PCB設計におけるデバイスパッケージ問題

2021-11-03

Author：Frank

MLCC温度特性はEIA仕様とJIS仕様により決定される. 分類表, 上記の図に示すように, 5 U/Y 5 VとZ 5 U/Z 5 Vも2番目のカテゴリーに変更されている. 事実上, 多くのシナリオはもはや使用されません. したがって, general MLCC can be roughly divided into class I (low permittivity series, paramagnetic) and class II (high permittivity series, ferroelectric). この種のコンデンサは、安定した電気性能を持ち、基本的には温度によって変化しない, 電圧と時間. 超小型・低損失コンデンサ材料タイプ. 高周波に適している, ウルトラ高周波PCB 高い安定性と信頼性を必要とする非常に高い周波数回路.

PCB

第2のカテゴリーはX 5 Rを含みます, x 8 r, X 6 S, Y 5 V, etc. 主材料はチタン酸バリウムである, しかし、貴金属は加えられます. X 7 R誘電体は強い誘電体であるのでX 7 R誘電体, それは、NPO誘電体より大きい能力でコンデンサを生産することができます. この種のコンデンサは、比較的安定した性能を有する, そして、その独特のパフォーマンスは、温度と電圧. それは、安定したコンデンサ材料のタイプに属します, そして、まっすぐな隔離で使われます, カップリング, バイパス, 中・高周波回路のフィルタ回路と高信頼化要件. 高い比誘電率を有するY 5 V誘電体キャパシタは、大きな比容積及び高い公称容量を有する大きなキャパシタを製造するためにしばしば使用される. しかし, 容量安定性はX 7 Rより悪い, その容量と損失は、温度に敏感です, 電圧その他の試験条件. 主に振動に使われる, カップリング, 電子全マシンにおけるフィルタリングとバイパス回路.

一般的に使用される仕様は、C 0 G（Np 0）、X 7 R、Z 5 U、Y 5 Vなどですが、異なる仕様には異なる特性と用途があります。

C 0 Gキャパシタは、高温補償特性を有し、バイパスコンデンサおよび結合コンデンサに適している

X 7 Rコンデンサはより厳しい工業用途に適した温度安定セラミックコンデンサである

Z 5 Uキャパシタは、小型で低コストで特徴づけられ、特に、デカップリング回路に適している

Y 5 Vキャパシタは、低温度のアルミニウム電解コンデンサに代わることができる、温度特性が悪いが、大きな容量を有する

C 0 G、X 7 R、Z 5 UとY 5 Vの主な違いは、彼らの異なる充填媒体です。コンデンサ容量で構成される異なる充填媒体のための同じボリュームにおいて、コンデンサ誘電損に続いて、容量安定性もまた異なるので、コンデンサの使用において、異なるコンデンサを選ぶ回路のコンデンサの役割に基づいているべきである。

キャパシタ容量

C 0 Gは、温度補償特性を有する一般的に使用されるMLCCである。充填媒体はルビジウム，サマリウム及び他のいくつかの酸化物である。C 0 Gは容量及び誘電損失において安定であり、動作温度の広い範囲を有する。容量変動は−55℃〜＋125℃の温度で0≦±30 ppm／℃であり、周波数による容量変動は、10±0.3℃以下である。耐用年数に対する容量の典型的な変化は，±±0 . 1 %以下である。

c 0 gコンデンサの容量と誘電損失はパッケージタイプによって異なり，大きなパッケージサイズの周波数特性は小さなパッケージサイズよりも優れている。C 0 Gキャパシタは、高周波回路の発振器、共振器および結合コンデンサのバイパスコンデンサに適している。

以下の図において、1206パッケージの容量値、C 0 G温度特性、25 V耐電圧、0.22×1／4コンデンサは、温度によって異なる。容量値は、全ての仕様に必要な温度範囲において、0.296・1・4・F・0.22016・1／4 Fである。エラーは非常に小さい。

X 7 Rコンデンサ

X 7 Rコンデンサは、温度安定セラミックコンデンサと呼ばれます。x 7 rキャパシタの温度特性はc 0 gよりも劣っている。温度が−55℃から＋125℃までの場合、容量変化は15 %である。なお、このとき容量容量変化は非線形である。

X 7 Rコンデンサの容量は、異なる電圧および周波数でも異なり、10年当たり約5 %の変化を表す10年当たり1 %程度の時間で変化する。

X 7 Rコンデンサは、主に低要求の工業用途で使用され、容量変動は、電圧が変化するとき許容範囲内である。X 7 Rの主な特徴は、同じ体積で比較的容量が大きくなることである。

X 5 RとX 7 Rは、主に高い温度ではなく、多くの使用も高いです。

1206パッケージの容量値、X 7 R温度特性、25 Vの耐電圧、温度の関数として0.22×1／4コンデンサ。全ての仕様で要求される温度範囲では、容量値は0.204・1・4・F・0.224・1・4・Fであり、誤差はC 0 Gよりも1桁大きいが、温度性能は非常に良好である。

Z 5 Uコンデンサ

Z 5 Uキャパシタは「ユニバーサル」セラミックモノリシックキャパシタと呼ばれる。ここで、Z 5 Uの温度範囲は＋10℃から＋85℃まで、容量変化は＋22 %〜−56 %、誘電損失は4 %である。Z 5 Uコンデンサは、主に小型および低コストで特徴づけられる。上記の2つのMLCCに対して、Z 5 Uキャパシタは同じ容量でキャパシタンスを有しているが、その容量は環境および動作条件に大きく影響され、その劣化率は10年毎に5 %減少することができる。

その容量は安定ではないが、その小型、低等価直列インダクタンス（ESL）及び等価直列抵抗（ESR）、及び良好な周波数応答は、特にデカップリング回路において広範囲の応用を可能にする。

一部のメーカーでは、対応する選択仕様が見つかりませんでした。次に、Np 0、X 7 R、Y 5 V、Z 5 Uの温度特性の比較曲線を示す。

Y 5 Vコンデンサ

y 5 vキャパシタはある一定の温度限界を持つユニバーサルキャパシタであり，y 5 vの誘電損失は5 %である。Y 5 V材料の静電容量、温度安定性は良くない、温度変化は、容量の大きな変化を引き起こす、設計は考慮に入れなければならない、摂氏-摂氏85度の範囲では、その容量の変化は+ 22 %に達することができます- 82 %、Y 5 Vは徐々にX 7 R、X 5 Rの良い温度特性に置き換えられます。一部のメーカーでは、対応する選択仕様が見つかりませんでした。次の図はネチズンの測定データを示しています。

c 0 g，x 7 r，z 5 u，y 5 vの温度特性と信頼性は次第に減少し，ターンコストは低下する。選択において、操作温度と温度係数要件が非常に低いならば、あなたはY 5 Vを使用することを考慮することができます、しかし、一般に、X 7 Rを使用するために、より高い要件はC 0 Gを選ばなければなりません。通常の条件下では，mlccは室温近傍でのx 7 rとy 5 v材料の静電容量を設計する。温度に対する容量の変化軌道は下方開放放物線である。温度が上がるか、落ちると、容量は減少するでしょう。

また、C 0 G、X 7 R、Z 5 U、Y 5 Vの誘電率も順番に小さくなるので、同じ大きさ、圧力を得ることができる。実用的なアプリケーションでは、多くの企業の開発と設計エンジニアは、理論に従って計算するが、MLCCのメーカーの実際の生産状況を知らない、しばしば頻繁に生成するか、存在しないいくつかの仕様を一覧表示するだけでなく、購入コストが上昇するだけでなく、配信時間に影響を与える。たとえば、0603 / C 0 G / 25 V / 300 pFコンデンサを使いたいが、0603 / C 0 G / 25 VのMLCCは一般的には1000 pFである。