多層片式瓷介電容器基礎(chǔ)知識解析

　　所謂片式多層瓷介電容器（MLCC）---簡稱片式電容器，是由印好電極（內(nèi)電極）的陶瓷介質(zhì)膜片以錯位的方式疊合起來，經(jīng)過一次性高溫燒結(jié)形成陶瓷芯片，再在芯片的兩端封上金屬層（外電極），從而形成一個類似獨石的結(jié)構(gòu)體，故也叫獨石電容器。

　　片式電容器除有電容器 “隔直通交”的通性特點外，其還有體積小，比容大，壽命長，可靠性高，適合表面安裝等特點。隨著世界電子行業(yè)的飛速發(fā)展，作為電子行業(yè)的基礎(chǔ)元件，片式電容器也以驚人的速度向前發(fā)展，每年以10%～15%的速度遞增。目前，世界片式電容的需求量在 2000億支以上，70%出自日本，其次是歐美和東南亞（含中國）。隨著片容產(chǎn)品可靠性和集成度的提高，其使用的范圍越來越廣，廣泛地應(yīng)用于各種軍民用電子整機和電子設(shè)備。如電腦、電話、程控交換機、精密的測試儀器、雷達通信等。

　　片式電容器的基本結(jié)構(gòu)

　　簡單的平行板電容器的基本結(jié)構(gòu)是由一個絕緣的中間介質(zhì)層加外兩個導(dǎo)電的金屬電極，基本結(jié)構(gòu)如下：

　　因此，多層片式陶瓷電容器的結(jié)構(gòu)主要包括三大部分：陶瓷介質(zhì)，金屬內(nèi)電極，金屬外電極。而多層片式陶瓷電容器它是一個多層疊合的結(jié)構(gòu)，簡單地說它是由多個簡單平行板電容器的并聯(lián)體。

　　瓷介的基本知識

　　一、 陶瓷介質(zhì)的特性

　　陶瓷是一個絕緣體，而作為電容器介質(zhì)用的陶瓷除了具有絕緣特性外，還有一個很重要的特性：就是極化。即它在外加電場的作用下，正負電荷會偏離原有的位置，從而表現(xiàn)出正負兩個極性。絕緣體的極化特性我們一般用介電常數(shù)ε來表示，即介質(zhì)的K值。下面例舉不同材料的介電常數(shù)：

　　真空： 1.0

　　空氣： 1.004

　　紙： 4~6

　　玻璃： 3.7~19

　　三氧化二鋁（Al2O3）： 9

　　鈦酸鋇（BaTiO3）： 1500

　　結(jié)構(gòu)陶瓷： 10~20000

　　瓷介的分類

　　陶瓷是一種質(zhì)硬、性脆的無機燒結(jié)體，一般分為兩大類：功能陶瓷和結(jié)構(gòu)陶瓷。用來制造片式多層瓷介電容（MLCC）的陶瓷是一種結(jié)構(gòu)陶瓷，是電子陶瓷，也叫電容器瓷。

　　電容器瓷根據(jù)國標按其溫度特性分為兩類：Ⅰ類電容器瓷（COG）和Ⅱ類電容器瓷（X7R、Y5V、Z5U）。

　　按其用途可以分為三類：①高頻熱補償電容器瓷（UJ、SL）；②高頻熱穩(wěn)定電容器瓷（NPO）；③低頻高介電容器瓷（X7R、Y5V、Z5U）。

　　高頻熱補償、熱穩(wěn)定電容器瓷屬Ⅰ類瓷，其瓷料主要成分是MgTiO3、Ti9Ba2O20、BaTi4O9和Nd-Ba-Ti再加入適量的稀土類氧化物等配制而成。其特點是介電常數(shù)較?。?0～100），介質(zhì)損耗?。ㄐ∮?5×10-4），介電常數(shù)一般不隨溫度的變化而變化。高頻熱補償電容瓷常用來制造負溫產(chǎn)品，此類產(chǎn)品用途最廣的地方就是振蕩回路，像彩電高頻頭。大家知道，振蕩回路都是由電感和電容構(gòu)成，回路中的電感線圈一般具有正的電感溫度系數(shù)。因此，為了保持振蕩回路中頻率（F=1/2π√ LC ）不隨溫度變化而發(fā)生漂移，就必須先用具有適當?shù)呢摐囟认禂?shù)的電容器來進行補償。

　　低頻高介電容器瓷屬Ⅱ類瓷，是強介鐵電陶瓷，一般是指具有自發(fā)極化特性的非線性陶瓷材料，其主要成份是鈦酸鋇（BaTiO3），其特點是介電系數(shù)特別高，一般數(shù)千，甚至上萬；介電系數(shù)隨溫度呈非線性變化，介電常數(shù)隨施加的外電場有非線性關(guān)系。

　　瓷介代號

　　陶瓷介質(zhì)的代號是按其陶瓷材料的溫度特性來命名的。目前國際上通用美國EIA標準的叫法，用字母來表示。常用的幾種陶瓷材料的含義如下：

　　Y5V：溫度特性Y代表 －25℃； 5代表＋85℃；

　　溫度系數(shù)V代表 －80％ ～ ＋30％

　　Z5U：溫度特性Z代表 ＋10℃； 5代表＋85℃；

　　溫度系數(shù)U代表 －56％ ～ ＋22％

　　X7R：溫度特性X代表 －55℃； 7代表＋125℃

　　溫度系數(shù)R代表 ± 15％

　　NP0：溫度系數(shù)是30ppm/℃（-55℃～＋125℃）