積層陶瓷電容器簡介制造工藝及開發(fā)課件

docin/sundae_meng1積層陶瓷電容器簡介(MLCCIntroduction)docin/sundae_meng1積層陶瓷docin/sundae_meng2內(nèi)容一.MLCC產(chǎn)品簡介二.MLCC制造簡介三.MLCC產(chǎn)品開發(fā)docin/sundae_meng2內(nèi)docin/sundae_meng3一.MLCC產(chǎn)品簡介docin/sundae_meng3一.MLCCdocin/sundae_meng4MLCC產(chǎn)品簡介1)MLCC-

Multi-LayerCeramicCapacitor

多層陶瓷電容器2)電容器基本原理:C(電容量)=εk()×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μF為主K:介電常數(shù)

(依陶瓷種類而不同)A:導(dǎo)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)ｎ:層數(shù)

(堆棧層數(shù))

AD0docin/sundae_meng4MLCC產(chǎn)docin/sundae_meng5產(chǎn)品剖面圖外電極陶瓷本體內(nèi)電極陶瓷本體:

介電陶瓷材料

(以鈦酸鋇,氧化鈦…等為主)內(nèi)電極:

以銀/鈀

合金或鎳為主(配合陶瓷材料)外電極

:

以銀或銅為主(最外電鍍鎳/錫

以利SMT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/sundae_meng5產(chǎn)品剖面圖外電極docin/sundae_meng6產(chǎn)品種類(規(guī)格)介紹MLCC產(chǎn)品分類(規(guī)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,Y5V

等2)依產(chǎn)品尺寸大小

:0402;0603;0805;1206等3)依電容量區(qū)分:如10PF,100P,1nF,1μF,10μF

等4)依工作電壓分:如10V,16V,25V,50V,100V,200V,500V,1KV,2KV,3KV5)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(chǎn)品描述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之工作電壓docin/sundae_meng6產(chǎn)品種類(規(guī)格)docin/sundae_meng7產(chǎn)品種類介紹:溫度特性分類-COG以溫度特性(TCC)分類:電容值隨溫度之變化情形,以EIA為規(guī)范1)Class1:溫度補償型

最常用為COG(NPO)

系列COG為EIA標(biāo)準(zhǔn)其意義為:從-55C

到125C

其電容值變化(以25C之電容值為基準(zhǔn))為+/-30ppm/c

NPO:為COG一般常用之稱乎,其意義為N表負(fù)(negative),P表正(positive)

O表零

;表示此電容器在使用溫度范圍中,其電容變化量很小幾乎為零docin/sundae_meng7產(chǎn)品種類介紹:溫docin/sundae_meng8產(chǎn)品種類介紹:溫度特性分類-X7R,Z5U,Y5V2)Class2系列:高介電常數(shù)型最常用規(guī)格為:X7R,Z5U,Y5V其三個字母之意義,依EIA規(guī)定如下X7R:從-55C(X)

到125C(7)其容量變化(以25C為基準(zhǔn))必須±15%(R)

以內(nèi)Y5V:從-30C(Y)

到85C(5)其容量變化(以25C為基準(zhǔn))必須+22到-82%(V)以內(nèi)docin/sundae_meng8產(chǎn)品種類介紹:溫docin/sundae_meng9產(chǎn)品種類介紹-依尺寸大小尺寸系列:以產(chǎn)品之長寬定義之,如0402-長:0.04inches,寬:0.02inches

其定義分為-英制及公制如下表厚度:0402及0603之厚度和寬度一樣

其余產(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(zhǔn)長寬厚docin/sundae_meng9產(chǎn)品種類介紹-docin/sundae_meng10一.產(chǎn)品之容值范圍:(NPO,X7R,Y5V)NPO:0.47pF-10nF;X7R:100pF-4.7μF;Y5V:2.2nF-47μF以上之容值,依產(chǎn)品之尺寸大小而異二.

容值分類方式:(A*10nPF,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=1.0,1.5,2.2,3.3,4.7,6.8E12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,10μF2)以代號表之:如102,103,104,105,223,224,474…..等104=10*104pF=100nF,473=47*103pF=47nF以此類推產(chǎn)品種類介紹-依電容量區(qū)分docin/sundae_meng10一.產(chǎn)品之容docin/sundae_meng11產(chǎn)品種類介紹-依工作電壓區(qū)分一般而言,MLCC之工作電壓(RatedVoltage)分為:1)一般產(chǎn)品之工作電壓

:10V,16V,25V,50V,

各種類之產(chǎn)品X7R,Y5V:10V,16V,25V,50V均有NPO:50V,25V之產(chǎn)品,但以50V為大宗,2)高壓產(chǎn)品:工作電壓大于500V以上,以NPO及X7R

之產(chǎn)品為主同一系列之產(chǎn)品,其工作電壓越高則其介電層厚度須越厚,相對上其電容值較低EX:Y5V/0603/100nF產(chǎn)品其工作電壓可達(dá)25v(堆棧層數(shù):約20層,介電層厚:12μm)Y5V/0603/1μF產(chǎn)品其工作電壓只有10v(堆棧層數(shù):約76層,介電層厚:7μm)docin/sundae_meng11產(chǎn)品種類介紹docin/sundae_meng12產(chǎn)品種類介紹-允差范圍允差范圍(Tolerance),指電容值之范圍基本表示:B:±0.1pF,C:±0.25pF,D:±0.5pF,F:±1%G:±2%J:±5%,K:±10%,M:±20%,Z:-20%/+80%NPO

之允差有B,C,D,F,G,J,K由于NPO之容值較小,故其一般產(chǎn)品之允差因容值大小而不同,基本分別為:C>10P

以J

為主,而G及K亦有,C<10PF以C及D

為主X7R

以

K

為主,M亦有Y5V

以Z

為主,M亦有所有允差依客戶要求而定,其允差范圍可由測試機篩選,不過基本原則如上當(dāng)然其范圍越寬,則產(chǎn)品之收成率越高docin/sundae_meng12產(chǎn)品種類介紹docin/sundae_meng13產(chǎn)品介紹-電氣特性介紹1)品質(zhì)系數(shù)(Q值)表示:DF或TanδDF或Tanδ以%表之,而Q=1/DF=1/Tanδ一般而言,DF值會隨產(chǎn)品種類而異:NPO<0.1%X7R<2.5-5%Y5V<5-12.5%

依其容值大小而異2)絕緣電阻值(IR):通常以MΩ(106Ω)和GΩ(109Ω)表之MLCC之IR要求:NPO>100GΩ

X7R:R*C>1000MΩ-μFY5V:R*C>500MΩ-μFR*C:R(絕緣電阻值MΩ)*C(電容量μF)之乘積EX:X7R/100nF產(chǎn)品之IR>(1000MΩ-μF/0.1μF)=104MΩ所示之值,其實際值以各廠商而異,不過其值不會太大的差異docin/sundae_meng13產(chǎn)品介紹-docin/sundae_meng14產(chǎn)品介紹-電氣特性介紹3)耐壓值:為耐較高電壓之承度一般之值為:2.5倍之工作電壓4)老化率(AgeingRatio):為電容量隨時間變小之程度,

其值表為%(pertimedecade(hr)),即每一decade,電容量衰減程度

NPO=0%,X7R=1%-3%,Y5V=3%-7%

依不同容值而異,pertimedecade(hr):1-10小時,10-100hr,100-1000hr,各為一個decade5)量測頻率:MLCC一般量測頻率如下NPO<1nF

則1MHz,NPO>1nF

則1KHzX7R

及Y5V

通常為1KHzdocin/sundae_meng14產(chǎn)品介紹-電docin/sundae_meng15產(chǎn)品介紹-其它電氣特性介紹除上所示之特性外,在客戶使用上,有時會考慮以下之特性: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)DCBias:電容值及DF值在直流電

(不同之伏特數(shù))下之變化XCXL頻率共振頻率ΩMLCC頻率特性等效電路圖ESLESRCdocin/sundae_meng15產(chǎn)品介紹-docin/sundae_meng16產(chǎn)品種類NPO,X7R,Y5V基本之比較++最佳,+次之,-最差溫度特性及DF值由于介電陶瓷材料之不同而異電容值之差異主要由于陶瓷材料之介電常數(shù)(K)不同NPO

之K=30-100X7R

之K=2400-4000Y5V

之K=12000-20000電容器基本原理:C(電容量)=εk()×nADdocin/sundae_meng16產(chǎn)品種類NPdocin/sundae_meng17產(chǎn)品可靠度測試MLCC所須可靠度測試項目為,根據(jù)EIA之規(guī)定:詳細(xì)內(nèi)容參閱產(chǎn)品目錄一般而言,上述測試為基本測試,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/7×Vr/2hr)

steamtesting:為焊焬性之加速老化測試docin/sundae_meng17產(chǎn)品可靠度測試docin/sundae_meng18產(chǎn)品出貨檢驗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_meng18產(chǎn)品出貨檢驗1docin/sundae_meng19二.MLCC制造簡介docin/sundae_meng19二.MLCCdocin/sundae_meng20MLCC主要材料簡介1)陶瓷本體:

介電陶瓷材料(以鈦酸鋇,氧化鈦,鈦酸鎂,鈦酸鍶…等為主)-依產(chǎn)品種類(NPO,X7R,Y5V),燒結(jié)溫度,燒結(jié)氣氛

2)內(nèi),外電極

:Ag,Pd,Ni,Cu-依燒結(jié)溫度及燒結(jié)氣氛

–+–+–+–+介電性--因極化而成

-感應(yīng)極化,-自發(fā)性極化–+–+–+–+-++++---+++---(×10-6Ω.cm)docin/sundae_meng20MLCC主要docin/sundae_meng21MLCC制造方法一.厚膜積層技術(shù):-生胚成形:帶狀生胚--厚度:5μm-25μm-電極印刷:導(dǎo)電電極印刷,依尺寸-迭層技術(shù):4-250層-切割技術(shù):

Knifecutting,Lasercutting,Sawing

二.陶瓷共燒技術(shù):-陶瓷及金屬電極材料:材料匹配-本體燒結(jié)技術(shù)

:溫度

(950-1300C)及氣氛控制(空氣,氮/氫混合氣)-端電極技術(shù):高溫?zé)?750-900C)及氣氛控制(銅電極)

電鍍技術(shù)(鍍鎳,錫/鉛),純錫電鍍docin/sundae_meng21MLCC制造方docin/sundae_meng22堆棧燒結(jié)印刷調(diào)漿瓷膜成型電極膠均壓切割去膠倒角沾銀測試包裝電鍍燒附MLCC制造流程圖解docin/sundae_meng22堆棧燒結(jié)印刷調(diào)docin/sundae_meng23MLCC-BME及NME之制程技術(shù)NME(NobleMetalElectrode)目前MLCC之制造方式分為:BME及NME

二種技術(shù)其比較如下:BME(BaseMetalElectrode)Pd/AgAgNiCu材料制程產(chǎn)品金屬材料:銀/鈀成本:高金屬材料:鎳/銅成本:低熱制程:空氣成本:低熱制程:氮/氫,還原氣氛成本:高低容,高壓產(chǎn)品NPO,X7R高容產(chǎn)品Y5V,X7R,Z5Udocin/sundae_meng23MLCC-docin/sundae_meng24三.MLCC產(chǎn)品開發(fā)docin/sundae_meng24三.MLCCdocin/sundae_meng25Task2000FoundationDevelopmentAndGrowthPhaseIIIFullrangesupplyInonetime2019SetupYear2019MarketGrowth2019FullRangeTechnologyInstallationMLCCPlanningAndExecutionPhase0ProductionScaleTechnologyinstallProductionScaleCompostar(華亞)HJC(華容)Technologyinstall華容--MLCC產(chǎn)品開發(fā)時程PhaseⅠPhaseⅡMLCCWithBME<50layersMLCCwithBME50<layer<150BMEMLCC15E/MPd/AgMLCC1E/MBMEMLCC4E/MBMEMLCC8E/MBMEMLCC10E/MBMEMLCC20E/MBMEMLCC25E/MTech.SetupNMEMLCC4E/MNME/MLCC0.5E/MNMEMLCC2E/MTech.SetupNormalNPOLowfiringHighFrequencyNPOSmallsize0402HighVoltageSpecialDesignforCustomerRequirementsC-array,lowindu