YAGEO 4C-Array 贴片陶瓷多层电容器：设计与应用指南

引言

在电子设备的设计中，电容器是不可或缺的基础元件。YAGEO 的 4C-Array 贴片陶瓷多层电容器以其卓越的性能和广泛的应用场景，成为电子工程师们的热门选择。今天，我们就来深入了解这款电容器的详细信息。

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产品概述

YAGEO 的 4C-Array 贴片陶瓷多层电容器涵盖 NP0、X7R、Y5V 三种温度特性材料，额定电压范围为 16V 至 100V，尺寸规格有 0508（4x0402）和 0612（4x0603）两种。该产品符合 RoHS 标准且无卤，适用于专业电子设备和高密度消费电子设备。

应用场景

• 专业电子领域：在一些对电路稳定性和精度要求极高的专业设备中，如精密测量仪器、高端通信设备等，YAGEO 的这款电容器能够提供稳定的电容值和低损耗，确保设备的精确运行。
• 高密度消费电子领域：随着消费电子产品不断向小型化、多功能化发展，对元件的集成度要求越来越高。4C-Array 电容器采用阵列式设计，能够有效节省电路板空间，提高电路板的布局密度，适用于智能手机、平板电脑等设备。

产品特性

• 节省空间：每个阵列包含多个相同电容值的电容器，相比使用多个离散元件，可节省超过 50%的电路板空间，提高了空间利用率。
• 高体积效率：独特的结构设计使得电容器在有限的体积内实现了较高的电容值，具有出色的体积效率。
• 提高安装效率：采用卷带式包装，便于自动化安装，节省了安装时间，提高了生产效率。
• 环保合规：产品符合 RoHS 标准且无卤，符合环保要求，有助于企业满足相关法规和市场需求。

订购信息

所有产品编号通过系列、尺寸、公差、温度特性材料、包装方式、电压、工艺代码、端接和电容值来识别。其中，12 位订购代码将于 2010 年底过期。

全球产品编号格式

CA XXXX X X XXX X B X XXX

• 尺寸（SIZE）：以英寸（公制）表示，如 0508（1220）、0612（1632）。
• 公差（TOLERANCE）：提供多种公差选项，J（±5%）、K（±10%）、M（±20%）、Z（-20% 至 +80%）。
• 包装方式（PACKING STYLE）：R 表示 7 英寸纸质/PE 带式卷轴；P 表示 13 英寸纸质/PE 带式卷轴。
• 温度特性材料（TC MATERIAL）：包括 NPO、X5R、X7R、Y5V。
• 额定电压（RATED VOLTAGE）：7（16V）、8（25V）、9（50V）、0（100V）。
• 工艺（PROCESS）：N 表示 NPO 材料；B 表示 2 类材料。
• 电容值（CAPACITANCE VALUE）：采用 2 位有效数字加零的个数表示，第 3 位数字表示倍率，字母 R 表示小数点。例如，121 = 12 × 10¹ = 120 pF。

产品结构与尺寸

结构

电容器由矩形陶瓷电介质块构成，内部包含多个交错的金属电极。这种结构使得单位体积内能够实现较高的电容值。内部电极连接到两个端接处，最后覆盖一层镀锡（NiSn）层，端接处为无铅设计。

尺寸规格

TYPE	0508 (4 X 0402)	0612 (4 X 0603)
L (mm)	2.0 ± 0.15	3.2 ± 0.15
W (mm)	1.25 ± 0.15	1.60 ± 0.15
T min. (mm)	参考表 2 - 表 4
T max. (mm)	参考表 2 - 表 4
A (mm)	0.28 ± 0.10	0.4 ± 0.10
B (mm)	0.2 ± 0.10	0.3 ± 0.20
P (mm)	0.5 ± 0.10	0.8 ± 0.10

电容范围与厚度

不同温度特性材料的电容范围和厚度有所不同，具体如下：

NP0 材料

电容值（pF）	0508 (4 x 0402) 50V / 100V	0612 (4 x 0603) 50V / 100V
10 - 100	0.6 ± 0.1	0.8 ± 0.1
120 - 220	0.6 ± 0.1 / 0.8 ± 0.1	0.8 ± 0.1
270 - 470	0.8 ± 0.1	0.8 ± 0.1

X7R 材料

电容值	0508 (4 x 0402)			0612 (4 x 0603)
	16V	25V	50V	16V	25V	50V	100V
220 pF - 470 pF				0.8 ± 0.1	0.8 ± 0.1	0.8 ± 0.1
1.0 nF - 100 nF	0.6 ± 0.1	0.6 ± 0.1	0.6 ± 0.1	0.8 ± 0.1	0.8 ± 0.1	0.8 ± 0.1	0.85 ± 0.1

Y5V 材料

仅在 0612（4 x 0603）、25V 条件下，47 nF 电容对应的厚度为 0.6 ± 0.1 mm。

厚度分类与包装数量

尺寸	厚度	带宽	每卷数量（7 英寸）	每卷数量（13 英寸）
0508	0.6 ± 0.1 mm	8 mm	4,000	20,000
0612	0.8 ± 0.1 mm	8 mm	4,000	15,000

电气特性

除非另有说明，所有电气值均在环境温度 20 ± 1 °C、大气压力 86 至 106 kPa、相对湿度 63 至 67% 的条件下测量。

电容范围

电容范围为 10 pF 至 100 nF，不同温度特性材料和额定电压下有所差异：

• NP0：50 V 至 100 V
• X7R：16 V 至 100 V
• Y5V：0612 规格，25 V

电容公差

• NP0：± 5%、± 10%
• X7R：± 10%、± 20%
• Y5V：–20% 至 +80%

损耗因数（D.F.）

• NP0：≤ 0.1%
• X7R：16V ≤ 3.5%，25V ≤ 2.5%，50V / 100V ≤ 2.5%；0508/12nF ~ 100nF/16V，Df ≤ 5%
• Y5V：0508 ≤ 9%，0612 ≤ 7%

绝缘电阻

在额定直流电压 Ur 下施加 1 分钟后，绝缘电阻满足 Rins × Cr ≥ 500 秒，取两者中的较小值。

温度特性

• NP0：± 30 ppm/°C
• X7R：± 15%
• Y5V：+22% 至 –82%

工作温度范围

• NP0：–55 °C 至 +125 °C
• X7R：–55 °C 至 +125 °C
• Y5V：–30 °C 至 +85 °C

测试与要求

安装测试

• 测试方法：按照 IEC 60384 - 21/22 标准的 4.3 条款进行。
• 测试过程：将电容器安装在印刷电路板或陶瓷基板上。
• 要求：无可见损坏。

外观检查和尺寸检查

• 测试方法：使用 10 倍放大镜进行检查。
• 要求：符合规格要求。

电容测试

• 测试方法：根据电容值和温度特性材料的不同，选择不同的测试频率和电压。
  • Class 1（C ≤ 1 nF）：f = 1 MHz，在 20 °C、1 V rms 电压下测量。
  • Class 1（C > 1 nF）：f = 1 KHz，在 20 °C、1 V rms 电压下测量。
  • Class 2（C ≤ 10 µF）：f = 1 KHz，在 20 °C、1 V rms 电压下测量。
  • Class 2（C > 10 µF）：f = 120 Hz，在 20 °C、0.5 V rms 电压下测量。
• 要求：在规定公差范围内。

损耗因数（D.F.）测试

测试方法与电容测试相同，要求符合规格要求。

绝缘电阻测试

• 测试方法：在额定直流电压 Ur 下施加 1 分钟。
• 要求：符合规格要求。

温度系数测试

• 测试方法：按照特定步骤测量电容值，在每个指定温度阶段保持 5 分钟后测量电容变化。
• 计算方法：
  • Class I：温度系数计算公式为 (Temp, Coefficient =frac{C2 - Cl}{Cl × Delta T} × 10^{6}[ppm /^{circ}C])，其中 C1 为步骤 c 时的电容值，C2 为 125°C 时的电容值，(Delta T = 100^{circ}C)。
  • Class II：电容变化计算公式为 (Delta C=frac{C2 - C1}{C1} × 100%)，其中 C1 为步骤 c 时的电容值，C2 为步骤 b 或 d 时的电容值。
• 要求：
  • Class1：(Delta C/C) 为 ± 30 ppm。
  • Class2（X7R）：(Delta C/C) 为 ± 15%。
  • Class2（Y5V）：(Delta C/C) 为 22% ~ -82%。

附着力测试

• 测试方法：在与基板平行的平面上，对连接端接的线施加 10 秒的力。
• 要求：
  • 尺寸 ≥ 0603：5 N。
  • 尺寸 = 0402：2.5 N。
  • 尺寸 = 0201：1 N。

端面镀层结合强度测试

• 测试方法：按照 IEC 60384 - 22 第 4.3 段的要求进行安装，条件为以 1 mm/s 的速率弯曲 1 mm，半径夹具为 5 mm。
• 要求：
  • Class 1（NP0）：(Delta C/C) 在 ± 1% 或 0.5 pF 以内，取较大值。
  • Class2（X5R/X7R/Y5V）：(Delta C/C) 为 ± 10%。

耐焊接热测试

• 测试方法：包括预处理、预热、焊接和恢复等步骤。
  • 预处理：150 +0/–10 °C 保持 1 小时，然后在室温下保持 24 ± 1 小时。
  • 预热：尺寸 ≤ 1206 时，120 °C 至 150 °C 保持 1 分钟；尺寸 > 1206 时，100 °C 至 120 °C 保持 1 分钟，170 °C 至 200 °C 保持 1 分钟。
  • 焊接：焊锡浴温度 260 ± 5 °C，浸渍时间 10 ± 0.5 秒。
  • 恢复：恢复时间 24 ± 2 小时。
• 要求：
  • 端面镀层溶解不超过相关边缘长度的 25%。
  • Class 1（NP0）：(Delta C/C) 在 ± 0.5% 或 0.5 pF 以内，取较大值。
  • Class2（X5R/X7R）：(Delta C/C) 为 ± 10%。
  • Class2（Y5V）：(Delta C/C) 为 ± 20%。
  • 损耗因数（D.F.）在初始指定值范围内。
  • 绝缘电阻（Rins）在初始指定值范围内。

可焊性测试

• 测试方法：分为含铅焊料合金和无铅焊料合金两种测试条件。
  • 含铅焊料合金测试：预热温度 80 °C 至 140 °C，保持 30 秒至 60 秒，温度 235 ± 5 °C，浸渍时间 2 ± 0.2 秒，浸入深度 10 mm，合金成分 60/40 Sn/Pb，浸入次数 1 次。
  • 无铅焊料合金测试：温度 245 ± 5 °C，浸渍时间 3 ± 0.3 秒，浸入深度 10 mm，合金成分 SAC305，浸入次数 1 次。
• 要求：焊料应覆盖每个端接关键区域的 95% 以上。

快速温度变化测试

• 测试方法：预处理（150 +0/–10 °C 保持 1 小时，然后在室温下保持 24 ± 1 小时），恢复时间 24 ± 2 小时。
• 要求：
  • 无可见损坏。
  • Class 1（NP0）：(Delta C/C) 在 ± 1% 或 1 pF 以内，取较大值。
  • 损耗因数（D.F.）满足初始指定值。
  • 绝缘电阻（Rins）满足初始指定值。

湿热负载测试

• 测试方法：仅适用于 2 类材料，包括预处理、湿热测试和最终测量。
  • 预处理：150 +0/–10 °C 保持 1 小时，然后在室温下保持 24 ± 1 小时。
  • 湿热测试：在 40 ± 2 °C、90% 至 95% 相对湿度下保持 500 ± 12 小时，施加 1.0 Ur 电压。
  • 最终测量：测量电容（C）、损耗因数（D）和绝缘电阻（IR），恢复时间 24 ± 2 小时。
• 要求：
  • 恢复后无可见损坏。
  • Class2（X5R/X7R）：(Delta C/C) 为 ± 15%。
  • Class2（Y5V）：(Delta C/C) 为 ± 30%。
  • Class2（X5R/X7R）：≤ 16V 时，D.F. ≤ 7%；≥ 25V 时，D.F. ≤ 5%。
  • Class2（Y5V）：D.F. ≤ 15%。
  • Class 1（NP0）：绝缘电阻 Rins ≥ 2,500 MΩ 或 Rins x Cr ≥ 25s，取较小值。
  • Class2（X5R/X7R/Y5V）：绝缘电阻 Rins ≥ 500 MΩ 或 Rins x Cr ≥ 25s，取较小值。

耐久性测试

• 测试方法：仅适用于 2 类材料，包括预处理、施加电压、恢复和最终测量。
  • 预处理：150 +0/–10 °C 保持 1 小时，然后在室温下保持 24 ± 1 小时。
  • 施加电压：
  • 恢复时间：24 ± 2 小时。
  • 最终测量：测量电容（C）、损耗因数（D）和绝缘电阻（IR）。
• 要求：
  • 无可见损坏。
  • NP0：各项参数 ≤ 2 倍指定值。
  • Class2（X5R/X7R）：≤ 16V 时，D.F. ≤ 7%；≥ 25V 时，D.F. ≤ 5%。
  • Class2（Y5V）：D.F. ≤ 15%。
  • Class 1（NP0）：绝缘电阻 Rins ≥ 4,000 MΩ 或 Rins x Cr ≥ 40s，取较小值。

耐压测试

• 测试方法：施加指定应力电压 1 分钟，根据不同的额定电压 Ur 施加不同倍数的电压。
  • Ur ≤ 100 V：施加 2.5 Ur。
  • 100 V < Ur ≤ 200 V：施加（1.5 Ur + 100）。
  • 200 V < Ur ≤ 500 V：施加（1.3 Ur + 100）。
  • Ur > 500 V：施加 1.3 Ur，电流 I = 7.5 mA。
• 要求：无击穿或闪络现象。

版本历史

产品的版本历史记录了产品的更新和改进情况，主要包括产品范围的更新、“无卤”声明的添加、全球产品编号的定义以及测试方法和程序的更新等。

版本	日期	变更通知	描述
Version 5	Jun. 16, 2017	-	- X7R/0612 产品范围更新
Version 4	Nov. 10, 2015	-	- 产品范围更新
Version 3	May 21, 2014	-	- 产品范围更新
Version 2	Jun. 17, 2013	-	- 产品范围更新
Version 1	Feb 05, 2010	-	- 封面添加“无卤”声明
Version 0	Jun 22, 2009	-	- 4C - Array 系列新数据手册，符合 RoHS 标准 - 定义全球产品编号 - 添加“无卤合规”描述 - 更新测试方法和程序

总结

YAGEO 的 4C-Array 贴片陶瓷多层电容器以其丰富的特性、广泛的应用范围和严格的测试要求，为电子工程师在设计电路时提供了可靠的选择。在实际应用中，工程师们需要根据具体的电路需求，选择合适的温度特性材料、电容值、额定电压和公差等参数，以确保电路的性能和稳定性。同时，了解产品的测试方法和要求，有助于在生产和使用过程中进行有效的质量控制。你在使用这款电容器的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。