最全面貼片電阻器和電容器知識

貼片式固定電阻器又稱片式固定電阻器，簡稱貼片電阻、片阻。英文 Chip Fixed Resistor 簡稱 Chip-R、SMD Risistor，是電子電路中使用量最大，應用最廣的元件。

分類

從材料工藝角度分主要有兩大類：

厚膜貼片電阻器 Thick Film Risister

薄膜貼片電阻器 Thin Film Risister

兩者區(qū)別對比見表一。

表一 厚膜貼片電阻器和薄膜貼片電阻器對比

目前厚膜貼片電阻器生產(chǎn)量使用量占絕大部分。

以下內容以厚膜貼片電阻器為主。

厚膜貼片電阻從設計性能上可分為常規(guī)、超低阻值、高壓、高阻、精密和大功率等六種類別，具體差別見表二。

表二厚膜貼片電阻不同類別區(qū)分

貼片電阻中的還有一類叫零歐姆電阻，本質上相當跳線,應用相當廣泛。

外型外觀

內部結構

生產(chǎn)流程

尺寸規(guī)格

貼片電阻主要有“0201~ 2512”9個標準化的尺寸規(guī)格系列。有兩種尺寸代碼系統(tǒng)表示方式：

①EIA英制：如1206，”12”表示長度為0.12英寸，“06”表示寬度為0.06英寸。

②國際單位制：如3216，“32”表示長度為3.2mm英寸，“16”表示寬度為1.6mm。

由于1英寸=25.4mm，所以經(jīng)標準化后英制“1206”與國際單位單位制“3216”表達的尺寸規(guī)格一致。

表三貼片電阻常規(guī)尺寸系列

具體尺寸公差,不同廠家略有不同。

還有更小尺寸的，如國巨的：

RC0075長0.30X寬0.15X厚0.10 (mm)

RC0100長0.40X寬0.20X厚0.13 (mm)

當前應用最廣的尺寸是040206030805及1206。0201及更小尺寸主要用于移動終端集成度較高的產(chǎn)品中；2010和2512等大規(guī)格主要用于大功率如電力電路領域。

標稱阻值及公差

標稱阻值：標識在電阻器上的阻值。要根據(jù)標準化了的阻值系列表進行標識。

公差：電阻器的標稱阻值與實際測量的阻值是存在偏差的，對偏差設定一個限度，如標稱阻值+5%范圍內，這就是標稱電阻值的公差或叫容許誤差、精度。

貼片電阻的標稱電阻值和公差按1952年國際電工學會規(guī)定的“固定電阻器和固定電容器優(yōu)選值及其公差”系列確定。

優(yōu)選值是一系列的數(shù)值或數(shù)列，是通過下面公式得出：

公式

E分別取6、12、24、48、96、192

K取0、1、2、3 …自然數(shù)

當E取值24，K為0 、1、 2 … 21、22、23時就可得到E24系列值，見表三，左邊第一列。

E24最常用的系列值。標稱阻值按系列確定，每個電阻器的阻值是系列值的1倍、10倍、100倍、1000倍、10000倍 … 。

表四給出E24系列值及據(jù)E24系列值進行標稱的系列標稱阻值。

表四E24系列值及對應系列標稱阻值

當E-24系列標稱電阻值的允差取±5%時，例如：

標稱阻值“620”下限值為620ΩX(1-5%)=589Ω

標稱阻值“560”上限值為560ΩX(1+5%)=588Ω

如此推算，取公差為J級：±5%時，對應E24系列標稱阻值的相鄰標稱阻值上下限充值剛好相銜接。

據(jù)公式一，可形成E6、E12、48、E96、E192系列，其中E96也是貼片電阻常用系列，E96的公差為F級：±l.0%。

E24、E96系列是最常用的，選擇阻值是應選擇接近計算值的標稱值。公差標稱與阻值系列相關，公差越窄，精度越高，成本越高。

電阻值溫度系數(shù)TCR

TCR—TemperatureCoefficient ofResistance

電阻值溫度系數(shù)--表征電阻值隨溫度變化的程度。

用于制造厚膜貼片電阻器的電阻體材料電阻值會隨溫度的變化而有一定的變化，因此隨溫度的變化電阻值會發(fā)生變化。

定義式：TCR=dR/(R.dT)

即當溫度改變1℃時，電阻器電阻值的相對變化，單位為ppm/℃（即10E（-6）/℃）。

實際應用時，采用平均電阻溫度系數(shù)

其中：△T=T2-T1

T1= +25 °C 基準溫度

T2=（ –55 ~ +125 ）°C 測試溫度

R1=+25 °C基準溫度下的電阻值

R2=（ –55 ~ +125 ）°C 測試溫度點下的電阻值

TCR有負溫度系數(shù)、正溫度系數(shù)和臨界溫度系數(shù)（在某一特定溫度下電阻只會發(fā)生突變）。

電阻體電極中的氧化釕與玻璃的比例成份決定了TCR的具體值。不同廠家、不同尺寸規(guī)格及不同阻值段所采用的電阻體材料不同，其阻值溫度系數(shù)（TCR）有差異，一般在（±50~±600）ppm/℃，常見有±100 ppm/℃、±200 ppm/℃、±400 ppm/℃。

因環(huán)境存在溫度變化，電阻器工作時也會引起溫升，阻值隨溫度變化對電路的工作穩(wěn)定性將產(chǎn)生不良影響，電路要求越高，電阻溫度系數(shù)應越小，特別是作為基準電壓和提供工作點的電阻，更應該注意這一點。厚膜貼片電阻TCR最好水平做到±50ppm/℃，如需要變化率更小的電阻器，即須選用薄膜貼片電阻器，其TCR可達到±5ppm的水平。

選用時注意參考廠家提供的技術資料，掌握控制TCR參數(shù)。

額定功率與最大額定電壓

額定功率

貼片電阻通電做功發(fā)熱升溫，如熱功率過大，散熱不良，貼片電阻溫升過高會被燒毀。需要對貼片電阻熱功率進行限制，為額定功率。

公式：P = I2R = U2/ R

貼片電阻散熱能力與材料、形狀和尺寸有關。同為厚膜貼片電阻，尺寸規(guī)格越大，散熱面積越大，額大功率就越大。

表五貼片電阻的尺寸規(guī)格與功率關系表

厚膜電阻器的額定功率通常定義在環(huán)境溫度70℃下，當高于70℃時，應參照斜率按對應溫度降額使用,見圖A。

圖A 額定功率降額曲線

貼片電阻功率一般都較小，注意設計余量，必要時采用降功率設計；有些尺寸的功率是可以兼容的，如0805可以做到1/4W與1206相當，具體要參考生產(chǎn)廠家技術資料

額定電壓（Vr）

額定電壓與額定功率有一定的相關性，最大工作電壓與尺寸有關，一般地額定工作電壓不超過200V，額定電壓大于200V的屬中高壓產(chǎn)品，需特別的設計。目前貼片電阻器的最大額定工作電壓最高可達1000V。

最大額定電壓不能完全按公式（P=U2/R）確定，因為當貼片電阻阻值R較大時，據(jù)公式得出的電壓值會很高，大大超出貼片電阻材料結構承受能力。

最大額定工作電壓是由貼片電阻材料與結構決定的，不同廠家的材料與結構略有不同，最大額定工作電壓值會有所差異，選用時需注意。

表六貼片電阻最大額定工作電壓表

過載工作電壓不能超過最大額定工作電壓的2倍，如1206常規(guī)型過載電壓不能大于400V。

在實際使用貼片電阻時，應當同時滿足額定功率和最大額定電壓要求。

命名方法

各廠家品牌貼片電阻的命名方法不完全一致，但基本包含有產(chǎn)品系列、尺寸、標稱電阻值、誤差級別和包裝方式等信息，有些品牌命名還含有溫度系數(shù)、額定功率等信息。

常見的命名規(guī)則

標識在貼片電阻器電阻體表面上的阻值代碼一般規(guī)則如下：

E24系列公差±5%：

兩位有效數(shù)字+零的個數(shù) 10KΩ=103

E96系列公差±1% ：

三位有效數(shù)字+零的個數(shù) 10.2KΩ=1022

不同品牌具體標示方式不盡一致,參看相關廠家說明資料.

全球主要品牌及產(chǎn)品命名方式

貼片電阻使用常見問題

厚膜貼片電阻器制造工藝相當成熟,多為自動化大規(guī)模生產(chǎn)，產(chǎn)品一致性好，來料中最常見的問題不是很多，使用過程中主要有以下問題：

電極脫落：

電阻本身的電極附著強度不好或是焊接過程溫度過高灼傷電極，特別是手工焊接時更容易發(fā)生這種情況。

阻值變異：

一般都是阻值變大而失效。主要是長時間過載造成的。貼片電阻應用的線路往往元件密度都比較高，散熱條件也就差一些，考慮可能較高的環(huán)境溫度，選用電阻時要進行降功率設計。

端電極氧化：

易造成虛焊。顯微鏡下觀察外電極是否發(fā)黃發(fā)黑或可焊性試驗（235℃*3s）觀察外電極上錫情況（上錫率>85%）

基體斷裂：

主要受到機械應力破壞所致，極個別是熱應力引起。

最全面陶瓷貼片電容(MLCC)知識篇章，值得電子工程師們珍藏。

多層片式陶瓷電容器

——簡稱貼片電容、片容

日本及臺灣地區(qū)常稱為積層電容或疊層電容

MLCC—Multi-LayerCeramicCapacitors

1960’s由美國人發(fā)明，1980’s日本人發(fā)揚光大并實現(xiàn)用低成本賤金屬量產(chǎn)。

制造流程

內部結構

尺寸系列

標準系列化的外形尺寸

最常用英寸單位系統(tǒng)來表示：

0603—"06"表示:長0.06inch=1.6mm，

"03"表示:寬0.03inch=0.8mm

也有用國際單位系統(tǒng)表示：

1608—"16"表示:長1.6mm

"08"表示:寬0.8mm

表一 貼片電容全系列尺寸表

最小規(guī)格尺寸01005(長0.25mm*寬0.125mm),目前只有少數(shù)幾家日本公司在批量生產(chǎn)；

0201、0402、0603是目前用量最大的尺寸規(guī)格，大型的MLCC企業(yè)均可批量生產(chǎn)。國內，深圳宇陽是專做小尺寸MLCC的廠家；

2220及以上尺寸規(guī)格產(chǎn)品，市場占有量很小，大型企業(yè)一般不生產(chǎn)，主要是中小MLCC企業(yè)在生產(chǎn)供應。

額定電壓系列

電壓系列有：

3.3V、6.3V、10V、16V、25V、50V ；

100V、200V、250V、500V、630V ；

1000V、2000V、3000V ；

4000V 、5000V、8000V

3.3V～16V，低壓,一般是高容品替代電解電容；

25V～50V，是最常規(guī)的產(chǎn)品；

100V～630V，中壓，一般是0805及以上尺寸規(guī)格；

1000V～3000V，高壓，一般是1206及以上尺寸規(guī)格；

4000V以上屬超高壓產(chǎn)品，對應的尺寸2220及以上尺寸規(guī)格。

日本品牌占據(jù)低壓高容產(chǎn)品大部份的市場份額；中高壓產(chǎn)品主要生產(chǎn)廠家有TDK、風華高科及禾申堂。

材 質（陶瓷介質）

陶瓷貼片電容器（MLCC）使用的陶瓷介質材料主要分為順電體（I類）和鐵電體（II類）兩大類，它們下面均有很多種容量溫度特性規(guī)律類似，具體數(shù)值不同的具體介質材料。這兩類介質材料的介電常數(shù)會隨溫度的變化而變化，但變化幅度和規(guī)律完全不同，為此 EIA 制定了“I類瓷介容量溫度系數(shù)”和“II類瓷介容量溫度特性”兩套容量溫度特性標準。

表二I類瓷介容量溫度系數(shù)

例:COG表示溫度系數(shù)為(0±30)ppm/℃，也就是MIL標準中的NPO（Negative-Positive-"0",負—正—零）。COG與NPO是不同標準體系的表示方式，是等同的。

表三II類瓷介容量溫度特性

例:X7R表示-55℃～125℃溫度區(qū)間內，以20℃為基準,容量允許變化范圍±15%

在實際應用中，主要是以下三種材質

（1）鋯酸鍶SrZrO3摻雜改性，主要制造NPO（COG）類MLCC

此種材質MLCC電性能相當穩(wěn)定，幾乎不隨溫度，電壓、頻率和時間的變化而變化：

-55℃~ 125℃時容量變化率為0±30ppm/℃；

電容量隨頻率的變化小于±0.3ΔC；

電容量的漂移或滯后小于±0.05%；

電容量相對使用壽命的變化小于±0.1%；

NPO（COG）類MLCC適用于各種電路，包括穩(wěn)定性要求要的高頻電路，常用于振蕩器、諧振器的槽路電容，以及高頻電路中的耦合電容。

通過優(yōu)化設計制成的射頻電容器，使用頻率可高至3GHZ，其中美國ATC公司是RF-MLCC的標杠企業(yè)。

（2）鈦酸鋇BaTiO3摻雜改性，是X7R、X5R類MLCC產(chǎn)品的制造主材料

因NPO（COG）類MLCC能實現(xiàn)的容量不能滿足電路對更大電容量的要求，人們開發(fā)了此種鈦酸鋇基的X7R、X5R類MLCC。它在相同的體積下電容量可以做的比較大，X7R、X5R類MLCC電容量可以做到很高，高至100uF。

此種材質比NPO(COG)MLCC 穩(wěn)定性差，X7R、X5R類MLCC的容量隨電壓、頻率條件和時間的變化而變化：

存在直流偏壓特性，即是說當電容器兩端加載較高直流電壓時，其有效容量會降低；

-55℃～125℃時容量變化率為+15%，變化曲線是非線性的；

大約每10年變化1%ΔC，表現(xiàn)為10年變化了約5%；

X7R、X5R類MLCC廣泛應用非高頻電路，是用量最大的一類電容器，占MLCC市場總量的60%以上。

（3）鈦酸鍶鋇BaSrTiO3摻雜改性，是Z5U、Y5V類MLCC產(chǎn)品的制造主材料

該類材質是為獲得比X7R、X5R類MLCC更大容量而開發(fā)應用的，這種材質能做到很高的容量，而且每單位容量成本較低。

Z5U、Y5V類MLCC其穩(wěn)定性較差，對溫度電壓較敏感，使用溫度范圍較窄：

-30℃~85℃容量變化+22%～－82%；

存在很強烈的直流偏壓特性；

損耗大，達5%甚至更大；

盡管它的容量不穩(wěn)定，但能實現(xiàn)可替代電解電容的容量級別，有一定的應用范圍，主要在退耦電路的應用中。

近年來由于X7R/X5R類產(chǎn)品制造技術的發(fā)展，通過不斷降低X7R/X5R類MLCC介質膜厚獲得的電容量已接近Y5V/Z5U MLCC的電容量水平。而Y5V/Z5U類材質因晶粒較大的特點，其介質厚度不能更進一步的降低，不能有效發(fā)展更高容量的產(chǎn)品。另外Y5V/Z5U類材質存在著損耗較大和可靠性較差的問題，所以Y5V/Z5U有逐步被淘汰之勢。

容 量及其誤差級別

NPO（COG）電容器

容量精度在5%左右，選用這種材質一般是做容量較小的，常規(guī)100PF 以下，10nF以上的產(chǎn)品也能批量生產(chǎn)，但成本會較高。下表列出該類產(chǎn)品常用規(guī)格電壓下的最大電容量。

表四 NPO（COG）MLCC 量產(chǎn)容量極大值量

X7R 電容器

容量精度在10%左右，容量范圍較寬，常規(guī)100PF~47uF能生產(chǎn)。

下表給出了X7R電容器可選取的容量范圍最大值.

表五 X7R MLCC量產(chǎn)容量極大值

命名規(guī)則

貼片電容的命名一般含有以下參數(shù)：尺寸、溫度特性、標稱容量、容量誤差級別、額定電壓、端電極類型和包裝方式等。

典型命名規(guī)則如下：

0805X7R104K500NT

0805：尺寸大小，“08”長度0.08 英寸、05 表示寬度為 0.05 英寸；

X7R ：容量溫度特性；

104 ：靜電容量，前兩位是有效數(shù)字、后面的4 表示有多少個零104=10×10000 也就是= 1000PF；

K：容量值達到的誤差精度為10%，誤差精度與介質類型相關；

500：是要求電容承受的耐壓為50V ，500 前兩位是有效數(shù)字，后面是"0"的數(shù)量。

N：端頭材料，一般的端頭是三層電極（銀/銅層）、鎳、錫 ；

T：包裝方式，T 表示編帶包裝。

MLCC主要品牌及其命名規(guī)則：

國際上主要的貼片電容（MLCC）制造商分布在亞太地區(qū)，以日本技術最為先進，臺灣、韓國次之，主要MLCC主要生產(chǎn)廠家：

日本村田、TDK、京瓷、太陽誘電；韓國三星；臺灣國巨、華新科；大陸有名的則是風華高科、宇陽。

各制造商的產(chǎn)品規(guī)格命名規(guī)則形式上不盡相同，但規(guī)格代號中基本上都包括：尺寸、溫度特性、標稱容量、容量誤差級別、額定電壓和包裝方式等信息。

主要品牌制造商MLCC命名規(guī)則：

貼片電容的選購

選用貼片電容般需提供的參數(shù)要有尺寸的大小、要求的精度、電壓的要求、容量值,更進一步的可要求損耗大小、瓷體強度、直流偏壓特性等。

關于價格

價格由成本決定，MLCC的成本與生產(chǎn)批量大小有很大的關系，尺寸、容量和電壓均是標準系列化且連續(xù)大批量生產(chǎn)的規(guī)格，其成本一定低，價格自然會低。

審核編輯：湯梓紅