切值: 50Volts: 3.5%
25Volts: 5.0%
16Volts: 7.0%
絕緣電阻: ≥4GΩ或 ≥100S/C (單位:MΩ)
抗電強度: 2.5倍額定電壓 5秒 浪湧電流:≤50毫安培
廠商:
日本:Murata
日本:TDK
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