▲ Ce que vous devez savoir sur les condensateurs en céramique ?

Expert en matériaux Depuis 50 ans et en tant que leader du marché, l'expertise d'EXXELIA en matière de propriétés et de performances des matériaux nous a permis de concevoir des condensateurs en Porcelaine, NPO, BX, 2C1, BP, X7R et céramiques –2200ppm/°C

>  Consultez nos condensateurs dans le catalogue

Conceptions sur mesure Nos produits de catalogue ne répondent pas à votre application ?  Forts de l'expérience précieuse accumulée lors de la conception de plus de 2000 condensateurs en céramique spécifiques, vous pouvez faire confiance à EXXELIA pour définir une solution personnalisée de qualité dans un délai efficace

3Pas d'obsolescence Choisir un produit standard ou personnalisé EXXELIA signifie que vous n'aurez pas à vous soucier de l'obsolescence

Applications typiques Aérospatiale & Défense : panneaux de cockpit, contrôle de vol, systèmes radio, systèmes de guidage de missiles..
Espace : satellites militaires et commerciaux, lanceurs..Médical : IRM, défibrillateurs externes, dispositifs implantables..Télécommunications : stations de base..Pétrole et gaz : outils de forage, MWD, LWD, têtes de puits..5

ISO 9001 et AS9100C La qualité est au cœur de la culture d'entreprise d'Exxelia

Chaque site a ses propres certifications.  6Certifications Les condensateurs fabriqués par EXXELIA sont conformes aux normes américaines et européennes et répondent aux exigences de nombreuses normes internationalesPour les pièces qualifiées pour l'espace (ESA QPL), veuillez vous référer à notre catalogue « Condensateurs en céramique pour applications spatiales »

• Qualité & Fiabilité EXXELIA s'engage à concevoir et à fabriquer des produits de haute qualité et de fiabilitéLes cycles de test reproduisant les conditions de fonctionnement les plus défavorables sur de longues périodes (jusqu'à 10 000 heures) ont à ce jour enregistré plus de 5.109 heures/°ComposantDes données sur le taux de défaillance peuvent être fournies sur demande
• Minéraux de conflit EXXELIA s'engage dans une démarche basée sur la «Conformité aux minéraux de conflit»
• Cette règle de la SEC américaine exige une traçabilité complète et un mécanisme de contrôle pour la chaîne d'approvisionnement en minéraux, encourageant les importateurs à n'acheter que du minerai «certifié»Nous avons cessé les relations avec les fournisseurs qui se procurent en République démocratique du Congo ou dans un pays limitrophe
• Environnement EXXELIA s'engage à appliquer une politique environnementale robuste, de la conception du produit à l'expédition
• Pour contrôler son empreinte environnementale et la concilier avec les impératifs fonctionnels de l'entreprise, notre politique environnementale prévoit la réduction ou l'élimination des substances dangereusesNous nous concentrons également sur la conformité aux directives et règlements de l'Union européenne, notamment REACH et RoHS
• Conformité RoHS CONDENSATEURS SMD Les terminaisons du condensateur sont généralement protégées par une barrière de nickel formée par dépôt électrolytique

Cette barrière confère aux condensateurs à puce une performance de lessivage largement supérieure aux exigences de toutes les normes applicables

La barrière de nickel garantit une résistance minimale à la chaleur de soudage pendant une période d'1 minute à 260°C dans un bain d'étain-plomb (60/40) ou d'étain-plomb-argent (62/36/2) sans altération notable de la soudabilitéElle permet également des opérations de soudage-désoudage répétées et les temps de soudage plus longs requis par les techniques de refusionCependant, la barrière de nickel amplifie le choc thermique et n'est pas recommandée pour les tailles de puces égales ou supérieures à CNC Y (30 30) - (C 282 à C 288 - CNC 80 à CNC 94)COMPOSANTS PLOMBÉS Comme pour les produits SMD, les gammes de condensateurs plombés peuvent également être RoHS

Ces produits, qui sont caractérisés par le suffixe «W» ajouté au type commercial, sont naturellement compatibles avec les alliages de soudure utilisés dans la technologie de montage RoHS

Le revêtement des connexions est généralement un alliage SnAg (avec un maximum de 4% Ag)Cependant, sur quelques produits qu'EXXELIA précisera sur demande, le revêtement est en argent pur
11Structure MLCC 12Circuit équivalent Un condensateur est un composant complexe qui combine des phénomènes résistifs, inductifs et capacitifs

Un schéma simplifié pour le circuit équivalent est : 

Caractéristiques diélectriques  La résistance d'isolement (IR) est la résistance mesurée sous tension continue aux bornes du condensateur et consiste principalement en la résistance parallèle indiquée dans le circuit équivalentÀ mesure que les valeurs de capacitance et donc la surface du diélectrique augmentent, l'IR diminue et donc le produit (C x IR) est souvent spécifié en Ω.F ou MΩ.µF
La résistance série équivalente (ESR) est la somme des termes résistifs qui génèrent de la chaleur lorsque le condensateur est utilisé sous tension alternative à une fréquence donnée (f)

Le facteur de dissipation (DF) est le rapport de la puissance apparente qui se transforme en chaleur dans le condensateur : DF = 2π f C ESR Lorsqu'un condensateur fonctionne sous tension alternative, la perte de chaleur (P), exprimée en Watt, est égale à : P = 2π f C Vrms2 DF L'inductance en série (Ls) est due aux courants qui circulent à travers les électrodes

Elle peut perturber le fonctionnement du condensateur à haute fréquence où l'impédance (Z) est donnée par : Z = Rs + j (Ls.q - 1⁄(C.q)) avec q = 2πf Lorsque la fréquence augmente, la composante capacitive des condensateurs est progressivement annulée jusqu'à la fréquence de résonance, où : Z = Rs et LsC.q2 = 1 Au-delà de cette fréquence, le condensateur se comporte comme un inducteurÉtapes de fabrication >  Consultez nos condensateurs dans le catalogue Tests environnementaux SMD Les condensateurs à puce en céramique pour SMD sont conçus pour répondre aux exigences de test des normes CECC 32100 et NF C 93133 telles que spécifiées ci-dessous en conformité avec les normes NF C 20700 et IEC 68 : Soudabilité : NF C 20758, 260°C, bain 62/36/2
Adhérence : force de 5N

Test de fatigue par vibration : NF C 20706, 20 g, de 10 Hz à 2 000 Hz, 12 cycles de 20 minutes chacun

Changement rapide de température : NF C 20714, –55°C à + 125°C, 5 cyclesTest climatique combiné : CEI 68-2-38

Chaleur humide : NF C 20703, 93 %, H.R., 40°C

Test d'endurance : 1 000 heures, 1,5 URC, 125°C
>  Consultez nos condensateurs dans le catalogue STOCKAGE DES CONDENSATEURS À PUCE ÉTAMÉS OU NON ÉTAMÉS Le stockage doit être effectué dans un environnement sec à une température de 20°C avec une humidité relative inférieure à 50 %, ou de préférence dans
However nickel barrier amplifies thermal shock and is not recommended for chip sizes equal or greater than CNC Y (30 30) - (C 282 to C 288 - CNC 80 to CNC 94).

LEADED COMPONENTS
As well as for SMD products, leaded capacitors ranges can also be RoHS. These products, which are characterized by the suffix «W» added to the commercial type, are naturally compatible with the soldering alloys used in RoHS mounting technology. The connections coating is generally an alloy SnAg (with a maximum of 4% Ag). However, on a few products that EXXELIA will precise on request, the coating is pure silver.

11. MLCC Structure

12. Equivalent circuit

Capacitor is a complex component combining resistive, inductive and capacitive phenomena. A simplified schematic for the equivalent circuit is:

13. Dielectric characteristics 

Insulation Resistance (IR) is the resistance measured under DC voltage across the terminals of the capacitor and consists principally of the parallel resistance shown in the equivalent circuit. As capacitance values and hence the area of dielectric increases, the IR decreases and hence the product (C x IR) is often specified in Ω.F or MΩ.µF.

The Equivalent Series Resistance (ESR) is the sum of the resistive terms which generate heating when capacitor is used under AC voltage at a given frequency (f).

Dissipation factor (DF) is the ration of the apparent power input will turn to heat in the capacitor:

DF = 2π f C ESR

When a capacitor works under AC voltage, heat power loss (P), expressed in Watt, is equal to:

P = 2π f C Vrms2 DF

The series inductance (Ls) is due to the currents running through the electrodes. It can distort the operation of the capacitor at high frequency where the impedance (Z) is given as:

Z = Rs + j (Ls.q - 1⁄(C.q)) with q = 2πf

When frequency rises, the capacitive component of capacitors is gradually canceled up to the resonance frequency, where :

Z = Rs and LsC.q2 = 1

Above this frequency the capacitor behaves like an inductor.

Manufacturing steps

> See our capacitors in catalog

SMD environmental tests

Ceramic chip capacitors for SMD are designed to meet test requirements of CECC 32100 and NF C 93133 standards as specified below in compliance with NF C 20700 and IEC 68 standards:

• Solderability: NF C 20758, 260°C, bath 62/36/2.
• Adherence: 5N force.
• Vibration fatigue test: NF C 20706, 20 g, 10 Hz to 2,000 Hz, 12 cycles of 20 minutes each.
• Rapid temperature change: NF C 20714, –55°C to + 125°C, 5 cycles.
• Combined climatic test: IEC 68-2-38.
• Damp heat: NF C 20703, 93 %, H.R., 40°C.
• Endurance test: 1,000 hours, 1.5 URC, 125°C.

> See our capacitors in catalog

STORAGE OF CHIP CAPACITORS

TINNED OR NON TINNED CHIP CAPACITORS
Storage must be in a dry environment at a temperature of 20°C with a relative humidity below 50 %, or preferably in a packaging enclosing a desiccant. 

STORAGE IN INDUSTRIAL ENVIRONMENT:

• 2 years for tin dipped chip capacitors,
• 18 months for tin electroplated chip capacitors,
• 2 years for non tinned chip capacitors,
• 3 years for gold plated chip capacitors.

STORAGE IN CONTROLLED NEUTRAL NITROGEN ENVIRONMENT:

• 4 years for tin dipped or electroplated chip capacitors,
• 4 years for non tinned chip capacitors,
• 5 years for gold plated chip capacitors.

Storage duration should be considered from delivery date and not from batch manufacture date. The tests carried out at final acceptance stage (solderability, susceptibility to solder heat) enable to assess the compatibility to surface mounting of the chips.

LEAD STYLES

SOLDERING ADVICES FOR REFLOW SOLDERING
 

Large chips above size 2225 are not recommended to be mounted on epoxy board due to thermal expansion coefficient mismatch between ceramic capacitor and epoxy. Where larger sizes are required, it is recommended to use components with ribbon or other adapted leads so as to absorb thermo-mechanical strains.

RECOMMENDED FOOTPRINT FOR SMD CAPACITORS 
Ceramic is by nature a material which is sensitive both thermally and mechanically. Stresses caused by the physical and thermal properties of the capacitors, substrates and solders are attenuated by the leads.
Wave soldering is unsuitable for sizes larger than 2220 and for the higher ends of capacitance ranges due to possible thermal shock (capacitance values given upon request).

Infrared and vapor phase reflow, are preferred for high reliability applications as inherent thermo-mechanical strains are lower than those inherent to wave soldering. 

SOLDERING ADVICES FOR IRON SOLDERING

Attachment with a soldering iron is discouraged due to ceramic brittleness and the process control limitations. In the event that a soldering iron must be used, the following precautions should be observed:

• Use a substrate with chip footprints big enough to allow putting side by side one end of the capacitor and the iron tip without any contact between this tip and the component,
• place the capacitor on this footprint,
• heat the substrate until the capacitor’s temperature reaches 150°C minimum (preheating step, maximum 1°C per second),
• place the hot iron tip (a flat tip is preferred) on the footprint without,
• touching the capacitor. Use a regulated iron with a 30 watts maximum,
• power. The recommended temperature of the iron is 270 ±10°C. The temperature gap between the capacitor and the iron tip must not exceed 120°C,
• leave the tip on the footprint for a few seconds in order to increase locally the footprint’s temperature,
• use a cored wire solder and put it down on the iron tip. In a preferred way use Sn/Pb/Ag 62/36/2 alloy,
• wait until the solder fillet is formed on the capacitor’s termination,
• take away iron and wire solder,
• wait a few minutes so that the substrate and capacitor come back down to the preheating temperature,
• solder the second termination using the same procedure as the first,
• let the soldered component cool down slowly to avoid any thermal shock.

14. Packaging

TAPE AND REEL

The films used on the reels correspond to standard IEC 60286-3. Films are delivered on reels in compliance with document IEC 286-3 dated 1991.
Minimum quantity is 250 chips.
Maximum quantities per reel are as follows:

• Super 8 reel - Ø 180: 2,500 chips.
• Super 8 reel - Ø 330: 10,000 chips.
• Super 12 reel - Ø 180: 1,000 chips.

Reel marking complies with CECC 32100 standard:

• Model.
• Rated capacitance.
• Capacitance tolerance.
• Rated voltage.
• Batch number.

15. Dimensional characteristics of chips tray packages

16. High Q Capacitors Tape and Reel Packaging Specifications

17. EIA standard capacitance values

Following EIA standard, the values and multiples that are indicated in the chart below can be ordered. E48, E96 series and intermediary values are available upon request.

18. EIA capacitance code

The capacitance is expressed in three digit codes and in units of pico Farads (pF).
The first and second digits are significant figures of the capacitance value and the third digit identifies the multiplier.
For capacitance value < 10pF, R designates a decimal point. 

See examples below:

19. Part marking voltage codes

Use the following voltage code chart for part markings:

20. Part marking Tolerance codes

Use the following tolerance code chart for part markings:

21. Reliability levels

Exxelia proposes different reliability levels for the ceramic capacitors for both NPO and X7R ceramics.

As the world’s leading manufacturer of specific passive components, we stand apart through our ability to quickly evaluate the application specific engineering challenges and provide a cost-effective and efficient solutions.
For requirements that cannot be met by catalog products, we offer leading edge solutions in custom configuration: custom geometries, packaging, characteristics, all is possible thanks to our extensive experience and robust development process, while maintaining the highest level of reliability.
Where necessary, special testing is done to verify requirements, such as low dielectric absorption, ultra-high insulation resistance, low dissipation factor, stability under temperature cycling or under specified environmental conditions, etc.

> See our capacitors in catalog