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PCBA科技

PCBA科技 - PCB設計中的器件封裝問題

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PCB設計中的器件封裝問題

2021-11-03
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Author:Frank

MLCC溫度特性由EIA規範和JIS規範確定. 分類錶, 如上圖所示, 5U/Y5V和Z5U/Z5V也被改為第二類. 事實上, 許多場景不再使用. 因此, general MLCC can be roughly divided into class I (low permittivity series, paramagnetic) and class II (high permittivity series, ferroelectric). 這種電容器具有穩定的電力效能,基本不隨溫度變化, 電壓和時間. 它是一種超穩定、低損耗的電容器資料類型. 適用於高頻, ultra公司-高頻PCB 以及要求高穩定性和可靠性的甚高頻電路.

印刷電路板

第二類包括X5R, X8R, X6S, Y5V, 等. 主要資料是鈦酸鋇, 但添加的貴金屬不同. X7R電介質,因為X7R是強電介質, 它可以生產比NPO介質更大容量的電容器. 這種電容器效能相對穩定, 其獨特效能不隨溫度和電壓時間的變化而顯著變化. 屬於穩定電容器資料, 直接隔離使用, 聯軸器, 旁路, 濾波電路和中高頻電路的高可靠性要求. 高介電常數的Y5V介質電容器通常用於生產比容量大、標稱容量高的大型電容器. 然而, 其容量穩定性比X7R差, 其容量和損耗對溫度更敏感, 電壓和其他測試條件. 主要用於振盪, 聯軸器, 電子整機中的濾波和旁路電路.

MLCC常用的規格有C0G(NP0)、X7R、Z5U、Y5V等,不同規格有不同的特點和用途。

C0G電容器具有高溫補償特性,適用於旁路電容器和耦合電容器

X7R電容器是溫度穩定的陶瓷電容器,適用於要求較低的工業應用

Z5U電容器具有體積小、成本低的特點,特別適用於去耦電路

Y5V電容器溫度特性差,但容量大,可替代小容量鋁電解電容器

C0G、X7R、Z5U和Y5V之間的主要區別在於其填充介質不同。 在同一體積中由於不同填充介質組成的電容器容量不同,其次是電容器的介損、容量穩定性也不同,囙此在使用電容器時應根據電容器在電路中的作用選擇不同的電容器。

C0G(NP0)電容器

C0G是一種常用的MLCC,具有溫度補償特性。 其填充介質為銣、釤和一些其他稀有氧化物。 C0G的電容和介電損耗穩定,工作溫度範圍寬。 在-55℃到+125℃的溫度下,電容變化為0±30ppm/攝氏度,電容隨頻率的變化小於±0.3δC。C0G電容的漂移或滯後小於±0.05%,與大於±2%的薄膜電容相比,可以忽略不計。 容量相對於使用壽命的典型變化小於±0.1%。

C0G電容器的電容和介損隨封裝類型而异,大封裝尺寸的頻率特性優於小封裝尺寸的頻率特性。 C0G電容器適用於振盪器、諧振器中的旁路電容器和高頻電路中的耦合電容器。

在下圖中,1206封裝的電容值、C0G溫度特性、25V耐受電壓、0.22mF電容器隨溫度變化。 在所有規範要求的溫度範圍內,電容值為0.21996mF和0.22016mF。 誤差很小。

X7R電容器

X7R電容器被稱為溫度穩定陶瓷電容器。 X7R電容器的溫度特性不如C0G。 當溫度從-55攝氏度到+125攝氏度時,其容量變化為15%。 需要注意的是,此時電容器容量的變化是非線性的。

X7R電容器的容量在不同的電壓和頻率下也不同,並且隨著時間的推移每10年變化約1%,表示每10年變化約5%。

X7R電容器主要用於低要求的工業應用,當電壓變化時,容量變化在可接受範圍內。 X7R的主要特點是,在相同體積下,容量可以相對較大。

X5R和X7R主要是上層溫度不那麼高,而且用途也很多。

是1206封裝的電容值,X7R溫度特性,25V耐受電壓,0.22mF電容器作為溫度的函數。 在所有規範要求的溫度範圍內,電容值為0.204mF、0.224mF,誤差比C0G大一個數量級,但溫度效能非常好。

Z5U電容器

Z5U電容器被稱為“通用”陶瓷單片電容器。 這裡應該注意的是,Z5U的溫度範圍為+10攝氏度至+85攝氏度,容量變化為+22%至-56%,介電損耗為4%。 Z5U電容器的主要特點是體積小、成本低。 對於上述兩種MLCC,Z5U電容器具有相同體積的電容,但其電容受環境和工作條件的影響很大,其老化率每10年可降低5%。

雖然其容量不穩定,但其體積小、等效串聯電感(ESL)和等效串聯電阻(ESR)低以及良好的頻率回應使其具有廣泛的應用,尤其是在去耦電路中。

在一些廠家還沒有找到相應的選型規範。 下圖顯示了NP0、X7R、Y5V和Z5U的溫度特性比較曲線。

Y5V電容器

Y5V電容器是具有一定溫度限制的通用電容器,Y5V的介電損耗為5%。 Y5V資料的電容,溫度穩定性不好,溫度變化會引起容量的大變化,設計時必須考慮,在-30攝氏度到85攝氏度的範圍內,其容量變化可以達到+22%-82%,Y5V將逐漸被X7R取代,X5R具有良好的溫度特性。 在一些廠家還沒有找到相應的選型規範。 下圖顯示了線民的量測數據。

C0G、X7R、Z5U和Y5V的溫度特性和可靠性依次降低,成本依次降低。 在選擇時,如果工作溫度和溫度係數要求很低,可以考慮使用Y5V,但一般要使用X7R,要求較高的必須選擇C0G。 在正常情况下,MLCC旨在使X7R和Y5V資料的電容接近室溫。 容量相對於溫度的變化軌跡是一條向下開口的抛物線。 隨著溫度的升高或降低,容量將降低。

而C0G、X7R、Z5U、Y5V介質的介電常數也依次降低,囙此在相同的尺寸和壓力下,可以製作的電容也依次降低。 在實際應用中,許多公司的開發和設計工程師根據理論進行計算,但不知道MLCC製造商的實際生產狀況,往往列出一些很少生產甚至不存在的規格,這不僅導致採購成本上升,而且影響交貨期。 例如,您想要使用0603/C0G/25V/3300pF電容器,但0603/C0G/25V MLCC通常只有1000pF。