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HYPERLINKhttp://newperiodicals.wanfangdata.com.cn/qikan/INCLUDEPICTUREhttp://newperiodicals.wanfangdata.com.cn/qikan/periodical/image/logo.gif\*MERGEFORMAT电子元件与材料http://newperiodicals.wanfangdata.com.cn/qikan/periodical/dzyjycl/index.htmELECTRONICCOMPONENTS__TERIALS1999年第18卷第4期Vol.18No.41999HYPERLINKhttp://newperiodicals.wanfangdata.com.cn/qikan/periodical/index.htmINCLUDEPICTUREhttp://newperiodicals.wanfangdata.com.cn/qikan/periodical/image/qklogo.gif\*MERGEFORMAT片式多层元件新技术概论向勇 谢道华 摘要根据多层瓷介电容器的结构特征,全面概括了“独石”结构广泛应用于片式元件设计与制造的新趋势,重点论述了多层压敏电阻器,多层热敏电阻器,多层电感元件,多层复合元件等片式无源元件,引入独石结构较传统结构在性能上的显著改进和技术上的重大突破,总结了片式多层元件技术与应用的新进展 关键词片式元件;多层元件;独石结构;复合元件 中图分类号TN
603.5 TM53 TM54 TM55 TN373 矩形片式元件在众多表面贴装元件__C门类中,__应用最早,产销量最大,始终保持霸主地位主要包括两大类代表品种其一,以厚薄膜工艺制造的具有基片、电阻体、玻璃和导电体单层组合结构的片式电阻器;其二,以多层厚膜共烧工艺制造的具有交叠电介质与电极层独石一体化Monolithic结构的片式多层瓷介电容器MLCC,或称片式独石电容器MLCC源于有引线多层瓷介电容器的芯片直接用于混合集成电路HIC贴装早在60年代,美国Vitramon、ATC、MDI公司已开始批量生产70年代随着__T技术的兴起,__各大公司首创端电极电镀阻挡层与焊料层结构,成功地改善了MLCC的可焊性和耐焊接热,并且因其在小型化、片式化、高可靠等方面综合优势,使之迅速发展成为__C主导品种进入90年代,全世界MLCC年总产量超过千亿只,且呈现小尺寸、大容量、高耐压、复合化、多功能化的新趋势
08052012、06031608规格已占主体份额,04021005正持续上升、02020505和02010603等超微型规格也已面世电容量范围扩展到
0.1pF~47μF乃至更高介质厚度10μm以下的品种已商品化,叠层数可高达100层以上额定电压低端扩至16~
6.3V,高端达10~25kV高Q值、耐高温、低ESR、低ESL、低失真叠块型、网络型也先后投放市场MLCC制造包括两种典型工艺1以不锈钢带或有机薄膜为载基流延陶瓷介质薄膜生片,与丝网印刷内电极浆料交替叠合后共烧为一体的干法工艺;2丝网印刷陶瓷介质薄层与丝网印刷内电极浆料交替叠合后共烧为一体的湿法工艺MLCC独石化核心技术的飞速发展使MLCC性能日趋优异,同时也促进了各种片式元件的多层独石化趋势涌现出多种性能优异的新型片式多层元件本文就此作一简要评述1 片式多层压敏电阻器 压敏电阻器又称变阻器是一种对称限压型非线性电压敏感性电阻器1967年以__松下公司研制成功ZnO系压敏电阻器为标志在通信、测量、自动化、家用电器、汽车、电机、输变配电、避雷器等电子与电力领域,压敏电阻广泛用于过压保护、浪涌电流吸收对提高电子电气设施的可靠性、安全性和电磁兼容性起到重要作用 近年来,随着电子产品小型化、多功能化和__T的应用,IC、LSI、VLSI的集成密度和速度大幅度提高通过传导和感应进入电子线路的各类电磁噪声、浪涌电流甚至人体静电均能使整机产生误动作或损坏半导体器件传统ZnO压敏电阻因其击穿电压UB或压敏电压较高大于或等于80V,响应速度慢、通流量小、静电容量小、噪声吸收性能不足等弱点,而不能对高速IC实施有效保护半导体器件和微型电子电路的低压化要求降低过压保护的击穿电压一般说来,降低瓷体厚度可降低UB;调整瓷料基本配方,采用籽晶法、晶粒助长法增长瓷体晶粒,减少串联晶界数,也能降低UB对于传统单层结构,UB可降至50~18V,进一步降低则因瓷体机械强度难于保证,工艺一致性差,非线性系数α下降而受到局限5mm压敏电阻器所能达到的极限为Urms=11V,UB=18V,UC=36V,峰值电流I__x=100A,能量耐量极值ET=
0.3J,试验结果表明,当Ur__<10V,单层压敏电阻的I__x=25A,ET≤
0.1J,α<10,基本不具备实用价值且比容最高约为150×10-12F/mm3 理论上,多层陶瓷元器件的__完全可以采用MLCC制造工艺,瓷体厚度可达10μm甚至更薄具有独石结构的多层压敏电阻器应运而生,与MLCC结构类似,内电极与陶瓷薄层交错并联经端电极引出除进一步实现瓷体薄层化降低UB外,多层并联使电极有效__成倍增加,从而极大地提高压敏电阻的通流量和静电容量值并有效地缩小元件的体积与减轻重量当UB低至4~15V范围,多层压敏电阻器可保持非线性系数α为10~40尺寸为22205750时其他参数更具明显优势,单脉冲8/20μsI__x高达1000~1200AET达
1.4~
4.2J0603~2220规格比容达1500~4000×10-12F/mm3 目前UB已降至
3.5~8V,最大额定工作电压Urms和限制电压UC分别达到2~4V和10~17V,完全能够满足电路低压化的要求 __T的发展促进了压敏电阻器的片式化与单层压塑封装钩形短引线片式压敏电阻器相比,多层压敏电阻器结构特点决定其得天独厚的片式化程度优势片式多层压敏电阻器在上述微型化和低压化方面的优势显而易见此外,独石无引线结构使固有电感值低至1~3nH,元件响应速度可高达
0.2~
0.5ns而片式单层压敏电阻的响应速度一般低于10ns,片式多层压敏电阻的最大功耗降额特性也有较大优势 西门子公司生产CN系列0603~2220六个尺寸规格的片式多层压敏电阻器和CU系列
3225、4032等两个尺寸规格的片式单层压敏电阻器两者最低电压规格产品的性能比较如表1所示表中同栏SR型和S型分别为相应有引线品种,除响应速度外其他主要性能完全相同SR和S型的响应速度小于25ns,而CN型不超过
0.5nsCN系列的最大静电容量为24000pF,对提高噪声吸收性能大有裨益表1 西门子公司最低电压规格压敏电阻器的性能型号工作电压Urms/V UDC/V平均功耗P__x/W能量耐量极值ET/J峰值电流I__x/A压敏电压UB/V △UB.UB-1/%限制电压UC/V IC/A电容量C/pFCN0603M4G
45.
50.
0030.1308±
20191.0200CN0805M4G
45.
50.
0050.11008±
20191.0700CN1206M4G
45.
50.
0080.31508±
20171.01000SR1210M4SCN1210M4G
45.
50.
0100.42508±
20172.55000CN1812M4G
45.
50.
0150.85008±
20175.0_____SR2220M4SCN2220M4G
45.
50.
0201.410008±
201710.024000S05K11CU3225K11G
1114.
00.
0100.
310.018±
10361.01600S07K11CU4032K11G
1114.
00.
0200.825018±
10362.53100 美国__X公司生产
0603、
0805、
1206、1210四个小尺寸的品种静电容量为80~5500pF,有效地改善了压敏电阻的噪声吸收性能,见表2其中
0612、0508规格为网络型片式多层压敏电阻排,分别由4个0603和2个0504单元复合而成可满足PCB高密度__要求表2 美国__X公司低压压敏电阻器的性能指标尺寸规格工作电压<50μAUDC/V压敏电压1__UB/V限制电压8/20μsUC/V峰值电流8/20μsI__x/A能量耐量极值10/1000μsET/J典型电容量
0.5V1kHzC/pF典型电感量=100__/nsL/nH
06033.6~
303.5~4610~
65300.1150~1800<
1.
008053.6~
303.5~4610~6530~
1200.1~
0.380~5500≤
1.
512063.6~
483.5~6810~10030~
1500.1~
0.4185~4700≤
1.7121018~
6021.5~8339~120220~
5000.9~
3.0375~4750≤
2.
006125.6~
187.6~
2815.5~5020~
300.05~
0.175~825<
1.00508 以湿法工艺见长的英国SYFER公司也开始研制片式多层压敏电阻,尺寸为
0603、
0805、
1206、1210,UDC为
3.5~30V,ET为
0.1~
0.9J斯洛文尼亚KEKO公司、美国HARRIS公司和____rcon公司生产的片式多层压敏电阻主要性能指标在表3中列出其中,HARRIS产品Urms最低可达
2.5VKEKO公司可生产
0805、
1210、2220等三个规格的片式多层压敏电阻,最大静电容量高达20000pF,Urms最低可达2V在比体积电容和低压化方面更具优势表3 国外三个厂家低压压敏电阻器的主要性能指标制造商型号Urms/VUDC/VUB/VUC/VIC/AET/JI__x/AC/pFKEKOZV2M
08052502341010.052512000ZV2M
1210500234102.
50.15020000ZV4M
121010145.
581410.11005000ZV4M
222025145.
58142.
50.325018000HARRISV
3.5MLA
08052.
53.
53.7~
5.
51050.31202750V
3.5MLA
12062.
53.
55.0~
7.
014100.31006000V
5.5MLA
08054.
05.
57.1~
9.
315.
550.31202500V
5.5MLA
12064.
05.
57.1~
8.
715.
5100.41504500__rconTNR30MGA12/
120668.51222211601811TNR40MGA12/
121068.51222523153623 为进一步提高静电容量,西门子公司研制成功SHCV型大容量有引线包封型多层瓷介电容与压敏电阻复合元件电容量为
0.47~
1.5μF2X3和2E4组别Urms=14~20V,UB=22~33V,UC=40~58V,ET=
2.4~
7.8J,I__x=800~1200A据报道片式独石化电容器和压敏电阻复合元件正在研制之中 以SrTiO3为主晶相的材料系统构成压敏电阻的另一重要门类该系统较ZnO系统的介电常数高一个数量级其静电容量足以同半导体电容器相匹敌,因而ST系压敏电阻从本质上具有电容器与压敏电阻器的双重功能__松下公司首创ST系片式多层压敏电阻器
0805、1206尺寸,DC5V、12V、24V电压规格,不仅具有响应快的优点,对
0.7ns的静电放电ESD,1~2ns的猝发脉冲噪声有良好的抑制效果并能有效降低前沿脉冲噪声的dV/dt,改善数字化电路的抗干扰能力这又成为该领域新的发展分支2 片式热敏电阻器 热敏电阻器分为负温度系数和正温度系数两大类,即NTCR和PTCR前者主要用于军事、电信、医疗、汽车电子、自动化设施的温度补偿和温度检测后者主要用于通信、汽车、仪表、计算机和家用电器的恒温发热、限流保护、电机启动和TV消磁
2.1 片式多层NTCR NTCR基体材料采用尖晶石型过渡金属Mn、Co、Ni、Fe、Cu等氧化物半导体陶瓷其电阻率ρ和常数B两个重要参数呈正相关关系前者决定元件阻值高低后者反映阻值对温度的依赖关系片式NTCR主要采用端电极引出的单片型和基片厚膜型类似于矩形片式电阻器其常温阻值范围向低端扩展,则有B值降低的固有缺点国外有关厂商生产的片式单层NTCR性能指标见表4当阻值低至500~220Ω已无法维持3000K以上的高B值表4 国外有关厂商生产的片式单层NTCR性能指标制造厂商型号尺寸规格R(高阻段B/KR低阻段/ΩB/K德国西门子C620C62108051206680kΩ~220Ω4300~3100--__TDKNTCCS2012NTCCS321608051206150kΩ~470Ω4150~3250--__村田NTH5G1MNTH5G2M06030805200kΩ~1kΩ100kΩ~680Ω4250~31504250~3100470~2202950~2900__三菱TN
05.TN10TC
10.TC20TN
20.TN230402060308052MΩ~330Ω5043~3000220~302900~2150飞利浦
2322.6150805470kΩ~330Ω4130~3041220~1002900~2880美国KETE__KR08051206150kΩ~1kΩ4250~3200500~2503000美国FENWAL172173175060308051206500kΩ~3kΩ4144~3420500~2002758 近年来,超小型高性能温度补偿石英晶体振荡器等领域的进展和需求促进了高B值低阻NTCR的研制__采用高B值高阻材料以多层并联结构实现低阻化成为最有效途径西门子公司新__C16211206型片式多层NTCR,阻值100~10Ω,B值保持在3500K以上相对片式单层NTCR,有多项环境试验性能更优详见表5表5 环境试验性能比较试验项目参数单层__DNTC多层__DNTC上限类别温度125℃,标准板试验1000h|△R/R25|<3%<1%40℃,RH93%,放置21天|△R/R25|<3%<1%-55℃,+125℃,温度快速变化,10次循环|△R/R25|<3%<1%极限功率负荷试验0805/1206的P__x为210/300mW|△R/R25|0805|△R/R25|1206<5%<3%<1%弯曲试验基板弯曲2mm|△R/R25|0805|△R/R25|1206<5%<3%<3% __太阳诱电公司研制的TPB型片式多层NTCR较片式单层NTCR显示出多项性能优势,详见表6低阻段680~100Ω,B值4100~3150K__村田公司已__出NTH5G3__013F新品,阻值10Ω偏差±1%,B值为3380K,尺寸规格为0603而美国JeCal公司生产的片式多层NTCR阻值为150kΩ~220Ω,B值保持在4750~4100K的高指标表6 __太阳诱电公司的NTCR性能性能试验条件阻值变化率/%单层0805多层0603耐寒性-55℃,1000h<
0.60耐热性125℃,1000h<
0.6<
0.2耐热冲击性-55℃30min/125℃30min100次<
0.6<
0.3耐湿性85℃,RH95%,1000h60℃,RH95%,1000h <
0.8<
0.1 耐湿负荷85℃,RH95%,10mW1000h60℃,RH95%,10mW,1000h <
0.9<
0.1 耐焊接热240℃,5s3次<
0.9<
0.3耐溶剂性-<
0.2<
0.
12.2 片式多层PTCR PTCR主要采用高纯BaTiO3系半导体陶瓷作为敏感材料材料固有特性决定了传统单层PTCR难于降低阻值片式多层PTCR不仅能通过多层并联实现低阻化提高升阻比,而且明显改进了热敏电阻的电阻-温度迟滞特性,此外还可能实现不同居里点PTCR材料串联或并联式复合片式PTCR元件 片式多层热敏电阻器起步较晚,尤其PTCR实现独石化的工艺难度较大,目前尚处于发展初期与MLCC以多层并联实现高容值类似,片式多层热敏电阻器与压敏电阻器通过多层并联实现低阻特性后者在结构与工艺上均有极强的继承性3 片式多层电感元件 传统电感元件的结构核心是导线绕组为线圈,从而获得所需电感量及其他参数指标使线圈小型化并压塑封装引出钩形短引线是线圈片式化的主要途径,同时保持良好的工艺继承性和高性能指标其缺点是缩小体积受到限制,目前最小尺寸为
2.5mm×
2.0mm×
1.8mm,改立式绕线为卧式绕线无外壳结构可达06031608且完全无屏蔽采用独石结构可进一步实现小型化达04021005同时具有很好的磁屏蔽特性,其他独石结构元件由多层电容介质或电阻体并联而成,与之相比应用多层工艺实现线圈独石化的最大区别在于整个电极导体在多层叠合的铁氧体磁性材料内螺旋式串联并联型独石元件的制作仅用1~2个印刷图形辅以移位装置即可实现串联型独石电感元件的__至少需4~6个电极印刷图形电极在铁氧体层间通孔串联,需2~4个不同的通孔部位,或印刷过程中半层铁氧体膜片交错掩蔽实施干法工艺难度较大采用湿法工艺,铁氧体与电极浆料多工位交替印刷则较为有利由此派生出由电容、电感和电阻基体串联与并联组合而成的各种片式多层复合元件,更显其工艺优势已实现片式独石化的电感性元件有以下几类
3.1 片式多层电感器MLCI MLCI具有小体积、高可靠、磁屏蔽以及适于高密度自动装配的特点广泛用于计算机、汽车电子、自动化设施、传呼机和____等新型电子整机 各国若干厂商制造的MLCI主要性能参数在表7中列出大部分品种属通用型,磁性材料采用铁氧体其中__TDK公司的MLK、MLR、MLG型,太阳诱电的HK型,TOKO的LL型,村田的LQG11A型和韩国CTC公司的CL-B型MLCI,适用于射频乃至微波波段,采用低介电常数的陶瓷材料并通过结构优化设计降低杂散电容的方式获得较高的自谐振频率,通常为3~6GHz,典型值甚至高达20GHz表7 MLCI的主要性能参数国别厂家产品型号尺寸规格电感量I/μHQmin最大直流电阻RDC/Ω额定电流IDC/__自谐振频率SRF/MHz__TDKMLF0603,
080512060.047~22010~
650.08~
4.201~
3004.5~400MLKMLRMLG0402,
06031.0~100nH8~2013~78典型值
0.03~
1.00100~500500~5200__村田LQG21N
08050.1~
4.720~
300.17~
0.7030~25047~340LQG11A
06031.2~100nH160典型值
0.10~
0.25300500~6000__太阳诱电LK0603,
080512060.047~3320~
500.15~
1.055~3009~320HK0402,
060308051.5~470nH10~18-300400~4000__TOKOLL0402,
060308051.0~4700nH9~2022~60典型值
0.1~
4.0100~1000300~4000美国AEMMCI
0603080512060.047~1810~
500.1~
1.95~30020~320美国ISILCML
080512060.047~3315~
450.15~
1.255~30013~320美国__ECMIC
0805120612100.047~22020~
300.3~
4.25~1004~260美国BIBML
12060.12~1220~
350.30~
1.0515~10022~220美国JeCalSL
212060.047~3320~
500.15~
1.055~30013~320美国ACIMLC0603,
080512060.047~3310~
500.3~
2.15~30013~320美国FrontierFL0603,
0805120612100.047~22010~
450.15~
4.201~
3004.5~320韩国CTCR-A
080512060.068~115~
250.15~
0.60150~30075~280CL-B
08051.5~82nH15~
250.1~
0.9300600~4000中国__WalsinWL
321612060.047~1220~
350.15~
1.0515~10022~320中国__ABCMLS
321612060.33~3320~
300.50~
1.055~10013~145中国南虹SGMI
06030805120612100.407~22010~
500.15~
4.201~
3004.5~320SGHI
1.5~100nH8~
150.1~
1.0200~300500~
40003.2 片式多层磁珠MLCB 采用独石结构的片式多层磁珠,同样具有小尺寸、高可靠磁屏蔽、适于高密度线路板装配的特点有关厂家生产的MLCB主要性能对比见表8其中村田、TDK、太阳诱电与CTC公司已有复合阵列型磁珠排面世表8 MLCB的主要性能对比国别厂家产品型号尺寸规格100MHz阻抗Z/Ω最大直流电阻RDC/Ω额定电流IDC/__备注__TDKMMZ04020603,080540~
20000.1~
1.035~300-MPZ120640~506~103000大电流型__TOKINNZ0603,0805120626~
20000.05~
1.50100~600-__村田BLM0402,0603,08051206,18065~
27000.05~
1.5050~500-BLA1850,1225,061270~
6000.30~
0.55100~300四,六,八组复合阵列型BLM/P0603,0805,1206,180630~
800.01~
0.10500~6000大电流型__太阳诱电BK0402,06030805,120615~2500-50~1000-FBM0805,12061806,18101210,181233~1600-2000~4000大电流型BK3216061260~1000-50~200四组0603复合阵列型美国AEMMCB0603,0805,1206,180630~
15000.06~
0.80100~700-美国ISILCBH0805,12061210,1806181210~
6000.1~
0.9200~600-美国BIBMB0805,12061210,1812180617~
6000.1~
1.0200~600-美国ACIMLB0603,08051206,12101806,181210~
20000.1~
2.080~400-美国FrontierFB7~
20000.1~
2.1100~600美国AbracanACML7~
20000.1~
2.025~600韩国CTCHB0603,08051206,1806181220~
7500.05~
1.00100~600-HH-1HHH-1M1206,18061812,222037~
3750.042000~2500大电流型HB-4H182070,
4000.1,
0.4600,200四组1805复合阵列型韩国三星CIB0603,0805,12061806,1210,181211~
15000.05~
0.7050~600-中国__WalsinWB0805,12061210,180618127~
1500.1~
0.7200~600- MLCB广泛用于计算机、录像机、电视机、摄像机、汽车电子、传真机、数字式__通信等领域的电磁或射频干扰EMI/RFI抑制
3.3 片式多层扼流线圈 村田公司生产的LQG21C电源线用片式多层扼流线圈,具有小体积、大电感量、低直流电阻、磁屏蔽性好的优点电感量1~47μH,最大直流电阻
0.1~
1.2Ω,自谐振频率
7.5~75MHz,额定电流7~60__新研制成功的片式多层四端引出型共模式扼流圈PLM150R01和PLM150R02,额定电流分别为200__和100__,直流额定电压分别为50V和25V,在100MHz典型阻抗值分别为280Ω和680Ω适用于PC机、专用计算机、传真机和数字式__的EMI抑制外形尺寸均为1206 TOKIN公司生产的C5745Z四端引出型和T5745Z六端引出型片式独石共模式扼流线圈,100MHz阻抗值分别为140~600Ω和140Ω,最大直流电阻分别为
0.3~
1.0Ω和
0.5Ω,额定电流分别为100~300__和100__,额定电压均为DC
6.3V,外形尺寸均为2218TDK公司生产的MCZ2525型同类产品,阻抗300~1000Ω,额定电压DC10V,额定电流100__适用于各类电子整机的电磁干扰抑制
3.4 片式多层变压器 TDK公司生产的MTT5050六端引出型和MTT4532三端引出型片式多层变压器,使用频率300kHz~1MHz,电感量10~200μH,体积可缩小至现有线圈式变压器的1/5以下,且具有闭磁路结构,泄漏通量很小适合于微型化整机的高密度__4 片式多层复合元件 采用独石工艺将导体层、铁氧体层、屏蔽层、陶瓷介质层与功能层交替叠合共烧为一体可构成多种复合元件具有三端或多端电极引出和规则的矩形尺寸,避免各种异形结构,实现自动高速贴装主要包括以下几种类型
4.1 片式多层EMI抑制滤波器 穿心式滤波器被证明是抑制EMI最有效的无源元件之一,通常采用C型、LC型、π型和T型四种结构根据结构变化和各单元电容量、电感量的调整和匹配,改变截止频率,实现对指定频段电磁噪声的抑制片式化的穿心滤波器直接在线路板上贴装接地时,也可同时贯通导电屏蔽板,从而极大地改善在高频段的滤波效果 最常用的C型结构本质上是三端式穿心电容器单元采用独石结构实现的片式多层穿心电容器单元的接地端,一般在两侧同时引出而成外观四端式结构在实现多组单元复合阵列化时,亦共用该两个接地端片式多层EMI抑制滤波器广泛用于计算机及其外设、数字式音像产品、汽车电子、自动化设备、____等通用线路,电源线路及__线路波形保真等的EMI抑制有关厂商生产的该类产品性能对比见表9表9 C型片式多层EMI抑制滤波器性能对比国别厂商型号尺寸规格C/pFUR/VIR/__RI/MΩRDC/Ω备注__村田NFM39~41R0805,1205,180622~2200025~
10030010000.3~
0.6-NFM40~46P1205,1806,222022000~
1.5μF502~6A
10000.01~
0.04电源线用NPM839~840R1805,120510~1005025~50-22~100__波形保真用NFA1805,122522~2200050200~3001000-八,六,四组复合阵列型__三菱CNF1205,180522~2200050300_____
0.3-美国__XW3F1W2F10805,120622~2200050,100200~
30010000.6-W3F40612四组0603单元复合阵列型英国SYFER0805/E011206/E014805,120622~
0.1μF50,100200~300_____
0.35-____C22201000~
0.047μF50~50020A-
0.005大电流型__TDKCKD0805,1205,120622~
0.1μF16~
500.2~2A
10000.04~
0.60含大电流型 __村田公司生产的VFM41R型滤波器兼具变阻器功能和三端电容器C型结构,外形尺寸为1805型新__成功的VCM21R,VCM11R仅有两端结构,外形尺寸缩小为0805,0603静电容量为100~2200pF,UDC为16~18V,UB25~29V,UC45~50V,I__x为30~150A适用于汽车电子,通信及各类自动化设施的ESD防护和电磁噪声吸收 π型结构由一个电感单元串联于两个穿心电容单元之间形成SYFER公司生产的____P型采用这种结构内置电感量
0.5μH,额定电流10A,与C型结构____C型相比具有更好的插入损耗特性适用于高阻抗源高阻抗负载场合 T型结构由一个穿心电容单元串联于两个电感单元之间构成适用于低阻抗源低阻抗负载场合TDK公司生产的MEM
2012、MEM3216型、MEA80208组复合阵列型片式多层EMI抑制滤波器,采用T型结构对40MHz~
1.7GHz频段的电磁干挠的抑制有良好的效果
4.2 片式多层LC陷波器 TDK公司首创MXT4532和MXT5050,均分为LC串联型和并联型两种规格,外形尺寸为1812和2020最新改进型MXT2012和MXT3225,外形尺寸缩小为0805和1210MXT系列在700kHz~15MHz范围适用村田公司的LFH29外形尺寸为1808,适用于600MHz~
1.5GHz的射频/微波电路
4.3 片式多层中频变压器 TDK公司以独石工艺将电容器和变压器合为一体成功研制出MIA4532AR455三端式调幅和MIF4532F10R7五端式调频用片式多层中频变压器新一代型号外形尺寸由1812进一步缩小到1210,型号为MIA3225AR455,MIF3225F10R7和MIF3225F25R0,中频为455kHz、
10.7MHz和25MHz
4.4 片式多层延迟线 村田公司的LDH
33、LDH
36、LDH46适用于计算机高速数据处理工作站和高频测试仪器延迟时间
0.1~10ns,特性阻抗50ΩTDK公司的MXF2525D~5050D适用于音像产品,延迟时间45~200ns,阻抗560Ω~
3.3kΩ
4.5 片式多层LC滤波器 基于片式多层电容器和电感器复合结构与高温共烧工艺,TDK公司于80年代中期首创MXF2525,3225,4532,3535,5050型片式多层LC滤波器外形尺寸仅为1010,1210,1812,1313,2020主要用于调频广播的带通滤波,电视调谐器的高通滤波及音像产品的低通和带通滤波,适用频段为1~470MHz为适应__通信发展对元件高频化、微型化的要求,TDK公司__出高电导率银电极及低温共烧低损耗介质材料系统,研制成功DEA系列片式多层LC带通和低通滤波器外形尺寸为1812,1210适用于700MHz~2GHz的G__、AMPS、PHS等__通信产品 而村田公司则于1984~19__年先后突破印刷铜导体线圈与低温共烧介质材料系统等技术难题,并成功地将其应用于高频多层滤波器的制备采用与铜电极匹配在1000℃以下烧结的BASBaO-Al2O3-SiO2,BSSZBaO-SrO-SiO2-ZrO2和CZGCaZrO3-Glass等系统介质,以及无铁氧体印制电感线圈研制出LF系列片式多层LC滤波器在高频段能获得高稳定Q值,并通过调制层微调,改进线圈设计等方法克服电容和电感的离散,获得稳定的谐振频率从而使该类产品成为片式介质滤波器、片式声表面波滤波器之外的又一个__通信核心元器件种类例如,LFB30,LFA30,LFJ30带通,LFE35,LFK30低通,LFRH35高通滤波器,已覆盖200MHz~3GHz频段高达
5.8GHz的新品也正在研制之中外形尺寸由早期的3220例如LFD40缩小为大部分采用1812规格,新研制的LFSN
25、LFTB25分别达到1210和1206尺寸规格进一步挖掘多层结构潜力,微型化优势更加显著在此基础上,村田和TDK公司还研制出片式多层混合耦合器LDC20~35,片式多层混合均衡器LDB20~33,片式多层天线LDA30~40和片式多层陶瓷压控振荡器QVC10~100用于__通信领域5 其他片式多层元件 上述各类元器件属功能陶瓷与磁性瓷应用领域,均为多层电极浆料与瓷体生片叠合在高温下焙烧成为完整的“独石”整体结构而实现设计功能这种结构扩展应用于天然层状云母和人造有机薄膜介质的电容器,也显示出优异的性能
5.1 片式多层云母电容器 采用独石结构的云母电容器避免了传统的金属箔和卡子引出线,利于小型化其层间通过低温玻璃粉压合与热处理,外层以玻璃和绝缘漆涂覆,实现近似“独石”化结构具有高精度、低ESR及良好的温度特性、频率特性和功率特性__双信电机公司生产的UC12~UC55型片式云母电容器,在该类产品中独具特色已生产50V额定电压0603规格产品投放市场详见表10表10 __双信公司的片式多层云母电容器主要性能尺寸规格C/pF50V100V500V
06030.5~20--0805-
0.5~43-1210-
43.5~
2400.5~911812-241~
82091.5~4702220-821~2000471~
12005.2 片式多层有机薄膜电容器 传统卷绕式有机电容器,因电感量高而影响其频率特性,且尺寸小型化受到限制采用叠层结构有利于降低电感量和损耗,改善高频特性,进一步缩小体积,提高电容量和精度德国西门子公司最早研制成功叠层结构有机电容器并实现其大规模生产多层有机电容器的电极与介质层间通过涂覆热固性树脂热压,难以获得类似于无机材料多层元件理想的独石结构,需要在外层浸渍绝缘漆和高温固化环氧树脂保证其耐湿性进一步实现片式化难点有二其一,提高电容器本体耐热冲击性,以适应__T焊接要求西门子公司采用常规聚酯PET介质材料生产的B3254X型多层电容器,外形尺寸1812~6054,容量范围
0.015~
3.3μF,1μF产品的尺寸仅为2824但最高焊接温度不超过225℃,且上限类别温度仅为100℃对__T装配工艺和使用环境条件都有苛刻的限制早在80年代西门子公司和意大利Arcotronics公司都曾以聚苯硫醚PPS等高温塑料模压封装型式将其耐焊接热提高到260℃,5~10s水平但外形尺寸达到2018~3830,容量仅为
0.01~1μF比容较小不利于小型化的发展因此,克服厚型外壳封装成为又一技术难点近年来,西门子公司,飞利浦公司,松下公司分别采用PPS和聚2,6萘乙烯酯PEN生产的片式多层电容器兼顾耐热冲击性和薄层封装的要求,最高焊接温度可达245~260℃PPS,和240~245℃PEN,上限类别温度可达125℃比容可维持同类PET品种的水平片式有机多层薄膜电容器广泛用于时钟、谐振、LCD、开关电源等高精度线路装置三家厂商的产品主要技术规格在表11列出表11 片式有机多层电容器主要技术规格厂商型号URDC/VC/μF08051206121018122416松下E__UPENECHUPPS16~10016~50-100~
0.011000pF~
0.0473300pF~
0.0475600pF~
0.
10.012~
0.
10.012~
0.
220.047~
0.
10.12~
0.
470.12~
0.22飞利浦MKPSPPS25~160AC16~100V12061210181222202824220pF~6800pF470pF~
0.0151500pF~
0.0474700pF~
0.
220.022~
0.47西门子B3254XPETB3284XPEN63~400AC40~200V
1812222028244030504060540.015~
0.
220.022~
0.
680.068~
10.068~
10.15~
2.
20.22~
3.3B3274XPPS30,63AC20,40V
0.033~
0.
0680.068~
0.
330.22~
0.68-6 结束语 在__T日新月异的今天,源于多层瓷介电容器的独石结构成为一种新型的设计思想和工艺途径,其优越的结构与制作性能为__C的飞速发展注入了新的活力相信在不久的将来会涌现出更多更优异的片式多层元件,继续占据__C的主导地位__简介向勇 1966-男微电子学与固体电子学专业在读__生高级工程师从事电子材料与元器件的研究和管理工作.__单位天津大学电子信息工程学院 天津 300072____ 1 WinfriedGoldbrunner.__Dvaristorspoisedforsuc__ss.SiemensCompon1995;303:31~32 2 JanFabianMichaelProhammer.TemperaturecompensationwithNTCthermistors.SiemensCompon1994;295:21~22 3 HartmutMichelFerdinandUtner.MKTchipcapacitorssuitablefordipsoldering.SiemensCompon1985;203:109~112 4 Anon.Stacked-filmcapacitorsas__Ds.SiemensCompon1997;325:6~8 5 Anon.96电子部品ガイドブツク.电子技术,1996;381058~59 6 福山淳一.积层チツプ型NTCサミスタ.センサ技术,1993;131279~82 7 MitsuoSakakura.Ultra-miniatunechipinductorsforcommunicationsequipmentdown-sizingrequirements.JEE1993;305:65~65 8 MinoruTakaya.Su_____mountingtechnologiesforchiptransformersfiltersandinductors.JEE19__;2610:116~118 9 YasubiroMitsuya.ChipEMIfilterskeepnoiseoutoftran__issionscommunications.JEE1994;311:78~81 10 AkihiroOchii.__ramicmultiple-layerdevi__techniquesproveusefulinmobilecomequipment.JEE1994;3110:40~46 11 ShinyaNakai.Band-passlow-passfiltersadoptshieldplatenearsu_____.JEE1995;3211:17~20编辑傅成君收稿日期:1999-03-01 修回日期1999-05-05。