background image
Syfer_Application_Notes-html.html
background image

Contents 

AN0034 – Syfer Capacitor Basics ................................................................................................................................  3 
AN0001 – FlexiCap™ Termination .............................................................................................................................  10 
AN0002 – Bend Testing - Methods and International Specifications .......................................................................  21 
AN0004 – Quality & Reliability Data .........................................................................................................................  29 
AN0005 – Mechanical Cracking ................................................................................................................................  36 
AN0006 – Capacitance Ageing of Ceramic Capacitors ..............................................................................................  43 
AN0007 – Stack Chip Components - Handling and Usage ........................................................................................  51 
AN0008 – Restricted Substances and Lead Free Soldering.......................................................................................  55 
AN0009 – AEC-Q200 Stress Test Qualification..........................................................................................................  66 
AN0010 – The Effect of Lead Free soldering on Bend Test Performance .................................................................  73 
AN0011 – Solder Alloy Choice ...................................................................................................................................  81 
AN0012 – Electronic Lighting Ballasts .....................................................................................................................  107 
AN0013 – Packaging Labels (RoHS and Pb Free Compliance Labelling) .................................................................  112 
AN0014 – X2Y Balanced Line EMI Chip (Reliability and Performance Data) ..........................................................  115 
AN0016 – Micro sectioning of Multilayer Ceramic Capacitors ...............................................................................  125 
AN0018 – EMI Suppression of DC Motors using X2Y ..............................................................................................  132 
AN0019 – Tin Whiskers - Syfer Surface Mount Capacitors .....................................................................................  135 
AN0021 – Tandem Capacitors .................................................................................................................................  143 
AN0022 – Open Mode Capacitors ..........................................................................................................................  149 
AN0024 – IPC/JEDEC J STD 020D Moisture/Reflow Sensitivity Classification .........................................................  155 
AN0025 – LCD Inverter Range – 5kV and 6kV Surface Mount Capacitors ..............................................................  163 
AN0026 – ECSS-Q-70-02A - Thermal Vacuum Outgassing Test ..............................................................................  166 
AN0027 – European REACH Regulation ..................................................................................................................  182 
AN0028 – Soldering/Mounting Chip & Radial Capacitors and EMI Filters..............................................................  186 
AN0029 – Use of Syfer MLCCs at Higher Temperatures .........................................................................................  194 
AN0031 – Metal Oxide Varistor Planar Arrays ........................................................................................................  201 
AN0032 – MLCCs for use in Modems ......................................................................................................................  208 
AN0033 – AC250 Range: Non-Safety AC MLCC for use at Mains Voltages .............................................................  211 
AN0035 – Magnetic Characteristics of Syfer Products ...........................................................................................  215 
AN0036 – High Q MS Capacitor Range ...................................................................................................................  219 
AN0037 – IECQ-CECC Range ...................................................................................................................................  228 
AN0038 – ProtectiCap™ ..........................................................................................................................................  234 
AN0039 – StackiCap™ .............................................................................................................................................  240 
AN0040 – Residual Capacitance Range VC1 ...........................................................................................................  247 
AN0042 – PSL Range with FlexiCap™ Termination .................................................................................................  252 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0034 Issue 3 - Capacitor Basics   

CN# P109297 

 
 

 
 
 

Syfer Capacitor Basics 

 
 

 
 

What is a Capacitor ..................................................................................2

 

Electrode .............................................................................................2

 

Dielectric .............................................................................................2

 

Construction ........................................................................................2

 

MLCC Uses ..............................................................................................3

 

Limitations and Factors for Consideration ....................................................3

 

Dielectric Types .......................................................................................4

 

X7R.....................................................................................................4

 

X5R.....................................................................................................5

 

X8R.....................................................................................................5

 

2C1 (BZ) and 2X1 (BX) .........................................................................5

 

C0G ....................................................................................................5

 

High Q .................................................................................................5

 

Useful Formulae and Calculations ...............................................................6

 

Recognising a Syfer Part Number ...............................................................6

 

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0034 

Capacitor Basics Issue 3 

Page 2 of 7 

 

What is a Capacitor 

A capacitor is a charge storing device consisting of two or 
more conducting plates separated from one another by an 
insulator. These two constituent parts are called the 
electrode and the dielectric. 

Electrode 

The electrode must be a good conductor of electricity, 
materials widely used in capacitor manufacture are: 

Aluminium 
Copper 
Nickel 
Palladium 
Platinum 
Silver 

Tantalum 

Depending on the manufacturing process used the electrode may also be required to be unreactive and 
have a high melting point. This is the case for oxidising atmosphere fired ceramic capacitors which are 
manufactured at Syfer. The sintering temperature of the ceramic dielectric material is around 1100°C; 
in order to stop the electrode from melting during firing a combination of Silver and Palladium is used. 
This method of manufacture is referred to as the PME or Precious Metal Electrode system. 

Dielectric 

The dielectric must be a good insulator, materials widely used in capacitor manufacture are: 

Ceramic  

ε

r

 15-10000 

Porcelain 

ε

r

 6 

Metal Oxide 

ε

r

 12 

Mica 

 

ε

r

 5.4 

Plastic Film 

ε

r

 3 

Dielectrics have other important characteristics other than their ability to insulate. Dielectric constant 
or relative permittivity, ε

r

, is one of the most important. This is the dominant characteristic in 

determining the capacitance value attainable at a given size and voltage, the value relates to the 
permittivity of a vacuum which has a ε

r

 of 1. The ceramics used by Syfer are split into two main types, 

C0G/NP0 which have ε

values of between 20 and 100 and X7R which have ε

values of between 2000 

and 3000. 

Construction 

The most basic type of capacitor is a 
single layer which is shown in Fig. 1 and 
consists of a layer of dielectric material 
sandwiched between a positive and a 
negative electrode. The MLC capacitor, 
which Syfer produce, takes this concept 
and multiplies the number of layers to 
increase the available capacitance 
hence multilayer ceramic capacitor, see 
Fig.2. Layers of ceramic are built up using a screen printing process, these are interleaved with 
electrodes of alternating polarity. The like polarity electrodes are then joined together using a 

Fig. 2 

Dielectric 

“Terminations” 

Electrodes 

 

Dielectric 

Charge 

Electrodes 

Fig. 1 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0034 

Capacitor Basics Issue 3 

Page 3 of 7 

 

termination material. The termination can then be attached to wires or legs to form a radial leaded 
MLCC or electroplated to form a surface mount MLCC. 

MLCC Uses 

A MLCC has many different applications in electronic circuits. However, the three main uses are: 

Blocking: 

A capacitor has dc voltage applied combined with a much smaller ac signal voltage. An important 
application of capacitors is to stop direct current (dc) but allow alternating current (ac) from one 
part of an electronic circuit to another. A dc voltage is blocked when the capacitor is charged but 
if a varying (alternating positive and negative) voltage is applied then a current will flow first in 
one direction, then in the other as the capacitor charges and discharges. You will find capacitors 
used in this way in T.V. Radio and Audio Amplifiers. 

Frequency Selection: 

Capacitors are used to help detect Radio Frequency and they are part of the tuning circuit. Again, 
they are used in T.V. and Radio circuits. 

They can also be used to 'filter out' frequencies, which could interfere with the equipment. 

Storage of Electrical Energy/Smoothing: 

The ability of capacitors to store charge is used to stabilise the voltage to sensitive devices. This 
application accounts for a large proportion of all MLCCs used. The capacitors are utilised close to 
the memory chips in computers and ensures that the chip operating voltage stays constant in 
spite of the electrical activity going on all around. The same property is used to smooth the 
outputs from power supplies and voltage converters. 

Limitations and Factors for Consideration 

Capacitance (

C

) is: 

Directly proportional to electrode overlap area (

A

A

C

 

 

 

Directly proportional to dielectric constant (

ε

r

r

ε

 

 

C

  

Inversely proportional to dielectric layer thickness (

T

T

C

1

 

 

 

Voltage rating is related to a non linear positive function of dielectric thickness. 

f.T

V

w

 

These relationships have knock-on effects on the amount of capacitance available at set sizes and 
voltages. Smaller footprint and restricted thickness limit the available capacitance value. Higher 
voltage capacitors need greater dielectric thickness which means less capacitance, this is not a linear 
function, especially for high voltage capacitors. For example, to increase the voltage from 1000V to 
2000V requires a typical doubling of dielectric thickness; this in turn means that only half the number 
of electrodes can fit into a set thickness. Due to the fact that capacitance is directly proportional to 
overlap area and inversely proportional to dielectric thickness; the overall capacitance available in a 
given size at 2000V is roughly 25% of that at 1000V. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0034 

Capacitor Basics Issue 3 

Page 4 of 7 

 

Dielectric Types 

There are many types of dielectric material each of which have their own characteristics and therefore 
uses. Syfer use predominantly Barium Titanate and Neodymium Titanate based dielectric materials 
which, in different formulations and designs make X5R, X7R, X8R, 2C1(BZ) and 2X1(BX) and C0G 
materials, Syfer also have a High Q material. There is a trade off between ε

and stability and loss. 

Generally speaking dielectrics with a higher ε

value, are less stable with temperature, time and voltage 

than those with a lower ε

r

 value. The main stability characteristics are defined as: 

T

CC

 – Temperature Coefficient of Capacitance, how much capacitance changes with temperature 

V

CC

 – Voltage Coefficient of Capacitance, how much capacitance changes with applied voltage 

Ageing

 – How much capacitance changes over time 

DF and Q

 – Dissipation Factor and Quality factor, reciprocals of each other and measure the 

losses with the capacitor 

The different material codes help define the performance of the dielectric material 

EIA Class 2 Classification 

Minimum 

Temperature 

Maximum 

Temperature 

Capacitance Change 

Permitted 

X  -55

o

4  +65

o

±1.0% 

Y  -30

o

5  +85

o

±1.5% 

Z  -10

o

6  +105

o

±2.2% 

 

 

7  +125

o

±3.3% 

 

 

8  +150

o

±4.7% 

 

 

9  +200

o

±7.5% 

 

 

 

 

±10% 

 

 

 

 

R  ±15% 

 

 

 

 

±22% 

 

 

 

 

+22% / -33% 

 

 

 

 

+22% / -56% 

 

 

 

 

+22% / -82% 

X7R 

X7R is an EIA Class II dielectric; Syfer dielectric code ‘X’ 

The ‘X’ and ‘7’ define the lower and upper operational temperature range, i.e., -55

o

C and +125

o

respectively and ‘R’ defines the stability within the temperature range, in this case ±15%. 

Dissipation factor is a maximum of 2.5% 

V

CC

 is unspecified for standard X7R material. 

The ageing rate for X7R is typically 1% to 2% per time decade which means that, at 1% ageing, 2% of 
the capacitance value will be lost between hour 10 and hour 1000. Syfer supply X7R capacitors to their 
1000 Hour capacitance value. 

X7R has a high ε

value of around 3000 and is used for capacitance values in the nF to μF range. X7R 

capacitors are generally used in energy storage, smoothing and filtering applications. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0034 

Capacitor Basics Issue 3 

Page 5 of 7 

 

X5R 

X5R is an EIA class 2 dielectric Syfer dielectric code ‘P’. 

X5R is generally similar to X7R except that the top operational temperature limit denoted by the ‘5’ is 
+85°C. 

X5R capacitors are used in similar applications to X7R but where the environmental conditions are 
more stable. 

X8R 

X8R is an EIA class 2 dielectric

 Syfer dielectric code ‘N’.

 

X8R is generally similar to X7R except that the top operational temperature limit denoted by the ‘8’ is 
+150°C. 

X8R capacitors are used in similar applications to X7R but where the environmental conditions require 
stability at higher temperatures. Automotive under hood, industrial and down hole applications are 
some examples. 

2C1 (BZ) and 2X1 (BX) 

Syfer dielectric codes ‘R’ and ‘B’. 

These dielectric classifications are based on X7R dielectrics but include a V

CC

 specification and a 

different T

CC

 requirement. 

2C1 has T

CC

 of ±20% and a V

CC

 of +20%-30% with rated voltage applied. 

2X1 has T

CC

 of ±15% and a V

CC

 of +15%-25% with rated voltage applied. 

These dielectric classifications are useful where a more defined and stable capacitance value is 
required. 

C0G 

C0G is an EIA Class I dielectric, it is also known as NP0, the Syfer dielectric code is ‘C’. C0G is much 
more stable than the EIA Class 2 dielectrics. 

T

CC

, C0G is defined as having an allowable capacitance change of ±30ppm/°C over the -55°C to 

+125°C operational temperature range. 

V

CC

, C0G is stable with voltage. 

C0G has negligible ageing. 

C0G has a lower DF, or higher Q than X7R, defined as a maximum of 0.15%. This means that when 
operating at higher frequencies the power lost in the capacitor is reduced and it is less inclined to 
overheat. 

C0G dielectrics have ε

values of between 20 to 100 and are used to make stable lower capacitance 

parts in the pF to nF region. These are typically used for filtering, balancing and timing circuits. 

High Q 

High Q is a C0G dielectric, the Syfer dielectric code is ‘Q’. 

Generally similar to standard C0G except that the DF is lower/ Q is higher. 

High Q material has a low ε

value and is used to make parts typically in the pF range, these are used 

generally in high frequency applications which require low losses. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0034 

Capacitor Basics Issue 3 

Page 6 of 7 

 

Useful Formulae and Calculations 

DF

1

Q

 

Q is Quality Factor, DF is Dissipation Factor 

fC

2

1

X

c

  X

c

 is Capacitive Reactance in Ohms, f is frequency in Hertz and C is capacitance in 

Farads 

c

s

DF.X

R

  R

s

 is Equivalent Series Resistance in Ohms, DF is Dissipation Factor and X

c

 is Capacitive 

Reactance in Ohms 

R

I

P

2

 

P is Power dissipated in capacitor in Watts, I is rms current in Amps and R is R

s

 in Ohms 

Recognising a Syfer Part Number 

A standard Syfer part number is 15 characters long, e.g., 1206J5000682KXT. This breaks down into: 

Case Size  Termination 

Voltage 

Capacitance  Tolerance 

Dielectric 

Packaging 

1206 

500 

0682 

 

Case Size 

1206 

J  500  0682  K  X  T 

The four case size characters represent the X and Y dimensions in thousandths of an inch. 
Syfer’s range goes from 0402 (40 thou by 20 thou) to 8060 (800 thou by 600 thou). 

Termination 

1206 

500  0682  K  X  T 

Code ‘J’ is the industry standard glass frit type termination. Glass material loaded with silver is 
applied to the ends of the capacitor. Sintered on at high temperature it ensures contact with the 
ends of the internal electrodes. The termination is then electroplated with Nickel and Tin. 

‘Y’ termination, trade name FlexiCap™, is the termination material which introduced the world 
to flexible terminations. Pioneered by Syfer it protects the body of the capacitor from 
mechanical stress. Polymer material loaded with Silver is cured onto the ends of the capacitor to 
make an excellent bond with the internal electrodes. The termination is electroplated with Nickel 
and Tin. 

‘A’ and ‘H’ terminations are similar to ‘J’ & ‘Y’ respectively but are electroplated with a minimum 
Lead content of 10%. (Used primarily in military and space applications to combat the potential 
problem of tin whisker growth in certain environments.)  

Termination codes ‘2’, ‘3’, ‘4’ and ‘5’ are the equivalent of ‘J’, ‘Y’, ‘A’ and ‘H’ terminations but 
with a Copper barrier layer rather than Nickel. They provide a non-magnetic termination finish 
with excellent solder leach resistance. 

Code ‘F’ is an un-plated Silver Palladium loaded glass frit termination for non-magnetic and 
epoxy bonding applications. 

Voltage 

1206 

500 

0682  K  X  T 

010 – 999 are straightforward 10V to 999V, 1kV and above are in kV with the K as a decimal 
point so 1K5 is 1.5kV up to 12K for 12kV. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0034 

Capacitor Basics Issue 3 

Page 7 of 7 

 
 

Capacitance 

1206 

J  500 

0682 

K  X  T 

The first three digits are significant figures and the fourth digit is a base 10 multiplier with the 
final value being in picofarads (pF). For example 0682 = 068 

 10

2

 = 6800pF 

A ‘P’ or ‘N’ is used to specify fractions to denote the decimal point, so 4P70 would be 4.7pF and 
12N4 would be 12.4nF 

Tolerance 

1206 

J  500  0682 

X  T 

 

C0G <10pF 

C0G 

10pF 

X7R 

  H 

 0.05pF 

 

  1% 

 

 5% 

  B 

 0.1pF 

 

  2% 

 

  10% 

  C 

 0.25pF 

 

  5% 

 

  20% 

  D 

 0.5pF 

 

  10% 

 

 

 1.0pF 

 

 

 

Dielectric Code 

1206 

J  500  0682  K 

 

Class I 

Class II 

A – C0G to AEC-Q200 

B – 2X1 (BX) 

C – C0G 

D – X7R to IECQ-CECC 

F – C0G to IECQ-CECC  E – X7R to AEC-Q200 
Q – High Q 

N – X8R 

 

P – X5R 

 

R – 2C1 (BZ) 

 

X – X7R 

 

Packaging 

1206 

J  500  0682  K  X 

‘T’ is taped and reeled on 178mm (7”) reels 

‘R’ is taped and reeled on 330mm (13”) reels 

‘B’ is bulk packed in tubs 

 
 

For further information or technical assistance please contact our Sales Department on: 

+44 (0)1603 723310 or by email at 

SyferSales@knowles.com

 

 
 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

AN0001 Issue 10 – FlexiCap™ 

 

CN# P109825 

 
 
 

 
 

Termination  

 

“An alternative termination material specifically designed to absorb greater 

levels of mechanical stress thereby reducing capacitor failures associated 

with mechanical cracking” 

 

FlexiCap

™ 

Introduction ............................................................................ 2

 

Queens Award for Innovation ................................................................... 3

 

Benefits of Using FlexiCap

 ..................................................................... 4

 

Customer Assembly Process Requirements ................................................ 5

 

FlexiCap

™ 

Test Summary ......................................................................... 6

 

Key Electrical Characteristics ................................................................... 9

 

Additional Information .......................................................................... 10

 

Ordering Information – Standard MLCC Range ......................................... 11

 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

 

Application Note  

Reference No.  

AN0001 – FlexiCap™ 

Issue 10 

Page 2 of 11 

 

FlexiCap

™ 

Introduction 

Syfer Technology Ltd introduced FlexiCap

 in 1999 and became the first multilayer capacitor 

manufacturer to offer a flexible termination to customers. This type of termination has proven to be 
very successful as customers realize the benefits and also as demonstrated by other capacitor 
manufacturers subsequently introducing flexible terminations, some with very similar names to 
FlexiCap

 
FlexiCap

 refers to the termination material that is applied over the electrodes. This material is a silver 

loaded epoxy polymer that is applied using conventional termination techniques and then cured at 
180ºC. Following the curing process, components are processed through the same manufacturing, test 
and inspection stages when compared with the more traditional sintered terminated products. 

 

 

 

Fired Ceramic 

 

Dielectric 

      

 

 

 

Tin

 

Intermediate

 

 

 

Outer

 

Nickel Layer

 

Termination

 

 

Layer 

 

Base

 

 

 

 

 

Termination  
Material 
 
Metal 
Electrodes 

 
 
 
 
 

Picture taken at 1000x 
magnification using a SEM showing 
a fracture section through a 
capacitor termination. 
 
The picture demonstrates the 
fibrous nature of the FlexiCap

 

termination that absorbs greater 
levels of mechanical stress when 
compared with standard sintered 

silver termination. 

Fig 1. Capacitor Construction 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

 

Application Note  

Reference No.  

AN0001 – FlexiCap™ 

Issue 10 

Page 3 of 11 

 

Queens Award for Innovation  

The Queen's Awards for Enterprise are the UK's most prestigious awards for business performance. The 
Awards are presented in three categories: International Trade, Innovation and Sustainable 
Development 
 
The Awards are made each year by The Queen, on the advice of the Prime Minister, who is assisted by 
an Advisory Committee that includes representatives of UK Government, industry and commerce, and 
the trade unions. 
 
The Queens Award for Innovation recognizes companies that have demonstrated commercial success 
through innovative products or services. 
 
Her Majesty The Queen conferred the Queens Award for Innovation upon Syfer Technology Ltd in 2008 
for recognition of outstanding achievements in Innovation with respect to FlexiCap

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

 

Application Note  

Reference No.  

AN0001 – FlexiCap™ 

Issue 10 

Page 4 of 11 

 

Benefits of Using FlexiCap

 

Sintered termination materials are fired onto the ceramic body of the component at approximately 
800ºC. The result is a very hard material that provides minimal protection to the ceramic body of the 
component with respect to mechanical strain when the component is situated on an assembly.

 

 
FlexiCap

 termination material is a silver loaded epoxy polymer that is flexible and absorbs some of 

the mechanical strain between the PCB and the ceramic component. Components terminated with 
FlexiCap

 withstand greater levels of mechanical strain when compared with sintered terminated 

components  
 
Types of mechanical strain where FlexiCap

 terminated capacitors offer enhanced protection include 

mechanical cracking (which is the largest cause for ceramic component failure) and also in applications 
where rapid temperature changes can occur. 
 
Mechanical Cracking   
Due to its brittle nature, multilayer ceramic capacitors are more prone to excesses of mechanical stress 
than other components used in surface mounting. One of the most common causes of capacitor 
failures is directly attributable to bending of the printed circuit board (PCB) after solder attachment. 
Excessive bending will create mechanical crack(s) within the ceramic capacitor. Mechanical cracks, 
depending upon severity, may not cause capacitor failure during the final assembly test. Over time 
moisture penetration into the crack can cause a reduction in insulation resistance and eventual 
dielectric breakdown leading to capacitor failure in service. 
 
 

 

 

Fig 1. Mechanical Crack 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

 

Application Note  

Reference No.  

AN0001 – FlexiCap™ 

Issue 10 

Page 5 of 11 

 

Example of a capacitor issued by a customer to Syfer for failure investigation: 

 

 

 

 

Temperature Cycling  
Rapid temperature changes when components are mounted on a PCB can induce stress as a result of 
different material CTE (Coefficient of Thermal Expansion) rates. For example, a sintered terminated 
component will typically fail a temperature cycle test consisting of 1000 cycles (-55ºC to 125ºC). The 
difference in material (PCB, ceramic, solder) expansion rates can induce cracks within components that 
cause components to electrically fail. 
 
FlexiCap

 termination absorbs some of the strain created during repeated rapid temperature changes 

and components terminated with FlexiCap

 pass temperature cycle tests such as 1000 cycles (-55ºC to 

125ºC).  
 

Customer Assembly Process Requirements 

FlexiCap

 terminated capacitors should be handled, stored and transported in the same manner as 

sintered terminated capacitors. The requirements for mounting and soldering FlexiCap

 terminated 

capacitors are the same as for sintered terminated capacitors. 
 
FlexiCap

 components are compatible with lead solder applications and lead-free solder applications 

with a maximum recommended reflow temperature of 270ºC. 
 
FlexiCap

 Moisture Sensitivity Level (MSL) = 1. 

 

Yellow potting compound 
 
Electrodes 
 
Standard termination 
material (not FlexiCap

 
Mechanical crack (caused 
capacitor failure) 

 
 
 
 

Black areas are 
damaged sections 
within the capacitor 
caused during the 
electrical failure 
 
White lines are 
thermal cracks 
created during the 

electrical failure 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

 

Application Note  

Reference No.  

AN0001 – FlexiCap™ 

Issue 10 

Page 6 of 11 

 

FlexiCap

™ 

Test Summary  

FlexiCap

™ 

has been rigorously tested and approved/ qualified to the following test requirements: 

 

Syfer qualification and ongoing routine tests. 

 

IECQ-CECC QC32100 approval. 

 

TUV Safety Capacitor approvals. 

 

UL Safety Capacitor approvals. 

 

AEC-Q200 qualification. 

 
The key tests with respect to FlexiCap

 performance are as follows. 

 

 

Bend Test (Board Flex). 

Method:  Capacitor samples mounted onto a 100mm FR4 Test PCB and subjected to bend testing 

in accordance with IEC 60068-2-21. Environmental testing: Test U: Robustness of 
terminations and integral mounting devices or AEC-Q200-005.    

 

C0G (NP0) Performance 

Mean Bend - C0G Sintered Termination (Code J)

0

2

4

6

8

10

0603 J

C0G

0805 J

C0G

1206 J

C0G

1210 J

C0G

1812 J

C0G

2220 J

C0G

Case Size

mm

Mean Bend - C0G 

FlexiCap

 Termination (Code Y)

0

2

4

6

8

10

0603 Y

C0G

0805 Y

C0G

1206 Y

C0G

1210 Y

C0G

1812 Y

C0G

2220 Y

C0G

Case Size

mm

 

(10mm maximum bend test equipment capability) 

X7R Performance 

Mean Bend - X7R Sintered Termination (Code J)

0

2

4

6

8

10

0603 J

X7R

0805 J

X7R

1206 J

X7R

1210 J

X7R

1812 J

X7R

2220 J

X7R

Case Size

mm

Mean Bend - X7R 

FlexiCap

 Termination (Code Y)

0

2

4

6

8

10

0603 Y

X7R

0805 Y

X7R

1206 Y

X7R

1210 Y

X7R

1812 Y

X7R

2220 Y

X7R

Case Size

mm

 

The bend test summary provides a comparison between component case sizes in the following 
groups: 

 

C0G (NP0) dielectric material with sintered termination material.  

 

C0G (NP0) dielectric material with FlexiCap

™ 

termination material. 

 

X7R dielectric material with sintered termination material. 

 

X7R dielectric material with FlexiCap

™ 

termination material. 

 

The bend tests conducted confirm that the FlexiCap

 termination withstands greater mechanical 

strain when compared with sintered termination materials.  

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

 

Application Note  

Reference No.  

AN0001 – FlexiCap™ 

Issue 10 

Page 7 of 11 

 
 

 

Load (Life) Tests 

Product type: 

FlexiCap

 X7R components  

Time period analyzed: 

11

th

 June 2001 to 11

th

 June 2009. 

Test laboratory: 

Syfer Technology Reliability Test Department. 

Number of components tested: 71,614 
Endurance test conditions: 

1000 hours with 1.5x

(1)

 rated voltage applied at 125

C. 

Results: 

178  failures in 71,614,000 component test hours. 

 
Notes:  
1). 

1.5x rated voltage used during Syfer routine reliability tests. AEC-Q200 and IECQ-CECC 
require 1.0x rated voltage. Product specific reliability data available on request. 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

The FIT (Failure In Time) rate graph provides an indication of component reliability in relation to a 
customer’s application with respect to temperature and voltage being applied. For example, at 25ºC 
and 50%RV (Rated Voltage), the FIT rate graph indicates 0.007 FITs. As a comparison, an automotive 
customer specifies maximum of 0.1 FITs at 25ºC and 50%RV (Rated Voltage). 

 

 

Termination Bend Performance - Endurance Testing 

A sample of FlexiCap

 terminated X7R capacitors has been subjected to 20,000 hours at 125

C. 

Tests conducted after 20,000 hours indicated no deterioration in the electrical or mechanical 
performance of the FlexiCap

 termination. 

 
A sample of FlexiCap

 terminated X8R capacitors has been subjected to 5,000 hours at 150

C. 

Tests conducted after 5,000 hours indicated no deterioration in the electrical performance.  

 

 

Humidity Tests 

From June 2001 to June 2009, a total of 27194 components (4,568,592 component test hours) 
have been tested at 85

C @ 85RH for either 168hours or 1000hours. There have been 3 failures 

that have not been attributed to FlexiCap

 

Failure rates at 60% confidence

0.00001

0.01

10

10000

FI

T

10% of RV

0.000

0.002

0.026

0.241

1.697

25% of RV

0.001

0.023

0.306

2.859

20.148

50% of RV

0.007

0.151

1.991

18.575

130.925

RV

0.048

0.982

12.937

120.704

850.754

25°C

50°C

75°C

100°C

125°C

Data derived fro m 178 failures in 71,614,000 co mpo nent test ho urs

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

 

Application Note  

Reference No.  

AN0001 – FlexiCap™ 

Issue 10 

Page 8 of 11 

 

In addition to the Syfer routine and AEC-Q200 tests, samples have been tested by an external test 
laboratory for IECQ-CECC Damp Heat Steady State periodic test (56 days 40ºC/ 93%RH with 
applied voltages of 0Vdc, 5Vdc or 50Vdc). Samples pass this test requirement. 
 

 

Temperature Cycling 

Temperature Cycle Profile: 40-minute cycle consisting of 10 minute ramp and 10  minute dwell at 
temperature extremes. 
Temperature Extremes: 

-55

C to +125

C. 

Number of Cycles: 

1000. 

Method: 

Samples of FlexiCap

 terminated

 

 capacitors were soldered onto FR4 test PCB’s and 

subjected to temperature cycling. After 1000 cycles, the capacitors were sectioned 
mounted on the test PCBs for internal visual  examination.   

Results:   

There were no cracks within the capacitors. 

  

 

Passive Flammability Test 

Method: 

A sample of FlexiCap

 terminated

 

 capacitors were subjected to a needle flame test 

in accordance with IEC 60384-1. 

Requirement: Burning droplets of glowing parts falling down shall not ignite the tissue paper 

(placed underneath the specimen being tested). 

Results: 

The sample passed the Passive Flammability Test. 

 

 

Thermal Vacuum Outgassing Test 

FlexiCap

 material successfully passed ECSS-Q-70-02A Thermal vacuum outgassing test for the 

screening of space materials. The test was conducted by an external test laboratory and results 
are available in Syfer application note AN0026. 

 

 

Customer Qualification 

Samples of FlexiCap

 terminated capacitors have been supplied to customers for qualification.  

 
The qualifications conducted by customers have been successful and customer reaction to 
FlexiCap

 termination has been extremely favorable. Demand for FlexiCap

 terminated capacitors 

continues to increase as customers realize the advantages provided. 
 
FlexiCap

 terminated capacitors are supplied to many blue chip companies, O.E.M’s, E.M.S’s and 

international component distributors. Applications include telecoms, military, aerospace, 
automotive, industrial and power supplies.  

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

 

Application Note  

Reference No.  

AN0001 – FlexiCap™ 

Issue 10 

Page 9 of 11 

 

ESR v Frequency

0.010

0.100

1.000

1

10

100

Frequency (MHz)

E

S

R

 (

O

h

m

s

)

FlexiCap

Standard

 

Key Electrical Characteristics 

 
FlexiCap

 terminated capacitors have equivalent electrical characteristics when compared with sintered 

terminated capacitors.  
 
For example (type 1812 100nF): 
 

 

Capacitance 

@ 1kHz 

DF @ 1kHz 

Resonant 

Frequency 

(RF) 

Inductance 

@ RF 

Sintered 

Termination 

100.02nF 

0.01167 

14.468MHz 

1.1965nH 

FlexiCap

 

Termination 

101.14nF 

0.01173 

14.468MHz 

1.2099nH 

 
 
The ESR characterisation of an 18nF 1825 X7R capacitor was undertaken to a frequency of 100MHz.  
FlexiCap

 and sintered  termination were tested in parallel to determine the relative ESR performance. 

From the graph below it can be seen that there is a reduction in ESR at high frequencies when 
capacitors are terminated using FlexiCap

™ 

 termination. 

 

 

 
 
 
 
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

 

Application Note  

Reference No.  

AN0001 – FlexiCap™ 

Issue 10 

Page 10 of 11 

 

 

Additional Information 

 
Syfer has generated a comprehensive range of application notes (available at

 

www.knowlescapacitors.com/syfer

to provide additional information to customers.  

 
Application notes that provide additional information with respect to FlexiCap

:  

 

APPLICATION NOTE 

CONTENTS 

AN0002 Bend Testing  

Test methods for Capacitor bend testing, and the 

shape of typical cracks 

AN0005 Mechanical Cracking  

Potential causes of mechanical cracking, corrective 

actions and depanelisation methods 

AN0006 Dielectric Ageing  

Capacitor dielectric ageing 

AN0009 AEC-Q200 Stress Test Qualification  

Provides information on tests performed by Syfer in 

accordance with the AEC-Q200 specification 

AN0010 Lead-free soldering and bend test 

performance  

The effects of Lead-free soldering on bend testing 

through solder choice 

AN0019 Tin Whiskers  

Tin Whiskers mitigation and surface mount chip 

capacitors 

AN0021 Tandem Capacitors  

Tandem capacitors terminated with FlexiCap™ 

provide an ultra robust and reliable component. 

AN0022 Open Mode Capacitors  

Open mode capacitors terminated with FlexiCap™ 

provide a robust component that fail in an open 

circuit mode. 

 AN0024 Moisture Sensitivity Level Classification 

for Syfer products 

MSL classification IPC / JEDEC J-STD-020D for Syfer 

products. 

 AN0026 Outgassing test results for FlexiCap™ 

capacitors 

Results for ECSS-Q-70-02A outgassing tests on 

FlexiCap™ capacitors. 

AN0028 Soldering / Mounting Chip Capacitors, 

Radial Leaded Capacitors and EMI Filters  

This gives guidance to engineers and board designers 

on mounting and soldering Syfer products. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

 

Application Note  

Reference No.  

AN0001 – FlexiCap™ 

Issue 10 

Page 11 of 11 

 
 

Ordering Information – Standard MLCC Range 

1210 

100 

0103 



 

Chip Size 

Termination 

Voltage d.c. 

(marking code) 

Capacitance in Pico 

farads (pF) 

Capacitance 

Tolerance 

Dielectric 

Codes 

Packaging 

Suffix Code 

0603 

0805 

1206 

1210 

1808 

1812 

1825 

2220 

2225 

3640 

5550 

8060 

 

Y

 = FlexiCap

TM

 

termination base with 

nickel barrier (100% 

matte tin plating). 

RoHS compliant. 

H

 = FlexiCap

TM

 

termination base with 

nickel barrier (tin/lead 

plating with min. 10% 

lead). 

Not RoHS compliant. 

F

 = Silver Palladium. 

RoHS compliant 

J

 = Silver base with 

nickel barrier (100% 

matte tin plating). 

RoHS compliant 

A

 = Silver base with 

nickel barrier (tin/lead 
plating with min. 10% 

lead). 

Not RoHS compliant 

 

010

 = 10V 

016

 = 16V 

025

 = 25V 

050

 = 50V 

063

 = 63V 

100

 = 100V 

200

 = 200V 

250

 = 250V 

500

 = 500V 

630

 = 630V 

1K0

 = 1kV 

1K2

 =1.2kV 

1K5

 =1.5kV 

2K0

 = 2kV 

2K5

 =2.5kV 

3K0

 =3kV 

4K0

 =4kV 

5K0

 =5kV 

6K0

 =6kV 

8K0

 =8kV 

10K

 =10kV 

12K

 =12kV 

<1.0pF 

Insert a P for the decimal 

point as the first character. 

e.g., 

P300

 = 0.3pF 

Values in 0.1pF steps 

≥1.0pF & <10pF 

Insert a P for the decimal 

point as the second 

character. 

e.g., 

8P20

 = 8.2pF 

Values are E24 series 

≥10pF 

First digit is 0. 

Second and third digits are 

significant figures of 

capacitance code. 

The fourth digit is the 

number of zeros following. 

e.g., 

0101

 = 100 pF 

Values are E12 series 

H

: ± 0.05pF 

(only available for 

values <4.7pF) 

<10pF 

B

: ± 0.10pF 

C

: ± 0.25pF 

D

: ± 0.5pF 

F

: ± 1.0pF 

≥10pF 

F

: ± 1% 

G

: ± 2% 

J

: ± 5% 

K

: ± 10% 

M

: ± 20% 

 

C

 = C0G/NP0 

(1B) 

X

 = X7R 

(2R1) 

P

 = X5R 

T

 = 178mm 

(7”) reel 

R

 = 330mm 

(13”) reel 

B

 = Bulk pack 

– tubs or trays 

Used for specific 

customer 

requirements 

 

For quotations please contact Syfer Sales Department 

SyferSales@knowles.com

. 

 
 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

AN0002 Issue 7 – Bend Testing 

 

CN# P109825 

 
 
 

 
 

Bend Testing 

 
 

Methods and International Specifications 

 
 

 

Introduction ............................................................................................2

 

International Requirements/ Specifications ..................................................2

 

Capacitor Bend Tests Conducted on Syfer Product ........................................3

 

Mechanical Crack Shape ............................................................................7

 

Summary ................................................................................................8

 

 

 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

 

Application Note  

Reference No: AN0002 

Bend Testing 

Issue 7 

Page 2 of 8 

 

 

 

Introduction 

Due to its brittle nature, multilayer ceramic capacitors are more prone to excesses of mechanical stress 
than other components used in surface mounting. One of the most common causes of capacitor 
failures is directly attributable to the bending of the printed circuit board (PCB) after solder 
attachment. Excessive bending will create mechanical stress within the ceramic capacitor that, if 
sufficient, can result in mechanical cracks. 
 
The purpose of this report is to provide details regarding: 

 

International Specifications that define bend test methods and acceptability. 

 

Methods employed by Syfer to measure the mechanical performance of the   termination 
material. 

 

The shape of cracks created by PCB bending - mechanical stress. 

 

International Requirements/ Specifications 

The international requirement for bend testing is referred to in several different specifications. 
 

1.

 

IEC 60384-1:2001 Fixed capacitors for use in electronic equipment Part 1: Generic Specification 
section 4.35 Substrate bending test refers to IEC 60068-2-21. 
 

2.

 

IEC 60068-2-21: 2006 Environmental testing: Test U: Robustness of Terminations and Integral 
Mounting Devices. Section 8 test Ue specifies the test required to assess the mechanical 
robustness of surface mounting device terminations when mounted on a substrate. Test Ue

specifies the substrate bend test. 
 
The purpose of test Ue

is to verify that the capacitors can withstand bending loads that are 

likely to be applied during normal assembly or handling operations. 
 
IEC 60068-2-21 refers to requirements such as deflection and acceptance criteria as being 
included in the “relevant specification”. Syfer maintains IECQ CECC (International 
Electrotechnical Commission Quality certification programme- CENELEC Electronic Components 
Committee) product approval and the “relevant specification” is QC 32100-A001:2007. 

3.

 

QC 32100-A001:2007 Table 2 – Periodic Tests defines board flex minimum requirements as: 

COG: All types, X7R: Y and H only (Flexicap™) 

 

3mm deflection Class I 

 

2mm deflection Class II 

 

X7R (non – Flexicap

 termination) 1mm deflection 

 

4.

 

AEC-Q200-005, Board Flex / Terminal Bond Strength Test. 
Minimum requirements stated in table 2 stress test reference 21: 2mm (min) for all except 
3mm for Class I. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

 

Application Note  

Reference No: AN0002 

Bend Testing 

Issue 7 

Page 3 of 8 

 

 

 

Capacitor Bend Tests Conducted on Syfer Product 

Currently there are 2 methods employed by Syfer to measure the mechanical performance of capacitor 
termination when mounted on a substrate: 
 

1.

 

External Test Laboratory 

  To maintain IECQ-CECC product approval (certified by BSI “British Standards Institute”) Syfer 

issues capacitor samples to an external test laboratory for a variety of tests to be conducted in 
accordance with IECQ CECC requirements. The external test laboratory is not part of Syfer and 
has full traceability to International Reference Standards. 

 

Syfer has maintained IECQ-CECC product approval for >20 years.  

2. Syfer Bend Tests 

  In addition to the external test laboratory Syfer also conducts bend tests. Samples of capacitors 

are mounted onto FR4 Test PCBs using 62/36/2 Sn/Pb/Ag solder and subjected to bend testing 
in accordance with IECQ CECC or AEC –Q200-005 (depending on termination and dielectric 
types. 

 
   

 

 
 

 
 

 
 

 
 

Example of FR4 Test PCB Used 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

 

Application Note  

Reference No: AN0002 

Bend Testing 

Issue 7 

Page 4 of 8 

 

 

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

Capacitor Placement Method 

 

 

 

 
 

 
 

 
 

 
 

 

Syfer’s Bend Test Facility 

 

 

 
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Fig 1. Bend Test Method 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

 

Application Note  

Reference No: AN0002 

Bend Testing 

Issue 7 

Page 5 of 8 

 

 

 

A minimum of 10 Test PCBs (depending on test requirements) are used for each bend test. Each 
PCB is mounted with one capacitor and deflected automatically until the capacitor breaks. The 
software analyses the change in capacitance measured by the Agilent 4288A capacitance meter. As 
soon as the capacitance change is greater than 10% the bend is recorded in mm. 
 
The results of the test are saved to the Syfer network but also can be communicated as a printed 
document as below.

 

 

 

 

 
 

 
 

 
 

 
 

 
 
 

 
 

 
 

 
 

 
 

 
 

 
 

 
 
 

 
 

 

 
 

 

 

Document shows the results for Flexicap™ terminated components 

Syfer Batch No: 

Syfer Part No: 

Distribution Plot 

Sample Size 

Measured Results 

Type of Test 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

 

Application Note  

Reference No: AN0002 

Bend Testing 

Issue 7 

Page 6 of 8 

 

 

 

 

Bend Test Performance Summary 
 
C0G (NP0) Performance

 

X7R Performance 

The bend test summary provides a comparison between component case sizes in the following groups: 

 

C0G (NP0) dielectric material with sintered termination material.  

 

C0G (NP0) dielectric material with FlexiCap™ termination material. 

 

X7R dielectric material with sintered termination material. 

 

X7R dielectric material with FlexiCap™

 

termination material. 

 
The bend tests conducted confirm that the FlexiCap

 termination withstands greater mechanical strain 

when compared with sintered termination materials.  

(10mm maximum bend test equipment capability) 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

 

Application Note  

Reference No: AN0002 

Bend Testing 

Issue 7 

Page 7 of 8 

 

 

 

 

Mechanical Crack Shape 

By conducting extensive bend testing capacitor manufacturers including Syfer have demonstrated that 
mechanical stress applied by bending the PCB results in a distinctive type of crack within the capacitor.   
 

 

Fig 2. Mechanical Crack 

 

During Syfer’s investigation into mechanical cracking over 15000 capacitors were subjected to bend testing.    
 
Example of capacitors issued by customers to Syfer for failure investigation: 

 
 

 
 

 
 
 

 
 

 
 
 

Capacitor body & electrodes 

Termination 

Solder fillet 

Substrate 

Force 

Crack initiation 

Yellow potting compound 

Termination & solder 

Mechanical crack 

Electrodes 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

 

Application Note  

Reference No: AN0002 

Bend Testing 

Issue 7 

Page 8 of 8 

 

 

 

Summary 

 

Syfer capacitors pass the International Specifications for bend testing. In addition to routine 
tests conducted at Syfer an external test laboratory conducts periodic IECQ CECC tests on Syfer 
product including bend testing. 

 

The crack created by mechanical stress during PCB bending is a distinctive type of crack. 

 
For further information regarding: 

a)

 

Potential causes for mechanical cracking refer to Syfer application note “Mechanical Cracking” 
application note reference AN0005. 

b)

 

Flexicap

. Refer to “Flexicap™ Termination” application note reference AN0001. 

c)

 

AEC-Q200. Refer to “AEC-Q200 Stress Test Qualification for Passive Components” application 
note reference AN0009. 

 
Information is also available on Syfer’s web site 

www.knowlescapacitors.com/syfer

   

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

AN0004 Issue 10 – Quality & Reliability Data 

 

CN# P109825 

 

 

 

 

 

Quality & Reliability Data 

 

 

 

 

 

Section 1 - Introduction .......................................................................... 2

 

Section 2 - Test Conditions ...................................................................... 4

 

Endurance ............................................................................................. 4

 

85°C / 85%RH ....................................................................................... 4

 

Section 3 - F.I.T. Rate Data ..................................................................... 5

 

Acceleration Factor Calculations ............................................................... 5

 

Conversion Factors ................................................................................. 5

 

C0G Capacitor Reliability Data ................................................................. 6

 

FIT (Failure In Time) Rate Graph .............................................................. 6

 

X7R Capacitor Reliability Data .................................................................. 7

 

FIT (Failure In Time) Rate Graph .............................................................. 7

 

 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No. AN0004 

Reliability & Quality 

Issue 10 

Page 2 of 7 

 

 

Section 1 - Introduction 

The  major  influence,  within  Syfer  Technology  Limited,  is  to  provide  its  Customers  with  'World  Class' 

capacitors. 

 

Syfer  has  developed  its  own  unique  'Wet  Process'  for  the  manufacture  of  Multilayer  Ceramic  Chip 

Capacitors. This has been in operation for some 30 years, significantly increasing the reliability levels 

obtained today, over those that were the expectation then. 

 

Syfer's 'Wet Process' is based upon the principle of Screen Printing, both ceramic and electrode layers, in a 

single operation. This gives a more consistent deposition and greater accuracy of electrode alignment. In 

contrast to parts made by 'Tape Methods', it reduces stresses within the components. 

 

At all manufacturing stages, well defined controls are in place. Statistical Process Control (SPC) techniques 

are used extensively to monitor and to reduce process variability. 

 

Microsections  are  prepared  from  each  batch  of  product  built.  Destructive  Physical  Analysis  (DPA)  is 

conducted on each microsection to verify structural integrity and the absence of voids, delaminations or 

other defects. 

 

After the fabrication cycle, 100% testing is conducted for: 

 

(1) 

Capacitance 

(2) 

Dissipation Factor 

(3) 

Insulation Resistance 

(4) 

Voltage Proof 

 

Syfer's Quality Control Function audits each process stage and the outgoing products, to ensure strict 

conformity to internal, customer, national and international specifications. 

 

Syfer holds IECQ-CECC, TUV, UL, ISO9001, ISO14001 and OHSAS18001 approvals. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No. AN0004 

Reliability & Quality 

Issue 10 

Page 3 of 7 

 

 

In addition to its advanced construction methods, and sophisticated Quality Controls, Syfer carries out 

regular long term accelerated tests on its products to prove their reliability. 

 

The Capacitor Industry accepts that no single test, in isolation, is an effective measure of total reliability 

and, therefore, accelerated testing, directed at selected capacitor performance factors, is conducted, by 

Syfer, on a regular basis. This includes: 

 

(1) 

125

o

C Endurance Testing 

at 1.5 times rated voltage 

 

(2) 

85

o

C/85% Relative Humidity Testing 

at stress voltages of 1.5, 5 and 50 vdc 

 

Syfer maintains its rigorous test regime, to give its customers useful and detailed data on the reliability of 

its products. There is a continuing trend toward higher value capacitors in all major dielectric categories as 

circuit designers have demanded even greater volumetric capacity. This has prompted an increase in the 

number of 'high' value lots tested; now approximately 20% of such parts are tested compared with 10% 

for standard product. The results presented here reflect this change in product mix. 

 

Each section of this document describes the methodology of test and includes a summary of the results 

obtained. F.I.T. Rate Data is shown, based upon Endurance Test results. 

 

The aim of this document is to confirm that Syfer continues to maintain its reputation for the manufacture 

of products that meet, and exceed, customer's expectations of reliability. 

 

Syfer's Quality and Technical personnel are available to discuss this information, on request. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No. AN0004 

Reliability & Quality 

Issue 10 

Page 4 of 7 

 

 

Section 2 - Test Conditions

 

 

Endurance 

Duration 

 

 

1000 Hours 

 

Intermediate Check Time 

168 Hours 

 

Voltage 

 

 

1.5 x Rated Voltage 

 

Current Limitation 

 

Each component stressed via a 100kΩ resistor 

 

Temperature   

 

C0G125

o

X7R125

o

 

Post Test Limits 

Insulation Resistance C0G 

 4000MΩ or 40s 

 

 

 

 

X7R 

 2000MΩ or 50s 

 

 

 

 

 

(whichever is the less) 

 

 

 

85°C / 85%RH 

Duration 

 

 

168 Hours 

 

Voltage Bias   

 

Rated voltage up to a maximum of 50 volts dc, however, when specified, 

1.5Vdc or 5Vdc may be required 

 

Current Limitation 

 

Each component stressed via a 100kΩ resistor 

 

Temperature   

 

85°C 

Relative Humidity 

 

85% 

 

Post Test Limits 

Insulation Resistance   

C0G 

 4000MΩ or 40s 

 

 

 

 

X7R 

 2000MΩ or 50s 

 

 

 

 

 

(Whichever is the less) 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No. AN0004 

Reliability & Quality 

Issue 10 

Page 5 of 7 

 

 
Section 3 - F.I.T. Rate Data 

Acceleration Factor Calculations 

 

 

where 

 

 

and 

 

where   

E

a

  

= Activation energy (1.0 eV for M.L.C's) 

k

 

= Boltzmann' Constant (8.617 x 10

-5

eV/K) 

T

 

= Temperature in K (273 + Temperature in 

o

C) 

 

Failure Rates at the Specified Confidence Level (60%) are derived from: 

 

where   

FR

 

= Estimated Failure Rate at Use Stress 

X

2

 

= Chi Square calculated for number of rejects at test stress 

H

 

= Component test hours 

 

Conversion Factors 

From 

To 

Operation 

FITS 

MTBF (Hours) 

10

9

 

 FITS 

FITS 

MTBF (Years) 

10

9

 

 (FITS 

 8760) 

 

 

 

 

 

 

 

 

AF

 

x

 

AF

 

=

 

(AF)

 

Factor

 

on

Accelerati

e

temperatur

voltage

 

V

V

 

=

 

Factor

 

on

Accelerati

use

stress

2.7

 

voltage

 





T

T

E

e

 

Factor

 

on

Accelerati

stress

use

a

1

 

 

1

k

e

temperatur

 

H

 

x

 

AF

1

 

x

 

2

X

 

=

 

FR

2

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No. AN0004 

Reliability & Quality 

Issue 10 

Page 6 of 7 

 

 

C0G Capacitor Reliability Data 

Product type: 

C0G capacitors. 

Time period analyzed: 

1

st

 January 2010 to 31

st

 December 2010 

Test laboratory: 

Syfer Technology Reliability Test Department 

Number tested: 

17,450 

Test conditions: 

1000 hours with 1.5x rated voltage applied at 125

Results: 

4 failures in 17,450,000 component test hours 

 

FIT (Failure In Time) Rate Graph 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

The FIT (Failure In Time) rate graph provides an indication of component reliability in relation to a 

customer’s application with respect to temperature and voltage being applied. For example, at 25ºC and 

50%RV (Rated Voltage), the FIT rate graph indicates 0.002 FITs. As a comparison, an automotive 

customer specifies maximum of 0.1 FITs at 25ºC and 50%RV (Rated Voltage). 

2010 C0G

(

FIT Rates Calculated at 60% Confidence Level)

(Data derived from  17,450,000 component test hours from which there were 4 failures)

0.0000

0.0010

0.1000

10.0000

1000.0000

FI

Ts

10% of RV

25% of RV

50% of RV

RV

10% of RV

0.0000

0.000

0.006

0.052

0.36

25% of RV

0.0002

0.005

0.065

0.61

4.3

50% of RV

0.002

0.032

0.43

4.0

28

RV

0.010

0.21

2.8

26

182

25°C

50°C

75°C

100°C

125°C

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No. AN0004 

Reliability & Quality 

Issue 10 

Page 7 of 7 

 

 
X7R Capacitor Reliability Data 

Product type: 

X7R capacitors. 

Time period analyzed: 

1

st

 January 2010 to 31

st

 December 2010 

Test laboratory: 

Syfer Technology Reliability Test Department 

Number tested: 

24,778 

Test conditions: 

1000 hours with 1.5x rated voltage applied at 125

Results: 

11 failures in 24,778,000 component test hours 

 

FIT (Failure In Time) Rate Graph 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

The FIT (Failure In Time) rate graph provides an indication of component reliability in relation to a 

customer’s application with respect to temperature and voltage being applied. For example, at 25ºC and 

50%RV (Rated Voltage), the FIT rate graph indicates 0.002 FITs. As a comparison, an automotive 

customer specifies maximum of 0.1 FITs at 25ºC and 50%RV (Rated Voltage). 

 

2010 X7R

(

FIT Rates Calculated at 60% Confidence Level)

(Data derived from  24,778,000 component test hours from which there were 11 failures)

0.0000

0.0010

0.1000

10.0000

1000.0000

FI

Ts

10% of RV

25% of RV

50% of RV

RV

10% of RV

0.0000

0.001

0.008

0.071

0.50

25% of RV

0.0003

0.007

0.091

0.85

6.0

50% of RV

0.002

0.045

0.59

5.5

39

RV

0.014

0.29

3.8

36

252

25°C

50°C

75°C

100°C

125°C

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

AN0005 Issue 5 – Mechanical Cracking 

 

CN# P109825 

 
 
 

 
 

Mechanical Cracking 

 

 The Major Cause for Multilayer Ceramic Capacitor Failures 

    

 
 

Introduction .......................................................................................... 2

 

Potential Causes .................................................................................... 3

 

Exceptional Circumstances ...................................................................... 3

 

Normal Circumstances ............................................................................ 3

 

Corrective Actions .................................................................................. 4

 

Assembly Design/ Manufacture Considerations ........................................... 4

 

Review Production Processes ................................................................... 5

 

Syfer Capacitor Enhancements Offered ..................................................... 6

 

Test Methods ......................................................................................... 6

 

Depaneling Methods ............................................................................... 7

 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0005 

Mechanical Cracking 

Issue 5 

Page 2 of 7 

 

 

 

Introduction 

Due to its brittle nature, multilayer ceramic capacitors are more prone to excesses of mechanical stress 
than other components used in surface mounting. One of the most common causes of capacitor 
failures is directly attributable to bending of the printed circuit board (PCB) after solder attachment. 
Excessive bending will create mechanical crack(s) within the ceramic capacitor. Mechanical cracks, 
depending upon severity, may not cause capacitor failure during the final assembly test. Over time 
moisture penetration into the crack can cause a reduction in insulation resistance and eventual 
dielectric breakdown leading to capacitor failure in service. 

 

 

 

Figure 1: Mechanical Crack 

 
Example of capacitors issued by customers to Syfer for failure investigation: 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0005 

Mechanical Cracking 

Issue 5 

Page 3 of 7 

 

Potential Causes 

Mechanical cracks are created by excessive mechanical stress after the capacitors have been soldered 
onto the substrate.  

Excessive mechanical stress can be the result of the following: 

Exceptional Circumstances 

 

Interference fit. For example, physical abuse. 

Normal Circumstances 

 

Assembly design. 

 

Board de-paneling causing the PCB to bend. 

 

Automatic test equipment employing a “bed of nails” as contacts. Faults often occur at, or in 
close proximity to, support pillars within the test jig. Vacuum fixtures can also cause excessive 
PCB bend.  

 

PCB distortion/ warp caused by storage conditions or uneven PCB designs. Frequently distorted 
PCBs are straightened after the soldering process causing the capacitors to mechanically crack. 

 

Radial/ through hole component insertion especially if there is a tight fit between the radial 
leads and PCB hole. 

 

Attachment of rigid fixtures such as heat sinks. 

 

Fitting IC’s, connectors into solder mounted sockets with no support. 

 

Methods of transportation/ storage and handling during process stages allowing the PCB to 
bend. 

 

Fixing completed sub-assemblies into the final assembly. For example, employing a snap fit 
operation or by over-tightening fixing screws. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0005 

Mechanical Cracking 

Issue 5 

Page 4 of 7 

 

Corrective Actions 

Extensive bend tests performed at Syfer including bench-marking against competitor’s products has 
proven that: 

i.

 

Syfer capacitors pass the International Specifications 

(1)

 defining robustness of termination 

criteria. 

ii.

 

the bend test performance of Syfer’s sintered termination capacitors is comparable with 
competitor’s sintered termination product. 

(1) 

For International Specifications and Syfer Bend Test Methods refer to Syfer Application Note 
AN0002 Bend Testing. 

The only effective methods of resolving mechanical cracking issues are: 

i.

 

reduce the mechanical stress being exerted on the capacitors.  

ii.

 

and/ or increasing the process window so that the mechanical stress exerted onto the ceramic 
section of the capacitor is reduced.   

ATE, functional tests and reliability tests have limited success in identifying capacitor failures caused by 
mechanical cracking. 

Assembly Design/ Manufacture Considerations 

Mechanical stress can be influenced by a number of different factors associated with the design of the 
assembly and assembly manufacture. These factors include: 

 

PCB design – copper power and ground planes. 

 

A PCB design resulting in an uneven metal distribution (usually caused by large power or 
ground planes) can result in PCB warpage during the soldering process caused by the different 
Thermal Coefficient of Expansion rates between the copper and the epoxy fiber glass. If large 
power/ ground planes are required then cross hatching the copper area may prove to be useful. 

 

Position/ orientation of the capacitor on the PCB in relation to the edge of the PCB and other 
components/ attachments. 

Recommended capacitor 
orientation with respect to 

PCB edge (denoted by black 

lines). 

 

Note: Stress zone is typically 

within 5mm of PCB edge or 

fixing point. 

Capacitor 
placement not 

recommended in 

the corner of the 

PCB.   

PCB Corner   

 

PCB Edge 

Incorrect

 

Correct

 

Incorrect

 

Correct

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0005 

Mechanical Cracking 

Issue 5 

Page 5 of 7 

 

Use of PCB slots 

 

 

Solder pad/ land sizes 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

Use of Adhesives. 

Depending upon the type of adhesive used, the effect can be a significant reduction in the bend 
strength of a capacitor. For example, during experiments approximately 50% of the PCB bend 
was required to crack a capacitor fixed with adhesive when compared to a capacitor not fixed 
with adhesive. 

Review Production Processes 

Mechanical cracking occurs after the capacitors have been soldered into position. Subsequent flexing of 
the PCB creates mechanical stress within the capacitor that if sufficient can result in the capacitor 
being mechanically cracked. 

When mechanical cracking has been identified as the cause for capacitor failures the typical approach 
for customers is to review the production process for any obvious process stage including handling and 
transportation that may be bending the PCB. If no obvious stage is identified then the next step is to 
remove samples of capacitors from assemblies at different process stages and then subject the 
capacitors to sectioning/ internal examination to determine if the capacitors have been cracked. The 
shape of mechanical cracks is shown in Fig.1. 

Incorrect

Correct

Reducing the pad/ land size can reduce the 

level of stress exerted onto the capacitor 

by approximately 50%. 

 

Using a slot along the depanelisation edge 

reduces the level of stress exerted onto the 

capacitor by approximately 50%. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0005 

Mechanical Cracking 

Issue 5 

Page 6 of 7 

 

An example of a typical investigation would be to remove capacitors from assemblies after completing 
the following stages: 

 

Soldering 

 

Depanelisation 

 

Insertion of radial components including connectors and IC’s into sockets 

 

ATE 

 

Fixing the completed sub-assembly into the final assembly. 

Syfer Capacitor Enhancements Offered 

Syfer offers a polymer termination that effectively reduces the mechanical stress being exerted onto 
the ceramic section of the capacitor by approximately 50%. The polymer termination is being used by 
a variety of customers and requires no changes to the customer’s assembly process. 

For further details refer to Syfer Application Note AN0001 Polymer.  

Test Methods 

There is no 100% guaranteed method for being able to test capacitors that have been mechanically 
cracked. The success of the tests conducted relies on the extent of the mechanical cracks – wider 
cracks are more likely to fail.  

Examples of tests conducted by customers: 

 

Dry Heat/ Steady State. Assemblies powered in a hot dry environment to accelerate the 
breakdown of the capacitors.   

 

Damp Heat/ Steady State. Assemblies powered in a hot humid environment to try to drive 
moisture into the crack and cause capacitor failure. 

 

Temperature Cycling. Assemblies are temperature cycled with the purpose of opening the crack 
to cause capacitor failure. 

 

Vibration and Shock. Assemblies are subjected to vibration/ shock tests with the purpose of 
opening the crack to cause capacitor failure. 

 

X-Ray. Customers have tried to employ x-ray solder joint inspection equipment to try to detect 
mechanical cracks with very limited success. 

 

Scanning Acoustic Microscopy.   

The tests conducted have depended upon the equipment available to customers and the success of 
tests has varied.  

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0005 

Mechanical Cracking 

Issue 5 

Page 7 of 7 

 

Depaneling Methods  

Depaneling is the process of separating individual PCBs from a main panel (usually after the soldering 
operation) and can present a high risk of mechanically cracking ceramic capacitors. There are various 
depaneling methods employed, some of which present a greater risk when compared to other 
methods.  

As a guide, depaneling methods include: 

Depaneling Method 

Benefits 

Negatives 

Comments 

Manual Break-Out 

Flexibility. 

No tooling costs/ changes. 

No software set-up. 

High risk of mechanical cracks. 
Labour intensive. 

Not consistent. 

Potentially high scrap rate. 

Not generally recommended 

though frequently used 

Scissor Shearing/ 

Guillotine 

Low tooling costs. 

Minimal/ no software set-up. 

Ease of operation. 

Severe shock – high risk of 

mechanical cracks. 

Potentially high scrap rate. 

Not generally recommended.  

Blanking/ Die 

Shearing/ Punch-Out 

Fast processing times. 

Virtually any PCB shape. 

High tooling costs. 

Potential for shock – depending 

upon supporting fixtures. 

Less flexibility – tooling changes 
required. 

Usually used for processing high 

volume of assemblies. 

Circular Rolling 

Blades 

 

Low tooling costs. 

Minimal/ no software set-up. 

Ease of operation. 

Less stress exerted when 

compared with Shearing. 

Some machines are operator 

dependant. For example, operators 

hold PCB sides – excessive 

mechanical stress can still be 

created. 

Frequently used by customers 

processing low to moderate 

volume of assemblies. 

Sawing  

Wedge-shaped knives shear 

panel with gentle rocking motion 

along the whole length of the 

section to be cut – less stress 

exerted. 

Some machines are operator 

dependant. For example, operators 

hold PCB sides – excessive 

mechanical stress can still be 

created. 

Exerts less mechanical stress 
when compared with manual, 

guillotine, blanking and circular 

blades.  

Routing 

Flexibility. 

Virtually any PCB shape. 

Reduces mechanical stress. 

No/ minimal tooling changes 

required. 

Good quality PCB edge finish. 

Software set-up. 

Relatively slow processing times. 

Initial costs when compared with 

some of the other depaneling 

systems. 

Exerts less mechanical stress 

when compared with manual, 

guillotine, blanking and circular 

blades.  

Laser Cutting 

Flexibility. 

Virtually any PCB shape. 

No mechanical stress. 

No/ minimal tooling changes 

required. 

 

Initial costs and maintenance 

costs. 

Depaneled edge often charred and 

can be jagged. 

Extra cleaning process possibly 

required to remove charring.  

Very good regarding no 

mechanical stress but is costly 

and not frequently used by 

customers. 

Water Jet 

Flexibility. 

Virtually any PCB shape. 

*No mechanical stress. 

No/ minimal tooling changes 

required. 

Initial costs and maintenance 

costs. 

Process can be slow. 

Noisy operation. 

Water removal and treatment 

environmental issues. 

*  There are conflicting reports 

regarding the level of stress 

exerted onto the PCB. 

  Also, water jets appear to be 

rarely used. 

 
When reviewing depaneling methods it is recommended that customers contact equipment 
manufacturers to help evaluate what type of system is most suitable based on processing times, 
flexibility, costs and mechanical stress exerted. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

AN0006 Issue 6 - Capacitance Ageing 

 

CN# P109825 

 
 
 

 
 

Capacitance Ageing of 

Ceramic Capacitors 

 

 Explanation of the natural ageing process resulting in logarithmic loss of Capacitance 

 
 
 

Introduction 

2

 

Law of Capacitance Ageing 

2

 

Capacitance Measurements 

3

 

Ageing Allowances 

3

 

Test Temperature 

4

 

Test Frequency and Voltage 

5

 

Measuring Equipment and Measurement Uncertainties 

5

 

Resetting the Ageing Process 

6

 

Capacitance Tolerance & Circuit Application 

6

 

Summary & Conclusions 

6

 

Appendix 1 Tolerance Correction For Ageing Rates of 1% and 6% 

8

 

 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0006 

Capacitance Ageing 

Issue 6 

Page 2 of 8 

 

Introduction 

Capacitor ageing (Capacitance Drift) is a term used to describe the negative, logarithmic capacitance 
change that takes place in ceramic capacitors with time. The ageing process has a negligible affect on 
Class 1 (C0G) product but should be taken into account when measuring Class 2 (X7R, Y5V & Z5U) 
product.   

The crystalline structure for Barium Titanate based ceramics changes on passing through its Curie 
temperature (known as the Curie Point) at approximately 125

o

C. The domain structure relaxes with 

time and in doing so, the dielectric constant reduces logarithmically, this is known as the ageing 
mechanism of the dielectric constant. The more stable dielectrics have the lowest ageing rates. 

The start point for the ageing process is indicated for all product supplied by Syfer by the date stated 
on the packaging labels. If the ageing start point is not known then the ageing process can be reset by 
heating the capacitors to a temperature above the Curie Point. The ageing process then starts again 
from zero. 

Law of Capacitance Ageing 

During the first hour after cooling through the Curie temperature, the loss of capacitance is not well 
defined, but after this time it follows a logarithmic law that can be expressed in terms of an ageing 
constant. 

The ageing constant '

k

', or ageing rate, is defined as the percentage loss of capacitance due to the 

ageing process of the dielectric that occurs during a decade of time (a tenfold increase in age) and is 
expressed as percent per logarithmic decade of hours. As the law of decrease of capacitance is 
logarithmic, this means that in a capacitor with an ageing rate of 1% per decade of time, the 
capacitance will decrease at a rate of: 

i) 

1% between 1 and 10 hours 

ii) 

an additional 1% between the following 10 and 100 hours 

iii) 

an additional 1% between the following 100 and 1,000 hours 

iv) 

an additional 1% between the following 1,000 and 10,000 hours etc. 

The ageing rate continues in this manner throughout the capacitors life. 

An alternative method of expressing this is that the percentage loss of capacitance will be 2 times '

k

between  1  and  100  hours  and  3  times  '

k

'  between  1  and  1,000  hours.  This  may  be  expressed 

mathematically by the following equation: 

 

C

t

  = 

C

1

 

1 - 

 k 

  log

10

100 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0006 

Capacitance Ageing 

Issue 6 

Page 3 of 8 

 

Where: 

C

t

 

is the capacitance t hours after the start of the ageing process 

 

C

1

 

is the capacitance 1 hour after the start of the ageing process 

 

is the ageing constant in percent per decade (as defined above) 

is the time in hours from the start of the ageing process 

The ageing constant may be declared by the manufacturer for a particular ceramic dielectric, or it may 
be determined by de-ageing the capacitor and measuring the capacitance at two known times 
thereafter. 

Typical values of the ageing constant for Syfer Technology ceramic capacitors are: 

Dielectric Class

 

 

 

Typical Value

 

C0G (CG/1B)   

 

 

Negligible 

X7R (2C1) 

 

 

 

1 to 2% per decade 

Example of a different dielectric material/ type offered by other capacitor manufacturers: 

Dielectric Class

 

 

 

Typical Value

 

Z5U (2F4) 

 

 

 

6% per decade 

Capacitance Measurements 

Ageing Allowances 

Because of ageing, it is necessary to specify an age for reference measurements at which the 
capacitance shall be within the prescribed tolerance. This is fixed at 1,000 hours, since for practical 
purposes there is not much further loss of capacitance after this time. 

In order to calculate the capacitance C

1000

 after 1,000 hours the following formula may be used: 

 

C

1000

  = 

C

t

 

1 - 

 k 

  ( 3 - log

10

t ) 

100 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0006 

Capacitance Ageing 

Issue 6 

Page 4 of 8 

 

For measurements during the course of capacitor manufacture, the loss of capacitance from the time of 
measurement to the 1,000 hour age will be known and can be off-set by using asymmetric inspection 
tolerances. For example, if it is known that the total capacitance loss to 1,000 hours will be 5%, then 
the capacitors may be inspected to limits of say -15%/+25% instead of ± 20%. 

All capacitors shipped are within their specified tolerance at the standard reference age of 1,000 hours 
after cooling through their Curie temperature. 

Ageing begins after cooling from above the Curie point and continues, apparently forever. This 
capacitance loss does not limit the effective life of the capacitor, however, it should not be overlooked. 
A 1% change of capacitance value between 1 and 10 hours may seem serious but 1% change between 
10,000 and 100,000 hours is less significant. 

Refer to Appendix 1 showing the tolerance correction (for standard reference age of 1,000 hours) to 
allow for ageing rates of 1% and 6% between 12 and 10,000 hours. 

Ageing Allowance Example 

A  capacitor  with  a  tolerance  of  ±  20%  is  measured  after  3750  hours  from  its  last  heat  cycle.  The 
corrected tolerance limits to which it should be tested are: 

a) For 1% ageing; tolerance correction is: 

-0.6% 

  Therefore, tolerance range allowed is: 

-20.6% to +19.4%  

b) For 6% ageing; tolerance correction is: 

-3.4% 

 

Therefore, tolerance range allowed is: 

-23.4% to +16.6% 

Test Temperature 

Capacitance is normally declared at a reference temperature, this varies according to specification 
dependent on country of origin, for example CECC specifies 20

C ± 2

C.  

Capacitors measured at Syfer are tested in accordance with CECC specifications at 20

C. If capacitors 

are tested at a different temperature then allowances should be made when verifying the capacitance 
value. 

Care should be taken when testing capacitors. Errors can arise if capacitors are heated by body heat 
through handling and it is recommended that for precision measurement plastic tweezers be used to 
handle capacitors.  

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0006 

Capacitance Ageing 

Issue 6 

Page 5 of 8 

 

 

 

 

 

Test Frequency and Voltage 

The following table details the frequency and voltage settings used for electrical testing of surface 
mount and radial product types by dielectric classification.  

 

Dielectric 

Class 

Surface Mount 

Radial product 

Test 

Frequency

 

Test Voltage 

(rms) 

Test 

Frequency

 

Test Voltage 

(rms) 

C0G (CG/1B) 

1nF = 1kHz 

<1nF = 1MHz 

1.0V 

1kHz 

1.0V 

X7R (2C1) 

1kHz 

>25V = 1.0V 

25V = 0.5V 

1kHz 

0.5V 

 

Measuring Equipment and Measurement Uncertainties 

Incorrect capacitance measurement can also be introduced as a result of either the accuracy of the 
equipment and/ or measurement uncertainties.  

 

Measuring equipment. The accuracy and precision of the measuring device/ meter should be 
examined to determine if the meter is capable of measuring the capacitor adequately.  

 

Measurement uncertainties. Errors should be removed before measuring the capacitors. For 
example, by performing open and short-circuit compensations.  

 

Low capacitance measurements can be affected by stray capacitance from equipment test 
leads. It is recommended that when measuring values less than 50pF test fixtures are used to 
minimise the possibility of stray capacitance. 

 

As a result of the piezoelectric nature of ceramic capacitors, tweezer pressure can also affect 
capacitance measurements.   

 

Low capacitance radial products can also be affected by stray capacitance from the components 
legs/ leads. It is recommended that radial products are measured across the leads directly next 
to the component body. 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0006 

Capacitance Ageing 

Issue 6 

Page 6 of 8 

 

Resetting the Ageing Process 

For Class 1 (C0G) ceramics the ageing rate is negligible. For Class 2 ceramics it may be necessary to 
reset the ageing process. 

The ageing process is reset by heating the dielectric above its Curie Point. To ensure that all capacitors 
have been sufficiently heated and that the ageing process has been reset it recommended that 
capacitors are placed in an oven @ 160

C for 1½ hours separated on a metal tray. After the heating 

process, the capacitors should then be allowed to stabilise at room temperature (20

C ± 2

C) for 24 

hours before capacitance measurements are conducted.  

Capacitance Tolerance & Circuit Application 

Capacitance ageing is inherent in class 2 ceramic capacitors and it is important for circuit designs to 
recognise and allow for this effect. It is of particular importance when initial capacitance tolerance must 
be tight. In these circumstances the ageing rate may cause the capacitors to drift out of tolerance on 
the low side. For example, it would be imprudent to specify a 5% tolerance for a unit with a 2% ageing 
rate. 

Designing the capacitor with an initial value large enough to compensate for long term ageing will 
cause the units to be out of tolerance on the high side each time de-ageing occurs. This can be 
especially true for equipment where an ambient operating temperature of +125

o

C could cause 

potential de-ageing. For this reason tight tolerance capacitors should be of class 1 dielectric when 
possible. 

Summary & Conclusions 

1. 

Electrical Tests. The recommended sequence for testing Multilayer Ceramic Capacitors is:  

i) 

Insulation Resistance (IR)  

ii) 

Voltage Proof (VP)/ Dielectric Withstand Voltage (DWV) 

iii) 

De-age Class 2 capacitors and allow to stabilise at room temperature for 24 hours before 
capacitance measurements are conducted.  

iv) 

Capacitance, apply factors based on the manufacturers ageing rate and the time elapsed 
since the last Curie temperature excursion. 

v) 

Dissipation Factor. 

vi) 

Other Tests. If any limits are specified for change in capacitance during a long term test, 
the capacitor should be de-aged before both the initial and final measurements.  

2. 

With surface mount MLC's some of the solder termination materials used will diffusion bond at 
temperatures close to that of the ceramic Curie temperature. It is, therefore, important that 
when de-ageing these products they should be placed on a tray such that their termination end 
surfaces are not in contact with each other. 

3. 

The ageing process is completely repeatable and predictable for a given capacitor. 

4. 

Capacitance change is negative and logarithmic in respect to time. 

5. 

Application of a D.C. bias can move the point on the ageing curve forward in time. When a D.C. 
voltage is applied at elevated temperatures (below the Curie Point) the capacitor will show a 
loss of capacitance but with a consequently lower ageing rate. 

6. 

Class 1 CG/1B (C0G) dielectric has a negligible ageing rate. 

7. 

Class 2 ceramic dielectrics have ageing rates which may vary from 0.6% to 8%. Dependent 
upon particular ceramic composition employed, this wide capacitance change, as a result of 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0006 

Capacitance Ageing 

Issue 6 

Page 7 of 8 

 

'Shelf' ageing and temperature cycling, illustrates why tight-tolerance (less than ± 5%) high 
dielectric constant ceramics should only be specified with caution. 

8. 

Soldering both leaded and surface mount class 2 capacitors into a circuit will, because of the 
ageing phenomenon, give an increase in capacitance as a result of the soldering temperature 
being greater than the dielectric Curie Point. The magnitude of the change will be dependent on 
the soldering temperature, time and the dielectric class. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0006 

Capacitance Ageing 

Issue 6 

Page 8 of 8 

 

Appendix 1 Tolerance Correction For Ageing Rates of 1% and 6% 

For Standard Reference Age Of 1,000 Hours

 

 

Hours Since 

Last Heat Cycle 

 

1% 

 

6% 

 

Hours Since 

Last Heat Cycle 

 

1% 

 

6% 

 

12 

 

1.9 

 

11.5 

 

1000 

 

0.0 

 

0.0 

 

14 

 

1.9 

 

11.1 

 

1050 

 

0.0 

 

-0.1 

 

16 

 

1.8 

 

10.8 

 

1100 

 

0.0 

 

-0.2 

 

18 

 

1.7 

 

10.5 

 

1150 

 

-0.1 

 

-0.4 

 

20 

 

1.7 

 

10.2 

 

1200 

 

-0.1 

 

-0.5 

 

22 

 

1.7 

 

9.9 

 

1250 

 

-0.1 

 

-0.6 

 

24 

 

1.6 

 

9.7 

 

1300 

 

-0.1 

 

-0.7 

 

26 

 

1.6 

 

9.5 

 

1350 

 

-0.1 

 

-0.8 

 

28 

 

1.6 

 

9.3 

 

1400 

 

-0.1 

 

-0.9 

 

30 

 

1.5 

 

9.1 

 

1450 

 

-0.2 

 

-1.0 

 

32 

 

1.5 

 

9.0 

 

1500 

 

-0.2 

 

-1.1 

 

34 

 

1.5 

 

8.8 

 

1600 

 

-0.2 

 

-1.2 

 

36 

 

1.4 

 

8.7 

 

1700 

 

-0.2 

 

-1.4 

 

38 

 

1.4 

 

8.5 

 

1800 

 

-0.3 

 

-1.5 

 

40 

 

1.4 

 

8.4 

 

1900 

 

-0.3 

 

-1.7 

 

45 

 

1.3 

 

8.1 

 

2000 

 

-0.3 

 

-1.8 

 

50 

 

1.3 

 

7.8 

 

2100 

 

-0.3 

 

-1.9 

 

55 

 

1.3 

 

7.6 

 

2200 

 

-0.3 

 

-2.1 

 

60 

 

1.2 

 

7.3 

 

2300 

 

-0.4 

 

-2.2 

 

65 

 

1.2 

 

7.1 

 

2400 

 

-0.4 

 

-2.3 

 

70 

 

1.2 

 

6.9 

 

2500 

 

-0.4 

 

-2.4 

 

80 

 

1.1 

 

6.6 

 

2600 

 

-0.4 

 

-2.5 

 

90 

 

1.0 

 

6.3 

 

2700 

 

-0.4 

 

-2.6 

 

100 

 

1.0 

 

6.0 

 

2800 

 

-0.4 

 

-2.7 

 

120 

 

0.9 

 

5.5 

 

2900 

 

-0.5 

 

-2.8 

 

140 

 

0.9 

 

5.1 

 

3000 

 

-0.5 

 

-2.9 

 

150 

 

0.8 

 

4.9 

 

3250 

 

-0.5 

 

-3.1 

 

175 

 

0.8 

 

4.5 

 

3500 

 

-0.5 

 

-3.3 

 

200 

 

0.7 

 

4.2 

 

3750 

 

-0.6 

 

-3.4 

 

225 

 

0.6 

 

3.9 

 

4000 

 

-0.6 

 

-3.6 

 

250 

 

0.6 

 

3.6 

 

4250 

 

-0.6 

 

-3.8 

 

275 

 

0.6 

 

3.4 

 

4500 

 

-0.7 

 

-3.9 

 

300 

 

0.5 

 

3.1 

 

4750 

 

-0.7 

 

-4.1 

 

350 

 

0.5 

 

2.7 

 

5000 

 

-0.7 

 

-4.2 

 

400 

 

0.4 

 

2.4 

 

5250 

 

-0.7 

 

-4.3 

 

450 

 

0.3 

 

2.1 

 

5500 

 

-0.7 

 

-4.4 

 

500 

 

0.3 

 

1.8 

 

5750 

 

-0.8 

 

-4.6 

 

550 

 

0.3 

 

1.6 

 

6000 

 

-0.8 

 

-4.7 

 

600 

 

0.2 

 

1.3 

 

6500 

 

-0.8 

 

-4.9 

 

650 

 

0.2 

 

1.1 

 

7000 

 

-0.8 

 

-5.1 

 

700 

 

0.2 

 

0.9 

 

7500 

 

-0.9 

 

-5.3 

 

750 

 

0.1 

 

0.7 

 

8000 

 

-0.9 

 

-5.4 

 

800 

 

0.1 

 

0.6 

 

8500 

 

-0.9 

 

-5.6 

 

900 

 

0.0 

 

0.3 

 

9000 

 

-1.0 

 

-5.7 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

AN0007 Issue 5 – Stack Chips 

 

CN# P109825 

 
 
 

 
 

Stack Chip Components  

Handling and Usage 

 
 
 

Storage and Transportation 

2

 

Handling and Usage 

2

 

Mechanical Considerations 

3

 

Thermal Considerations 

3

 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0007 

Stack Chip Components  

Handling and Usage 

Issue 5 

Page 2 of 4 

 

Storage and Transportation 

A selected number of components are available ‘Tape and Reel’ packed. The storage and handling of 
these components is as for normal chip capacitors. 

Unless supplied ‘Tape and Reel’ packed, all stack chip components will be supplied packed in a 
protective foam environment in individual cells, to prevent damage by contact during transportation. 

It is recommended that the components are stored in the original packing until used. 

If stored in the original packing, the components should be able to withstand all reasonable handling 
associated with transportation. 

When removing components from the packaging, care must be taken to prevent damage to the legs 
due to snagging. The recommended method of removal is : 

 

Carefully remove the foam packing pieces individually from the box. 

 

When the loaded packing piece is on the bench, gently push each component from 
the packing piece onto the bench. 

 

Do not allow the components to drop. 

 

It is preferable to place empty packing pieces on the bench, so as to protect units as 
they are removed.  

Take special care when removing ‘L’ leaded components, as the legs will be sandwiched between 
packing pieces. If the components are removed from the wrong side of the packing piece, damage will 
occur to the legs. 

Under no circumstances should the components be gripped with pliers, or similar, to remove them 
from the packing. This is liable to cause severe damage to the component and may effect reliability. 

Handling and Usage 

The components should always be handled with care (see mechanical considerations). 

Recommended pad designs for surface mounted and SM leaded components are available from Syfer 
on request. 

These components are designed for assembly using all proprietary soldering methods such as hot air 
reflow or vapour phase soldering. Surface mount and SM leaded components are NOT considered 
suitable for assembly using a soldering iron – particularly ‘J’ leaded devices - as damage will almost 
certainly occur due to the thermal shock caused by the proximity of the soldering iron to the ceramic 
capacitors. If hand soldering is necessary, a hot air pencil should be carefully used, following the 
guidelines below. ‘S’ leaded components may be suitable for assembly with a soldering iron, provided 
the iron is applied to the opposite side of the boards to the component, and sensible care is taken as to 
the choice of iron tip and temperature settings.  

On surface mount leaded components, any solder fillet should be to maintained to the foot of the leg 
(that part in contact with the board) only. Any meniscus to the vertical leg should be minimised to 
prevent the solder from reinforcing the leg and preventing the optimum stress decoupling from 
occurring. 

The soldering process should be controlled such that the component does not experience any thermal 
shocks that may induce cracks into the ceramic dielectric. 

The pre-heat temperature rise of the component should be kept to around 2

O

C per second. In practise 

successful temperature rises tend to be in the region of 1.5

O

C to 4

O

C per second dependant upon the 

substrate and components. The pre-heat temperature should be close to the maximum soldering 
temperature (within 50

O

C minimum) and the component should be stable at the pre-heat temperature 

prior to the final rise to reflow temperature. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0007 

Stack Chip Components  

Handling and Usage 

Issue 5 

Page 3 of 4 

 

Reflow time should be minimised, and the temperature controlled to a maximum of 220

O

C. 

Cooling to ambient temperature should be allowed to occur naturally. Natural cooling allows a gradual 
relaxation of the thermal mismatch stresses in the solder and epoxy joints. Draughts should be 
avoided. Forced air cooling can induce thermal breakage, and cleaning with cold fluids immediately 
after a soldering process may result in cracked components. If soldering jigs have been used for 
support and to control the temperature gradients, the components should not be removed from the 
jigs until cooling to ambient temperature is complete.  

The components are compatible with solder types Sn60 / Sn62 or similar.  Leaded components are 
compatible with typical lead free solder alloys such as SAC.  Unleaded components, terminated with 
PdAg termination, may exhibit leaching with lead free solders and we recommend that customers carry 
out their own trials. 

The components are designed to be compatible with conventional cleaning processes – but it is the 
customers responsibility to ensure that there is compatibility with any specific cleaning solvents or 
processes. 

Mechanical Considerations 

These components, by their very nature, are large, delicate pieces of ceramic. All multi element, and 
large area, ceramic components should be considered fragile and handled with appropriate care. Any 
product dropped or mishandled should be considered suspect and only used advisedly. 

Designers should also consider the geometry and relatively high mass of this type of component. 
Devices that are mis-specified, and unsuitable for use, may be susceptible to damage in high vibration 
or shock environments. This may be dramatic to the extent of leg or stack shearing. Tall multi chip 
stacked components, where the height / base aspect ratio is particularly high, are especially at risk. 
Dependant on the intended use, it may be advisable to strap, or otherwise support, the device, to 
ensure satisfactory operation. If strapping is used, then care must be taken to ensure that the ceramic 
is not cracked or chipped by excessive pressure exerted by the strap. If it is considered preferential to 
support the chip by the use of an adhesive to bond the component to the substrate, then care must be 
taken to ensure that there are no thermal mismatch stresses exerted on the ceramic by this bond. 

The use of stand off legs on the larger components will provide a degree of stress relief during such 
operations as board de-panalisation, and may help prevent cracking occurring if board flexing takes 
place. 

Thermal Considerations 

The soldering requirements for these components are given earlier (see Handling Considerations). 

All these components are large when compared to conventional ceramic capacitors. This size makes 
the ceramic potentially susceptible to thermal shock cracking if they are subjected to rapid changes of 
temperature, as temperature deltas can be generated within the build of the capacitors, causing a build 
up of stress. 
It is not possible to state specific limits for the rate of temperature change, as this will be largely 
dependant on such factors as the thermal mass of the substrate to which the component is mounted 
and the degree to which the component is shielded from direct exposure to severe temperature 
environments. However, the rate of temperature change should be restricted to < 4

O

C / second in all 

cases. 

The main causes of thermal cracking is mismatched Coefficients of Thermal Expansion (CTE) between 
the capacitors and their surrounding environment. For example a capacitor mounted directly onto a 
PCB will have a different CTE to the PCB upon which it is mounted. As the assembly undergoes 
temperature changes, the board and the capacitor expand and contract at different rates, causing a 
build up of stress at the interconnection point. If the rate of temperature change is too great, or the 
CTE mismatch too great, then the stress build up at this point may be sufficient to cause cracking of 
the ceramic in the assembly. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0007 

Stack Chip Components  

Handling and Usage 

Issue 5 

Page 4 of 4 

 

This effect worsens as the assemblies increase in size, as the stress force acts over a greater area. For 
this reason we do not recommend mounting chip sizes >= to 3640 directly to boards, but advocate the 
use of stand off legs for these components.  

The use of stand off legs will minimise any reaction between the capacitor assembly and any PCB by 
allowing the legs to compensate for mismatch by flexing.  

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0008 Issue 4 – Restricted Substances   

CN# P109825 

 

 
 

 
 

Restricted Substances and 

Lead-free Soldering 

 

 

 
Introduction 

2

 

End-of Life Vehicle (ELV) Directive 

2

 

Restriction on Hazardous Substances (RoHS) Directive 

3

 

Material content in Syfer Capacitors 

3

 

Lead-Free Soldering 

4

 

Appendix 1 Low Value C0G 

6

 

Appendix 2 Mid Value C0G 

7

 

Appendix 3 High Value C0G 

8

 

Appendix 4 Low Value X7R 

9

 

Appendix 5 Mid Value X7R 

10

 

Appendix 6 High value X7R 

11

 

 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0008 

Restricted Substances 

Issue 4 

Page 2 of 11 

 

 

 

 

Introduction 

Due to increasing environmental concerns a number of restrictions have been placed on the material 
content  of  electronic  components  and  electronic  assemblies.  The  main  environmental  concern  is  that 
the  large  quantities  of  obsolete  electronic  goods  are  being  disposed  of  via  land-fill.  Over  time  the 
materials used in these assemblies enter the water within the ground thus contaminating neighbouring 
water systems. 

A  number  of  environmental  directives  are  being  issued  by  the  European  Union  in  order  to  address 
some of these issues. 

End-of Life Vehicle (ELV) Directive

 – which aims to ensure manufacturers of vehicles will establish 

methods  of  recycling  vehicles  and  also  restricts  certain  substances  from  being  used  in  vehicle 
manufacture.

 

Waste  Electrical  and  Electronic  Equipment  (WEEE)  Directive

  –  requires  manufacturers  of 

electronic  and  electrical  goods  to  establish  methods  of  recycling  these  goods,  it  also  restricts  certain 
substances  being  used  as  defined  in  the 

RoHS  Directive

.  The  directive  does  not  cover  all  electrical 

goods e.g. military products and aerospace are not included. 

Restriction  on  Hazardous  Substances  (RoHS)  Directive  – 

Defines  the  substances  prohibited  in 

electrical and electronic goods covered by the 

WEEE directive

End-of Life Vehicle (ELV) Directive 

This directive states that vehicles placed on the European market after 1 July 2003 do not contain: 

 

Lead 

 

Cadmium 

 

Mercury 

 

Hexavalent Chromium 

However there are exemptions, which include: 

 

Electrical components which contain lead in glass or ceramics matrix compound. 

 

Solder in printed circuit boards and other applications. 

This means that there is no  requirement for lead-free  soldering for  vehicles, nor  for capacitors to be 
lead-free.  However  Cadmium  was/is  commonly  used  as  part  of  ceramic  dielectrics  and  as  the  glass 
system  in  termination  pastes  for  ceramic  components  and  it  should  be  clearly  established  that  parts 
are Cadmium free for these applications.  

Syfer has been working towards the elimination of Cadmium in all its product of the past 4 
years as part of the  Environmental Management System ISO  14001.  All Syfer products are 
Cadmium free. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0008 Issue 4 – Restricted Substances   

CN# P109825 

Restriction on Hazardous Substances (RoHS) Directive 

The Directive states: 

“By 1 July 2006 at the latest, Member States shall ensure that new electrical and electronic equipment 
put on the market does not contain 

 

Lead 

 

Mercury 

 

Cadmium 

 

Hexavalent Chromium 

 

Polybrominated biphenyls (PBB) 

 

Polbrominated diphenyl ether (PBDE)” 

The latter two compounds are flame retardants used generally in plastics. 

This  directive  gives  rise  to  the 

lead-free

  requirement  which  has  become  the  dominant  issue  as  it 

effectively bans the use of Tin/Lead solders which are used on virtually 100% of PCB assembly lines. 

As far as the supply of components is concerned there are two issues resulting: 

 

Do the components contain the banned materials? 

 

Are the components capable of being soldered using lead-free solders? 

Material content in Syfer Capacitors 

The RoHS directive includes a list of exemptions and these include: 

 

Lead  in  glass  of  cathode  ray  tubes,  electronic  components  and  fluorescent  tubes.  (Note:  this 
means lead in the form of 

glass

 in electronic components) 

 

Lead in high melting temperature type solders (i.e. tin/lead solders containing more than 85% 
lead) 

 

Lead in electronic ceramic parts (e.g. piezoelectric devices) 

Ceramic capacitors typically use lead in a glass form both in the dielectric and end termination and as 
this is in a glass form it is allowed under the RoHS Directive. The solder finish on Syfer surface mount 
capacitors is 100% tin and is compatible with either tin/lead or lead-free soldering operations. 

Syfer surface mount capacitors comply with the requirements of the RoHS directive. 

The  Syfer  radial  range  and  other  specialist  assemblies  generally  use  lead-free  solders  in  the  internal 
construction. Due to the fact that the soldering temperature for lead-free alloys used in PCB assembly 
will be higher than currently used, solder containing more than 85% lead may have to be used in the 
component construction.  

However  many  of  the  current  applications  for  these  products  are  avionic  or  military  and  we  may  be 
required to maintain the existing construction for reliability reasons. 

If you are planning to use radial product or any specialist assembly in a lead-free application we would 
recommend contacting our sales office to ensure our part can meet your requirements. 

Details  of  the  material  content  for  Syfer  surface  mount  capacitors  can  be  found  in  the  following 
appendices: 

Summary of material content by dielectric

 

Appendix 1 Low Value C0G

 

Appendix 3 High Value C0G

 

Appendix 2 Mid Value C0G

 

Appendix 4 Low Value X7R

 

Appendix 5 Mid Value X7R

 

Appendix 6 High value X7R

 

 
Note that some of the dielectrics do not contain lead – low value C0G, mid value X7R, and high value 
X7R. These can be terminated with a polymer termination known as: 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0008 

Restricted Substances 

Issue 4 

Page 4 of 11 

 

 

 

 

This polymer is lead-free and therefore certain ranges of surface mount capacitors can be provided 
entirely lead-free. 

Lead-Free Soldering 

In order to comply with the lead-free aspect of the final product, most PCB assemblies will be forced to 
switch to a lead-free alloy the most common by far being a high Tin alloy with small amounts of Silver 
and Copper - Sn /Ag(3.0-4.0)/Cu(0.5-0.9). 

This will require higher soldering temperatures due to the higher melting point of the alloy. A typical 
maximum heat exposure profile for reflow is shown: 

Pb-free reflow profile requirements for soldering heat resistance 

Parameter 

Reference  Specification 

Average temperature 
gradient in preheating 

 

2.5°C/s 

Soak time 

t

soak

 

2-3 minutes 

Time above 217°C 

t

1

 

Max 60 s 

Time above 230°C 

t

2

 

Max 50 s 

Time above 250°C 

t

3

 

Max 10 s 

Peak temperature in reflow 

T

peak

 

260°C  

 

 

 

Temperature gradient in 
cooling 

 

Max -6°C/s 

 

Time

Temperature

t

soak

t

1

t

2

T

2

T

1

T

peak

T

3

t

3

Time

Temperature

t

soak

t

1

t

2

T

2

T

1

T

peak

T

3

t

3

 

 
Syfer surface mount capacitors can all withstand this profile and operate satisfactorily.

 For 

our radial range and any specialty product please consult our sales department. 

One of the issues with using high tin content solder is that the solder is harder and stronger. There has 
been much testing performed on lead-free solder joints particularly with regard to temperature cycling 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0008 

Restricted Substances 

Issue 4 

Page 5 of 11 

 

 

 

 

and the onset of fatigue fractures. Generally lead-free being better in the range –40°C to 100°C and 
much poorer when tested over –55 °C to 125/160°C. Few of these tests reflect the increased stress 
transferred to the actual components and also the risk of mechanically cracking due to PCB flexing as 
result of the comparatively hard and strong solder joints. 

Unsupported PCBs will also flex more at the higher soldering temperatures and may apply additional 
stress, increasing the chance of mechanical cracking. 

Syfer has undertaken a range of tests and generally would recommend the use of polymer termination                  
for case sizes greater than 1206 in order reduce the amount of stress transferred to the ceramic 
capacitor itself.  

Example of mechanical cracking 

 

 

 

 

Example of capacitor issued by customers to Syfer for failure investigation: 

 
 

 

 

Information is also available on Syfer’s web site 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0008 

Restricted Substances 

Issue 4 

Page 6 of 11 

 

 

 

 

 

Appendix 1 Low Value C0G

 

Generic Component Material Declaration (all percentages are approximate) 

Standard Nickel Barrier Product 

Material 

Element 

CAS Number  Low Value C0G 

Typical Component Composition 

Ceramic 

Ba 

7440-39-3 

  % 

60-75% Ceramic 

 

Ti 

7440-32-6 

17.5  %

 

 

Nd 

7440-00-8 

  %

 

 

Bi 

7440-69-9 

  %

 

 

Pb 

7440-92-1 

  %

 

 

Co 

7440-48-4 

0.3  %

 

 

Zn 

7440-66-6 

7.5  %

 

 

Si 

7440-21-3 

8  %

 

 

Al 

7440-90-5 

8  %

 

 

7440-42-8 

3  %

 

 

Mg 

7440-95-4 

17.5  %

 

 

Mn 

7440-96-5 

  %

 

 

Zr 

7440-67-7 

  %

 

 

Sn 

7440-31-5 

  %

 

 

Nb 

7440-03-1 

  %

 

 

Other primarily O 

 

38.2  %

 

Electrode 

 

 

   

3-8% Electrode 

 

Ag 

7440-22-4 

75  %

 

 

Pd 

7440-05-3 

25  %

 

Termination 

 

 

   

17-30% Termination 

 

Ag 

7440-22-4

 

94  %

 

 

Pd 

7440-05-3

 

  %

 

 

Pb 

7440-92-1

 

4  %

 

 

Bi 

7440-69-9

 

  %

 

 

Other Primarily O, B, Si 

 

2  %

 

Plating 

 

 

   

3-5% Plating 

 

Ni 

7440-02-0

 

31  %

 

 

Sn 

7440-31-5

 

69  %

 

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0008 

Restricted Substances 

Issue 4 

Page 7 of 11 

 

 

 

 

Appendix 2 Mid Value C0G 

Generic Component Material Declaration (all percentages are approximate) 

Standard Nickel Barrier Product 

Material 

Element 

CAS Number  Low Value C0G 

Typical Component Composition 

Ceramic 

Ba 

7440-39-3 

15  % 

70-85% Ceramic 

 

Ti 

7440-32-6 

25  %

 

 

Nd 

7440-00-8 

25  %

 

 

Bi 

7440-69-9 

7.5  %

 

 

Pb 

7440-92-1 

1.5  %

 

 

Co 

7440-48-4 

0.3  %

 

 

Zn 

7440-66-6 

0.8  %

 

 

Si 

7440-21-3 

0.3  %

 

 

Al 

7440-90-5 

  %

 

 

7440-42-8 

0.5  %

 

 

Mg 

7440-95-4 

  %

 

 

Mn 

7440-96-5 

0.1  %

 

 

Zr 

7440-67-7 

  %

 

 

Sn 

7440-31-5 

  %

 

 

Nb 

7440-03-1 

  %

 

 

Other primarily O 

 

24  %

 

Electrode 

 

 

   

3-7% Electrode 

 

Ag 

7440-22-4 

75  %

 

 

Pd 

7440-05-3 

25  %

 

Termination 

 

 

   

8-20% Termination 

 

Ag 

7440-22-4

 

94  %

 

 

Pd 

7440-05-3

 

  %

 

 

Pb 

7440-92-1

 

4  %

 

 

Bi 

7440-69-9

 

  %

 

 

Other Primarily O, B, Si 

 

2  %

 

Plating 

 

 

   

1-3% Plating 

 

Ni 

7440-02-0

 

31  %

 

 

Sn 

7440-31-5

 

69  %

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0008 

Restricted Substances 

Issue 4 

Page 8 of 11 

 

 

 

 

Appendix 3 High Value C0G 

Generic Component Material Declaration (all percentages are approximate) 

Standard Nickel Barrier Product 

Material 

Element 

CAS Number  Low Value C0G 

Typical Component Composition 

Ceramic 

Ba 

7440-39-3 

15  % 

65-80% Ceramic 

 

Ti 

7440-32-6 

20  %

 

 

Nd 

7440-00-8 

25  %

 

 

Bi 

7440-69-9 

10  %

 

 

Pb 

7440-92-1 

3  %

 

 

Co 

7440-48-4 

  %

 

 

Zn 

7440-66-6 

2  %

 

 

Si 

7440-21-3 

  %

 

 

Al 

7440-90-5 

  %

 

 

7440-42-8 

  %

 

 

Mg 

7440-95-4 

  %

 

 

Mn 

7440-96-5 

  %

 

 

Zr 

7440-67-7 

  %

 

 

Sn 

7440-31-5 

2  %

 

 

Nb 

7440-03-1 

  %

 

 

Other primarily O 

 

23  %

 

Electrode 

 

 

   

5-15% Electrode 

 

Ag 

7440-22-4 

90  %

 

 

Pd 

7440-05-3 

10  %

 

Termination 

 

 

   

5-17% Termination 

 

Ag 

7440-22-4

 

94  %

 

 

Pd 

7440-05-3

 

  %

 

 

Pb 

7440-92-1

 

4  %

 

 

Bi 

7440-69-9

 

  %

 

 

Other Primarily O, B, Si 

 

2  %

 

Plating 

 

 

   

1-3% Plating 

 

Ni 

7440-02-0

 

31  %

 

 

Sn 

7440-31-5

 

69  %

 

 
 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0008 

Restricted Substances 

Issue 4 

Page 9 of 11 

 

 

 

 

Appendix 4 Low Value X7R 

Generic Component Material Declaration (all percentages are approximate) 

Standard Nickel Barrier Product 

Material 

Element 

CAS Number  Low Value C0G 

Typical Component Composition 

Ceramic 

Ba 

7440-39-3 

55  % 

75-90% Ceramic 

 

Ti 

7440-32-6 

15  %

 

 

Nd 

7440-00-8 

  %

 

 

Bi 

7440-69-9 

2  %

 

 

Pb 

7440-92-1 

1.5  %

 

 

Co 

7440-48-4 

0.3  %

 

 

Zn 

7440-66-6 

0.8  %

 

 

Si 

7440-21-3 

  %

 

 

Al 

7440-90-5 

  %

 

 

7440-42-8 

0.5  %

 

 

Mg 

7440-95-4 

  %

 

 

Mn 

7440-96-5 

  %

 

 

Zr 

7440-67-7 

  %

 

 

Sn 

7440-31-5 

  %

 

 

Nb 

7440-03-1 

  %

 

 

Other primarily O 

 

24.9  %

 

Electrode 

 

 

   

1-5% Electrode 

 

Ag 

7440-22-4 

75  %

 

 

Pd 

7440-05-3 

25  %

 

Termination 

 

 

   

5-17% Termination 

 

Ag 

7440-22-4

 

94  %

 

 

Pd 

7440-05-3

 

  %

 

 

Pb 

7440-92-1

 

4  %

 

 

Bi 

7440-69-9

 

  %

 

 

Other Primarily O, B, Si 

 

2  %

 

Plating 

 

 

   

1-3% Plating 

 

Ni 

7440-02-0

 

31  %

 

 

Sn 

7440-31-5

 

69  %

 

 
 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0008 

Restricted Substances 

Issue 4 

Page 10 of 11 

 

 

 

 

Appendix 5 Mid Value X7R 

Generic Component Material Declaration (all percentages are approximate) 

Standard Nickel Barrier Product 

Material 

Element 

CAS Number  Low Value C0G 

Typical Component Composition 

Ceramic 

Ba 

7440-39-3 

58  % 

70-85% Ceramic 

 

Ti 

7440-32-6 

20  %

 

 

Nd 

7440-00-8 

0.8  %

 

 

Bi 

7440-69-9 

0.4  %

 

 

Pb 

7440-92-1 

  %

 

 

Co 

7440-48-4 

  %

 

 

Zn 

7440-66-6 

0.5  %

 

 

Si 

7440-21-3 

  %

 

 

Al 

7440-90-5 

  %

 

 

7440-42-8 

  %

 

 

Mg 

7440-95-4 

  %

 

 

Mn 

7440-96-5 

  %

 

 

Zr 

7440-67-7 

  %

 

 

Sn 

7440-31-5 

  %

 

 

Nb 

7440-03-1 

0.5  %

 

 

Other primarily O 

 

19.8  %

 

Electrode 

 

 

   

3-10% Electrode 

 

Ag 

7440-22-4 

85  %

 

 

Pd 

7440-05-3 

15  %

 

Termination 

 

 

   

8-20% Termination 

 

Ag 

7440-22-4

 

94  %

 

 

Pd 

7440-05-3

 

  %

 

 

Pb 

7440-92-1

 

4  %

 

 

Bi 

7440-69-9

 

  %

 

 

Other Primarily O, B, Si 

 

2  %

 

Plating 

 

 

   

1-3% Plating 

 

Ni 

7440-02-0

 

31  %

 

 

Sn 

7440-31-5

 

69  %

 

 
 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0008 

Restricted Substances 

Issue 4 

Page 11 of 11 

 

 

 

 

Appendix 6 High value X7R 

Generic Component Material Declaration (all percentages are approximate) 

Standard Nickel Barrier Product 

Material 

Element 

CAS Number  Low Value C0G 

Typical Component Composition 

Ceramic 

Ba 

7440-39-3 

58  % 

65-80% Ceramic 

 

Ti 

7440-32-6 

20  %

 

 

Nd 

7440-00-8 

0.8  %

 

 

Bi 

7440-69-9 

  %

 

 

Pb 

7440-92-1 

  %

 

 

Co 

7440-48-4 

  %

 

 

Zn 

7440-66-6 

0.5  %

 

 

Si 

7440-21-3 

  %

 

 

Al 

7440-90-5 

  %

 

 

7440-42-8 

  %

 

 

Mg 

7440-95-4 

  %

 

 

Mn 

7440-96-5 

  %

 

 

Zr 

7440-67-7 

  %

 

 

Sn 

7440-31-5 

  %

 

 

Nb 

7440-03-1 

0.5  %

 

 

Other primarily O 

 

20.2  %

 

Electrode 

 

 

   

5-15% Electrode 

 

Ag 

7440-22-4 

70  %

 

 

Pd 

7440-05-3 

30  %

 

Termination 

 

 

   

5-17% Termination 

 

Ag 

7440-22-4

 

94  %

 

 

Pd 

7440-05-3

 

  %

 

 

Pb 

7440-92-1

 

4  %

 

 

Bi 

7440-69-9

 

  %

 

 

Other Primarily O, B, Si 

 

2  %

 

Plating 

 

 

   

1-3% Plating 

 

Ni 

7440-02-0

 

31  %

 

 

Sn 

7440-31-5

 

69  %

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0009 Issue 11 – AEC-Q200 Stress Test   

CN# P109825 

 
 
 

 
 

Automotive Electronics Council-Q200 

Stress Test Qualification for Passive 

Components 

 

Syfer AEC-Q200-Rev C Qualification 

 

 
 

Introduction 

2

 

Syfer Product Reliability Guide 

2

 

AEC-Q200 Stress-Test Qualification 

3

 

 

AEC-Q200 Temperature Range Grades 

3

 

 

Qualification Families 

3

 

AEC-Q200 Stress Test Qualification Requirements 

4

 

Batch Tests (Standard & Optional Tests Available) 

5

 

AEC-Q200 Qualified Component Ranges 

6

 

Ordering Information 

7

 

 

 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0009 

AEC-Q200 Stress Test 

Issue 11 

Page 2 of 7 

 

 

 

 

 

 

 

 

Introduction 

The Automotive Electronics Council (AEC) Component Technical Committee is the standardization body 
for establishing standards for reliable, high quality electronic components. Components meeting these 
specifications are suitable for use in the harsh automotive environment without additional component-
level qualification testing.  

The Component Technical Committee established AEC-Q200 “Stress Test Qualification for Passive 
Components” to define the minimum stress test driven qualification requirements for passive electrical 
devices including ceramic capacitors. 

This application note provides information on tests performed by Syfer in accordance with the AEC-
Q200 specification.   

For further information regarding the Automotive Electronics Council and AEC-Q200, refer to website 

www.aecouncil.com

. 

Note: Supply of AEC-Q200 qualified components is not limited to the automotive industry. Other 
industries are also recognising the benefits of AEC-Q200 qualified components. 

Syfer Product Reliability Guide  

 

Notes: 

(1) Space Grade tested in accordance with ESCC 3009. Refer to Syfer specification S02A 0100. 

(2)

 

IECQ-CECC. The International Electrotechnical Commission (IEC) Quality Assessment System for 
Electronic Components. This is an internationally recognised product quality certification. View 
Syfer’s IECQ-CECC approvals at 

www.iecq.org/certificates

 or at 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

(3) AEC-Q200. Automotive Electronics Council Stress Test Qualification For Passive Components.  

(4) MIL Grade. Released in accordance with US MIL standards available on request.  

Space 
Grade 

IECQ-CECC

(2)

  

AEC-Q200

(3)

 

MIL Grade

(4

)

 

 

 

Standard Components 

ESCC 3009

(1)

 

High Reliability 
(Space Quality) 

Standard Reliability 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0009 

AEC-Q200 Stress Test 

Issue 11 

Page 3 of 7 

 

 

 

 

 

 

 

 

AEC-Q200 Stress-Test Qualification 

Qualification is defined as successful completion of the test requirements defined in AEC-Q200. 
Approval is defined as user approval for use of the component within the customer’s application and, 
as such, is beyond the scope of AEC-Q200. 

AEC-Q200 Temperature Range Grades 

Temperature range grades defined in AEC-Q200: 

Grade 

Temperature Range 

PASSIVE COMPONENT TYPE 

Maximum capability 

TYPICAL/ EXAMPLE 

APPLICATION 

MINIMUM  MAXIMUM 

-50ºC 

+150 ºC 

Flat chip ceramic resistors, X8R 
ceramic capacitors 

All automotive 

-40ºC 

+125 ºC 

Capacitor Networks, Resistors, 
Inductors, Transformers, 
Thermistors, Resonators, 
Crystals and Varistors, all other 
ceramic and tantalum capacitors 

Most underhood 

-40ºC 

+105 ºC 

Aluminium Electrolytic capacitors  Passenger compartment 

hot spots 

-40ºC 

+85 ºC 

Film capacitors, Ferrites, R/R-C 
Networks and Trimmer 
capacitors 

Most passenger 
compartment 

0ºC 

+70 ºC 

 

Non-automotive 

 
Syfer AEC-Q200 qualified components are rated from -55 ºC to +125 ºC. Corresponding AEC-Q200 
qualified grades are 1, 2, 3 and 4. 

Qualification Families 

Syfer AEC-Q200 qualification has been conducted in accordance with AEC-Q200 qualification family 
guidelines. AEC-Q200 defines a qualification family as a group of components that share the same 
major process and material elements. All components categorized in the same family are qualified by 
association when one family member successfully completes qualification. 

Qualification test summary is available on request. 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0009 

AEC-Q200 Stress Test 

Issue 11 

Page 4 of 7 

 

 

 

 

 

 

 

 

AEC-Q200 Stress Test Qualification Requirements 

Stress 

Test # 

Test Method 

Sample size per 

lot 

Accept on 

number failed 

Additional Requirements 

Pre- and Post Stress 

Electrical Test 

User Spec. 

All qualification parts 
submitted for testing 

 

Test Not Used 

High Temperature 

Exposure (Storage) 

MIL-STD-202 Method 

108 

77 

Unpowered 

1000 hours @ 150ºC 

Temperature Cycling 

JESD22 Method JA-104 

77 

1000 cycles (-55ºC to 125ºC) 

Destructive Physical 

Analysis 

EIA-469 

10 

10ea x 3 lots 

Moisture Resistance 

MIL-STD-202 Method 

106 

77 

t = 24 hours/cycle. Unpowered. 

Biased Humidity 

MIL-STD-202 Method 

103 

77 

1000 hrs 85ºC/ 85%RH. 1.5Vdc 

and Rated Voltage

(1)

 

Operational Life 

MIL-STD-202 Method 

108 

77 

Rated Voltage @ 125ºC 

External Visual 

MIL-STD-883 Method 

2009 

All qualification parts 

submitted for testing 

Inspect device construction and 

workmanship. Electrical test not 

required. 

Physical Dimension 

10 

JESD22 Method JB-100 

30 

Verify physical dimensions to the 

device specification 

Terminal Strength 

(Leaded) 

11 

Not applicable for 
surface mount 
capacitors 

Resistance to Solvents 

12 

MIL-STD-202 Method 

215 

Note: Add Aqueous wash 

chemical – OKEM or equivalent. 

No banned substances. 

Mechanical Shock 

13 

MIL-STD-202 Method 

213 

30 

Figure 1 of Method 213 SMD: 

Condition F. 

Vibration 

14 

MIL-STD-202 Method 

204 

5 g’s for 20 min., 12 cycles each 

of 3 orientations. Test from 10-

2000Hz. 

Resistance to Soldering 

Heat 

15 

MIL-STD-202 Method 

210 

30 

Condition B No pre-heat of 

samples. 

Thermal Shock 

16 

MIL-STD-202 Method 

107 

30 

-55ºC/+125ºC. 300 cycles. Max 

transfer time: 20s. Dwell time: 

15minutes. Air-Air. 

ESD 

17 

AEC-Q200-002 

15 

 

Solderability 

18 

J-STD-002 (JESD22-

B102

(2)

15 each condition 

 

Electrical 

Characterization 

19 

User specification 

30 

Parametrically test per lot at 

room temp & min, max temps 

Test not used 

20 

Board flex 

21 

AEC-Q200-005 

30 

2mm (min) for all except 3mm 

for Class 1. 

Terminal strength 

22 

AEC-Q200-006 

30 

Force of 1.8kg for 60s. 

Beam Load Test 

23 

AEC-Q200-003 

30 

 

Notes: 
1  Biased Humidity test conducted by Syfer with rated voltage or 200Vdc (whichever is the least) applied. 

2  JESD22-B102 150°C dry bake preconditioning applied. 

 

Table 1 – Stress Test Qualification Requirements 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0009 

AEC-Q200 Stress Test 

Issue 11 

Page 5 of 7 

 

 

 

 

 

 

 

 

Batch Tests (Standard & Optional Tests Available) 

Test 

Standard 

tests  

 

Test 

Optional 

tests 

Solderability 

● 

  100% Burn-In. (2xRV @125º 

for 168hours).  

 

Resistance to soldering 
heat 

● 

 

Load sample test @ 125ºC  

 

Plating thickness 
verification (if plated) 

● 

  Humidity sample test.  

85 ºC/85%RH 

 

DPA (Destructive Physical 
Analysis) 

● 

 

Hot IR sample test 

 

Voltage Proof Test (DWV 
& Flash) 

● 

  Axial Pull sample test (MIL-

STD-123) 

 

Insulation Resistance 

● 

  Breakdown Voltage sample 

test 

 

Capacitance Test 

● 

  Deflection (Bend) sample test 

 

Dissipation Factor Test 

● 

  SAM (Scanning Acoustic 

Microscopy) 

 

100% Visual Inspection 

● 

   

 

 
For further details, optional test quotations please contact Syfer Sales department. 
 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0009 

AEC-Q200 Stress Test 

Issue 11 

Page 6 of 7 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AEC-Q200 Qualified Component Ranges 

 
 

Surface Mount Capacitors 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Balanced Line EMI Chip Ranges (E03) 

3 Terminal EMI Chips (E01) 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

Max 

Cap

 

50V   63V   100V   200V   500V   630V  1.0KV 

C0G/

NP0

   470pF  470pF  330pF  100pF  n/a 

n/a 

n/a 

0603  

X7R

   33nF  33nF  10nF  5.6nF  n/a 

n/a 

n/a 

C0G/

NP0

   2.7nF  2.7nF  1.8nF  680pF  330pF 

n/a 

n/a 

0805  

  

X7R

   150nF  150nF  47nF  27nF  8.2nF 

n/a 

n/a 

C0G/

NP0

  

10nF  10nF  6.8nF  2.2nF  1.5nF 

1nF 

470pF 

1206  

  

X7R

   330nF  330nF  150nF  100nF  33nF  10nF  4.7nF 

C0G/

NP0

   18nF  18nF  12nF  4.7nF  3.9nF  1.8nF 

1nF 

1210  

  

X7R

   680nF  680nF  470nF  220nF  100nF  27nF 

15nF 

C0G/

NP0

   39nF  39nF  27nF  12nF  10nF  5.6nF  3.3nF 

1812  

  

X7R 

  1.5µF  1.5µF  1µF  470nF  270nF  150nF  56nF 

 

 

  

 

 

 

Max 

Cap

 

50V   100V  

C0G/

NP0

   470pF  330pF 

0805  

  

X7R

   33nF 

15nF 

C0G/

NP0

   1.5nF 

1nF 

1206  

  

X7R

   150nF  47nF 

C0G/

NP0

   5.6nF  3.9nF 

1410  

  

X7R

   330nF  150nF 

C0G/

NP0

   10nF  6.8nF 

1812  

  

X7R 

  560nF  330nF 

 

 

 

Max 

Cap

 

50V   100V  

C0G/

NP0

  

820pF  560pF 

0805  

  

X7R

   47nF 

15nF 

C0G/

NP0

  

1.0nF  1.0nF 

1206  

  

X7R

   100nF  15nF 

C0G/

NP0

   2.2nF  2.2nF 

1806  

  

X7R

   200nF  68nF 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0009 

AEC-Q200 Stress Test 

Issue 11 

Page 7 of 7 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ordering Information 

 
Part Number Construction: 
 

1210 

100 

0103 

_ _ _ 

Chip Size 

Termination 

Rated Voltage 

Capacitance in Pico 

farads (pF) 

Capacitance 

Tolerance 

Dielectric 

Codes 

Packaging 

Suffix code 

0603 
0805 
1206 
1210 
1812 

 

= FlexiCap™ 

termination base with 

nickel barrier (100% 

matte tin plating). 

RoHS compliant. 

= FlexiCap™ 

termination base with 

nickel barrier (Tin/ 

lead plating with min. 

10% lead). Not RoHS 

compliant. 

= Silver base with 

nickel barrier (100% 

matte tin plating). 

RoHS compliant. 

= Silver base with 

nickel barrier (Tin/lead 

plating with min. 10% 

lead). Not RoHS 

compliant. Available in 

C0G/NP0 only.

 

050 

= 50V 

063 

= 63V 

100 

= 100V 

200 

= 200V 

250 

= 250V 

500 

= 500V 

630 

= 630V 

1K0 

= 1kV

 

First digit is 0. 

Second and third digits are 

significant figures of 

capacitance code. The fourth 

digit is number of zeros 

following. Example: 

0103 

= 10nF

 

<10pF 

= ±0.1pF 

= ±0.25pF 

= ±0.5pF 
≥ 10pF 

= ±1% 

= ±2% 

= ±5% 

= ±10% 

= ±20%

 

 

= X7R (2R1) 

AEC-Q200 

= C0G/NP0 

(1B/NP0) AEC-Q200

 

= 178mm 

(7”) reel 

= 330mm 

(13”) reel 

= Bulk pack 

- tubs or trays 

 

Used for specific 

customer 

requirements 

 

 
 
For questions or quotation please contact Syfer Sales department. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0010 Issue 5 – Lead Free Bend Test Performance 

 

CN# P109825 

 
 
 

 
 

The Effect of Lead Free Soldering on 

Bend Test Performance 

 
 

Methods and International Specifications 

 
 
 

Introduction ............................................................................................2

 

International Requirements/ Specifications ..................................................2

 

Capacitor Bend Tests Conducted on Syfer Product ........................................3

 

Mechanical Crack Shape ............................................................................6

 

The Effect of Lead Free Solders on Mechanical Cracking of MLCC’s ..................7

 

Lead Free Bend Test Conclusion .................................................................8

 

 

 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0010 

Lead Free Bend Test 

Performance 

Issue 5 

Page 2 of 8 

 

 

 

 

Introduction 

Due to its brittle nature, multilayer ceramic capacitors are more prone to excesses of mechanical stress 
than other components used in surface mounting. One of the most common causes of capacitor 
failures is directly attributable to the bending of the printed circuit board (PCB) after solder 
attachment. Excessive bending will create mechanical stress within the ceramic capacitor that, if 
sufficient, can result in mechanical cracks. 

The introduction of lead free solders for attachment of chip capacitors to PCB’s has raised a further 
area of concern in that lead free solders are less ductile than their traditional tin/lead equivalents.  This 
raises the possibility that the lead free solders demanded by the EU RoHS directive could cause an 
increase in the incidences of chip failure due to mechanical cracking as stress is transferred to the chip 
rather than absorbed by the solder. 

The purpose of this report is to provide details regarding: 

a.

 

For background information, methods employed by Syfer to measure the mechanical 
performance of the termination material. 

b.

 

For background information, the shape of cracks created by PCB bending - mechanical stress. 

c.

 

Testing carried out by Syfer to determine the effects of lead free solders on the mean bend 
performance of ceramic chip capacitors. 

International Requirements/ Specifications 

The international requirement for bend testing is referred to in several different specifications. 

1.

 

section 4.35 Substrate bending test refers to IEC 60068-2-21. 

2.

 

IEC 60068-2-21: 1999 Environmental testing: Test U: Robustness of Terminations and Integral 
Mounting Devices. Section 8 test Ue specifies the test required to assess the mechanical 
robustness of surface mounting device terminations when mounted on a substrate. Test Ue

specifies the substrate bend test. 

The purpose of test Ue

is to verify that the capacitors can withstand bending loads that are likely 

to be applied during normal assembly or handling operations. 

IEC 60068-2-21 refers to requirements such as deflection and acceptance criteria as being 
included in the “relevant specification”. Syfer maintains IECQ CECC (International Electrotechnical 
Commission Quality certification programme- CENELEC Electronic Components Committee) 
product approval and the “relevant specification” is QC 32100-A001:2007. 

3.

 

QC 32100-A001:2007 Table 2 – Periodic Tests defines board flex minimum requirements as: 

COG: All types, X7R: Y and H only (Flexicap™) 

3mm deflection Class I. 

2mm deflection Class II. 

X7R (non – Flexicap™ termination) 1mm deflection. 

4.

 

AEC-Q200-005, Board Flex / Terminal Bond Strength Test. 

Minimum requirements stated in table 2 stress test reference 21: 2mm (min) for all except 3mm for 
Class I. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0010 

Lead Free Bend Test 

Performance 

Issue 5 

Page 3 of 8 

 

 

 

 

Capacitor Bend Tests Conducted on Syfer Product 

Currently there are 2 methods employed by Syfer to measure the mechanical performance of capacitor 
termination when mounted on a substrate: 
 

1.

 

External Test Laboratory 

  To maintain IECQ CECC product approval (certified by BSI “British Standards Institute”) Syfer 

issues capacitor samples to an external test laboratory for a variety of tests to be conducted in 
accordance with IECQ CECC requirements. The external test laboratory is not part of Syfer and 
has full traceability to International Reference Standards. 

 

 

Syfer has maintained CECC product approval for >20 years.  

2.  Syfer Bend Tests 

  In addition to the external test laboratory Syfer also conducts bend tests. Samples of capacitors 

are mounted onto FR4 Test PCBs using 62/36/2 Sn/Pb/Ag solder and subjected to bend testing in 
accordance with IECQ CECC or AEC –Q200-005 (depending on termination and dielectric types. 

 

 

 

 

 
Capacitor Placement Method 

  

 

 
 
 

Hand pick and place used to 
mount capacitors for bend tests

 

Example of FR4 

Test PCB Used 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0010 

Lead Free Bend Test 

Performance 

Issue 5 

Page 4 of 8 

 

 

 

 

Syfer’s Bend Test Facility 

 

 

 

Fig 1. Bend Test Method 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0010 

Lead Free Bend Test 

Performance 

Issue 5 

Page 5 of 8 

 

 

 

 

A total of 10 Test PCBs are used for each bend test. Each PCB is mounted with one capacitor and 
deflected automatically until the capacitor breaks. The software analyses the change in capacitance 
measured by the Agilent 4288A capacitance meter. As soon as the capacitance change is greater than 
10% the bend is recorded in mm. 

The results of the test are saved to the Syfer network but also can be communicated as a printed 
document as below. 

 
 

 

 

 
 
 

 
 

 
 

 
 

 
 

 
 

 
 

 
 
 

 
 

 
 

 
 

 
 

 

 

 
Document shows the results for Flexicap™ terminated components. 

 

Syfer Batch No: 

Syfer Part No: 

Distribution 

Plot 

Sample Size 

Measured 

Results 

Type of Test 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0010 

Lead Free Bend Test 

Performance 

Issue 5 

Page 6 of 8 

 

 

 

 

Typical results for Syfer X7R 0805, 1206, 1812 and 2220 capacitor ranges: 

Product 

Mean Bend (mm) 

Sintered Termination 

Mean Bend (mm) 

Flexicap™

 

Termination 

0805 X7R 

3.6 

6.3 

1206 X7R 

3.4 

6.4 

1812 X7R 

3.2 

6.0 

2220 X7R 

3.2 

6.1 

 

Mechanical Crack Shape 

By conducting extensive bend testing capacitor manufacturers including Syfer have demonstrated that 
mechanical stress applied by bending the PCB results in a distinctive type of crack within the capacitor.   

 

 

During Syfer’s initial investigation into mechanical cracking over 15000 capacitors were subjected to bend 
testing.    

Example of capacitors issued by customers to Syfer for failure investigation: 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Summary 

 

Syfer capacitors pass the International Specifications for bend testing. In addition to routine 
tests conducted at Syfer an external test laboratory conducts periodic CECC tests on Syfer 
product including bend testing. 

 

The crack created by mechanical stress during PCB bending is a distinctive type of crack. 

For further information regarding: 

Potential causes for mechanical cracking refer to Syfer application note AN0005 - Mechanical Cracking. 

An alternative termination material that withstands higher levels of mechanical stress refer to Syfer application 
note AN0001 – FlexiCap™ Termination.

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0010 

Lead Free Bend Test 

Performance 

Issue 5 

Page 7 of 8 

 

 

 

 

The Effect of Lead Free Solders on Mechanical Cracking of MLCC’s 

As mentioned above, one concern with lead free solders is that the reduced ductility in the solder could 
lead to increased incidences of mechanical cracking of the ceramic. 

To ascertain if this concern was real, Syfer instigated a test program to compare the bend test results 
of a number of 1206 size X7R chip capacitors when soldered with conventional tin/lead (Sn/Pb) solders 
and with a common lead free solder alloy - 95.5/3.8/0.7 SnAgCu (SAC).  Both conventional ‘J’  chip 
termination (plated tin over nickel over Silver/glass termination material) and Syfer ‘Y’ FlexiCap™ 
(plated tin over nickel over flexible Silver polymer termination material) were tested and ageing at 
ambient temperature was taken into account to evaluate if the subtle changes in solder particle size 
over time had any effect. 

Testing Carried Out 

 

Mount 80 capacitors of each of 5 types of conventionally terminated capacitors to boards using 
60/40 SnPb solder and carry out bend testing as above. 

 

Mount 80 capacitors of each of 5 types of FlexiCap™ terminated capacitors to boards using 
60/40 SnPb solder and carry out bend testing as above. 

 

Mount 80 capacitors of each of 5 types of conventionally terminated capacitors to boards using 
95.5/3.8/0.7 SAC solder and carry out bend testing as above. 

 

Mount 80 capacitors of each of 5 types of FlexiCap™ terminated capacitors to boards using 
95.5/3.8/0.7 SAC solder and carry out bend testing as above. 

 

Mount 80 capacitors of each of 5 types of conventionally terminated capacitors to boards using 
SAC solder, allow to age for 1000hrs at ambient temperature and carry out bend testing as 
above. 

 

Mount 80 capacitors of each of 5 types of FlexiCap™ terminated capacitors to boards using SAC 
solder, allow to age for 1000hrs at ambient temperature and carry out bend testing as above. 

Total number of capacitors tested = 2400. 

Where conventional SnPb solder was used, board finish was Hot Air Solder Levelled (HASL).  Where Pb 
free solder (SAC) was used, board finish was gold (Au) flash over nickel (Ni) plate (NIG). 

All boards were assembled using hot air reflow methods.  Peak solder temperatures were 220ºC for 
SnPb and 260ºC for SAC solder.  In both cases, parts were allowed to cool naturally to ambient 
temperature – forced cooling was not used as this can itself induce cracks in the ceramic giving false 
results.   

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0010 

Lead Free Bend Test 

Performance 

Issue 5 

Page 8 of 8 

 

 

 

 

Results 

For each set of tests, the results, consisting of the number of fractures and capacitance failures at each 
bend distance, are entered into a database and the mean bend distance is calculated. 

These mean bends can then be compared to evaluate the effect of the two different solders. 

 

Chip 

Size 

Termination 

Mean Bend 

SnPb Solder 

(mm) 

Mean Bend 

SnAgCu 

Solder 

(mm) 

Difference in 

mean bend 

between 

conventional and 

Pb free solders 

1206 

‘J’ Termination 

3.4 

3.2 

- 0.2mm 

‘Y’ FlexiCap™ 

6.7 

6.5 

- 0.2mm 

 

After ageing for 1000hrs: 

Chip 

Size 

Termination 

Mean Bend SnAgCu 

Solder 

0hrs @ 25ºC 

(mm) 

Mean Bend SnAgCu 

Solder 

1000hrs @ 25ºC  

(mm) 

1206 

‘J’ Termination 

3.2 

3.5 

‘Y’ FlexiCap™ 

6.5 

6.7 

As solder ages it will change its internal grain structure, which can change the effect it has on the 
ceramic during bending.  The results above show that the mean bend angle does change with 
prolonged storage and that after 1000hrs at ambient the two types of solder tend towards the same 
result.  
 

Lead Free Bend Test Conclusion 

Soldering with lead free solders marginally reduces the mean bend performance of multilayer chip 
capacitors mounted on a circuit board. 

This change is small, and provided the normal recommendations are observed is unlikely to cause any 
significant problem within a lead free process.  However, where an existing process is ‘on the edge’ the 
change to lead free may be sufficient to cause processing problems. 

Given time, the grain structure within the solder joint will age to a similar structure to that of lead 
containing solders and the mean bends for both solders will be very similar. 

Although Syfer’s FlexiCap™ showed  a similar marginal decline in performance when soldered with lead 
free, in all tests it continued to significantly outperform the conventional termination and is therefore 
the preferred choice for lead free soldering. 

Further information on FlexiCap™ is available on Syfer’s web site 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0011 Issue 8 – Solder Alloy Choice 

 

CN# P109825 

 
 
 

 
 

Solder Alloy Choice for Through Hole 

Ceramic Discoidal & Planar Array 

Capacitors 

 

 
 

Introduction ............................................................................................2

 

Introduction to through hole ceramic capacitors ...........................................3

 

General soldering trials .............................................................................5

 

Investigation into cause of cracks ...............................................................7

 

Solder alloy trials .....................................................................................8

 

1) Solder Type 62Sn/36Pb/2Ag ..................................................................9

 

2) Solder Type 60Sn/40Pb.........................................................................10

 

3) Solder Type 99.3Sn/0.7Cu ....................................................................11

 

4) Solder Type 95.5Sn/3.8Ag/0.7Cu ...........................................................12

 

5) Solder Type 50In / 50Pb .......................................................................13

 

6) Solder Type 95Pb / 5In .........................................................................14

 

7) Solder Type 93.5Pb/5Sn/1.5Ag ..............................................................15

 

Results Summary .....................................................................................16

 

Demonstration of effect with PdAg termination ............................................17

 

Testing PdAg termination and Pb free solder alloy ........................................18

 

Analysis of the Cause of failure ..................................................................20

 

Analysis of the differences between gold plate and PdAg terminations ............22

 

Comments on fritted termination in discoidal and planar capacitors ................24

 

Conclusions .............................................................................................25

 

RoHS compliance .....................................................................................26

 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0011 

Solder Alloy Choice for 

Through Hole Ceramic 

Discoidal & Planar Array 

Capacitors Issue 8 

Page 2 of 26 

 

 

 

 

Introduction 

It has been well known for a number of years that solder alloy choice is a critical factor in soldering 
to ceramic discoidal and planar array capacitors.  The introduction of lead free solder alloys as a 
result of the EU ‘RoHS’ directive and other similar directives around the world has prompted further 
investigation into this phenomenon to categorise the effects of these alloys. 

This application note aims to demonstrate the effect the choice of solder alloy has when soldering 
to the internal bore of these through hole capacitors. 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0011 

Solder Alloy Choice for 

Through Hole Ceramic 

Discoidal & Planar Array 

Capacitors Issue 8 

Page 3 of 26 

 

 

 

 

Introduction to through hole ceramic capacitors 

Through hole ceramic capacitors are based on the technology of multi layer chip capacitors (MLCC’s) 
with modified internal architecture.  The manufacture is similar to MLCC’s in that layers of ceramic 
dielectric material interlaced with precious metal electrodes are built up to form the structure, but 
holes are then drilled in the ceramic to form contacts to the inner or hot electrodes.  The outside is 
machined to shape and makes contact to the outer or cold electrodes.  The capacitance is formed 
between the hole and the outside edge.  In the case of planar arrays, capacitance is formed between 
each hole and the outside edge.  Within limits, each hole can have different capacitance characteristics. 

Single hole devices are usually referred to as discs (they are not necessarily circular) whilst multi hole 
devices are referred to as planar arrays. 

The materials involved are typically BaTiO

ceramic dielectric with PdAg electrodes.  Terminations are 

usually plated Au over Ni directly onto the ceramic surface, or sometimes PdAg based fritted glass 
solderable terminations. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 

 

The finished capacitor device is used in the assembly of EMI filters and filter assemblies.  Their special 
construction allows the devices to have superior high frequency performance to SM chip based filtering 
– important for applications such as military, aeronautical and medical.  For the construction of an EMI 
filter, the discoidal or array is soldered into a carrying can, or body, with a pin soldered through the 
centre.  The assembly can then be encapsulated to give improved mechanical and environmental 
protection.  The signal to be filtered is passed through the pin and the outside of the body connected to 
earth. 

The pin and body are usually manufactured from Cu or Cu based alloys, plated with Ag or Au. 

 

Fig 2 

Examples of Discoidal and 

Planar Array Capacitors 

Fig 1 

Typical Discoidal  

Construction 

Internal electrode Structure 

Metallised or 
plated termination 
area 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0011 

Solder Alloy Choice for 

Through Hole Ceramic 

Discoidal & Planar Array 

Capacitors Issue 8 

Page 4 of 26 

 

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Fig 3 

Typical Emi Filter  

Construction 

Fig 4 

 

Examples of Emi Filters and 

Assemblies 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0011 

Solder Alloy Choice for 

Through Hole Ceramic 

Discoidal & Planar Array 

Capacitors Issue 8 

Page 5 of 26 

 

 

 

 

General soldering trials 

It has been acknowledged for some years that soldering to the internal bore of the capacitor had the 
potential to induce cracks within the ceramic structure.  The cracks generated by this process are 
known as ‘Longbow’ or ‘Comma’ cracks from their distinctive shape when viewed from a side cross 
section or top cross section respectively.   

These cracks can be benign or can cause total electrical failure, dependant on whether they pass 
through the area of electrode overlap.  Possibly of more concern, the cracks can be instigated during 
soldering, but only propagate during further processing or in use, whereupon the capacitor can fail in 
operation. 

Capacitor failure will always tend towards a short circuit.  If there is sufficient electrical power 
available, the part will then become extremely hot and can represent a source of combustion. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

A further form of crack commonly found in through hole ceramic capacitors is the corner crack.  This 
occurs when the solder fillet on the surface pad shrinks causing the ceramic to crack and lift.  It can be 
likened to the effect of pad lift on a circuit board. 

 

Fig 5 

‘Longbow Crack’ 

Capacitor soldered using 

62Sn/36Pb/2Ag solder. Crack in 

dielectric material generated 
during cooling of solder joint 

after reflow. 

CERAMIC CAPACITOR 

COPPER ALLOY PIN 

SOLDER JOINT 

CRACKS 

Fig 6 

‘Comma Crack’ 

The same crack as in Fig 3 

above, but sectioned through a 

plane 90º displaced. 

COPPER ALLOY PIN 

SOLDER JOINT 

CRACKS 

CERAMIC CAPACITOR 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0011 

Solder Alloy Choice for 

Through Hole Ceramic 

Discoidal & Planar Array 

Capacitors Issue 8 

Page 6 of 26 

 

 

 

 

Corner cracking is less critical than longbow / comma cracking and rarely threatens immediate outright 
dielectric failure, although the induced crack can propagate in operation causing failures.  It can be 
eased by limiting the volume of solder in the meniscus or reducing the pad size.  On very small size 
parts, it is common to remove the pad entirely.  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Fig 7 

‘Corner Crack’ 

Crack generated by lifting of the 
pad due to the solder meniscus 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0011 

Solder Alloy Choice for 

Through Hole Ceramic 

Discoidal & Planar Array 

Capacitors Issue 8 

Page 7 of 26 

 

 

 

 

Investigation into cause of cracks 

Investigation into causes of the cracks centred on the solder profile.  In particular, it was felt important 
to understand whether the crack occurred during the heating or cooling portion of the solder profile.  
To this aim, an array was assembled using 62Sn/36Pb/2Ag solder and the solder was reflowed using a 
five zone hot air reflow furnace.  As the array passed out of the final soldering zone, a number of pins 
were removed.  After cleaning and drying, the array was sectioned and the internal structure analysed 
– cracks were found in the structure around holes with pins still in place.  Where the pins had been 
removed no longbow cracks were present. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

This showed that the cracks only occur during the cooling portion of the soldering profile, and that pins 
must be present to generate the forces that form the longbow crack.  This shows that the forces 
exerted on the ceramic are external to the capacitor. 

Considering the forces being generated during the cooling cycle, it is clear that the critical force is 
generated by the shrinkage of the solder / pin as it cools.  This force is generated by the mismatch 
between the shrinkage amount and rate of the ceramic / solder / pin interconnection.  To prevent the 
cracking it is necessary to change the properties of this interconnection. 

The ceramic and the pin materials are fixed and cannot be changed, therefore we need to investigate 
the solder conditions that are needed to prevent the cracks from forming. 

 

Fig 8 

Example of solder joint 

from which pin has been 

removed before solder has 

solidified 

Note small corner crack 

caused by solder meniscus 

Fig 9 

Example of solder joint 

with pin in place 

Note longbow crack and 

corner cracks 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0011 

Solder Alloy Choice for 

Through Hole Ceramic 

Discoidal & Planar Array 

Capacitors Issue 8 

Page 8 of 26 

 

 

 

 

Solder alloy trials 

To analyse the effects of different solder alloys, a set of trials were carried out using the following 
alloys: 

 

62Sn/36Pb/2Ag  

Traditional LMP solder 

 

60Sn/40Pb 

 

Traditional solder 

 

 

 

99.3Sn/0.7Cu   

Lead free ‘plumbers’ solder 

 

95.5Sn/3.8Ag/0.7Cu  Lead free solder recommended for PCB assembly 

 

50Pb/50In  

 

Ductile stress relieving solder 

 

95Pb/5In 

 

Ductile stress relieving HMP solder 

 

93.5Pb/5Sn/1.5Ag  Ductile stress relieving HMP solder 

This matrix represents the solders currently in use for the assembly of EMI filters, conventional tin lead 
solders and samples of lead free proposed replacement solders. 

In each case except the 2 HMP alloys, two sample sets of filters were assembled and reflowed using a 
five zone hot air reflow furnace.  Sample 1 had a standard solder profile with forced cooling by air 
blowers after zone 5.  Sample 2 was reflowed using the same soldering profile but with the cooling air 
blowers turned off to allow gradual cooling, so as to reduce the stresses on the ceramic. 

95Pb/5In solder has a high melting point of 300ºC/313ºC, and 93.5Pb/5Sn/1.5Ag a high melting point 
of 296ºC/301ºC, so neither could be soldered using the available hot air furnace.  Instead samples of 
these were assembled using a hot plate at 425ºC.  Preheat was not used.  Sample 1 parts were force 
cooled by placing directly in front of a desk fan.  Sample 2 parts were allowed to gradually cool. 

The samples were then sectioned, allowing the capacitor structure around the solder joints to be 
inspected for cracking. 
 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0011 

Solder Alloy Choice for 

Through Hole Ceramic 

Discoidal & Planar Array 

Capacitors Issue 8 

Page 9 of 26 

 

 

 

 

Results 

1) Solder Type 62Sn/36Pb/2Ag 

 

 

Sample 1 (Forced cooling) 

80% of the joints sectioned had longbow cracks adjacent to the solder joint.  All the 
joints inspected had some cracking present in the ceramic, mostly corner cracks.. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sample 2 (Gradual cooling) 

20% of the joints sectioned had longbow cracks adjacent to the solder joint.  A total of 
60% of joints had corner cracks associated with the solder meniscus.   

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Fig 11 

Example of 62Sn/36Pb/2Ag 

solder joint showing 

longbow and corner cracks 

Fig 10 

Example of force cooled 

62Sn/36Pb/2Ag solder joint 

showing longbow and corner 

cracks 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0011 Issue 8 – Solder Alloy Choice 

 

CN# P109825 

2) Solder Type 60Sn/40Pb 

Sample 1 (Forced cooling) 

All of the joints sectioned had longbow cracks adjacent to the solder joint.  All joints also 
has corner cracks. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sample 2 (Gradual cooling) 

60% of the joints sectioned exhibited longbow cracks adjacent to the solder joint.  A 
total of 80% of joints had corner cracks associated with the solder meniscus. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig 13 

Example of 60Sn/40Pb solder 

joint showing longbow and 

corner cracks 

Fig 12 

Example of force cooled 

60Sn/40Pb solder joint 

showing longbow and corner 

cracks 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0011 Issue 8 – Solder Alloy Choice 

 

CN# P109825 

3) Solder Type 99.3Sn/0.7Cu 

Sample 1 (Forced cooling) 

All of the joints sectioned had longbow cracks adjacent to the solder joint.  All joints also 
has corner cracks. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sample 2 (Gradual cooling) 

All of the joints sectioned had longbow cracks adjacent to the solder joint.  All joints also 
has corner cracks. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig 15 

Example of 99.3Sn/0.7Cu 

solder joint showing longbow 

and corner cracks 

Fig 14 

Example of force cooled 

99.3Sn/0.7Cu solder joint 

showing longbow and corner 

cracks 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0011 

Solder Alloy Choice for 

Through Hole Ceramic 

Discoidal & Planar Array 

Capacitors Issue 8 

Page 12 of 26 

 

 

 

 

4) Solder Type 95.5Sn/3.8Ag/0.7Cu 

Sample 1 (Forced cooling) 

All of the joints sectioned had longbow cracks adjacent to the solder joint.  All joints also 
has corner cracks. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sample 2 (Gradual cooling) 

40% of the joints sectioned had longbow cracks adjacent to the solder joint.  80% of the 
joints in total had corner cracks, mainly corner cracks associated with solder pads. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig 17 

Example of 95.5Sn/3.8Ag/0.7Cu 

solder joint showing longbow and 

corner cracks 

Fig 16 

Example of  force cooled 

95.5Sn/3.8Ag/0.7Cu solder 

joint showing longbow and 

corner cracks 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0011 Issue 8 – Solder Alloy Choice 

 

CN# P109825 

5) Solder Type 50In / 50Pb 

Sample 1 (Forced cooling) 

 

None of the joints sectioned exhibited any sign of induced cracks in the ceramic. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sample 2 (Gradual cooling)   

 

None of the joints sectioned exhibited any sign of induced cracks in the ceramic. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig 19 

Example of 50Pb/50In solder 
joint showing absence of any 

cracks 

Fig 18 

Example of force cooled 

50Pb/50In solder joint 

showing absence of any 

cracks 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0011 

Solder Alloy Choice for 

Through Hole Ceramic 

Discoidal & Planar Array 

Capacitors Issue 8 

Page 14 of 26 

 

 

 

 

6) Solder Type 95Pb / 5In 

Sample 1 (Forced cooling) 

 

 

None of the joints sectioned exhibited any sign of induced cracks in the ceramic. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Sample 2 (Gradual cooling) 

 

None of the joints sectioned exhibited any sign of induced cracks in the ceramic. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Fig 20 

Example of force cooled 

95Pb/5In solder joint showing 

absence of any cracks 

Fig 21 

Example of 95Pb/5In solder 

joint showing absence of any 

cracks 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0011 Issue 8 – Solder Alloy Choice 

 

CN# P109825 

7) Solder Type 93.5Pb/5Sn/1.5Ag 

Sample 1 (Forced cooling) 

10% of the joints inspected showed very small longbow cracks adjacent to the solder 
joint.  These were noticeably smaller than the cracks seen in other samples. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Sample 2 (Gradual cooling) 

None of the joints sectioned exhibited any sign of induced cracks in the ceramic. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Fig 22 

Example of 93.5Pb/5Sn/1.5Ag 

solder joint showing small longbow 

cracks. 

Fig 23 

Example of 93.5Pb/5Sn/1.5Ag 

solder joint showing absence of 

any cracks 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0011 

Solder Alloy Choice for 

Through Hole Ceramic 

Discoidal & Planar Array 

Capacitors Issue 8 

Page 16 of 26 

 

 

 

 

Results Summary 

Alloy Type 

Cooling 

% Defective 

‘Longbow’ only 

% Defective 

Total 

62Sn/36Pb/2Ag 

Forced 

80 

100 

Gradual 

20 

60 

60Sn/40Pb 

Forced 

100 

100 

Gradual 

60 

80 

99.3Sn/0.7Cu 

Forced 

100 

100 

Gradual 

100 

100 

95.5Sn/3.8Ag/0.7Cu 

Forced 

100 

100 

Gradual 

40 

80 

50Pb/50In 

Forced 

Gradual 

95Pb/5In 

Forced 

Gradual 

93.5Pb/5Sn/1.5Ag 

Forced 

10 

10 

Gradual 

Note: 

The HMP solder joints were made using capacitors without solder pads as available jigging did 
not allow padded parts to be assembled.  This eliminated corner cracking and may have slightly 
distorted the results with respect to this.  However, the very low level of longbow cracking 
found in HMP soldered parts (10% of force cooled 93.5Pb/5Sn/1.5Ag joints only) still indicates 
the improved performance of these alloys. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0011 

Solder Alloy Choice for 

Through Hole Ceramic 

Discoidal & Planar Array 

Capacitors Issue 8 

Page 17 of 26 

 

 

 

 

Demonstration of effect with PdAg termination 

PdAg terminations raise another problem with soldering to through holes in ceramic - the termination 
to ceramic bond is reduced when compared to gold plating.  The effect of this is that the contraction 
forces tend to stress relieve the assembly at the termination / ceramic interface rather than inside the 
ceramic structure in the form of a crack. 

On the face of it, this may appear better than a potentially fatal crack, but it raises a potentially more 
worrying concern. 

If a ceramic capacitor is cracked, and subsequently fails, then the resulting fail is almost always a short 
circuit IR failure.  This is normally immediately apparent and the resulting failure can be isolated and 
removed. 

Failure of the termination / ceramic interface will tend not to cause an immediate obvious failure, but 
will instead result in loss of the filtering performance, often due to dropping capacitance.  There have 
been cases of total loss of filtering due to total failure of the termination / ceramic interface.  Loss of 
filtering may not be immediately apparent, but the effect on the performance of the overall system can 
be far worse. 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0011 

Solder Alloy Choice for 

Through Hole Ceramic 

Discoidal & Planar Array 

Capacitors Issue 8 

Page 18 of 26 

 

 

 

 

Testing PdAg termination and Pb free solder alloy 

To demonstrate the problems experienced with soldering to PdAg termination it is easiest to consider a 
design of capacitor where the capacitance is constructed without electrodes connected to the through 
hole.  

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

The capacitance is created by the interaction of the internal bore termination and the outer earth 
electrodes. 

The advantage of carrying out experiments with this type of construction is that any failure of the 
internal termination or ceramic cracking is demonstrated by a drop in the capacitance.  This is because 
of the introduction of an alternative dielectric material – air – in the area of the failure. 

Tests were carried out using capacitor arrays with the electrical design shown above and terminated 
with PdAg termination material.  Prior to assembly, the capacitance of the holes with this design was 
recorded.  The assembly was soldered using 95.5Sn/3.8Ag/0.7Cu solder and hot air reflow.  After 
assembly, the capacitance was re-measured and the results tabulated below. 

 

Fig 24 

Typical Stray Cap. Discoidal  

Construction 

Internal electrode Structure – Note no electrodes 

connected to internal bore of capacitor 

Metallised or 
plated termination 
area 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0011 

Solder Alloy Choice for 

Through Hole Ceramic 

Discoidal & Planar Array 

Capacitors Issue 8 

Page 19 of 26 

 

 

 

 

Test Results 

Array No. 1 

Array No. 2 

Start 

Capacitance 

(pF) 

Capacitance 

after Soldering 

(pF) 

Change (%) 

Start 

Capacitance 

Capacitance 

after Soldering 

Change (%) 

551 

296 

-46.3 

539 

331 

-38.6 

550 

242 

-56.0 

540 

256 

-52.6 

550 

300 

-45.5 

535 

196 

-63.4 

552 

249 

-54.9 

536 

189 

-64.7 

553 

244 

-55.9 

532 

323 

-39.3 

546 

474 

-13.2 

538 

151 

-71.9 

544 

351 

-35.5 

536 

91 

-83.0 

543 

418 

-23.0 

539 

175 

-67.5 

551 

339 

-38.5 

544 

353 

-35.1 

551 

520 

-5.6 

536 

168 

-68.7 

546 

368 

-32.6 

536 

176 

-67.2 

550 

289 

-47.5 

534 

317 

-40.6 

544 

451 

-17.1 

544 

173 

-68.2 

544 

443 

-18.6 

543 

153 

-71.8 

550 

242 

-56.0 

543 

285 

-47.5 

Array No. 1 

Array No. 2 

Mean Drop = 36.5% 

 

Mean Drop = 58.7% 

Maximum Drop = 56.0% 

 

Maximum Drop = 83.0% 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0011 

Solder Alloy Choice for 

Through Hole Ceramic 

Discoidal & Planar Array 

Capacitors Issue 8 

Page 20 of 26 

 

 

 

 

Analysis of the Cause of failure 

The capacitor arrays were surface sectioned to check for the presence of cracks in the ceramic.  Using 
this method of sectioning analysis allows us to investigate all solder joints at once.  If cracks are found, 
they will be of the ‘Comma’ variety described above. 

Surface sectioning of both arrays found no ceramic cracks. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

We can therefore conclude that the capacitance loss is not caused by cracks within the ceramic in the 
same way that gold terminated parts are affected. 

One effect that can be seen from the surface sections above is that of solder / termination pull – away 
from the bore of the ceramic.  This has the same effect as the cracks in gold plated parts, introducing a 
section of air dielectric within the capacitor build. 

This effect can be seen in FIG 26 above.  A further example is below:

Fig 25 

Surface Section of Array No. 2 

showing absence of damage to 

ceramic 

Fig 26 

Close-up of Surface Section of Array 

No. 1 showing absence of damage to 

ceramic 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0011 Issue 8 – Solder Alloy Choice 

 

CN# P109825 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

It is our conclusion that the unacceptable capacitance drop is caused by the failure of the termination / 
ceramic bond when exposed to excessive stress force as the solder / pin joint cools. 

Fig 27 

Second Close-up of Surface Section of 

Array No. 1 showing absence of damage 

to ceramic, but evidence of pull away of 

solder / termination from ceramic 

surface

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0011 Issue 8 – Solder Alloy Choice 

 

CN# P109825 

Analysis of the differences between gold plate and PdAg terminations 

To understand the failure mode above, it is necessary to investigate the differences between PdAg 
termination and gold plate. 

1.

 

With PdAg termination, the bond to the ceramic is far weaker than gold plate termination.  This 
can be demonstrated by a simple pull test, as below. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

As can be seen above, the gold plated termination has a far greater adhesion to the ceramic, 
demonstrated by the amount of ceramic material still attached to the pin.  By comparison, the 
PdAg termination has been cleanly removed from the ceramic with no ceramic material 
removed.  Pins 3 and 4 do show the PdAg termination still attached to the solder – identified by 
the dull grey areas on the solder. 

This is further shown in FIG 29, where the pins have been removed from a partially sectioned 
array soldered with PdAg termination. 

Fig 28 

Silver plated copper pins 

soldered into planar array 

capacitors using 

95.5Sn/3.8Ag/0.7Cu solder and 

removed by simply pulling out 

using a pair of pliers. 

Pins 1 & 2 have been pulled 

from an array terminated with 

gold plate. 

Pins 3 & 4 have been pulled 

from an array terminated with 

PdAg fritted termination. 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0011 

Solder Alloy Choice for 

Through Hole Ceramic 

Discoidal & Planar Array 

Capacitors Issue 8 

Page 23 of 26 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

The ceramic exhibits no damage, and the pins are very easily removed – the termination has 
relatively little adhesion to the ceramic. 

2.

 

Secondly, PdAg termination is far more susceptible to leaching into the molten solder as the 
joint is formed.  In sectioned components, this is observed as areas of missing termination 
within the bore of the component. 

Leaching is far more common with Pb free alloys, and has been observed on PdAg terminated 
components with all Pb free alloys.  The following examples have been soldered using  
95.5Sn/3.8Ag/0.7Cu solder alloy. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig 29 

Example of PdAg terminated 

planar array capacitor soldered 

with 95.5Sn/3.8Ag/0.7Cu 

solder. 

As the component is sectioned, 

the pins can be easily removed 

without damage to the ceramic. 

Note the dark grey on the solder 

joint – this is the termination, 

which has been removed along 

with the pin & solder. 

Fig 30 

Termination leached away 

from this area. 

These electrodes have lost 

contact and will result in a 

potential reduction in 

filtering performance. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0011 Issue 8 – Solder Alloy Choice 

 

CN# P109825 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

This leaching also has the effect of reducing the termination adhesion between the termination 
and the ceramic. 

Comments on fritted termination in discoidal and planar capacitors 

From this analysis it is clear that PdAg terminations are not suitable for through hole ceramic devices 
when soldered with lead free solder alloys.  Although the ceramic does not crack in the same way as 
gold plated terminated parts do, the joint between the termination and the ceramic is compromised 
resulting in a parametric failure. 

It is important to also understand that the results given in this paper only represent analysis after the 
soldering operation.  It is normal practise for this type of component to be subjected to positive and 
negative thermal excursions during testing and operation.  It is reasonable to expect that the effect 
can propagate during these excursions, with the possible conclusion of total joint failure.      

The possible loss of up to 83% of design capacitance is clearly unacceptable, but may not be 
immediately apparent in operation.  Components which have had cracks induced (i.e. gold plated 
termination) are likely to fail short circuit – a failure mode that is immediately observed allowing the 
failed component to be isolated and removed. 

Parametric failure, such as loss of capacitance, is a far more insidious failure mode in that it may not 
be easily detected, but can cause serious and significant problems in operation. 

In the example above, the design capacitance is 500pF, giving a typical PI filter (1000pF total) 
insertion loss of 6dB @ 10MHz.  If we assume that this capacitance can drop to typically 250pF (500pF 
total - 50% drop), then the resultant insertion loss will only be in the region of 2dB @ 10Mhz.  The 
generally accepted cut-off point for a filter to be operating is 3dB.  In it’s failed form the filter is not 
acting as such. 

This failure may not be immediately critical, but the filter is not working to it’s design performance.  If 
at some point in time, the filtering performance at this frequency is critical, then the performance is 
not available. 

Fig 31 

Further example of leaching 

and poor solder joint with 

PdAg termination. 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0011 

Solder Alloy Choice for 

Through Hole Ceramic 

Discoidal & Planar Array 

Capacitors Issue 8 

Page 25 of 26 

 

 

 

 

Conclusions 

1.

 

Potentially fatal cracks were found in all assemblies manufactured with both conventional tin 
lead solders and the proposed lead free alloys and gold plated termination. 

2.

 

Tin lead alloys induced cracks in the ceramic dielectric and should not be used for the 
manufacture of these assemblies. 

3.

 

Lead free alloys performed worse of all solders under test, and should not be used for the 
manufacture of these assemblies.  The lead free alloys tended to perform worse than the tin 
lead alloys – more cracks and larger cracks were found. 

4.

 

In order to manufacture reliable safe capacitor assemblies, it is essential to use a ductile solder 
so as to prevent excessive force being transferred to the ceramic dielectric material.  Ductile 
solders tend to be an alloy of lead and indium. 

5.

 

High melting point alloys, typically containing >90% lead and melting around 300ºC, are 
acceptable if indium is to be avoided - but have a narrower processing window and are more 
susceptible to problems if the cooling rate is not controlled.    

6.

 

Solder joint design should be given due consideration.  In particular, solder pads should be 
reduced or minimised (Note – the manufacture and testing of the capacitor itself will sometimes 
demand solder pads are included) 

7.

 

Gradual cooling should be used and force cooling, either intentional or unintentional due to 
factors such as drafts, should be avoided. 

8.

 

PdAg terminations reduce the incidence of ceramic cracking, but may result instead in 
parametric failure of the capacitor.  This can be ultimately worse in service. 

9.

 

It is clear that there is a conundrum – if the termination system provides a very good bond to 
the ceramic, then there is a risk of cracking the ceramic.  If the termination system provides a 
weak bond to the ceramic then there is a risk of parametric failure leading to loss of 
performance. 

10.

 

The best option for reliable performance is to use a termination system that provides a very 
strong bond to the ceramic (e.g. gold) and introduce stress relief through the use of ductile 
solders. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0011 

Solder Alloy Choice for 

Through Hole Ceramic 

Discoidal & Planar Array 

Capacitors Issue 8 

Page 26 of 26 

 

 

 

 

RoHS compliance 

EU directive 2011/56/EU (superseding 2002/95/EC), commonly known as RoHS directive, limits the 
use of certain substances in electronics manufacture.  These substances include lead, which has forced 
a change from lead containing solders to lead free solders for a majority of applications. 

Clearly from the evidence shown above, the use of lead free solders should be avoided when soldering 
to ceramic discoidal and planar capacitors. 

The directive allows for exemptions to be granted for situations where there is no technical alternative 
or such alternatives constitute a negative environmental impact.  Syfer have successfully applied for 
the use of lead containing solders for soldering to ceramic planar arrays and discoidal capacitors to be 
made exempt from the directive. 

This exemption is detailed in the annex to the directive as follows: 

Exemption No. 24  

Lead in solders for the soldering to machined through hole discoidal and planar 
array ceramic multilayer capacitors. 

Issued in the addendum to directive 2002/95/EC dated 14

th

 October 2006 and continued in the revised 

directive 2011/56/EU of 1

st

 July 2011. 

To summarise – Filters, filter assemblies and filtered connectors manufactured with Syfer discoidal and 
planar capacitors can be assembled using lead bearing solder alloys – i.e. InPb – to eliminate the 
incidence of micro cracking due to mismatched material shrinkages and still be RoHS compliant in this 
respect. 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0012 Issue 4 – Electronic Lighting Ballasts 

 

CN# P109825 

 
 
 

 
 

Electronic Lighting Ballasts 

 

  

 

Introduction ............................................................................................2

 

Effective Series Resistance (ESR) ...............................................................3

 

Pk to Pk Voltage .......................................................................................4

 

Ordering Information ................................................................................4

 

Mechanical Specification ............................................................................5

 

Electrical Specification ..............................................................................5

 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0012 

Electronic Lighting 

Ballasts Issue 4 

Page 2 of 5 

 

 

Introduction 

All fluorescent lamps require a ballast to provide the electrical power to preheat the lamp electrodes, 
strike the lamp, provide the running power and control the discharge current. This can be achieved by 
either electromagnetic or high frequency electronic ballasts. With the introduction of new regulations in 
2005 covering the European Union, USA and Japan, the use of the older electromagnetic ballasts will 
no longer be permitted, apart from repairing older systems until 2010. High frequency electronic 
ballasts provide increased luminous flux from the fluorescent lamp and negate the need for a starter, 
thus saving energy and costs. 

With more manufacturers of high frequency electronic ballasts converting to low cost surface mount 
capacitors, for use in the snubber circuit of the ballast, Syfer Technology Ltd has introduced a range of 
capacitors specifically intended for this application. This range is available in the popular 1206 case size 
and is manufactured from the stable COG/NPO dielectric. This is particularly suitable for the ballast 
operating frequencies of 20KHz to 100KHz. 

The range features capacitance values up to 1nF, with a maximum peak to peak voltage of 600V over 
a wide operating frequency range (see below).  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

<= 270pF 

 

    = 330pF 

 

  

= 390pF 

 

  

= 470pF 

 

  

= 560pF 

 

 

 = 680pF 

 

  

= 820pF 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=1nF 

 
 

Maximum Pk to Pk Voltage @ 100°C

0

100

200

300

400

500

600

700

100

1000

10000

100000

1000000

Frequency Hz

P

k

 t

o

 P

k

 V

o

lt

a

g

e

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0012 

Electronic Lighting 

Ballasts Issue 4 

Page 3 of 5 

 

 

Effective Series Resistance (ESR) 

The low, stable ESR (see below) of this range, particularly at the ballast operating frequency 20 to 
100KHz, results in a wide operating ambient temperature range of     –55°C to +100°C.     
 
  
  
 
     
 
        
 
 
 
 
 
 
 
 

100pF 

 

 

270pF 

 

470pF 

 

680pF 

 

1nF 

 

Typical ESR Values

0.1

1

10

100

1000

10000

100000

100

1000

10000

100000

1000000

Frequency Hz

E

S

R

 O

h

m

s

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0012 

Electronic Lighting 

Ballasts Issue 4 

Page 4 of 5 

 

 

Pk to Pk Voltage 

Voltage waveforms produced in ballasts result in very high dv/dt figures, this range is capable of 
withstanding a dv/dt in excess of 5000V/uSec. The voltage waveforms used may be of several varying 
types, depending on application. The maximum peak to peak voltage should be defined as below.  
 

Definition of maximum Pk to Pk Voltage 

 

AC Voltage 

 

 

 

 

DC + AC Voltage 

 
 
         Vp-p 

Vp-p 

 

0V 

 
 

0V 

 
 

 

 

Pulsed Voltage  

Pulsed Voltage 

 
 

Vp-p 

Vp-p 

       
       

0V 

0V       

 
The rated peak to peak voltage of 600 volts should not be exceeded in each of the above options.   

 

Ordering Information 

 

1808

 

  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Size 

Termination 
J = Nickel Barrier 
Y = Flexicap 

Voltage 
630 = 630Vdc 

1206 

630 

0681 

Capacitance 
First Digit = 0 
Second and Third digits = Significant 
figures of capacitance code 
Fourth digit = Number of zeros 
following e.g. 0102 = 1000pF 
For values below 10pF  a P is inserted 
for decimal point e.g. 4P70 = 4.7pF  

See 
Table 2 

Dielectric 
C = COG 

Packaging Options 
T = Taped and Reeled 
       7” diameter reels 
R = Taped and Reeled 
       13” diameter reels 
B = Bulk packaging 
       In tubs 

Table 2 

Capacitance Tolerance 

Nominal Cap value 4.7pF – 8.2pF 
C  = ± 0.25pF 
D  = ± 0.50pF 
F  = ± 1.0pF 
 
Nominal Cap value 10pF – 

1000pF 
F  = ± 1% 
G  = ± 2% 
J   = ± 5% 
K  = ± 10% 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0012 

Electronic Lighting 

Ballasts Issue 4 

Page 5 of 5 

 

 

Mechanical Specification 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Electrical Specification 

Dielectric 

 

 

 

: COG   0 ± 30 ppm/°C 

Operating Temperature range 

: -55°C to + 100°C 

Dissipation Factor 

 

 

: Cr > 50pF <= 0.0015 

 

 

 

 

 

: Cr <= 50pF = 0.0015 (15+0.7)Cr 

Rated Voltage  

 

 

: 630Vdc/600V Peak to peak 

Insulation Resistance  

 

: >100Gohms 

Voltage Proof   

 

 

: 1.5 x Rated Voltage for 5 seconds 

dv/dt Rating   

 

 

: >5000V/uSec  

Climatic Category 

 

 

: 55/125/56 

Ageing Rate   

 

 

: Zero 

 
For further information or technical assistance please contact our Sales Department on +44 1603 
723310 or by Email at 

SyferSales@knowles.com

 

Syfer Size  

1206 

Length (L1) mm 

3.20 ± 0.30 

Width (W) mm 

1.60 ± 0.20 

Thickness (H) mm 

1.60 Max. 

Termination Bands mm (L2, L3) 

0.25 – 0.75 

Creepage Distance (L4)  

1.40 Min. 

Termination Material 

Nickel Barrier 

Solderability 

IEC 68-2-20 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0013 Issue 8 – Packaging Labels  

CN# P109825 

 
 
 

 
 

Packaging Labels 

 

 

Introduction ............................................................................................2

 

1.

 

Confirms that the product is RoHS compliant. .....................................3

 

2.

 

Pb-free process information. .............................................................3

 

Customer Specific Labels ...........................................................................3

 

 

 
 
 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0013 

Packaging Labels Issue 8 

Page 2 of 3 

 

 

 

Introduction 

With the implementation of the European RoHS directive in July 2006 and the China 
RoHS phase I requirements in March 2007, Syfer has received numerous RoHS 
compliance questionnaires with requests for the product status to be displayed on 
packaging labeling.  

With respect to displaying the product status on packaging labeling, customers are 
generally concerned regarding two issues: 

1.

 

Is the product RoHS compliant? 

2.

 

Does the product conform with Pb-free assembly process requirements? 

The purpose of this application note is to explain the standard Syfer label format to 
declare RoHS compliance and Pb-free process information. 

Standard Label Format 

 

 

 

 

 

 

 

 
 

Example of a standard Syfer 

label with RoHS and lead-free 

information 

 
 
 

 

Additional date code for China 

RoHS, referred to in 

GB/T7408-94 standard. 

 

 

The RoHS symbol states that 

the product is RoHS compliant  

(refer to note 1) 

 

 

This section provides Pb-free 

process information 

based on JEDEC J-STD-609A 

(refer to note 2) 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0013 

Packaging Labels Issue 8 

Page 3 of 3 

 

 

 
Notes 

1.  RoHS compliant symbol 

Confirms that the product is RoHS compliant. 

2.  Pb-free process information.  

This section on the label is based on the requirements defined by 

IPC/ JEDEC J-STD-609A 

Marking and Labeling of Components, PCBs and PCBAs to Identify Lead (Pb), Pb-Free and 
Other Attributes. 

 

The information defines: 

 

The Pb-free termination finish category. Syfer components will typically be 
labeled with the following (depending on customer order requirements):  

e3 - Sn. 

e4 - Precious Metal 

 

That the 2

nd

 level interconnect (refer to 

IPC/ JEDEC J-STD-609A

) terminal 

finish of components are Pb-free.  

 

The maximum temperature that the components should attain during 
assembly.  

IPC/ JEDEC J-STD-609A 

is available at 

www.jedec.org/standards-documents

  

Customer Specific Labels 

Where customers define specific labeling requirements, the RoHS compliant symbol 
and Pb-free process information will be added onto the label (space permitting) or onto 
a separate label attached to the packaging. 

For further information regarding customer specific labeling requirements then please 
contact Syfer Sales department at 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0014 Issue 4 – X2Y Balanced Line EMI Chip 

 

CN# P109825 

 
 
 

 
 

X2Y Balanced Line EMI Chip 

 

Reliability and Performance Data 

 

 

 

Introduction ............................................................................................2

 

Specifications ..........................................................................................2

 

Component Diagrams ...............................................................................2

 

Technical Benefits ....................................................................................2

 

Applications .............................................................................................3

 

Reliability Information ...............................................................................3

 

Load Test .............................................................................................3

 

X2Y FIT Rates.......................................................................................4

 

Humidity Tests .....................................................................................5

 

Performance Information ..........................................................................5

 

Capacitance vs. Time ............................................................................5

 

IR vs. Temperature ...............................................................................6

 

DF vs. Temperature ..............................................................................7

 

Rated Voltage vs. Temperature...............................................................8

 

Temperature Coefficient ........................................................................9

 

Voltage Coefficient ................................................................................10

 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0014 
X2Y Balanced Line EMI 

Chip Issue 4 

Page 2 of 10 

 

 

Introduction 

The X2Y Balanced Line EMI Chip is a 3 terminal device with a revolutionary internal 
design, offering simultaneous line-to-line and line-to-ground filtering, using a single 
chip. The novel electrode structure provides a much reduced inductance when 
compared to conventional capacitors, which enhances the high frequency filtering 
performance. 

Capable of replacing two or more conventional devices, typical applications include 
the suppression of EMI in DC motors for automotive products, eg window lifters, 
mirror motors, seat adjustment etc.  

X2Y components are available in case sizes of 0805 up to 2220, capacitance values 
from 10pF to 1.2uF. 

Specifications  

Dielectric: 

X7R or C0G/ NP0 

Capacitance Measurement: 

At 1000hr point 

Typical Capacitance Matching:  Better than 5% 

Temperature Rating: 

-55°C to 125°C 

Dielectric Withstand Voltage:  2.5 x Rated Volts for 5 secs.  

 

Charging current limited to 50mA max. 

Insulation Resistance: 

100GOhms or 1000S (whichever is the less). 

Termination Material: 

Nickel Barrier. 

Component Diagrams 

Line A

           A

  A

C1

C2

Ground

C1

Line B

            B

  B

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0014 
X2Y Balanced Line EMI 

Chip Issue 4 

Page 3 of 10 

 

 

Technical Benefits 

 

Simultaneous line-to-line and line-to-ground filtering in one device. 

 

Replaces chokes, inductors, and capacitors with an SMT single chip solution. 

 

Reduces 2 or more components with one device. 

 

Matched capacitance line-to-ground on both lines. 

 

Low inductance due to cancellation effect. 

 

Differential and common mode attenuation. 

 

Effects of temperature and voltage variation eliminated. 

Applications 

 

Balanced lines. 

 

Twisted pairs. 

 

EMI suppression on DC motors. 

 

Sensor/ transducer applications. 

 

Wireless communications. 

 

Audio. 

Reliability Information 

Load Test 

Samples taken during the development process and from production batches 
have been subjected to a standard load test. Load test information and results: 

Time period analyzed: 

1997 to 06 January 2005. 

Number of capacitors tested:  10270 

Product group analysed: 

All X2Y products sample tested. 

Testing location: 

Syfer Reliability Test Department. 

Endurance test conditions: 

Up to 1000 hours with 1.5x Rated Voltage applied 

 

 

at 125

C. 

Results: 

6 failures in 10,215,360 component test hours. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0014 
X2Y Balanced Line EMI 

Chip Issue 4 

Page 4 of 10 

 

 

The load test results have then been used to calculate FIT (Failure In Time) rates by 
applying voltage and temperature acceleration factors.  

For details regarding the FIT rate calculation method including acceleration factors 
then refer to Syfer application note reference AN0004.  

X2Y FIT Rates  

 

 

 

FIT Rate Reliability Conversion Factors 

 

From 

To 

Operation 

FITS 

MTBF (Years) 

10

9

 

(FITS 

 8760) 

FITS 

Failure Rate Per Hour 

FITS 

10

9

 

FITS 

ppm (1 year) 

FITS x 8760 x 1,000,000 

   10

9

 

 

FITS = Failures in 10

9

 Hours 

MTBF = Mean Time Between Failure 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0014 
X2Y Balanced Line EMI 

Chip Issue 4 

Page 5 of 10 

 

 

Humidity Tests 

Samples taken during the development process and from production batches 
have been subjected to a standard humidity test. Humidity test information and 
results: 

Time period analyzed: 

1997 to 06 January 2005. 

Number of capacitors tested:  719 

Product group analysed: 

All X2Y products sample tested. 

Testing location: 

Syfer Reliability Test Department. 

Endurance test conditions: 

Up to 1000 hours with 85

C/85%RH with 1.5Vdc 

 

 

 

or 5Vdc applied. 

Results: 

0 failures in 552,600 component test hours. 

Performance Information 

Capacitance vs. Time 

Typical COG performance: 

 

Typical COG Capacitance vs Time

-3

-2

-1

0

1

2

3

0.1

1

10

100

1000

10000

100000

Hours

D

e

lt

a

C

,%

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0014 
X2Y Balanced Line EMI 

Chip Issue 4 

Page 6 of 10 

 

 

 

Typical X7R performance: 

 

Typical X7R Capacitance vs Time

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0.1

1

10

100

1000

10000

100000

Hours

D

e

lt

a

C

,%

 

 

IR vs. Temperature 

Typical COG performance: 

 

Greater than 100GOhms or 1000S over the operating temperature range. 

Typical X7R performance: 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Typical

I.R vs Temperature

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25

20

40

60

80

100

120

140

Temp °C

%

 C

h

a

n

g

e

 f

ro

m

 r

o

o

m

 T

e

m

p

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0014 
X2Y Balanced Line EMI 

Chip Issue 4 

Page 7 of 10 

 

 

DF vs. Temperature 

Typical maximum COG performance: 

 

Dissipation Factor vs Temperature

COG

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-55

-35

-15

5

25

45

65

85

105

125

Temperature °C

D

is

s

ip

a

ti

o

n

 F

a

c

to

%

 

 
Typical X7R performance: 

 

  

Dissipation Factor vs Temperature

X7R

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

-55

-35

-15

5

25

45

65

85

105

125

Temperature °C

D

is

s

ip

a

ti

o

n

 F

a

c

to

%

 

 
 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0014 
X2Y Balanced Line EMI 

Chip Issue 4 

Page 8 of 10 

 

 

Rated Voltage vs. Temperature 

Typical COG performance: 

Rated Voltage vs Temperature

COG

0

20

40

60

80

100

120

-55

-35

-15

5

25

45

65

85

105

125

Temperature °C

%

 o

R

a

te

d

 V

o

lt

a

g

e

 

 

Typical X7R performance: 

Rated Voltage vs Temperature

X7R

0

20

40

60

80

100

120

-55

-35

-15

5

25

45

65

85

105

125

Temperature °C

%

 o

R

a

te

d

 V

o

lt

a

g

e

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0014 
X2Y Balanced Line EMI 

Chip Issue 4 

Page 9 of 10 

 

 

Temperature Coefficient 

Typical COG performance: 

Temperature Coefficient

COG

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

-55

-35

-15

5

25

45

65

85

105

125

Temperature °C

D

e

lt

a

C

 p

p

m

C

Upper lim it

Low er lim it

 

 

Typical X7R performance: 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Typical Temperature Coefficient

X7R

-16

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

-55

-45

-35

-25

-15

-5

5

15

25

35

45

55

65

75

85

95

105

115 125

Temperature °C

%

 C

ha

ng

e

 f

rom

 R

oo

m

 Te

m

p

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0014 
X2Y Balanced Line EMI 

Chip Issue 4 

Page 10 of 10 

 

 

Voltage Coefficient 

 

Typical COG performance: 

Voltage Coefficient

COG 

0

20

40

60

80

100

120

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

% of Rated Voltage

C

a

p

a

c

ita

n

c

e

 %

 

 
 

Typical X7R performance (50DCV Rated): 

Typical Voltage Coefficient

X7R

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0

10

20

30

40

50

Applied DC Voltage

C

a

pac

it

a

nce

 %

  

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0016 Issue 5 – Micro sectioning of MLCC 

 

CN# P109825 

 

 
 

 

 
 

 

 
 
 

 
 

Micro sectioning Of Multilayer 

Ceramic Capacitors 

 
 

Introduction ............................................................................................2

 

Potting of Components ..............................................................................2

 

Grinding of Micro Section ..........................................................................2

 

Polishing of Micro Section ..........................................................................2

 

Fracture Sections .....................................................................................3

 

Examples of Sectioning Artifacts ................................................................4

 

Structural Abnormalities ............................................................................5

 

Ceramic Grain Size ...................................................................................7

 

 

 
 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0016 

Micro-sectioning of 

MLCCs Issue 5 

Page 2 of 7 

 

 

Introduction 

Preparation of Multilayer Ceramic Capacitors micro sections involves the use of techniques 
which can create artifacts, which in turn can be misinterpreted as capacitor faults. The purpose 
of this document is to provide a guide to preparation and examination of micro sections, so that 
results reflect the true internal properties of the parts being examined.  

It is recommended that fracture sections examined using a Scanning Electron Microscope are 
used in conjunction with micro sectioning, in order to gain the most information. This technique 
is also detailed within this document. 

Potting of Components 

Components are normally applied to a double sided sticky tape, in the orientation appropriate 
for examination. Components should be separated from one another by a reasonable gap to 
allow potting compound to surround each component. If components are too close, they can be 
poorly supported by resin, and can be damaged around the chip edges during grinding. 

A suitable sized mould should be used to contain the components, so that each component is a 
reasonable distance from the edge of section stub.  

Choice of potting compound is very important. Use of a low price general purpose resin will 
almost certainly generate damage around the chip edges during grinding. Consequently use of a 
high quality, low stress potting compound is recommended. 

Grinding of Micro Section 

Waterproof Silicon Carbide grinding paper is available in many grit sizes. Paper should be 
selected as appropriate to the sample being prepared, and the degree of finish required for 
examination of the finished section. In cases where the best quality micro section is required, it 
is recommended that nothing coarser than 800 grit paper is used, with 1200 grit or finer being 
used prior to final polishing. 

Direction of grinding is important, and can influence the results generated. Syfer has 
determined that in most cases, multi directional grinding gives the best results. 

It is possible to determine in some cases whether faults are real or artifacts by changing the 
grinding direction periodically, and examining the micro section at each stage.  

Polishing of Micro Section 

It is common to use fine diamond slurries to polish micro sections. These may be of very fine 
particle size (example 0.1 micron), but they have been found to create damage to Multilayer 
Ceramic Capacitors, as the diamond is harder than the ceramic material being polished. 

Syfer recommend the use of an alumina based polish, which does not create any damage to the 
parts being polished. Syfer use a fine alumina powder, which is made into a slurry using 
deionised water. 

As with grinding, polishing should be multi directional. 

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0016 

Micro-sectioning of 

MLCCs Issue 5 

Page 3 of 7 

 

 

Fracture Sections 

Fracture sections are obtained by breaking a chip so that the internal electrodes are exposed. 
Ease of fracturing is highly dependent on the physical dimensions of the part to be fractured. In 
order to make a good fracture section, it is important to break the chip without applying too 
much pressure. It may help to scribe the chip at the point where the fracture is required prior to 
applying pressure. Fractured edges should be examined optically prior to using the SEM, and 
only the best fractures used for detailed analysis. 

 

                      Fracture Section   

 

 

Fracture Section 

          X7R 1 – High density material 

 

X7R 2 – Lower density material 

Unfortunately, fracture sections are generally unsuitable for looking at chip / termination / 
plating boundaries, as there are definite stresses applied to the termination interfaces during 
fracturing, and the edges of the termination bands are particularly vulnerable.  

 

Fracture section showing some  

damage at termination boundary 

 
 

 
 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0016 

Micro-sectioning of 

MLCCs Issue 5 

Page 4 of 7 

 

 

Examples of Sectioning Artifacts 

A. Termination  / Chip Interface Cracking 

This is an example of an artifact that may be present particularly when grinding along the 
electrodes, and less evident when grinding perpendicular to the electrodes.  

Stress relief between the ceramic chip and the termination can take place during grinding. This 
is most common where the relative hardness of the ceramic and termination materials are 
different, such as in the Syfer ‘Flexicap’ range of parts, which uses a polymeric termination 
primarily to reduce mechanical cracking issues. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cracks at termination / chip interface caused by stress relief due to unsuitable grinding  

Using a refined sectioning technique, and grinding perpendicular to the electrodes, it was 
possible to eliminate the cracks, confirming them as artifacts.   

 

 

 

No cracks evident at termination / chip interface on correctly ground specimen 

B. Voids Within the Dielectric Structure 

Ceramic materials as used to manufacture Multilayer Ceramic Capacitors vary greatly 
in fired structure. Some materials produce a denser structure than others after fire, 
and grain size can vary significantly.  

This means that ceramic materials can behave differently when micro sectioned and 
some materials can be more prone to pull out of the fired structure than others.  

Pull out occurs when the ceramic structure is damaged by the grinding process, 
causing a fragment of the ceramic to be removed, leaving a void. When examined 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0016 

Micro-sectioning of 

MLCCs Issue 5 

Page 5 of 7 

 

 

prior to polishing it is common to see lines of pull out following the scratch marks on a 
section.  

 

 

 

 

Void within dielectric structure                The same void, seen as pullout  

Formed as part of a scratch 

Depending on grinding media and technique used, it is possible to damage the 
ceramic to a significant depth below the surface, meaning that the damage can still 
be apparent after careful fine grinding and polishing. 

 

Polished sections, showing voids due to pullout 

In general, a genuine void will almost always be accompanied by some form of 
distortion of the layers nearest to the void, and as such, is straightforward to identify 
as a true fault. 

Structural Abnormalities 

It is relatively common to find ceramic ‘dendrites’, ‘inclusions’ or areas of a ‘second 
phase’ within the general ceramic structure of multilayer ceramic capacitors. These 
areas are most apparent when viewed under a Scanning Electron Microscope, 
particularly when using a backscatter detector, but they can also be visible under an 
optical microscope fitted with a polarizing filter. 

Structural abnormalities generally take the form of irregularly shaped microstructures 
within a bulk ceramic microstructure. The existence of these areas is not uncommon in 
many compositions. For X7R materials, which are practically all barium titanate based, 
the ‘dendrite’ is usually a titania rich area, relative to the bulk material. The exact 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0016 

Micro-sectioning of 

MLCCs Issue 5 

Page 6 of 7 

 

 

composition may vary due to influences from the electrode material (which itself may 
be doped with a ceramic material as a shrinkage aid), but will also be present in the 
insulation layers and margins. 

 

 

Examples of ‘dendrites’ 

 in X7R 

Where present, these structural abnormalities do not affect electrical performance of 
the components in any way. Product reliability is also unaffected.  

Depending on their exact composition, structural abnormalities may be of a slightly 
different density (typically higher density) than the general ceramic structure. This 
density difference makes the abnormal areas more susceptible to pull out during micro 
sectioning, often resulting in the misdiagnosis of a void. 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0016 

Micro-sectioning of 

MLCCs Issue 5 

Page 7 of 7 

 

 

Ceramic Grain Size 

Some dielectric materials (particularly COG) may have a large fired grain size. These 
materials are especially difficult to micro section, as they virtually impossible to grind 
and polish without causing pullout of grains, which being relatively large, will always 
appear as voids within the dielectric structure. These materials require extra fine 
grinding and careful polishing when preparing sections and it is particularly 
recommended that fracture sections are used to verify structure. 

 

                 Large grained material 

          

     Large grained material 

                Poorly prepared section 

 

                  Good quality section 

 

 

 

 

 

         Large grained material 

             Fracture Section SEM Image 

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 
 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

AN0018 Issue 4 EMI Suppression using X2Y Components  

CN# P109825 

 
 
 

 
 

EMI Suppression for DC Motors 

using X2Y Integrated Passive 

Components

 

 
 

Introduction ............................................................................................2

 

Product Selection .....................................................................................2

 

Grounding ...............................................................................................2

 

Placement ...............................................................................................2

 

Lead Lengths ...........................................................................................2

 

Housing Design ........................................................................................3

 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0018 

EMI Suppression for DC 

Motors using X2Y 

Components Issue 4 

Page 2 of 3 

 

 

Introduction 

X2Y products are integrated passive components which are manufactured by Syfer Technology Ltd 
under license from X2Y Attenuators LLC. For unbalanced applications they provide ultra low ESL 
(equivalent series inductance) and are capable of replacing two or more conventional devices. 

In order to achieve the ultimate filtering performance the guidelines laid out below should be 
considered. Syfer’s X2Y range can be found 

HERE

 

Product Selection 

When selecting an X2Y component for use in a 
DC motor the first thing to consider is the 
filtering frequency requirement. Generally for 
motors the higher capacitance values are most 
suitable. 

The graph to the right shows the insertion loss 
characteristics for X2Y product, one 
consideration is the frequency at which the 
maximum performance is required. 

MLCCs are susceptible to mechanical cracking 
generally as a result of poor processing during 
the PCB assembly process. Bending of the PCB 
post population is the most common cause. 
Because of this issue Flexicap™ Termination is 
recommended for capacitors used in motor 
applications. Flexicap™ is a polymer based 
termination material which is flexible and 
absorbs some of the mechanical stress which 
may otherwise be exerted on the ceramic 
component of the capacitor. Good process 
control is still required to completely prevent the 
occurrence of mechanical cracking. 

Grounding 

The grounding of the X2Y component is very important to 
the functionality; both ground terminations must be 
soldered and the ground should be continuous, as large as 
possible and connected to the motor housing at multiple 
points. 

Placement 

The ideal placement for the component is between and 
near to the power lines, and as close to the exit point of 
the casing as possible. This reduces the incidence of 
radiated noise being coupled back on to the lines and 
carried out of the casing. 

Lead Lengths 

Lead lengths both to the brushes and to the X2Y component should be kept a short as possible. This 
will reduce the impedance of the path to ground for the noise and will also reduce the incidence of 
radiated noise being coupled back on to the lines and carried out of the casing. The track to the solder 
tabs should also be as short and as wide as is practical. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0018 

EMI Suppression for DC 

Motors using X2Y 

Components Issue 4 

Page 3 of 3 

 

 

Housing Design 

 

The motor housing and end cap should ideally be constructed from metal as they act as a 
Faraday cage. In the event that this is not possible then maximum metallization should be 
used. 

 

The ventilation slots should be round in shape, not rectangular, and be positioned away 
from the vicinity of the brushes; this restricts the radiation of noise from the brushes. 

 

The power leads should exit the motor housing in close proximity to each other.  

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0019 Issue 5 – Tin Whiskers - Syfer Surface Mount Capacitors 

 

CN# P109825 

 
 
 

 

 

 

Tin Whiskers 

Syfer Surface Mount Capacitors 

 
 
 
 
 
 

Introduction ............................................................................................2

 

Syfer Surface Mount Terminations ..............................................................2

 

Syfer Terminations Available .....................................................................3

 

Part Number Construction .........................................................................4

 

Syfer 100% Tin Termination Whisker Tests .................................................5

 

Tin Whisker Tests .................................................................................5

 

Termination Tin Whisker Inspection.........................................................5

 

Whisker Test Summary..........................................................................6

 

Appendix 1 – SEM Images .........................................................................7

 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0019 

Tin Whiskers - Syfer 

Surface Mount 

Capacitors Issue 5 

Page 2 of 8 

 

 

 

 

Introduction 

With the implementation of legislation such as the EU RoHS directive prohibiting Lead (Pb) from many 
applications there has been a growing concern within the electronics industry that there is an increased 
risk of Tin whisker formations causing equipment failure. 

Tin whiskers are filaments of Tin that form/ emanate from a pure Tin or plated Tin surface with the 
potential reliability risk that a Tin whisker may create a short circuit or an intermittent equipment 
failure. Information available on NASA website 

http://nepp.nasa.gov/whisker/failures/index.htm

 

includes some of the equipment failures attributed to Tin whiskers and also provides photographs of 
Tin whiskers. 

Extensive work has been conducted, for example by NASA and iNEMI (International Electronics 
Manufacturing Initiative) into understanding causes for Tin whisker formation. It is believed that 
stresses within the Tin such as from intermetallic formations, oxidisation/ corrosion, thermal stress 
(temperature cycling) and/ or mechanical stress may contribute to Tin whisker formation. 

iNEMI has been involved in Tin whisker research since 2001 and provides recommendations on Lead-
free finishes. For example, 100% Tin plated surface mount capacitors manufactured by Syfer (matte 
Tin with Nickel underplate, ceramic capacitors with no leadframe) have been classified by iNEMI as 
category 1 (no Tin whisker testing required) or 2 (finish must pass Tin whisker testing). iNEMI category 
3 (do not accept this finish in any case) including Tin copper and bright Tin are not manufactured by 
Syfer.  

View iNEMI recommendations at 

http://www.inemi.org/cms/newsroom/PR/2006/PR121506.html

. 

In addition to this, there are several stress tests recommended by, for example, JEDEC (refer to JEDEC 
JESD22A121 available at 

www.jedec.org

) and AEC (refer to AEC-Q200 available at 

www.aecouncil.com

). Note: The tests are recommended tests and are not provided as qualification 

tests.   

Syfer Surface Mount Terminations   

When reviewing Tin whisker information it is often stated that component manufacturers have changed 
component plated finishes from Tin/ Lead to 100% Tin in response to legislation such as the EU RoHS 
directive. This statement is not true for Syfer capacitors; there has been no change from Tin/ Lead to 
100% Tin plating on surface mount components. Syfer has supplied 100% Tin plated components to 
customers for many years.  

However, in response to customer demand, Syfer has increased the Lead content in Tin/ Lead plated 
components to a minimum of 10% Lead.  

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0019 

Tin Whiskers - Syfer 

Surface Mount 

Capacitors Issue 5 

Page 3 of 8 

 

 

 

 

Syfer Terminations Available 

 

 

 

Table 1 – Syfer Terminations 

Termination 

Description 

Syfer Part 

Code 

Base Layer   Middle Plated 

Layer 

Top Plated 

Layer 

RoHS 

Compliant? 

iNEMI Tin 

Whisker Test 

Category 

Silver Palladium 

Silver 

Palladium 

Not 

applicable 

Not applicable 

Yes 

Not required, 

no Tin finish 

Nickel Barrier 

with Tin/ Lead 

Plating 

Silver base 

Nickel 

Tin/Lead with 

minimum 10% 

Lead 

No 

Not required, 

Lead present in 

top layer 

Nickel Barrier 

with 100% Matte 

Tin Plating 

Silver base 

Nickel 

100% Matte 

Tin 

Yes 

1 or 2

(1)

 

FlexiCap™, 

Nickel Barrier 

with Tin/ Lead 

Plating 

Silver base 

Nickel 

Tin/Lead with 

minimum 10% 

Lead 

No 

Not required, 

Lead present in 

top layer 

FlexiCap

, Nickel 

Barrier with 

100% Matte Tin 

Plating 

Silver base 

Nickel 

100% Matte 

Tin 

Yes 

1 or 2

(1)

 

Notes: 
(1)  Category 1: No Tin whisker testing required. 

 

Category 2: Finish must pass Tin whisker testing. 

 

iNEMI explains that both categories have been assigned because in general Tin whisker tests are 
required but many users have accepted small discrete capacitors with matte Tin over Nickel for 
many years. Small discrete capacitors are exceptions to the Tin whisker test requirement 
providing certain criteria are met. 

Ceramic material 

Electrodes 

Figure 1 - Capacitor construction diagram 

Top layer. Plated with Tin/ 
Lead or 100% Tin. 
 
Middle layer. Plated Nickel 
barrier layer. 
 
Base layer. Either Silver 
(sintered) or FlexiCap™  

 
  

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0019 

Tin Whiskers - Syfer 

Surface Mount 

Capacitors Issue 5 

Page 4 of 8 

 

 

 

 

 

Part Number Construction 

 

Example: 1210Y1000103JDT



 

1210 

100 

0103 



 

Chip Size 

Termination 

Voltage d.c. 

(marking code) 

Capacitance in Pico 

farads (pF) 

Capacitance 

Tolerance 

Dielectric 

Codes 

Packaging 

Suffix Code 

0603 

0805 

1206 

1210 

1808 

1812 

1825 

2220 

2225 

3640 

5550 

8060 

 

Y

 = FlexiCap

TM

 

termination base with 

nickel barrier (100% 

matte tin plating). 

RoHS compliant. 

H

 = FlexiCap

TM

 

termination base with 

nickel barrier (tin/lead 
plating with min. 10% 

lead). 

Not RoHS compliant. 

F

 = Silver Palladium. 

RoHS compliant 

J

 = Silver base with 

nickel barrier (100% 

matte tin plating). 

RoHS compliant 

A

 = Silver base with 

nickel barrier (tin/lead 

plating with min. 10% 

lead). 

Not RoHS compliant 

 

010

 = 10V 

016

 = 16V 

025

 = 25V 

050

 = 50V 

063

 = 63V 

100

 = 100V 

200

 = 200V 

250

 = 250V 

500

 = 500V 

630

 = 630V 

1K0

 = 1kV 

1K2

 =1.2kV 

1K5

 =1.5kV 

2K0

 = 2kV 

2K5

 =2.5kV 

3K0

 =3kV 

4K0

 =4kV 

5K0

 =5kV 

6K0

 =6kV 

8K0

 =8kV 

10K

 =10kV 

12K

 =12kV 

<1.0pF 

Insert a P for the decimal 

point as the first character. 

e.g., 

P300

 = 0.3pF 

Values in 0.1pF steps 

≥1.0pF & <10pF 

Insert a P for the decimal 

point as the second 

character. 

e.g., 

8P20

 = 8.2pF 

Values are E24 series 

≥10pF 

First digit is 0. 

Second and third digits are 

significant figures of 

capacitance code. 

The fourth digit is the 

number of zeros following. 

e.g., 

0101

 = 100 pF 

Values are E12 series 

H

: ± 0.05pF 

(only available for 

values <4.7pF) 

<10pF 

B

: ± 0.10pF 

C

: ± 0.25pF 

D

: ± 0.5pF 

F

: ± 1.0pF 

≥10pF 

F

: ± 1% 

G

: ± 2% 

J

: ± 5% 

K

: ± 10% 

M

: ± 20% 

 

A

 = C0G (1B/NP0 

AEC-Q200 qualified) 

C

 = C0G (1B/NP0 

standard 

components) 

D

 = X7R (2R1 with 

IECQ-CECC release) 

E

 = X7R (2R1 AEC-

Q200 qualified) 

F

 = C0G (1B/NP0 

with IECQ-CECC 

release) 

(1B) 

X

 = X7R (2R1 

standard 

components) 

(2R1) 

P

 = X5R 

T

 = 178mm 

(7”) reel 

R

 = 330mm 

(13”) reel 

B

 = Bulk pack 

– tubs or trays 

Used for specific 

customer 

requirements 

For questions or quotation please contact Syfer Sales department. 

Tin Whisker Mitigation Practices 

The following Tin whisker mitigation practices are employed by Syfer: 

 

Matte Tin plating with Nickel underplate. 

 

Tin plating thickness >2µm. 

 

Annealing process after plating for 150ºC for minimum of 2 hours. 

 

No Lead forming or other stress creating operations after plating. 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0019 

Tin Whiskers - Syfer 

Surface Mount 

Capacitors Issue 5 

Page 5 of 8 

 

 

 

 

Syfer 100% Tin Termination Whisker Tests  

In response to general customer enquires regarding Tin whiskers on Syfer 100% Tin plated capacitors, 
components have been subjected to the following tests with the purpose of accelerating Tin whisker 
growth.  

Tin whisker maximum specification (AEC-Q200 section 4.3.4.2): 50µm. 

Tin Whisker Tests  

Table 2 - Tin Whisker Growth Tests 

Stress Type 

Test Conditions 

Minimum Duration 

Temperature Cycling 

Tmin:  -55ºC 
Tmax: +125ºC 

1000 cycles 

Ambient Temperature/ 

Humidity Storage 

30ºC 

60%RH 

3000 hours with 1000 hour 

inspection intervals 

High Temperature/ Humidity 
Storage 

60ºC 

87%RH 

3000 hours with 1000 hour 

inspection intervals 

Termination Tin Whisker Inspection 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Figure 2 - Diagrams showing 2 terminal and 3 terminal components 

Inspection conducted using optical microscope with 50x to 500x magnification and SEM (Scanning 
Electron Microscope) with minimum of 250x magnification. All termination tops and sides examined for 
Tin whiskers. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0019 

Tin Whiskers - Syfer 

Surface Mount 

Capacitors Issue 5 

Page 6 of 8 

 

 

 

 

Whisker Test Summary 

Table 3 – Syfer Capacitor Test Results (Nickel Barrier with 100% Matte Tin Plating) 

Capacitor Case 

Size 

Sample Size 

Tin Whisker Test Result 

Appendix 1 

SEM Photo 

Ref 

Number of 

components 

Number of 

Terminations 

Temp Cycle 

30ºC 

60%RH 

60ºC 

87%RH 

0603 

(2 terminals) 

18 

36 

Pass  

No whiskers 

Pass  

No whiskers 

Pass  

No whiskers 

0805  

(2 terminals) 

18 

Pass  

No whiskers 

Pass  

No whiskers 

Pass  

No whiskers 

0805  

(3 terminals) 

18 

72 

Pass  

No whiskers 

Pass  

No whiskers 

Pass  

No whiskers 

3, 4 

1206 

(3 terminals) 

36 

Pass  

No whiskers 

Pass  

No whiskers 

Pass  

No whiskers 

5, 6 

1410 

(3 terminals) 

18 

72 

Pass  

No whiskers 

Pass  

No whiskers 

Pass  

No whiskers 

7, 8 

1806 

(3 terminals) 

18 

72 

Pass  

No whiskers 

Pass  

No whiskers 

Pass  

No whiskers 

1812 

(2 terminals) 

18 

Pass  

No whiskers 

Pass  

No whiskers 

Pass  

No whiskers 

10 

1812 

(3 terminals) 

18 

72 

Pass  

No whiskers 

Pass  

No whiskers 

Pass  

No whiskers 

11, 12 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0019 

Tin Whiskers - Syfer 

Surface Mount 

Capacitors Issue 5 

Page 7 of 8 

 

 

 

 

Appendix 1 – SEM Images 

The following images have been taken using a SEM (Scanning Electron Microscope) after the Tin 
whisker tests and are representative of the terminations examined.  

 

Ref 1: 2 terminal 0603 

  Ref 2: 2 terminal 0805 

 

 

 

Ref 3: 3 terminal 0805 - end termination 

  Ref 4: Side termination 

 

 

 

Ref 5: 3 terminal 1206 -end termination 

  Ref 6: Side termination 

 

 

 

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0019 

Tin Whiskers - Syfer 

Surface Mount 

Capacitors Issue 5 

Page 8 of 8 

 

 

 

 

 

Ref 7: 3 terminal 1410 - end termination 

  Ref 8: Side termination 

 

 

 

Ref 9: 3 terminal 1806 - end termination 

  Ref 10: 2 terminal 1812 

 

 

 

Ref 11: 3 terminal 1812 – end termination    Ref 12: Side termination 

 

 

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0021 Issue 4 – Tandem Capacitors 

 

CN# P109825 

 
 
 
 
 

Tandem Capacitors 

 
 

Tandem Capacitors have been designed as a fail safe range using a series section internal design, for 
use  in  any  application  where  short  circuits  would  be  unacceptable.  When  combined  with  Syfer 
FlexiCap™ Termination, Syfer Tandem Capacitors provide an ultra robust and reliable component, for 
use in the most demanding applications. 

  

 
 

Introduction ............................................................................................2

 

Background .............................................................................................2

 

Tandem Capacitors and FlexiCap™ - Product Qualification .............................3

 

Product Range .........................................................................................4

 

Benefits ..................................................................................................4

 

Mechanical Crack Prevention – Syfer Product Group .....................................5

 

Ordering Information ................................................................................6

 

 

 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0021 

Tandem Capacitors 

Issue 4 

Page 2 of 6 

 

 

Introduction 

Tandem Capacitors have been designed as a fail safe range using a series section internal design, for 
use in any application where short circuits would be unacceptable. A single Tandem capacitor can also 
be used in applications where two capacitors placed in series are specified, reducing board space and 
assembly time.

 

The series section design offers the additional benefit of improved ESD performance. 

When combined with Syfer FlexiCap™ Termination, Syfer Tandem Capacitors provide an ultra robust 
and reliable component, for use in the most demanding applications. 

Background 

Standard capacitors normally use a single section internal design as shown below. 

Example 1 - 200V rated capacitor, Standard Design 

 

 

 

 

 

 

 

In the case of short circuit failure of this type of component, the capacitor would no longer function, 
and the circuit would be at risk. 

Syfer Tandem capacitors use a series section internal design, where each section is capable of 
withstanding the full rated voltage (DWV) of the component as shown below. 

 

Example 2 – 200V rated Tandem capacitor design 

 

 

 

 

 

 

 

NB 

- Each section of the tandem capacitor has only 50% of the rated voltage (DWV) applied during 

normal use, so the component is under a low stress condition. 

200V 

0V 

Cap 1 

Cap 2 

100V 

100V 

200V 

0V 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0021 

Tandem Capacitors 

Issue 4 

Page 3 of 6 

 

 

In the event of a tandem capacitor failing due to short circuit, the second capacitor is capable of 
withstanding the resulting doubling in Voltage as shown in the example below. 

 
 

 

 
 
 

 

 

 

The left hand capacitor failed due to short circuit, but the right hand capacitor would continue to 
function as a normal capacitor, although the component capacitance would change depending on 
failure mechanism

Tandem Capacitors and FlexiCap™ - Product Qualification 

Syfer have built an excellent reputation throughout the industry using FlexiCap™

 

termination. 

FlexiCap™

 

is proven to prevent failures due to mechanical cracking during the board assembly process. 

By combining Tandem Capacitors and FlexiCap™, an ultra-safe range of capacitors has been 
introduced, which offers all the benefits of FlexiCap™

,

 plus the advantage of two capacitors in series.  

Although it is extremely unlikely that a Syfer Capacitor with FlexiCap™ would suffer from mechanical 
cracking, under extreme handling conditions, a crack may be formed.  

In order to simulate customer use of a cracked component, Tandem Capacitors were manufactured 
with Syfer FlexiCap™ termination. Samples were submitted for bend testing in accordance with AECQ-
200 Rev C, in order to crack the components prior to Endurance and 8585 testing of the cracked parts. 

It should be noted that in most cases, the FlexiCap™ parts were found to be unbreakable 
using a single bend test (up to 10mm of bend), and it was necessary to undertake multiple 
bend tests, or to terminate parts using an alternative material in order to break the 
components. 

Following 1000 hour endurance and 8585 testing, the cracked components were electrically tested, and 
then removed from the test boards and microsectioned. Some of the components had lower 
capacitance post test, capacitance loss was between zero and 50%, depending on the position of the 
cracks (although higher capacitance would be possible for failed Tandem capacitors with failures on 
one side of the component). 

There were no failures due to short circuit 

– i.e. during product qualification it has been 

demonstrated that cracked Syfer Tandem Capacitors can be used without risk of failure due 
to short circuit. 

 

200V 

0V 

Cap 1 

Cap 2 

200V 

200V 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0021 

Tandem Capacitors 

Issue 4 

Page 4 of 6 

 

 

Examples of Syfer Tandem Capacitors pre and post test 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

Product Range 

Tandem capacitor range is offered in low to mid range capacitance values in X7R dielectric with 
FlexiCap™ termination: 

       

       Max capacitance in nF (X7R only) 

Chip Size 

16V 

25V 

50/63V 

100V 

200/250V 

0603 

12 

10 

6.8 

2.2 

1.0 

0805 

47 

39 

33 

10 

4.7 

1206 

150 

120 

100 

47 

22 

1210 

270 

220 

180 

82 

47 

1812 

560 

470 

390 

220 

100 

2220 

1200 

1000 

680 

470 

220 

2225 

1500 

1200 

1000 

680 

330 

 

Benefits 

 

Series section internal design provides two capacitors, both capable of independently 
working at rated voltage (DWV).

 

 

Fully functioning component works at 50% of the applied voltage, resulting in a lower 
stress condition.

 

Tandem Capacitor post 
bend and life test. 
Capacitance loss 
approximately 50%. 

NB - Capacitor still  
Functioning 

 

Tandem Capacitor 
Untested 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0021 

Tandem Capacitors 

Issue 4 

Page 5 of 6 

 

 

 
 

Tand

em

 

cap

Spa

ce 

Gra

de

 

Open Mode 

FlexiCap™ 
Capacitors 

 

 

Standard FlexiCap™ 

Components 

 

Standard MLC Capacitor 

Tandem 

FlexiCap™ 

Capacitors 

 

Syfer

 

FlexiCap™ provides protection from mechanical cracking.

 

 

Improved ESD performance. 

 

Where two series capacitors are specified, board space and assembly time can be 
reduced. 

 

In the event of short circuit failure, one of the two capacitors will continue to function 
(although capacitance may be affected). 

 

Available in a wide range of chip sizes and voltage ratings. 

Mechanical Crack Prevention – Syfer Product Group 

 

The Tandem Capacitor range is offered to compliment the Syfer standard FlexiCap™ range 
and the new Open mode capacitor range, to offer the best possible protection against 
mechanical cracking:  

 

High Reliability 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Standard 

Reliability 

 

 

 

 

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0021 

Tandem Capacitors 

Issue 4 

Page 6 of 6 

 

 

Ordering Information 

The Tandem Capacitors can be ordered by using a standard Syfer product code with the suffix code 
T01.

 

 

Examples: 

1206Y0500104KXT

T01

 

 

 

1206Y0500104KET

T01

 

 

 

1206  Case Size 

Polymer Termination FlexiCap™

 

050 

50V DC Rated 

0104  100nF Capacitance Value 

10% Capacitance Tolerance 

X or E  X - X7R Dielectric (standard)  

 E - X7R Dielectric (AEC-Q200 product) 

Taped and Reeled 

T01  Syfer Tandem Capacitor 

All other specifications and properties are as Syfer standard product. 

For further information or technical assistance please contact our Sales Department on +44 1603 
723310 or by Email at 

SyferSales@knowles.com

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0022   Issue 5 – Open Mode Capacitors  

CN# P109825 

 
 
 
 
 

Open Mode Capacitors 

 
 

Open mode capacitors have been designed using inset electrode margins specifically for use in 
applications where mechanical cracking is a severe problem. When combined with Syfer 
FlexiCap™ Termination, Syfer Open Mode Capacitors provide a robust component, with the 
assurance that if a part becomes cracked, the crack will be unlikely to result in short circuit 
failure.  

 

 

Introduction ............................................................................................2

 

Background .............................................................................................2

 

Open mode and FlexiCap™ -  Product Qualification .......................................3

 

Product Range .........................................................................................4

 

Benefits ..................................................................................................5

 

Mechanical Crack Prevention – Syfer Product Group .....................................5

 

Ordering Information ................................................................................6

 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0022 

Open Mode Capacitors 

Issue 5 

Page 2 of 6 

 

 

Introduction 

Open mode Capacitors have been designed specifically for use in applications where mechanical 
cracking is a severe problem and short circuits due to cracking are unacceptable. Open mode 
capacitors use inset electrode margins, which prevent any mechanical cracks which may form during 
board assembly from connecting to the internal electrodes. 

When combined with Syfer’s FlexiCap™ Termination, Syfer open mode capacitors provide a robust 
component with the assurance that if a part becomes cracked, the crack will be unlikely to result in 
short circuit failure.

 

Background 

One of the most common causes of failure with standard capacitors is directly attributable to bending 
of the printed circuit board (PCB) after solder attachment. Excessive bending will create mechanical 
crack(s) within the ceramic capacitor. Mechanical cracks, depending upon severity, may not cause 
capacitor failure during the final assembly test. Over time, moisture penetration into the crack can 
cause a reduction in insulation resistance and eventual dielectric breakdown leading to capacitor failure 
in service. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mechanical cracking always initiates from the point of highest stress, which is at the junction of the 
ceramic body and the termination band. 

  

Mechanical

 

Crack 

  Electrical failure site 

  Termination Material 

Electrodes 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0022 

Open Mode Capacitors 

Issue 5 

Page 3 of 6 

 

 

Syfer open mode capacitors use an inset electrode design which prevents any mechanical crack from 
crossing the active area of the capacitor, therefore preventing a short circuit failure as shown below.  

 

 

Important Notes

 

 

Syfer open mode capacitors will only fail as open circuit (or low capacitance) if the failure is due 
to mechanical cracking. Any other cause of capacitor failure will almost certainly result in short 
circuit. 

 

Syfer strongly recommends the avoidance of any procedure that may generate mechanical 
cracking, as a cracked part may in time create degradation and failure. Open mode capacitors 
will minimise but cannot completely eliminate this risk. 

Open mode and FlexiCap™ -  Product Qualification 

Syfer have built an excellent reputation throughout the industry using  FlexiCap™ termination. 
FlexiCa™ is proven to prevent failures due to mechanical cracking during the board assembly process. 
By combining Open mode Capacitors and FlexiCap™, a range of capacitors has been introduced which 
offers all the benefits of FlexiCap™, plus the advantage of an inset electrode design.  

Although it is extremely unlikely that a Syfer Capacitor with  FlexiCap™ would suffer from mechanical 
cracking, under extreme handling conditions, a crack may be formed.  

In order to simulate customer use of a cracked component, Open mode Capacitors were manufactured 
with Syfer  FlexiCap™ termination. Samples were submitted for bend testing in accordance with AECQ-
200 Rev C, in order to crack the components prior to Endurance and 8585 testing of the cracked parts. 

It should be noted that in most cases, the 

 

FlexiCap™ parts were found to be unbreakable 

using a single bend test (up to 10mm of bend), and it was necessary to undertake multiple 
bend tests, or to terminate parts using an alternative material in order to break the 
components. 

Following 1000 hour endurance and 8585 testing, the cracked components were electrically tested, and 
then removed from the test boards and micro sectioned. Some of the components had lower 
capacitance post test, capacitance loss was between zero and 70%, depending on the position of the 
cracks. There were no failures due to short circuit detected. 

 

Inset margin 

Active area 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0022 

Open Mode Capacitors 

Issue 5 

Page 4 of 6 

 

 

Examples of Open Mode Capacitors pre and post test 

 

 

 

 

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

 

Product Range 

The Open mode capacitor range is offered in low to high range capacitance values in X7R dielectric. It 
is recommended only with  FlexiCap™ termination, but other termination materials may be available 
upon request. 

Note

 – use of non  FlexiCap™ termination will increase the risk of cracks caused by mechanical or 

thermal cycling stress. 

 

Max capacitance in nF (X7R only) 

Chip size 

16V 

25V 

50/63V 

100V 

200/250V 

0603 

39 

33 

22 

6.8 

2.7 

0805 

150 

120 

100 

27 

15 

1206 

470 

330 

220 

100 

68 

1210 

680 

560 

470 

220 

100 

1812 

1500 

1200 

1000 

680 

330 

2220 

3300 

2200 

1500 

1000 

680 

2225 

4700 

3900 

2700 

1800 

1000 

Other case sizes and voltages may be available on request. 

Open Mode Capacitor 
post bend and 
85˚C/85%RH test. 
Capacitance loss 
approximately 70%. 

NB – Capacitor still 
functioning 

Open Mode Capacitor 
Untested 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0022 

Open Mode Capacitors 

Issue 5 

Page 5 of 6 

 

 

 
 

Tand

em

 

cap

Spa

ce 

Gra

de

 

 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

Standard  FlexiCap™ Components 

 

Standard MLC Capacitors 

Tandem 

FlexiCap™ 
Capacitors 

 Open Mode 

FlexiCap™ 
Capacitors 

 

Benefits 

 

Inset electrode design provides protection in case of mechanical cracking, with any crack 
formed likely to result in low capacitance or open circuit rather than short circuit failure.

 

 

Syfer

 

 FlexiCap™ provides protection from mechanical cracking.

 

 

 

Available in a wide range of chip sizes and voltage ratings 

Mechanical Crack Prevention – Syfer Product Group 

 

The Open mode range is offered to compliment the Syfer standard  FlexiCap™ range and 
the new Tandem capacitor range, to offer the best possible protection against mechanical 
cracking:  

 

High Reliability 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Standard 

Reliability 

 

 

 

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0022 

Open Mode Capacitors 

Issue 5 

Page 6 of 6 

 

 

Ordering Information 

The Open mode Capacitors can be ordered by using a standard Syfer product code with the suffix code 
M01.

 

Examples: 

1206Y0500104KXT

M01

 

 

1206Y0500104KET

M01

 

 

1206  Case Size 

 

Polymer Termination  FlexiCap™ 

 

050 

50V DC Rated 

 

0104  100nF Capacitance Value 

 

10% Capacitance Tolerance 

 

X or E  X - X7R Dielectric (standard)  

 

 

E - X7R dielectric (AEC-Q200 product) 

 

Taped and Reeled 

 

M01  Syfer Open mode Capacitor 

All other specifications and properties are as Syfer standard product. 

For further information or technical assistance please contact our Sales Department on +44 1603 
723310 or by Email at 

SyferSales@knowles.com

 

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0024 Issue 4 - 

IPC/JEDEC J-STD-020D   

CN# P109825 

 
 
 
 
 

IPC/JEDEC J-STD-020D 

 

Moisture/Reflow Sensitivity Classification for Non-hermetic Solid State Surface 

Mount Devices 

Syfer Surface Mount Capacitor Test Results 

 
 

1.0

 

Introduction .....................................................................................2

 

2.0

 

Moisture Sensitivity Classification Process ............................................2

 

2.1

 

Initial Electrical Test ......................................................................2

 

2.2

 

Initial Visual .................................................................................2

 

2.3

 

Bake ............................................................................................2

 

2.4

 

Moisture Soak ...............................................................................2

 

2.5

 

Reflow x 3 ....................................................................................3

 

2.6

 

Final External Visual ......................................................................3

 

2.7

 

Final Electrical Test ........................................................................3

 

2.8

 

Final Internal Visual Examination ....................................................3

 

3.0

 

Failure Criteria .................................................................................4

 

4.0

 

Syfer Test Summary .........................................................................5

 

Results ................................................................................................5

 

Appendix 1 – Capacitor Photographs ...........................................................6

 

 

 

 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0024 

IPC/JEDEC J-STD-020D

 

Issue 4 

Page 2 of 8 

 

 

 

 

 

1.0  Introduction 

The purpose of J-STD-020 is to identify the moisture sensitivity classification level of non-hermetic 
solid state surface mount devices (SMDs). The classification level 

enables proper packaging, storage 

and handled to prevent potential damage as a result of moisture-induced stress during soldering 
operations and/ or repair operations. 

Moisture Sensitivity Levels defined by J-STD-020 

Level 

Floor Life 

Time 

Condition 

1

(1)

 

Unlimited

(2)

 

≤30ºC/ 85%RH 

1 year 

≤30ºC/ 60%RH 

2a 

4 weeks 

≤30ºC/ 60%RH 

168 hours 

≤30ºC/ 60%RH 

72 hours 

≤30ºC/ 60%RH 

48 hours 

≤30ºC/ 60%RH 

5a 

24 hours 

≤30ºC/ 60%RH 

Time On Label (TOL) 

≤30ºC/ 60%RH 

 

Notes:  

(1)  If a device passes level 1, it is classified as not being moisture sensitive and does not require dry 
 

pack. 

(2)  Unlimited floor life refers specifically to moisture sensitivity related to components cracking during 

soldering operations. Other factors may affect, for example, component solderability. Syfer 
recommended shelf life and storage conditions are available at 

www.knowlescapacitors.com/syfer

  

Copies of J-STD-020 are available at 

http://www.jedec.org

 

2.0  Moisture Sensitivity Classification Process 

2.1 

Initial Electrical Test 

 

Capacitors tested for: 

 

Capacitance. 

 

Dissipation Factor. 

 

Insulation resistance. 

 

Dielectric Withstand Voltage. 

2.2 

Initial Visual  

 

Capacitors externally visually examined using 50x magnification. 

 

2.3 

Bake  

 

Capacitors subjected to minimum 24hours at 125ºC +5/-0ºC.

 

2.4 

Moisture Soak 

 

Capacitors placed in a humidity chamber at 85ºC/ 85%RH for 168 hours. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0024 

IPC/JEDEC J-STD-020D

 

Issue 4 

Page 3 of 8 

 

 

 

 

 

2.5 

Reflow x 3 

Within 15 minutes to maximum 4 hours after the moisture soak, capacitors subjected to 3x 
reflow soldering profile. 

Reflow soldering profile used by Syfer:  

 

2.6 

Final External Visual  

 

Capacitors externally visually examined using 50x magnification. 

2.7 

Final Electrical Test 

 

Capacitors tested for: 

 

Capacitance 

 

Dissipation Factor 

 

Insulation resistance 

 

Dielectric Withstand Voltage 

2.8 

Final Internal Visual Examination 

J-STD-020 includes a final acoustic microscopy stage after the final electrical test with any 
component identified with a crack being evaluated by sectioning. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0024 

IPC/JEDEC J-STD-020D

 

Issue 4 

Page 4 of 8 

 

 

 

 

 

 

Acoustic microscopy may not identify all cracks within capacitors and to verify that no cracks 
are present, Syfer has sectioned all capacitors tested. 

Sectioning is conducted by mounting capacitors in high edge retention potting compound and 
then grinding through the capacitors. During the grinding process, the capacitors have been 
frequently examined using up to 200x magnification checking for cracks. 

 

 

3.0  Failure Criteria 

If 1 or more capacitor in the test sample fails then the whole family group is considered to have failed 
the tested MSL (Moisture Sensitivity Level). 

A capacitor is considered to have failed if it exhibits any of the following after the 168 hour   moisture 
soak and subsequent 3x reflow processes: 

 

Crack observed during the Final External Visual examination 

 

Final Electrical Test failure 

 

Crack observed during the Final Internal Visual examination 

 

Electrode

Figure 1 - Capacitor construction diagram 

Top layer. Plated with 
either Tin/ Lead or 100% 
Tin. 
 
Middle layer. Plated Nickel 
barrier layer. 
 
Base layer. Either Silver 
(sintered) or FlexiCap™  

 
  

Ceramic material 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0024 

IPC/JEDEC J-STD-020D

 

Issue 4 

Page 5 of 8 

 

 

 

 

 

 

4.0  Syfer Test Summary  

Moisture/ reflow sensitivity classification has been conducted by Syfer based on a family sampling 
approach in relation to: 

 

Capacitor case size 

 

Dielectric classification 

 

Termination type 

Results  

Capacitor 

Case Size 

Dielectric 

Type 

Termination 

Type

(1)

 

Sample 

Size 

Pre Moisture Soak 

and 3x Reflow 

Post Moisture Soak/   

3x Reflow  

Appendix 1 

Photo Ref 

2.1 Initial 

Electrical 

Tests 

2.2 

Initial 

Visual 

2.6 Final 

External 

Visual 

2.7 Final 

Electrical 

Tests 

2.8 Internal 

Visual 

Examination 

0603 

C0G 

25 

Pass 

Pass 

Pass 

Pass 

Pass 

1 and 2 

0603 

X7R 

25 

Pass 

Pass 

Pass 

Pass 

Pass 

3 and 4 

0603 

X7R 

25 

Pass 

Pass 

Pass 

Pass 

Pass 

5 and 6 

1210 

C0G 

25 

Pass 

Pass 

Pass 

Pass 

Pass 

7 and 8 

1210 

X7R 

25 

Pass 

Pass 

Pass 

Pass 

Pass 

9 and 10 

1210 

X7R 

25 

Pass 

Pass 

Pass 

Pass 

Pass 

11 and 12 

2225 

C0G 

25 

Pass 

Pass 

Pass 

Pass 

Pass 

13 and 14 

2225 

X7R 

25 

Pass 

Pass 

Pass 

Pass 

Pass 

15 and 16 

2225 

X7R 

25 

Pass 

Pass 

Pass 

Pass 

Pass 

17 and 18 

 

Notes: 

(1)  Termination type refers to the code letter used in Syfer part numbers. 

 

J: 

Silver base with Nickel Barrier

 

(100% matte tin Plating).

 

 

Y: 

 

termination base with Ni Barrier (100% matte tin plating).

 

All capacitors tested passed Moisture Sensitivity Level (MSL) 1 and are not classified as being 
moisture sensitive. The capacitors supplied by Syfer do not require dry pack. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0024 

IPC/JEDEC J-STD-020D

 

Issue 4 

Page 6 of 8 

 

 

 

 

 

Appendix 1 – Capacitor Photographs 

The following photographs have been taken after the moisture soak and 3x reflow processes and are 
representative of the capacitors subjected to the 

moisture/ reflow sensitivity classification tests. 

 

0603 C0G J Termination 

Ref 1. Final External Visual 

  Ref 2. Final Internal Visual (100x mag) 

 

 

 

0603 X7R J Termination 

Ref 3. Final External Visual 

  Ref 4. Final Internal Visual (100x mag) 

 

 

 

0603 X7R Y Termination 

Ref 5. Final External Visual 

  Ref 6. Final Internal Visual (100x mag) 

 

 

 

 

 

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0024 

IPC/JEDEC J-STD-020D

 

Issue 4 

Page 7 of 8 

 

 

 

 

 

 

1210 C0G J Termination 

Ref 7. Final External Visual 

 

Ref 8. Final Internal Visual (50x mag) 

 

 

 

1210 X7R J Termination 

Ref 9. Final External Visual 

  Ref 10. Final Internal Visual (50x mag) 

 

 

 

1210 X7R Y Termination 

Ref 11. Final External Visual 

  Ref 12. Final Internal Visual (50x mag) 

 

 

 

 

 

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0024 

IPC/JEDEC J-STD-020D

 

Issue 4 

Page 8 of 8 

 

 

 

 

 

 

2225 C0G J Termination 

Ref 13. Final External Visual 

  Ref 14. Final Internal Visual (50x mag) 

 

 

 

2225 X7R J Termination 

Ref 15. Final External Visual 

  Ref 16. Final Internal Visual (50x mag) 

 

 

 

2225 X7R Y Termination 

Ref 17. Final External Visual 

  Ref 18. Final Internal Visual (50x mag) 

 

 

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0025 Issue 4 – LCD Inverter Range 

 

CN# P109825 

 
 
 
 
 

LCD Inverter Range - 5kV and 6kV 

Surface Mount Capacitors 

 

 

Introduction ............................................................................................2

 

Testing ...................................................................................................2

 

Results ...................................................................................................2

 

Conclusion...............................................................................................3

 

Ordering Information ................................................................................3

 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0025 

LCD Inverter Range 

Issue 4 

Page 2 of 3 

 

 

Introduction 

Syfer Technology Ltd has developed a new range of capacitors aimed specifically at the high voltage 
LCD inverter market. The requirement is for a surface mountable device which can replace leaded 
components used at present. Syfer has produced components in 1808 and 1812 case sizes which are 
capable of withstanding greater than 6kV prior to the inception of surface arcing without the need for 
conformal coating post soldering. This breakthrough in surface mount technology has been achieved by 
the combination of the use of a unique C0G type 
dielectric material and the optimisation of physical 
and electrical design. 

Testing 

Testing has been undertaken at Syfer in order to 
demonstrate and verify the advantages of the LCD 
inverter range over standard X7R and C0G product.  

Components were mounted onto FR4 PCB 
substrates using SN62A solder with no clean flux 
and a reflow soldering process. Testing was 
conducted using a Sefelec MPC47P Dielectrimeter 
and a Glassman High Voltage power supply, parts 
were subjected to Voltage Proof testing at 
increasing levels of DC voltage until failure 
occurred, failure was considered as a single visible 
arc, multiple arcs or dielectric breakdown 

Above: Test Board and Dimensions (mm) 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0025 

LCD Inverter Range 

Issue 4 

Page 3 of 3 

 

 

Results 

Testing conducted at approx. 24°C and 30% RH 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Results show a significant improvement in performance over Syfer 
standard high voltage components manufactured from both X7R and 
C0G materials, arcing inception is increased by 500V to 6.5kV and 
ultimate performance is improved by up to 1kV. 

Conclusion 

Whilst standard Syfer 1808 and 1812 high voltage capacitors offer 
excellent performance, at voltages of 4kV and greater conformal 
coating may be required post soldering in order to ensure that no 
surface arcing will occur. The LCD inverter range, variation due to PCB 
design and atmospheric conditions accepted, is capable of withstanding 
greater than 6kV as supplied, this ability allows for the replacement of 
more bulky leaded radial components. 

Ordering Information 

The LCD inverter range can be ordered using a standard Syfer product 
code with the addition of suffix code FB9.

 

 

Examples:  1808J6K00150FCT

FB9

 

or 

 

 

1812J6K00220GCT

FB9

 

LCD Inverter Range 

1808 

1812 

5kV 

6kV 

5kV 

6kV 

1.5pF  1.5pF  3.9pF  3.9pF 
1.8pF  1.8pF  4.7pF  4.7pF 
2.2pF  2.2pF  5.6pF  5.6pF 
2.7pF  2.7pF  6.8pF  6.8pF 
3.3pF  3.3pF  8.2pF  8.2pF 
3.9pF  3.9pF  10pF  10pF 
4.7pF  4.7pF  12pF  12pF 
5.6pF  5.6pF  15pF  15pF 
6.8pF  6.8pF  18pF  18pF 
8.2pF  8.2pF  22pF  22pF 

10pF  10pF  27pF  27pF 
12pF  12pF  33pF  33pF 
15pF 

39pF 

18pF 

47pF 

22pF 

56pF 

68pF 

Cumulative Flash Failures 1808 6kV

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

6000

6500

7000

7500

8000

8500

9000

9500

Flash Voltage

C

um

ul

a

ti

v

e

 Fa

il

ure

s

X7R

C0G

Inverter Range

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0026 Issue 4 – FlexiCap™ Thermal Out-gassing Test   

CN# P109825 

 
 
 
 
 

ECSS-Q-70-02A 

Thermal vacuum outgassing test for 

the screening of space materials 

 

Syfer FlexiCap™ Surface Mount Capacitor Test Results 

 
 
 
 
 
 

Introduction ............................................................................................2

 

Test Laboratory ........................................................................................2

 

Test Report Abbreviated Terms ..................................................................2

 

ECSS-Q-70-02A Acceptance Limits .............................................................3

 

Report Summary ......................................................................................3

 

Ordering Information ................................................................................3

 

Appendix 1 – Test Laboratory Report ..........................................................4

 

 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0026 

FlexiCap™ Thermal Out-

gassing Test Issue 4 

Page 2 of 16 

 

 

 

 

 

Introduction 

This application note is primarily aimed at Space customers to provide outgassing test data conducted 
in accordance with ECSS-Q-70-02A on Syfer’s FlexiCap™ termination material. 

FlexiCap™ termination is a proven material that withstands greater levels of mechanical stress when 
compared with conventional sintered termination. For example, mechanical stress induced by PCB flex 
or temperature cycling.  

FlexiCap™ is a silver loaded epoxy polymer that is applied onto the ceramic body of the component 
using conventional termination techniques. After the termination process stage the capacitors are 
plated with Nickel and Tin or Tin/Lead using the same methods as for the sintered Silver terminated 
capacitors. 

Many customers have recognized the benefits provided and have approved FlexiCap™ for applications 
including high reliability requirements such as automotive, military and aerospace.  

For qualification tests conducted on FlexiCap™ terminated capacitors refer to Syfer application notes: 

 

AN0001 available at 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 . This application note provides details 

on the FlexiCap™ material, qualification tests conducted and also comparative data with 
sintered termination.  

 

AN0009 available at 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 . This application note provides details 

on the rigorous AEC-Q200 automotive stress test requirements conducted on X7R capacitors 
terminated with FlexiCap™. 

Test Laboratory 

The test report provided in appendix 1 has been prepared by Intespace located in Toulouse, France. 
Intespace is a leading laboratory conducting all types of environmental testing including Space 
applications. Further information is available at 

www.intespace.fr

 

The customer information stated on the first page of the Intespace report refers to Alter Technology 
Group. The reason for this is that Syfer supplied the material to Alter who then subcontracted the 
outgassing test to be conducted by Intespace. 

Test Report Abbreviated Terms 

 

CVCM: Collected Volatile Condensable Material 

 

RML:  Recovered Mass Loss 

 

TML:  Total Mass Loss 

 

WVR:  Water Vapour Regained 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0026 

FlexiCap™ Thermal Out-

gassing Test Issue 4 

Page 3 of 16 

 

 

 

 

 

ECSS-Q-70-02A Acceptance Limits 

The following limits are defined in ECSS-Q-70-02A

 

as general acceptance limits. Note: The acceptance 

limits for materials that are used in the fabrication of optical devices or in the vicinity of optical devices 
may be more stringent than the general limits stated. 

 

RML:  < 1.0 % 

 

CVCM: < 0.10 %

 

Report Summary 

Section 7 titled Results in the report issued by Intespace test laboratory confirms that FlexiCap™ 
termination material is in compliance with ECSS-Q-70-02A. 

Ordering Information 

Part Number Construction 

 

Example: 1210H1000103JXT



 

1210 

100 

0103 



 

Chip Size 

Termination 

Voltage d.c. 

(marking code) 

Capacitance in Pico 

farads (pF) 

Capacitance 

Tolerance 

Dielectric 

Codes 

Packaging 

Suffix Code 

0603 

0805 

1206 

1210 

1808 

1812 

1825 

2220 

2225 

3640 

5550 

8060 

 

Y

 = FlexiCap

TM

 

termination base with 

nickel barrier (100% 

matte tin plating). 

RoHS compliant. 

H

 = FlexiCap

TM

 

termination base with 

nickel barrier (tin/lead 
plating with min. 10% 

lead). 

Not RoHS compliant. 

 

010

 = 10V 

016

 = 16V 

025

 = 25V 

050

 = 50V 

063

 = 63V 

100

 = 100V 

200

 = 200V 

250

 = 250V 

500

 = 500V 

630

 = 630V 

1K0

 = 1kV 

1K2

 =1.2kV 

1K5

 =1.5kV 

2K0

 = 2kV 

2K5

 =2.5kV 

3K0

 =3kV 

4K0

 =4kV 

5K0

 =5kV 

6K0

 =6kV 

8K0

 =8kV 

10K

 =10kV 

12K

 =12kV 

<1.0pF 

Insert a P for the decimal 

point as the first character. 

e.g., 

P300

 = 0.3pF 

Values in 0.1pF steps 

≥1.0pF & <10pF 

Insert a P for the decimal 

point as the second 

character. 

e.g., 

8P20

 = 8.2pF 

Values are E24 series 

≥10pF 

First digit is 0. 

Second and third digits are 

significant figures of 

capacitance code. 

The fourth digit is the 

number of zeros following. 

e.g., 

0101

 = 100 pF 

Values are E12 series 

H

: ± 0.05pF 

(only available for 

values <4.7pF) 

<10pF 

B

: ± 0.10pF 

C

: ± 0.25pF 

D

: ± 0.5pF 

F

: ± 1.0pF 

≥10pF 

F

: ± 1% 

G

: ± 2% 

J

: ± 5% 

K

: ± 10% 

M

: ± 20% 

 

A

 = C0G (1B/NP0 

AEC-Q200 qualified) 

C

 = C0G (1B/NP0 

standard 

components) 

D

 = X7R (2R1 with 

IECQ-CECC release) 

E

 = X7R (2R1 AEC-

Q200 qualified) 

F

 = C0G (1B/NP0 

with IECQ-CECC 

release) 

(1B) 

X

 = X7R (2R1 

standard 

components) 

(2R1) 

P

 = X5R 

T

 = 178mm 

(7”) reel 

R

 = 330mm 

(13”) reel 

B

 = Bulk pack 

– tubs or trays 

Q

 = Waffle 

pack 

Used for specific 

customer 

requirements 

 

For Space applications, Syfer supplies components to Syfer Detail Specification reference S02A 0100. 
This specification has been generated in accordance with ESCC Generic Specification 3009 and 
corresponding ESCC component detail specifications.   

For further information contact Syfer Sales at 

SyferSales@knowles.com

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0026 

FlexiCap™ Thermal Out-

gassing Test Issue 4 

Page 4 of 16 

 

 

 

 

 

Appendix 1 – Test Laboratory Report 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0026 

FlexiCap™ Thermal Out-

gassing Test Issue 4 

Page 5 of 16 

 

 

 

 

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0026 

FlexiCap™ Thermal Out-

gassing Test Issue 4 

Page 6 of 16 

 

 

 

 

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0026 

FlexiCap™ Thermal Out-

gassing Test Issue 4 

Page 7 of 16 

 

 

 

 

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0026 

FlexiCap™ Thermal Out-

gassing Test Issue 4 

Page 8 of 16 

 

 

 

 

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0026 

FlexiCap™ Thermal Out-

gassing Test Issue 4 

Page 9 of 16 

 

 

 

 

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0026 

FlexiCap™ Thermal Out-

gassing Test Issue 4 

Page 10 of 16 

 

 

 

 

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0026 

FlexiCap™ Thermal Out-

gassing Test Issue 4 

Page 11 of 16 

 

 

 

 

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0026 

FlexiCap™ Thermal Out-

gassing Test Issue 4 

Page 12 of 16 

 

 

 

 

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0026 

FlexiCap™ Thermal Out-

gassing Test Issue 4 

Page 13 of 16 

 

 

 

 

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0026 

FlexiCap™ Thermal Out-

gassing Test Issue 4 

Page 14 of 16 

 

 

 

 

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0026 

FlexiCap™ Thermal Out-

gassing Test Issue 4 

Page 15 of 16 

 

 

 

 

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0026 

FlexiCap™ Thermal Out-

gassing Test Issue 4 

Page 16 of 16 

 

 

 

 

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0027 Issue 5 - European REACH Regulation 

 

CN# P109825 

 
 
 
 
 

European REACH Regulation 

Registration, Evaluation, 

Authorisation and Restriction of 

Chemicals

 

 

 
 
 
 
 

Introduction ............................................................................................2

 

REACH Summary .....................................................................................2

 

Key REACH Dates .....................................................................................3

 

Syfer REACH Activities ..............................................................................3

 

Frequently Asked Questions .......................................................................4

 

 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0027 

European REACH 

Regulation Issue 5 

Page 2 of 4 

 

 

 

 

 

Introduction 

The purpose of this application note is to provide a formal response to the many different customer 
requests for information on REACH with respect to Syfer Technology Ltd.  

This application note provides: 

 

A brief summary of REACH regulation. 

 

How REACH is being addressed by Syfer. 

 

Frequently Asked Questions. 

This application note is not intended as a guide to REACH. REACH is a complex regulation that has 
different impacts on different organisations depending on the location of the organisation and product 
being produced.  

The central coordination and implementation role for REACH is being conducted by the European 
Chemicals Agency (ECHA) based in Helsinki, Finland. For further information on REACH regulation, 
guidance documents and a glossary of terms used refer to the ECHA at 

http://ec.europa.eu/echa/.

 

REACH Summary 

REACH (

R

egistration, 

E

valuation, 

A

uthorisation and Restriction of 

Ch

emicals) is a European Union 

regulation that requires compulsory registration of substances manufactured or imported into the EU in 
quantities of 1 tonne or more per year. The regulation applies to substances on their own, in 
preparations or in articles (providing certain article threshold limits apply).  

The main purpose of REACH is: 

 

To provide a high level of protection of human health and the environment from the use of 
chemicals.  

 

To ensure that organisations placing chemicals onto the market (manufactures and importers) 
understand and manage the risks associated with the use of the chemical  

 

To allow the free movement of substances on the EU market.  

 

To enhance innovation in and the competitiveness of the EU chemicals industry.  

Registration is required if: 

 

Substance quantity > 1 tonne per year either manufactured or imported (note that tonnage 
thresholds are per manufacturer or importer not per preparation). 

 

Articles:  

o

 

If the substance is intended to be released and in quantities > 1 tonne per year. 

o

 

If the substance is not intended to be released, but it is classified as a Substance of Very 
High Concern (SVHC) such as CMR (Carcinogenic, Mutagenic or Toxic to Reproduction) then 
if >1 tonne per year and concentration is >0.1% (w/w).  

If a substance is not registered under REACH, it cannot be manufactured, imported or supplied to the 
EU market at or above 1 tonne per year unless exemptions apply.  

Exemptions are listed in REACH annex IV and annex V such as radioactive substances, waste, recycled 
substances (providing same substance as previously registered) food, substances used in the interests 
of defence, medicinal products, low risk substances such as oxygen and water, naturally occurring 
substances such as minerals and ores – providing that they are not chemically modified. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0027 

European REACH 

Regulation Issue 5 

Page 3 of 4 

 

 

 

 

 

Key REACH Dates 

 

1 June 2007: REACH came into force.  

 

1 June 2008: European Chemicals Agency becomes operational.  

 

1 June 2008 to 30 November 2008: Pre-registration period.  

 

1 December 2008: Registration for existing substances (that have not been pre-registered) 
starts. 

 

1 January 2009: List of pre-registered substances published and SIEFs (Substance Information 
Exchange Forum) formed 

 

1 June 2009: First recommendation of priority substances to be considered for authorisation 
published by ECHA. 

 

1 December 2010 

PHASE 1. 

By this date the following pre-registered ‘phase-in’ substances 

should have been registered when supplied at:  

≥ 1000 tonnes per annum or;  

≥ 100 tonnes per annum and classified under CHIP (Chemical Hazard Information and 
Packaging for Supply regulations) as very toxic to aquatic organisms or;  

≥ 1 tonne per annum and classified under CHIP as Cat 1 or 2 carcinogens, mutagens or 
reproductive toxicants  

 

1 June 2013 

PHASE 2. 

Deadline for registration of substances supplied at ≥ 100 tonnes per 

annum. 

 

1 June 2018 

PHASE 3. 

Deadline for registration of substances supplied at ≥ 1 tonnes per 

annum. 

Syfer REACH Activities  

Syfer maintains both ISO14001 (Environmental Management System) and OHSAS 18001 (Health & 
Safety Management System) approvals. Part of the criteria to be approved to these management 
systems includes formal processes to ensure that Syfer is compliant with existing relevant legislation 
and that Syfer evaluates and implements corresponding actions with respect to new relevant 
legislation. 

REACH is one of the regulations that is relevant to Syfer and actions/ processes have been 
implemented to:  

 

Evaluate the supply chain to ensure that that there is no risk to the continued supply of product 
to Syfer and to Syfer’s customers. Where products/ substances are within REACH registration 
threshold criteria then confirmation has been obtained from suppliers that registration 
requirements will be met.  

 

Review new Safety Data Sheets issued by suppliers to confirm that Syfer exposure scenarios 
have been included. If not included then corresponding action will be taken.  

 

Evaluate REACH requirements with respect to any new supplier and/ or new products. 

 

Periodically monitor Syfer substance usage to identify potential registration requirements for 
substances currently not requiring registration. For example, if a substance currently used < 1 
tonne is started to be used >1 tonne.   

 

Monitor changes to REACH legislation such as updates to the candidate list of SVHC (Substance 
of Very High Concern) and implement actions where required. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0027 

European REACH 

Regulation Issue 5 

Page 4 of 4 

 

 

 

 

 

Frequently Asked Questions 

The purpose of this section is to provide answers to the frequently asked questions submitted by 
customers regarding Syfer and REACH requirements. 

Frequently Asked Questions 

Syfer Response 

Where is the Syfer manufacturing facility? 

Syfer’s factory is located in the United 
Kingdom within the EU. 

Is Syfer aware of REACH requirements?  

Yes 

How is Syfer classified with respect to REACH? 

Syfer is a downstream user producing/ 
supplying articles 

Has Syfer evaluated REACH implications with 
respect to suppliers? 

Yes 

Has Syfer contacted suppliers to confirm 
registration requirements? 

Yes 

Will there be any disruption of supply from Syfer to 
customers? 

No 

Will there be any products manufactured by Syfer 
which will be withdrawn as a result of REACH? 

No 

Are substances (SVHC) within components 
(articles) supplied by Syfer listed on the Candidate 
List?  

No 

Will Syfer monitor changes to REACH such as 
Candidate List updates and implement actions?  

Yes 

Do articles supplied by Syfer contain substances 
intended to be released in quantities > 1 tonne per 
year. 

No 

 
 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0028 Issue 4 – Soldering & Mounting   

CN# P109825 

 
 
 
 
 

Soldering / Mounting Chip 

Capacitors, Radial Leaded Capacitors 

and EMI Filters 

 
 
 
 
 
 

Introduction ............................................................................................2

 

Pad Design for SM Chips and Filters ............................................................2

 

Reflow Soldering Chip Capacitors and SM Filters ..........................................3

 

Wave Soldering Chip and Radial Leaded Capacitors ......................................5

 

Rework of Chip Capacitors .........................................................................6

 

Hand Soldering Radial Leaded Capacitors ....................................................6

 

Use of Silver Loaded Epoxy Adhesives ........................................................6

 

Mounting and Soldering to Panel Mount filters ..............................................7

 

Mounting into bulkhead .........................................................................7

 

Terminal Connections ............................................................................7

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0028 

Soldering & Mounting 

Issue 4 

Page 2 of 8 

 

 

 

 

Introduction 

This application note is intended to give guidance to engineers and board designers on mounting and 
soldering Syfer products. 

We are increasingly asked to supply definitive soldering information such as solder profiles for specific 
applications and board designs. Whilst we will always offer what advice and assistance we can, we are 
not able to offer such precise information as it necessitates a thorough knowledge of the entire board 
design, other components, materials and equipment being used. 

The information we can supply is to indicate general limits and recommendations for successful use of 
our products.  

Pad Design for SM Chips and Filters  

Final pad layout is the responsibility of the board designer and must take into account such factors as 
placement accuracy. For this reason any pad dimensions supplied are recommendations and may be 
changed by the board designer to suit individual applications.  

Syfer conventional 2-terminal chip capacitors can generally be mounted using pad designs in 
accordance with IPC-7351, Generic Requirements for Surface Mount Design and Land Pattern 
Standards

.

 

This standard gives recommended land pattern (pad) dimension calculations, but there are some other 
factors that can also be considered. 

1.

 

It has been shown that a pad design narrower than the width of the chip capacitor can increase 
the mechanical strength of the capacitor joint, leading to an reduction in the incidence of 
mechanical cracking of the capacitor due to board distortion. This is achieved at the expense of 
a side fillet to the solder joint. Syfer do not consider this a problem, but the use of this design is 
left to the discretion of the board manufacturer. 

2.

 

The position of the chip on the board should be considered to reduce the chances of mechanical 
cracking occurring as a result of board bending. Generally, the chip should be mounted parallel 
to any potential bend line. 3-Terminal and larger components are more susceptible to 
mechanical cracking. Refer to Syfer application note AN0005 for more information on 
mechanical cracking and AN0001 for details of Syfer Flexicap polymer termination.   

3.

 

Where high voltages are involved, particularly with smaller size components, it can be 
advantageous to machine a slot in the board between the pads allowing access to the underside 
of the component. This ensures adequate removal of debris (eg flux / solder balls) from under 
the component after soldering and cleaning, and allows complete coverage with conformal 
coating to prevent electrical flashover. 

3-Terminal components (EMI filter chips, SM filters etc) are not specifically covered by IPC-7351, 
but recommended pad dimensions are included in the Syfer catalogue / website for these 
components. 

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0028 

Soldering & Mounting 

Issue 4 

Page 3 of 8 

 

 

 

 

Reflow Soldering Chip Capacitors and SM Filters 

Syfer recommend a reflow profile of the same general shape as shown below for soldering SM 
capacitors. This is as generally defined in IPC / JEDEC J-STD-020D. 

 

Recommended Reflow Soldering Profile 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

When discussing a reflow profile, we can only give a general recommendation as to the shape of the 
profile. We cannot give a definitive profile of the actual peak temperatures, as this is dependant on a 
number of factors which can only be decided by the assembler – the type of solder used, the size, 
specification and arrangement of other components on the board and the overall thermal mass of the 
board. 

All Syfer Sn/Ni plated termination chip capacitors are compatible with both conventional and lead free 
soldering, with peak temperatures of 260ºC to 270ºC acceptable. Any solder types with liquidus 
temperatures suitably low can be used. 

SM Filters type SBSP can be treated as conventional chip capacitors as above, but types SBSG and 
SBSM have a soldered construction and must not be allowed to exceed 220ºC – above this 
temperature damage will occur. 

Generally, we recommend that the ramp is maintained such that the components see a temperature 
rise of 1.5ºC to 4ºC per second. This is to maintain temperature uniformity through the MLCC and 
prevent the formation of thermal gradients within the ceramic. In practise, thermal gradients larger 
than this can still be acceptable, and smaller chip sizes are less susceptible to problems. 

In house, Syfer tend to ramp direct to reflow, without a specific dwell or temperature soak. A 
temperature soak is perfectly acceptable if board complexity or other components demand it or the 
assemblers own preference is to do so. 

The time for which the solder is molten should be maintained at a minimum, so as to prevent solder 
leaching, although this is less of a problem with Sn/Ni plated terminations. Extended times above 
230ºC can cause problems with oxidisation of Sn plating. Use of inert atmosphere can help if this 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0028 

Soldering & Mounting 

Issue 4 

Page 4 of 8 

 

 

 

 

problem is encountered. PdAg terminations can be particularly susceptible to leaching with lead free, 
tin rich solders and trials are recommended for this combination. 

To allow multiple reflow operations, Syfer Sn/Ni plated termination chip capacitors can withstand up to 
3 reflow operations at temperatures up to 260ºC. 

Cooling to ambient temperature should be allowed to occur naturally, particularly if larger chip sizes 
are being soldered. Natural cooling allows a gradual relaxation of thermal mismatch stresses in the 
solder joints, very important for large chips. Draughts should be avoided. Forced air cooling can induce 
thermal breakage, and cleaning with cold fluids immediately after a soldering process may result in 
cracked MLC capacitors. 

Generally, Syfer recommend convection reflow (also referred to as hot air reflow) as the best method 
of soldering chip capacitors. 

IR reflow is acceptable, but care must be taken when recording and setting soldering profiles as the 
heating effect is related to the heat absorption rate and thermal conductivity of the materials used – 
for example the solder paste, ceramic body, metal plating and board material will all absorb heat at 
slightly different rates. In extreme cases this can induce large temperature deltas in the capacitors. 
Finally, IR reflow can be susceptible to shadowing (some components blocking direct heat transfer to 
others) and board layout must be considered accordingly. 

Vapour phase reflow soldering can be used, but the nature of this method of applying heat is such that 
very high temperature ramp rates can be observed. Particularly with larger capacitors, this has been 
shown to induce micro cracks due to induced temperature deltas. Pre-heat of the components must be 
carefully controlled. 
 
Radial leaded capacitors can be soldered using pin intrusive reflow techniques, but only if the 
maximum temperature is restricted to 220ºC as these components are soldered construction as SM 
filters. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0028 

Soldering & Mounting 

Issue 4 

Page 5 of 8 

 

 

 

 

Wave Soldering Chip and Radial Leaded Capacitors 

Wave soldering is generally acceptable, but the thermal stresses in the wave can lead to potential 
problems with larger or thicker chips. Particular care should be taken when soldering SM chips larger 
than size 1210 and with a thickness greater than 1.0mm for this reason. Any chip capacitor should be 
verified as compatible with a particular wave solder profile.  

NOTE – all temperatures refer to wave side of the board. Radial capacitors can be wave 
soldered into through holes, but the encapsulated capacitor body must always be on the top 
of the board and must never be immersed in the wave. 

If wave soldering is to be carried out, we recommend a profile of the general shape as below (single 
wave of the same general shape is also acceptable). 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Maximum permissible wave temperature is 270ºC for SM chips and 260ºC for Radial Leaded capacitors 
– see also note above regarding radial leaded capacitors. 

The total immersion time in the solder should be kept to a minimum. It is strongly recommended that 
Sn/Ni plated terminations are specified for wave soldering applications. PdAg termination is particularly 
susceptible to leaching when subjected to lead free wave soldering and care should be taken if it is 
used for this application. 

Total immersion exposure time for Sn/Ni terminations is 30s at a wave temperature of 260ºC. Note 
that for multiple soldering operations, including the rework, the soldering time is cumulative. 

The pre-heat ramp should be such that the components see a temperature rise of 1.5ºC to 4ºC per 
second as for reflow soldering. This is to maintain temperature uniformity through the MLCC and 
prevent the formation of thermal gradients within the ceramic. 

The preheat temperature should be within 120ºC maximum (100ºC preferred) of the maximum solder 
temperature to minimise thermal shock. 

Design and jigging should be sufficient to prevent board warping during the soldering process. Board 
warping can introduce stresses that result in problems such as mechanical cracking which may only be 
apparent at a later stage. 

Cooling to ambient temperature should be allowed to occur naturally if possible, particularly if larger 
chip sizes are being soldered. Natural cooling allows a gradual relaxation of thermal mismatch stresses 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0028 

Soldering & Mounting 

Issue 4 

Page 6 of 8 

 

 

 

 

in the solder joints, very important for large chips. Draughts should be avoided. Forced air cooling can 
induce thermal breakage, and cleaning with cold fluids immediately after a soldering process may 
result in cracked MLC capacitors. 

Rework of Chip Capacitors  

If it is necessary to remove and replace a chip capacitor (rework), then particular care must be taken 
to prevent thermal gradients being generated within the ceramic body. Thermal gradients can result in 
micro cracks being generated, which can result in subsequent failure. 

Syfer recommend hot air/ gas as the preferred method for applying heat for rework. Apply even heat 
surrounding the component to minimise internal thermal gradients. 

Syfer do not recommend the use of soldering irons or other techniques that apply direct heat to the 
chip or surrounding area, as these can cause severe thermal mismatch gradients within the 
components resulting in micro cracks being generated. If soldering irons must be used it is important 
not to allow the iron tip to come into direct contact with the chip capacitor, but is applied to the pad 
adjacent to the capacitor and the heat allowed to soak gradually into the chip. 

Minimise the rework heat duration, and allow components to cool naturally after soldering. Do not force 
cool as this can induce cracking. Ensure components are at room temperature before any cleaning 
process. 

Hand Soldering Radial Leaded Capacitors 

Radial capacitors can be hand soldered into boards using soldering irons, provided care is taken not to 
touch the body of the capacitor with the iron tip. Soldering should be carried out from the opposite side 
of the board to the radial to minimise the risk of damage to the capacitor body. 

Generally, the tip temperature of the iron should not exceed 300°C and the dwell time should be 3-5 
seconds maximum to minimise the risk of cracking the capacitor due to thermal shock. Where possible, 
a heat sink should be used between the solder joint and the body, especially if longer dwell times are 
required. 

Use of Silver Loaded Epoxy Adhesives 

Chip capacitors can be mounted to circuit boards using silver loaded adhesive provided the termination 
material of the capacitor is selected to be compatible with the silver loaded adhesive. This is normally 
PdAg. Standard tin finishes are often not recommended for use with silver loaded epoxies as there can 
be electrical and mechanical issues with the joint integrity due to material mismatch.  

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0028 

Soldering & Mounting 

Issue 4 

Page 7 of 8 

 

 

 

 

Mounting and Soldering to Panel Mount filters 

The ceramic capacitor, which is the heart of the filter, can be damaged by thermal and mechanical 
shock, as well as by over-voltage. Care should be taken to minimise the risk of stress when mounting 
the filter to a panel and when soldering wire to the filter terminations. 

It is important to mount the filter to the bulkhead or panel using the recommended mounting torque, 
otherwise damage may be caused to the capacitor due to distortion of the case. When a threaded hole 
is to be utilised, the maximum mounting torque should be 50% of the specified figure which relates to 
unthreaded holes. For details of torque figures for each filter range, please see below. 

Mounting into bulkhead  

Thread 

Torque (max) 

With nut 

Into tapped hole 

M2.5 & 4-40UNC 

0.15Nm (1.3 lbf in) 

M3 

0.25Nm (2.2 lbf in) 

0.15Nm (1.3 lbf in) 

6-32 UNC 

0.3Nm (2.7 lbf in) 

0.15Nm (1.3 lbf in) 

M3.5 

0.35Nm (3.1 lbf in) 

0.18Nm (1.6 lbf in) 

M4 & 8-32 UNC 

0.5Nm (4.4 lbf in) 

0.25Nm (2.2 lbf in) 

M5, 12-32 UNEF & 2BA 

0.6Nm (5.3 lbf in) 

0.3Nm (2.7 lbf in) 

M6 & ¼-28 UNF 

0.9Nm (8.0 lbf in) 

M8 

1.0Nm (8.9 lbf in) 

0.5Nm (4.4 lbf in) 

M10 

3Nm (26.6 lbf in) 

M12 

4Nm (35.4 lbf in) 

M16 

7Nm (61.7 lbf in) 

M20 

10Nm (88.5 lbf in) 

M24, M25 

14Nm (123.9 lbf in) 

 

Terminal Connections  

Thread 

Torque (max) 

M3 

0.5Nm (4.4 lbf in) 

M4 

1.2Nm (10.6 lbf in) 

M6 

2.5Nm (22.1 lbf in) 

M8 

5.0Nm (44.3 lbf in) 

 
When tightening terminal connections, always use 2 spanners to prevent twisting of terminal. 

For threads not listed, please contact the factory for recommended tightening torque. 

Hexagonal devices should be assembled using a suitable socket. Round bodied filters may be fitted to 
the panel in one of two ways (and should not  be fitted using pliers or other  similar tools which may 
damage them): 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0028 

Soldering & Mounting 

Issue 4 

Page 8 of 8 

 

 

 

 

 

● Round bodies with slotted tops are designed to be screwed directly into a panel using a simple 

purpose-designed tool. 

● Round bodies without slotted tops are intended to be inserted into slotted holes and retained 

with a nut. 

To ensure the proper operation of the filters, the filter body should be adequately grounded to the 
panel to allow an effective path for the interference. The use of locking adhesives is not recommended, 
but if used should be applied after the filter has been fitted. 

Users should be aware that the majority of filters have an undercut between the thread and the 

mounting flange of the body, equal to 1.5 x the pitch of the thread. Mounting into a panel thinner than 
this undercut length may result in problems with thread mating and filter position. It is recommended 
that a panel thicker than this undercut length be used wherever possible. 

Filters with a thread run-out will have an un-threaded portion between the head and the start of the 
thread. This may need to be allowed for in hole design. 

Maximum plate thickness is specified for each filter in order that the nut can be fully engaged even 
when using a washer. 

When Soldering to axial wire leads, the tip temperature of the iron should not exceed 300°C and the 
dwell time should be 3-5 seconds maximum to minimise the risk of cracking the capacitor due to 
thermal shock. 

Where possible, a heat sink should be used between the solder joint and the body, especially if longer 
dwell times are required. 

Bending or cropping of the filter terminations should not be carried out within 4mm (0.157”) of the 
epoxy encapsulation and the wire should be supported when cropping wherever possible. 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0029 Issue 3 – Use of Syfer MLCCs at High Temperatures 

 

P109825 

 
 
 
 
 

Use of Syfer Multilayer Ceramic 

Capacitors at Higher Temperatures 

 

 

Syfer Multilayer Ceramic Capacitors are approved for use over the temperature range -55

o

C to +125

o

(150

o

C for X8R).

 

This application note provides information on how Syfer product could be suitable for 

use at elevated temperatures of up to 200

o

C. 

  

 
 

Introduction ............................................................................................2

 

Background .............................................................................................2

 

Component Testing ..................................................................................3

 

Basic Electrical Properties at High Temperatures ..........................................4

 

Recommendations ....................................................................................7

 

 

 

 
  
 

 

 

 
 

 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0029 

MLCCs at High 

Temperatures Issue 3 

Page 2 of 7 

 

 

Introduction 

Syfer products are rated over the temperature range of -55

o

C to +150

o

C as shown below: 

Dielectric 

Classification 

Lower 

Temperature 

Upper 

Temperature 

Maximum Cap 

Change 

C0G 

-55˚C 

+125˚C 

±30ppm/

o

X5R 

-55˚C 

+85˚C 

±15% 

X7R 

-55˚C 

+125˚C 

±15% 

X8R 

-55˚C 

+150˚C 

±15% 

 
For certain automotive and industrial applications a wider temperature range is often requested, 
particularly for temperatures up to 200

o

C. Standard product may not be suitable for use above the 

upper rated temperature of 125

o

C, but after extensive testing performed at our manufacturing facility 

it is possible for Syfer to make recommendations on part suitability for use at higher temperatures. It 
should be noted however, that although parts will function at temperatures up to 200

o

C the electrical 

properties will not meet the normal C0G, X5R, X7R or X8R specifications. 

Background 

The reliability of multilayer ceramic capacitors is directly related to the voltage applied and the 
operating temperature as detailed in Syfer’s AN0004 ‘Quality and Reliability Data’ (

available 

here

). 

The acceleration factor due to temperature increases very significantly as temperature is increased: 

Stress 

Temperature 

125˚C 

150˚C 

160˚C 

170˚C 

180˚C 

190˚C 

200˚C 

Acceleration 

Factor 

871 

4884 

9203 

16854 

30051 

52258 

88776 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Acceleration Factor Vs Stress Temperature

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

100000

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

Temperature oC

A

F

t

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0029 

MLCCs at High 

Temperatures Issue 3 

Page 3 of 7 

 

 

Thermal stress alone is sufficient to cause electrical failure. Thermal breakdown takes place when heat 
is generated in the dielectric at a higher rate than it can be conducted away. This leads to increased 
conductivity, more heat generation and eventually to instability in the form of an uncontrolled, often 
very rapid temperature rise. The temperatures attained when a capacitor discharges through a region 
of localised thermal runaway can be high enough to melt the dielectric material. 

When determining whether a particular component is suitable for use at high temperatures, customers 
must consider the thermal stress, and the effect of the elevated temperature on basic electrical 
properties such as capacitance, dissipation factor and insulation resistance.  

Component Testing 

Syfer has undertaken extensive testing of standard components made from each dielectric material 
type used in the manufacture of multilayer chip capacitors. The basic electrical properties of Syfer 
components at high temperatures are exhibited graphically in the next section of this document. 

Reliability testing of components at temperatures of up to 200

o

C has also been carried out. 

Recommendations for high temperature applications based on these results can be found in the final 
section of this document.  

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0029 

MLCCs at High 

Temperatures Issue 3 

Page 4 of 7 

 

 

Basic Electrical Properties at High Temperatures 

C0G Temperature Characteristic - Capacitance 

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

-100

-50

0

50

100

150

200

250

Temperature oC

C

a

p

 c

h

a

n

g

e

 (p

a

rts

 p

e

m

ill

io

n

 /o

C

)

Low K material

High K material

High voltage material

 

 

C0G Temperature Characteristic - Dissipation Factor

0

0.0005

0.001

0.0015

0.002

0.0025

0.003

0.0035

0.004

0.0045

0.005

-100

-50

0

50

100

150

200

250

Temperature oC

D

is

s

ipa

ti

on

 Fa

c

tor

High voltage material

High K material

Low K material

 

 
 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0029 

MLCCs at High 

Temperatures Issue 3 

Page 5 of 7 

 

 

 

 
 

C0G Temperature Characteristic - Insulation Resistance

0

20

40

60

80

100

120

0

50

100

150

200

250

 Temperature oC

IR

 c

ha

ng

e

 (

%

 of

 r

oo

m

 t

e

m

pe

ra

ture

 v

a

lue

)

High voltage material

High K material

Low K material

 

 
 
 

X5R / X7R / X8R Temperature Characteristic - Capacitance

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

-100

-50

0

50

100

150

200

250

Temperature oC

Capacitan

ce

 chang

e (%

)

High voltage material

High K material

X8R material

Mid K material

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0029 

MLCCs at High 

Temperatures Issue 3 

Page 6 of 7 

 

 

X5R / X7R / X8R Temperature Characteristic - Dissipation Factor

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

0.045

-100

-50

0

50

100

150

200

250

Temperature oC

Diss

ipat

ion

 Fact

o

r

High voltage material

High K material

X8R material

Mid K material

 

 
 

 
 
 

X5R / X7R / X8R Temperature Characteristic - Insulation Resistance

0

20

40

60

80

100

120

140

0

50

100

150

200

250

Temperature oC

IR chang

e (%

 of

 r

o

o

m t

emp

er

atu

re v

alue)

High K material

Mid K material

High voltage material

X8R material

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0029 

MLCCs at High 

Temperatures Issue 3 

Page 7 of 7 

 

 

X5R / X7R / X8R Temperature Characteristic - Voltage Coefficient

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

150

160

170

180

190

200

210

220

Temperature oC

T

ypical

 Cap Ch

ang

e wit

h

 app

lie

d

 volt

age

High voltage material

High K material

X8R material

Mid K material

 

Recommendations 

As component reliability is detrimentally affected due to thermal stresses it is not recommended that 
standard components are used at temperatures >125˚C however: 

A - For temperatures up to 160˚C

, most standard components will give reliable performance, but 

the Syfer recommendation is for the component user to select components with a voltage rating ≥30% 
higher than the component that would normally be selected. 

(See 

www.knowlescapacitors.com/syfer

Quick reference guides for max cap per size/ voltage for standard product) 

For example, if a 0805 50V 10nF component would normally be used, the recommendation 
would be to use an 0805 100V 10nF part – NB the 0805 63V 10nF would not meet the 
recommendation as the voltage increase is only 26%.  

B - For temperatures >160˚C

, Syfer test data shows that the reliability is affected exponentially 

in a similar way to that shown on the thermal stress graph above. This makes it very difficult 
to provide a simple set of rules for component users to apply for use between >160

o

C and 

200

o

C. 

Consequently, for component use >160˚C, Syfer recommends the user contacts our technical 
team with details of the exact application and Syfer will recommend the most suitable 
component. This will ensure that the customer will always get the most reliable and cost 
effective solution to their needs. 

As an example, the recommended component size for a particular application may be a 1206 
size chip for use at 170˚C, but for the same capacitance value and working voltage an 1812 
chip may be needed for use at 200˚C. 

For further information or technical assistance please contact our Sales Department on +44 1603 
723310 or by Email at 

SyferSales@knowles.com

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0031 Issue 3 - Varistor Planar Arrays   

P109825 

 
 

 
 
 

Metal Oxide Varistor Planar Arrays 

 

 

Introduction ............................................................................................2

 

What is an MOV? ......................................................................................2

 

How can MOV Planars be utilised? ..............................................................4

 

Types of transient and capabilities ..............................................................5

 

Advantages over other technologies ...........................................................5

 

Range .....................................................................................................6

 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0031 

Varistor Planar Arrays 

Issue 3 

Page 2 of 7 

 

 

 

 

Introduction 

Syfer Technology Limited has been manufacturing 
and supplying Planar Capacitor Arrays since 1990, 
and is the world's leading supplier. The multilayer 
ceramic Planar Capacitor Array is an application 
specific component designed for use in multi-line 
EMI/RFI filter circuits, typically found in filtered 
connectors. Planar Capacitor Array technology 
affords the user weight and volumetric efficiency 
as well as performance and reliability advantages 
compared to other capacitor technologies. Syfer's 
leading position has been achieved through 
utilisation of the advantages inherent in our "Wet-
Stack" process. A stress-free component is 
produced with mechanical precision, enabling a 
filter assembly to withstand the most rigorous of 
electrical specifications. 

The MOV (Metal Oxide Varistor) Planar Array is an extension of the Capacitor Planar Array concept also 
for use in filtered connectors. MOV Planar Arrays, when used in isolation or together with Syfer’s 
Capacitor Planar Arrays, can provide a complete over-voltage transient protection and EMI filtering 
solution to connector manufacturers. With the MOV Planar Array’s inherent capacitance, it can be used 
as a simple C filter or as one half of a Pi or unbalanced Pi filters. The same volumetric benefits apply to 
MOV planars as to capacitor planars, the space weight and packaging savings can be significant. 

 

What is an MOV? 

MOV stands for Metal Oxide Varistor. MOVs are over voltage transient protection devices which are 
available in many formats, historically they were high voltage single layer radial leaded components 
but are now most commonly seen in surface mount form utilising multilayer construction as found in 
the MLCC industry. Syfer have taken the technology one step further and produce multilayer MOVs in 
planar array and discoidal formats. 

Metal oxide varistor devices consist mainly of zinc oxide, this base material is then doped with small 
quantities of bismuth, cobalt and manganese amongst other metal oxide additives. The varistor is built 
up from layers of the zinc oxide material interleaved with platinum forming the highly conductive 
electrodes, during the firing process the dopants within the dielectric material migrate to the grain 
boundaries and cause each grain to act as a P-N junction with an activation voltage of approximately 
3.6 volts. In order to achieve higher working voltages many layers of ceramic are used, the grains are 
effectively linked in series and parallel creating multiples of their discrete properties.  

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0031 

Varistor Planar Arrays 

Issue 3 

Page 3 of 7 

 

 

 

 

At operational, or “Working”, voltages an MOV acts as a 
high value resistor which obeys Ohms law with a 
maximum leakage current specified of 5μA, once the 
voltage reaches a certain value the device becomes 
highly conductive and provides a path to ground, it is 
this property which makes it ideal for use as transient 
protection. Other points on the V-I curve are specified at 
1mA of current flow at “Nominal” or “Breakdown” 
voltage, and 5 or 10A of current at “Clamp Voltage”. 
These properties are bi-directional so the MOV will 

perform equally as well for both positive and negative 
transient events, Fig.2. Figure 1 shows an example of 
the V-I properties of a 47V working component, note 
the log scale on the Y axis, at 47V current is approx 
5μA, Nominal voltage at 1mA is 63V, Clamp Voltage at 
10A is 90V. In this case the part specification would be: 
Working Voltage 47V, Nominal Voltage 53 – 69V and 
Clamp Voltage 100V maximum at 10A.  

 

 

 

When exposed to high transient voltage, the varistor clamps the voltage to a safe level. A metal oxide 
varistor absorbs potentially destructive energy and dissipates it as heat, thus protecting vulnerable 
circuit components and preventing system damage. There are limitations to the level of current which 
can flow and the amount of energy which can dissipate within the varistor; typical limits are 500A peak 
current and 3J of energy with a transient. These limitations are dependant on the geometry of the 
planar, high density and thin varieties may have lower capabilities. 

 Example - 47V Working

0.000001

0.00001

0.0001

0.001

0.01

0.1

1

10

30

40

50

60

70

80

90

100

Voltage/V

C

u

rr

e

n

t/

A

Varistor V-I curve

0

Voltage/V

C

u

rr

e

n

t/

A

0

Fig. 1 Current vs. Voltage 47V working 

Fig. 2 Bi directional properties 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0031 

Varistor Planar Arrays 

Issue 3 

Page 4 of 7 

 

 

 

 

How can MOV Planars be utilised? 

 

The MOV array is designed for use within the shell of a mil 
or aerospace type connector either complimentary to, or 
replacing a capacitor planar array. 

 

 

 

 

 

 

 

 

Common circuit configurations include: 

1. A simple low capacitance C filter consisting solely of the 
MOV: Fig. 3. 

2. A high capacitance C filter when used in parallel with a 
capacitor planar: Fig. 4.   

3. A balanced or unbalanced Pi filter; additional capacitor 
planars can be matched with the varistor planar to provide 
equal capacitance either side of the inductor. Fig. 5. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 6 shows the typical format of an MOV protected connector, the MOV is the left hand planar of the 
three, the other two are capacitor planars with ferrite beads placed over the pins in between to form an 
unbalanced Pi filter. 

Fig. 4 MOV C filter with additional  capacitor planar 

Fig. 6 

The internal configuration of a varistor 

protected unbalanced 

Pi 

 

 

Fig. 5 MOV protected Pi filter 

Fig. 3 MOV C filter 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0031 

Varistor Planar Arrays 

Issue 3 

Page 5 of 7 

 

 

 

 

Types of transient and capabilities

 

MOVs are suitable for protecting against several types of transient event. With a material response 
time of less than 500ps and a no lead/track low inductance geometry MOVs are  

More than capable of suppressing lightning induced transients. 

   

Syfer MOV arrays have been tested to RTCA 
DO160-E section 22 waveform 4 level 5 and 
waveform 5 level 3, see Fig. 10. 47V and 8V parts 
were tested for leakage current, nominal voltage 
and clamp voltage, the same parts were the 
subjected to 500 pulses at 10 second intervals and 
then re-measured, failure is defined as greater 
than a 10% shift in parameters, no failures were 
observed.  

Testing has also been undertaken in order to 
demonstrate the speed of response capabilities. 
Parts were subjected to a 1MHz 175V square wave 

with a rise time of less than 400ns, Fig. 9 shows 
the response of a 47V working planar, note there 
is no voltage overshoot present prior to full 
clamping. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Test Levels for Pin Injection as per RTCA/DO-160E 

Level 

Waveforms 

5A 

Voc/Isc 

Voc/Isc 

Voc/Isc 

100/4 

50/10 

50/50 

250/10 

125/25 

125/125 

600/24 

300/60 

300/300 

1500/60 

750/150 

750/750 

3200/128 

1600/320 

1600/1600 

4  

T1 = 6.4μs ±20% 

 

T2 = 69 ±20%   

Fig. 7 RTCA/DO-160E Waveform 4 

5A  

T1 = 40μs ±20% 

 

T2 = 120 ±20% 

 

 

 

Fig. 8 RTCA/DO-160E Waveform 5A 

Fig. 9 Response of  47V Working - no 

voltage overshoot present. 

Fig. 10 RTCA/DO-160E levels 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0031 

Varistor Planar Arrays 

Issue 3 

Page 6 of 7 

 

 

 

 

Advantages over other technologies 

The main alternatives to MOV planar arrays are TVS (Transient Voltage 
Suppression) diodes. Each technology has its advantages in different 
circumstances, Diodes are available for lower working voltages than 
Syfer MOV arrays and also have lower leakage and sharper clamping 
characteristics. MOVs can compete on Energy and Current capabilities 
and are more volumetrically efficient as many components are 
contained within one device, this also has cost saving benefits. 

The images to the right and below illustrate some of the drawbacks of 
TVS diodes, not only are extra piece parts required to mount and 
connect the diodes to the pins but those extra parts add significant bulk 
and weight to the overall connector package. The planar array can be 

manufactured to the same 
dimensional specifications and 
tolerances as the capacitor planars generally used in the connector; 
this means that adding transient suppression need not have an 
impact on the size of the connector. See Fig. 6. 

No other transient voltage suppression technology can match the 
MOV planar when it comes to efficient use of connector real estate. 
Syfer has a stock and secure supply of raw materials and 
manufacture to demand. With a typical lead-time of 8 weeks 
concerns over consistency of supply, which can be a problem for 
users of diodes, need not be an issue. 

 

 

 

Range 

Syfer Capacitor and MOV planar arrays are generally customer specific items, we work with our 
customers in order to provide a bespoke product which meets their exact requirements. For the 
purposes of providing a guide to the capabilities available in various planforms and hole sizes a range 
showing the maximum energy and peak current ratings can be seen below. A mix of up to three 
voltages can be combined in one array depending on available space and specification requirements. 

 

Hole size 22 

Thickness 

Working Voltage 

8V 

15V 

28V 

33V 

47V 

65 thou/mils 

1.2J/500A  1.2J/440A  1.1J/240A  1.0J/200A  0.5J/80A 

100 thou/mils 

1.2J/500A  1.7J/500A  1.8J/440A  1.7J/360A  1.2J/160A 

125 thou/mils 

1.2J/500A  1.7J/500A  2.4J/500A  2.3J/480A  1.5J/200A 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0031 

Varistor Planar Arrays 

Issue 3 

Page 7 of 7 

 

 

 

 

 

Hole size 20 

Thickness 

Working Voltage 

8V 

15V 

28V 

33V 

47V 

65 thou/mils 

1.3J/500A  1.5J/500A  2.2J/500A  2.5J/500A  2.7J/500A 

100 thou/mils 

1.3J/500A  1.5J/500A  2.2J/500A  2.5J/500A  3.0J/500A 

125 thou/mils 

1.3J/500A  1.5J/500A  2.2J/500A  2.5J/500A  3.2J/500A 

 

Hole size 16 

Thickness 

Working Voltage 

8V 

15V 

28V 

33V 

47V 

65 thou/mils 

1.3J/500A  1.5J/500A  2.2J/500A  2.5J/500A  3.2J/500A 

100 thou/mils 

1.3J/500A  1.5J/500A  2.2J/500A  2.5J/500A  3.2J/500A 

125 thou/mils 

1.3J/500A  1.5J/500A  2.2J/500A  2.5J/500A  3.2J/500A 

 

Syfer MOV planars are available in a wide range of standard mil sizes, examples: 

 

Circular shell sizes 8 – 24 

 

Arinc 600 and 404 series 

 

Rect 24308 series 

Also available are discoidal MOVs from 4.5mm OD upwards. 

Other standard and non-standard sizes and specifications may be available; contact Syfer Technology 
Ltd at 

SyferSales@knowles.com

 for further information. 

 

 

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0032 Issue 3 – MLCC for use in Modems 

 

P109825 

 
 

 
 

MLCC for use in Modems 

 
 

Introduction ............................................................................................2

 

AC to DC Converter ..................................................................................2

 

Line Filtering............................................................................................3

 

Isolation .................................................................................................3

 

Relevant Syfer Ranges ..............................................................................3

 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0032 

MLCC for use in Modems 

Issue 3 

Page 2 of 3 

 

 

Introduction 

Syfer Technology Limited is a premier global source for application specific multilayer ceramic 
capacitors and EMI suppression filters. Our comprehensive product range includes many application-
specific capacitors, including FlexiCap™, as well as standard voltages and capacitance values. All our 
products are available in small, medium and large volumes. We specialise in high voltage MLCC 
including a comprehensive surge and safety range of products but also have a standard range from 
0402 to 8060 in case size and 10V to 6000V in voltage rating. MLCC exhibit low ESR characteristics 
which makes them ideal in mid frequency applications. 

The following example is intended as a guide to where and how Syfer’s capacitors can be used. Exact 
capacitance values and required voltage ratings are to be determined by the user. 

MLCC are utilised in modems for the AC/DC converter in the power supply, isolation circuit and for 
filtering of the telephone line itself. 

Power Supply: 

AC to DC Converter

:

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AC side 

A and B: 

Component 1808JA250102KXTSP, this component is a Y3/X2 rated safety capacitor certified 

by UL and TUV for use across the line in mains voltage applications. 

C: 

Component 2220JA250472KXTB16, this component is a Y2/X1 rated safety capacitor certified by UL 

and TUV for use between live and ground in mains voltage applications. 

DC side 

D: 

Tank capacitor, usually a high capacitance value for smoothing, low voltage low frequency devices 

would use an electrolytic capacitor but at higher voltage and higher frequencies where 
charge/discharge rates are important and lower ESR is required an MLCC would be suitable, Syfer can 
offer an 1812 1kV 100nF MLCC in X7R dielectric, these can be coupled in parallel to provide the 
required capacitance value. 

E: 

Filtering, lower capacitance values. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0032 

MLCC for use in Modems 

Issue 3 

Page 3 of 3 

 

 

Line Filtering

:

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
F and G: 

Filtering, lower capacitance values. Syfer offer an extensive range of capacitors in both X7R 

and C0G dielectrics from 10V to 6kV which are suitable for output filtering depending on frequency. 
Where a safety certified component is required to protect against surges and lightning strikes Syfer’s 
SP, SY and B16/17 ranges are applicable. 
 

Isolation

:

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

H and I: 

Isolation capacitors; safety certified capacitors are used to provide isolation between the TNV 

(Telecom Network Voltage) circuit and the SELV (Safety Extra Low Voltage) circuit. 
 

Relevant Syfer Ranges

Surge and Safety Range – 1808 to 2220 Y2/X1, Y3/X2, X2. 
Available capacitance 4.7pF to 10nF dependant on case size and 
specification. Full details available 

HERE

 

 
All C0G and X7R surface mount capacitors are available in 
FlexiCap™, Syfer’s industry leading flexible termination designed to 
reduce the occurrence of failure due to “Mechanical” or “Board 
Flex” cracking.  
 
For further information or technical assistance please contact our 
Sales Department on +44 1603 723310 or by email at 

SyferSales@knowles.com

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0033 Issue 8 - AC250 Range 

 

CN# P109825 

 
 
 
 
 

AC250 Range: 

Non-Safety AC MLCC for use at 

Mains Voltages 

 

 

 
 

Introduction ............................................................................................2

 

Background .............................................................................................2

 

Testing ...................................................................................................2

 

Test Data ................................................................................................2

 

Ranges ...................................................................................................3

 

Ordering Information ................................................................................4

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0033 

AC250 Range Issue 8 

Page 2 of 4 

 

 

Introduction 

Industry  wide  standard  multilayer  ceramic  capacitors  are 
supplied  with  a  DC  rating  only.  For  AC  use  Surge  and 
Safety  capacitors  with  an  AC  rating  of  250Vac  have  been 
available but the capacitance range is limited as a result of 
the strict impulse and VP requirements in the international 
standards.  Syfer  Technology  Ltd  has  developed  a  range 
which  provides  a  solution  for  use  at  up  to  250Vac  60Hz 
continuous  use  and  provides  for  non-safety  critical 
applications  where  extended  capacitance  ranges  are 
required. 

Background 

Behaviour of dielectrics is well defined for DC bias: 

C0G or Ultra Stable Class 1 dielectric types have little or no variation with applied voltage. 

X7R or Stable Class 2 dielectrics are not quite as straightforward but still have subcategories into which 
they can be classified: 

EIA dielectric type X7R (CECC 2R1) has no voltage coefficient requirement,  

CECC 2C1/MIL BZ are +20%-30%   

CECC 2X1/MIL BX are +15-25% with rated DC voltage applied.  

For all of the above  dielectrics  there is no  dielectric classification to define capacitance change under 
AC voltage conditions. 

DC rated capacitors have always been used in AC environments but by de-rating a DC capacitor one 
merely gains the required reliability and not the knowledge of how the capacitance will change under 
operational  conditions. The  aim  of  the  Syfer  250Vac  range  is  to  provide  parts  which  are  reliable  and 
consistent in their AC behaviour. 

Another consideration which has to be made is that of self heating effects; this is dependant on case 
size capacitance and dissipation factor along with frequency and amplitude of the applied voltage. 

Testing 

Syfer have carried out Extensive testing to define the behaviour of MLCC under AC conditions. Current 
flow, capacitance change and temperature rise have all been measured in order to provide the circuit 
designer  with  the  data  required  to  simulate  the  behaviour  of  the  component  under  operating 
conditions.  Temperature  rise  at  room  temperature  is  restricted  to  a  maximum  of  25°C,  given 
appropriate mounting to a PCB which provides no heating to the system under operational conditions. 

Accelerated life testing has also been carried out at maximum rated voltage and frequency at elevated 
temperatures to ensure that the parts supplied meet Syfer’s high quality standards.

 

Test Data 

Below:  In  circuit  current  with  applied  rms  voltage  at  50Hz.  Current  was  measured  using  a  TTi  1705 
True  RMS  programmable  multimeter;  AC  was  supplied  from  240V  mains  source  via  a  Claude  Lyons 
LUC500  line  voltage  conditioner  and  an  isolated  variable  transformer.  The  below  plots  can  be 
extrapolated  to  calculate  the  in  circuit  current  for  the  capacitance  values  available  in  the  relevant 
ranges as defined by fig. 2 and the range table, fig. 3. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0033 

AC250 Range Issue 8 

Page 3 of 4 

 

 

Approximate Current in mA per nF of Rated Capacitance 

at 50Hz

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0.1

0

40

80

120

160

200

240

VAC/Vrms(50Hz)

I/m

A

±30%

+30%-50%

+30%-80%

C0G

 

Fig.1 

Values are typical and will vary with temperature and tolerance 

Specific information regarding individual values may be available upon request, contact Syfer for more 
details. 

Ranges 

Case  sizes  0805  to  2220  are  available  in  both  X7R  and  C0G  dielectrics  with  capacitances  of  up  to 
120nF. The capacitance ranges are divided into four groups, C0G which has negligible capacitance shift 
with  applied  voltage  and  three  subgroups  of  X7R,  with  ±30%,  +30%-50%  and  +30-80%  maximum 
capacitance shift between 0V-240V 50Hz. 

Below: Capacitance change with applied rms voltage at 50Hz. Capacitance was measured using an ART 
AC  Bias  module  connected  to  an  HP4284A  Precision  LCR  Meter.  AC  was  supplied  from  240V  mains 
source via a Claude Lyons LUC500 line voltage conditioner and an isolated variable transformer. These 
graphs  have  been  produced  to  define  and  distinguish  between  the  separate  ranges  and  designs 
available. The values have been measured under a very specific set of conditions and may not be the 
most suitable to calculate in circuit behaviour. For circuit simulation it is recommended that the current 
values in fig. 1 are used. 

Typical  Measured Capacitance Change with Applied 

Voltage

-80%

-70%

-60%

-50%

-40%

-30%

-20%

-10%

0%

10%

20%

30%

0

40

80

120

160

200

240

Voltage/Vrms(50Hz)

%

 C

a

p

a

c

it

a

n

c

e

 C

h

a

n

g

e

±30%

+30%-50%

+30%-80%

C0G

 

Fig. 2 Values are typical and will vary with temperature and tolerance 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0033 

AC250 Range Issue 8 

Page 4 of 4 

 

 

Capacitance Shift 

0-240VAC 50Hz

 

Capacitance Values 

Case Size

 

0805 

1206 

1210 

1808 

1812 

2220 

C0G

 

negligible shift 

1.0pF – 470pF 

1.0pF – 1.2nF 

4.7pF – 2.2nF 

4.7pF – 2.2nF 

10pF – 5.6nF 

10pF – 10nF 

X7R ±30% max shift 

560pF -  1.5nF 

1.5nF – 10nF 

2.7nF – 22nF 

2.7nF – 22nF 

6.8nF – 56nF 

12nF – 120nF 

X7R +30%-50% max shift 

1.8nF – 3.3nF 

12nF 

27nF 

27nF 

68nF – 82nF 

X7R +30%-80% max shift 

3.9nF – 10nF 

15nF – 47nF 

33nF – 100nF 

33nF – 100nF 

100nF – 120nF 

Fig. 3 Range Table 

 
Ordering Information 

The 250Vac Capacitors can be ordered by using a standard Syfer product code with the voltage code 
A25.

 

Examples:  1206YA250473KXT or 2220JA250102JCT 
 

1206  

Case Size 

 

Polymer Termination FlexiCap™ 

A25   

250V AC Rated up to 60Hz 

0473 47nF   Capacitance Value 

 

10% Capacitance Tolerance 

X     

X - X7R Dielectric 

 

Taped and Reeled 

 
2220  

Case Size 

 

Nickel Barrier with Matte Tin Finish 

A25   

250V AC Rated up to 60Hz 

0102 1nF 

 Capacitance Value 

 

5% Capacitance Tolerance 

C     

C – C0G/NP0 Dielectric 

 

Taped and Reeled 

 

This Range is complementary to Syfer’s range of Surge and Safety Certified capacitors, Y2/X1 and X2 
rated components are available in case sizes 1808, 1812, 2211, 2215 and 2220 with certifications from 
TÜV and UL for standard terminations and our FlexiCap™ flexible polymer termination. 

All other specifications and properties are as Syfer standard product. 

For further information or technical assistance please contact our Sales Department on +44 1603 
723310 or by email at 

SyferSales@knowles.com 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0035 Issue 3 - Magnetic Characteristics of Syfer Products 

 

CN# P109825 

 
 
 
 
 

Magnetic Characteristics of Syfer 

Products 

including Non Magnetic MLCC range  

 

 

 
 
 

Introduction ............................................................................................2

 

Multilayer Ceramic Capacitor (MLCC) Construction........................................2

 

Dielectric .............................................................................................2

 

Termination .........................................................................................2

 

Individual Product Details ..........................................................................3

 

Copper Barrier / Non-Magnetic ...............................................................3

 

Other Multi Layer Chip Capacitors (including Feedthrough Filters & X2Y) ......3

 

Radial Leaded Chip Capacitors ................................................................3

 

Planar Arrays & Discoidal Capacitors .......................................................4

 

EMI Filters ...........................................................................................4

 

 
 
 
 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0035 

Magnetic Characteristics 

of Syfer Products Issue 3 

Page 2 of 4 

 

 

Introduction

 

 

All  materials  have  electromagnetic  properties, 
defined by their relative permeability µ

r

, a ratio of  

permeability relative to that of free space µ

0

. So a 

µ

of 1.0000 is classed as  totally  non-magnetic. For 
capacitive  electronic  components,  the  magnetic 
characteristics  can  usually  be  ignored,  but  for 
some  applications  such  as  in  MRI  scanners,  the 
magnetic characteristics must be considered. 

 

 

 

 
Multilayer Ceramic Capacitor (MLCC) Construction 

All ceramic MLCC based Syfer products consist of precious metal electrodes  embedded in a  dielectric 
material,  externally  terminated  to  provide  electrical  contact  using  a  conductive  metal  ink  and  /  or 
electroplated.  The  critical  components  we  need  to  consider  are  the  dielectric  material  and  the 
termination materials employed. 

Dielectric 

First,  it  is  important  to  remember  that  the  familiar  designations  X7R  and  C0G/NP0  are  not 
types  of dielectric material, but simply define the characteristics of the material that is being 
used. Most manufacturers, including Syfer, will use several dielectric materials in each class for 
each designation. It is not therefore possible to simply discuss the magnetic properties of X7R 
or C0G.  Most dielectric materials have little or no magnetic permeability, but there are some 
important  exclusions.  For  example,  certain  C0G/NP0  types  of  dielectric  contain  Neodymium 
Titanate and have a degree of magnetic permeability. 

Termination 

The  common  termination  for  MLCCs  is  electroplated  Tin  over  Nickel  onto  a  fired  silver  base 
termination  material.  In  this  case  the  Nickel  results  in  a  significant  degree  of  magnetism. 
Alternative  termination  materials  have  always  been  available,  the  most  common  for 
applications  where  the  magnetism  needs  to  be  controlled  being  a  precious  metal  based 
consisting of alloys of Palladium, Silver and Platinum. The poor solder leach resistance of these 
finishes  resulted  in  a  special  solder  alloy  being  developed  especially  to  allow  successful 
soldering  to  them  –  62Sn36Pb2Ag  being  a  development  of  the  then  popular  63Sn37Pb  or 
60Sn40Pb Tin-Lead solder alloys. 

Unfortunately, the restrictions imposed by RoHS regulations on the use of Lead in solders have 
meant that these alloys are now banned in many applications and the replacements are almost 
universally  high  tin  content  alloys  –  SAC  (96.5Sn3Ag0.5Cu  or  very  similar)  being  the  most 
popular.  Palladium,  Silver  and  Platinum  alloys  have  poor  solder  leach  resistance  to  Tin  rich 
alloys such as SAC and it has been necessary to look for alternative solutions. 

Syfer have developed an electroplated Copper undercoat alternative to replace the Nickel for 
magnetic critical applications. This Copper barrier layer allows for Lead free soldering with high 
temperature 260

o

C soldering profiles as demanded by J-STD-020, without the termination 

leaching associated with precious metal ink terminations. Copper barrier is available with 
sintered terminations on selected C0G/NP0 dielectrics and with Syfer’s FlexiCap™ flexible 
polymer termination on X7R dielectrics. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0035 

Magnetic Characteristics 

of Syfer Products Issue 3 

Page 3 of 4 

 

 

Individual Product Details 

Copper Barrier / Non-Magnetic 

The Copper barrier / non-magnetic range detailed on the Syfer website and in the MLCC catalogue is a 
true non-magnetic range with a measured permeability µ

r

 of approximately 1.0000 

This range covers C0G/NP0, Syfer High-Q and X7R dielectrics and uses defined dielectric materials in 
conjunction  with  copper  barrier  terminations  to  provide  non-magnetic  components  with  maximum 
solder  leach  resistance,  suitable  for  use  with  Lead  free  solders  and  soldering  processes.  The 
termination system is also available with a SnPb plated finish for RoHS exempt applications  

To identify the components from this range as non-magnetic, copper barrier, the termination code of 
the part number is changed as below: 

Description of Termination 

Dielectric Base 

Material 

Termination 

Code 

Sintered silver base with copper barrier (100% 
matte tin plating). RoHS compliant 

C0G / NP0 & High Q 

FlexiCap™ base with copper barrier (100% matte 
tin plating). RoHS compliant 

C0G / NP0, High Q & 

X7R 

Sintered silver base with copper barrier (tin/lead 
plating). Non RoHS compliant 

C0G / NP0 & High Q 

FlexiCap™ base with copper barrier (tin/lead 
plating). Non RoHS compliant. 

C0G / NP0, High Q & 

X7R 

 

Special requests for other MLCC’s (e.g. Feedthrough chip filters) in non-magnetic dielectrics and with 
copper plating can be considered – please refer requests to the factory.   

Other Multi Layer Chip Capacitors (including Feedthrough Filters & X2Y)  

The  standard  plated  termination  systems  all  have  electroplated  Nickel  undercoat  plating  applied  for 
maximum  soldering  leach  resistance.  This  imparts  significant  magnetism  to  the  MLCC,  with  a  typical 
relative permeability µ

r

 of 1.4000. This is irrespective of the dielectric material used. 

Most Syfer MLCC’s can be supplied with non-plated precious metal terminations to reduce the magnetic 
effect, however the dielectric material is not guaranteed to be non-magnetic for MLCC’s selected from 
any range other than the specific non-magnetic range.  In general, X7R dielectrics perform better than 
C0G/NP0 dielectrics, but relative permeabilities up to typically µ

r =

 1.0005 can be expected from certain 

dielectrics when combined with non-magnetic terminations.  

Radial Leaded Chip Capacitors 

The  lead  material  of  radial  sizes  8111  to  8141  inclusive  is  a  steel  base  and  obviously  strongly 
magnetic.  Radial  sizes  8151,  8161,  8165  &  8171  have  tin  plated  copper  leads.  In  all  cases  the  chip 
cannot be guaranteed to be non-magnetic. Nickel plated chips can be used in the assembly of all sizes 
of standard component and variation may occur on a batch to batch basis. 

The coating material used includes an Iron Oxide pigment to allow for laser marking of the component. 
This  has  a  minor  magnetic  effect  –  typical  permeability  of  µ

r  =

  1.0040.  This  material  is  the  most 

common  coating  material  used  for  leaded  devices  and  as  such  is  known  to  be  in  use  in  magnetic 
sensitive applications, but it is the responsibility of the customer to determine if it is acceptable.  

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0035 

Magnetic Characteristics 

of Syfer Products Issue 3 

Page 4 of 4 

 

 

We  can  consider  special  requests  for  non-magnetic  radial  leaded  components  where  the  chip  can  be 
controlled and plated copper leads specified. However, the gold colour powder coating cannot easily be 
substituted. It has to remain the responsibility of the customer to confirm that the powder coating is 
sufficiently non-magnetic for application. We can support with samples if required. 

Planar Arrays & Discoidal Capacitors 

The  same  considerations  for  the  dielectric  material  apply  as  for  MLCCs  above.  In  general  C0G/NP0 
dielectrics  in  planar  and  discoidal  components  are  of  the  magnetic  variety  with  permeabilities  of 
typically µ

r =

 1.0005. 

The  standard  plating  finish  on  these  components  is  electroless  plated  Gold  over  electroless  Nickel. 
Tests have shown this to have very little if any magnetic effect, but please refer to the factory for any 
non-magnetic application of these components. 

EMI Filters 

These  are  assembled  using  the  above  discoidal  /  planar  capacitors  soldered  into  plated  brass  bodies 
with plated brass through pins. 

Although  the  capacitor  element  is  typically  low  or  non-magnetic,  special  non-magnetic  brass  is  not 
used for standard components 

Obviously the use of ferrite inductors in L-C, T & Pi filters infers considerable magnetism and cannot be 
considered for non-magnetic filters. 

For further information or technical assistance please contact our Sales Department on: 

+44 1603 723310 or by Email at 

SyferSales@knowles.com

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0036 Issue 4 - High Q/Low ESR Capacitors 

 

CN# P109825 

 

 
 
 
 

High Q and Ultra Low ESR 

Capacitor Ranges 

 
 

 
 
 

Introduction ............................................................................................2

 

Q, ESR and Power ....................................................................................2

 

Q and ESR Values – Standard Syfer MS Range .............................................4

 

ESR Values – Ultra Low ESR Range .............................................................6

 

CapCad™ ................................................................................................7

 

Range .....................................................................................................8

 

MS Range ............................................................................................8

 

U Range ..............................................................................................8

 

Ordering Information ................................................................................9

 

MS Range ............................................................................................9

 

U Range ..............................................................................................9

 

 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0036 

High Q/Low ESR 

Capacitors Issue 4 

Page 2 of 9 

 

 

Introduction  

There  are  many  different  types  of  capacitor 
with many different parameters; each is suited 
to  a  range  of  applications.  As  operational 
frequency  requirements  increase  the  most 
important  parameters  are  Q,  Quality  Factor, 
and  ESR,  Equivalent  Series  Resistance.  Syfer 
Technology 

Ltd 

have 

two 

ranges 

of 

components,  our  High  Q  or  MS  range  which 
exhibits a high quality factor and low ESR and 
our  Ultra  Low  ESR  range  which  has  an 
enhanced  performance  level,  which  are 
designed for use in a variety of high frequency 
applications  such  as  telecommunications  PAs, 
microwave  circuitry  and  RF  modules.  Non 
magnetic  versions  of  the  MS  type  are  also 
available for use in applications such as MRI tuning; see our application note AN0035 for details. 

Q, ESR and Power 

Q is the Quality factor; it is the reciprocal function of the dissipation factor, DF, and represents the 
losses of the capacitor. The higher the Q, the lower the DF and therefore, the lower the loss. ESR is the 
Equivalent Series Resistance and represents the effective resistance to RF current; it encompasses 
both the loss properties of the dielectric and electrode. 
 

DF

1

Q

 

Q is Quality Factor, DF is Dissipation Factor 

fC

2

1

X

c

  X

c

 is Capacitive Reactance in Ohms, f is frequency in Hertz and C is capacitance in 

Farads 

c

s

DF.X

R

  R

s

 is Equivalent Series Resistance in Ohms, DF is Dissipation Factor and X

c

 is Capacitive 

Reactance in Ohms 

R

I

P

2

 

P is Power dissipated in the capacitor in Watts, I is RMS current in Amps and R is R

s

 in 

Ohms 

Different dielectric and electrode combinations will exhibit different levels of Q and ESR, at lower 
frequencies the dielectric material is the dominant factor, metal losses become more important at 
higher frequencies. X7R materials are utilized at low frequencies  and typically have a DF of around 1% 
to 2%, this corresponds to a Q factor of 50 to 100, C0G/NP0 materials have a Q of around 600 to 1000 
whilst Syfer’s High Q capacitors are broadly defined as Q>2000 at 1MHz. 

100% measurement of Q is not practical above 1MHz, Capacitance bridges and LCR meters are not 
accurate enough and when combined with leads and contacts rapid high frequency measurement is not 
possible. It is necessary however to assess the Q and ESR at frequencies nearer to those which the 
capacitor will encounter during operation. The most accurate method of determining Q and ESR at 
elevated frequencies, 100MHz to 1.2GHz, is to use a resonant line coaxial jig. Syfer utilize the industry 
standard Boonton 34A along with a Boonton 9241 RF voltmeter and an Agilent N2183A signal 
generator as seen below. Higher frequency measurements are conducted on a shorter resonant coaxial 
line system. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0036 

High Q/Low ESR 

Capacitors Issue 4 

Page 3 of 9 

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
Knowing the accurate value of ESR is important because it determines the suitability of the component 
for use in RF power applications. If the ESR value is too high the self heating due to 

R

I

P

2

 losses will 

be too great and the part will overheat and fail. The ESR also allows one to calculate the maximum 
current rating for the component. 

Worked Example: 

A cellular phone base station, operating in the GSM900 band at 940MHz. The RF power is 40W and it is 
a 50Ω system. The coupling capacitor is a MS 47pF 0805 with an ESR of approximately 0.088Ω at 
940MHz. Using 

R

I

P

2

 where R = Z+ESR to find the circuit current gives 0.894A. To find the power 

dissipated in the capacitor we put this value of current back into 

R

I

P

2

 where R=ESR which gives 

0.0703W or 70mW. It is clear from this that the power dissipated in the capacitor can be simply 
derived from the ratio of the ESR to the total circuit impedance multiplied by the system power, 
(ESR/(Z+ESR))xP. For values of ESR significantly lower than the Z value there is a negligible impact on 
the overall circuit impedance and it can be ignored leaving (ESR/Z)xP. 

Using the same calculations for an Ultra Low ESR 0805 47pF, ESR 0.07 at 940MHz the power 
dissipated in the capacitor is 56mW, a 20% reduction. This allows the system to run cooler or to be run 
at higher power. 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0036 

High Q/Low ESR 

Capacitors Issue 4 

Page 4 of 9 

 

 

Q and ESR Values – Standard Syfer MS Range 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0036 

High Q/Low ESR 

Capacitors Issue 4 

Page 5 of 9 

 

 

Q and ESR Values – Standard Syfer MS Range (cont’d) 
 

 

 

 

 

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0036 

High Q/Low ESR 

Capacitors Issue 4 

Page 6 of 9 

 

 

ESR Values – Ultra Low ESR Range 

 

 

 

 

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0036 

High Q/Low ESR 

Capacitors Issue 4 

Page 7 of 9 

 

 

CapCad™ 

Syfer's  web  based  CapCad™  capacitor  modelling  software  has  been  developed  to  provide  customers 
with an easy to use and readily accessible comparison tool for choosing the best Multilayer Capacitors 
to  suit  the  customer's  needs.  CapCad™  includes  SPICE  models  with  values  that  reflect  typical 
performance at the chosen frequencies and temperatures that are of importance to an application. The 
user  also  has  the  ability  to  plot  2-port  Scattering  Parameters,  Impedance,  Q  Factor  or  Equivalent 
Capacitance over any frequency span from 1MHz to 40GHz while maintaining the ability to adjust the 
temperature and note how it may affect the performance. CapCad™ also includes a Smith Chart utility 
and the ability to copy  the S-Parameter data in touchstone format (s2p).  CapCad™ can be found on 
the Syfer website under the technical information menu. 

 

 
The graphing links allow the user to produce graphs of various parameters in both horizontal and 
vertical mounting orientations.  

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0036 

High Q/Low ESR 

Capacitors Issue 4 

Page 8 of 9 

 

 

Range 

MS Range 

 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

U Range 

 

 
 
 
 
 
 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0036 

High Q/Low ESR 

Capacitors Issue 4 

Page 9 of 9 

 

 

Ordering Information 

MS Range

 

 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

U Range 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

For further information or technical assistance please contact our Sales Department on: 

+44 (0)1603 723310 or by email at 

SyferSales@knowles.com

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0037 Issue 3 - 

IECQ-CECC range of Capacitors  

CN# P109825 

 
 

 
 
 

IECQ-CECC range of Capacitors  

 
 

 
 
 

Introduction ............................................................................................2

 

Syfer Product Reliability Guide ...................................................................2

 

Summary of Testing .................................................................................3

 

Periodic testing Carried out for Surface Mount MLCC .....................................4

 

Certificate Numbers ..................................................................................6

 

Part Numbering ........................................................................................6

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0037 

IECQ CECC Capacitors 

Issue 3 

Page 2 of 6 

 

 

Introduction  

For applications such as Mil / Aerospace where 
reliability is paramount, Syfer hold the IECQ-CECC 
internationally recognised qualification for surface 
mount ceramic capacitors tested in accordance with 
the requirements of IECQ-CECC QC32100. 

IECQ-CECC is the International Electrotechnical 
Commission (IEC) Quality Assessment System for 
Electronic Components and is a product quality 
certification based on approval and routine periodic 
testing of the range approved. 

 

 

The IECQ-CECC standard offers customers an intermediate level of component quality, based on, but 
above, commercial quality levels yet below space grade components. Component quality is checked 
and demonstrated by sample test results, but parts are manufactured and tested using the same 
processes and designs as commercial product. By comparison, space grade components usually include 
conditioning tests and sample quality testing to be carried out on a batch basis, resulting in much 
higher costs. 

 

Syfer Product Reliability Guide  

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Notes: 

(1) Space Grade tested in accordance with ESCC 3009. Refer to Syfer specification S02A 0100. 

(2)

 

IECQ-CECC. The International Electrotechnical Commission (IEC) Quality Assessment System for 
Electronic Components. This is an internationally recognised product quality certification. View 
Syfer’s IECQ-CECC approvals at 

http://certificates.iecq.org-syfer

 or at 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

(3) AEC-Q200. Automotive Electronics Council Stress Test Qualification For Passive Components. 

(4) MIL Grade. Released in accordance with US MIL standards available on request.

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0037 

IECQ CECC Capacitors 

Issue 3 

Page 3 of 6 

 

 

Summary of Testing  

IECQ-CECC approval is based on routine approval testing carried out either internally by Syfer or 
independently at an external test laboratory. 

Samples are taken from finished stock so as to be representative of standard build quality. All 
components selected have been tested for 

 

Visual 

 

Dimensions 

 

Capacitance and Dissipation Factor 

 

Voltage Proof 

 

Insulation Resistance 

 

Destructive Physical analysis 

 

Solderability 

TCC (Temperature Coefficient of Capacitance) is also tested on a ceramic lot basis.     

MLCC product is sampled on a quarterly rolling test program in accordance with the tables in below, 3 
to 5 tests conducted each quarter, all tests conducted within 1 calendar year. 

Samples are chosen to represent all case sizes covered by the approval and the sampling plan adjusted 
to ensure that each test is not carried out on the same case size consecutively. The sample plan also 
ensures that all approved voltage ratings are covered over a rolling program. 

Samples are chosen to cover all product codes (product sizes) and both dielectric types (X7R & C0G) 
over a rolling program  

Where appropriate, the samples are tested after mounting on defined test boards. Following soldering, 
the parts are cleaned through either aqueous or solvent cleaning plants to ensure no contamination 
before testing commences. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0037 

IECQ CECC Capacitors 

Issue 3 

Page 4 of 6 

 

 

Periodic testing Carried out for Surface Mount MLCC 

 

Test Ref  

Year 1 

Year 2 

Year 3 

Year 4 

Q1  Q2 

Q3 

Q4 

Q1  Q2 

Q3 

Q4 

Q1 

Q2 

Q3 

Q4 

Q1 

Q2 

Q3  Q4 

P1 

16 

  

  

  

  

  

  

1000 

  

  

  

50 

200 

  

  

  

P2 

16 

  

  

  

  

  

  

1000 

  

  

  

50 

200 

  

  

  

P3 

16 

  

  

  

  

  

  

1000 

  

  

  

50 

200 

  

  

  

P4 

16 

  

  

  

  

  

  

1000 

  

  

  

50 

200 

  

  

  

P5 

  

50 

  

  

  

  

200 

  

16 

  

  

  

  

1000 

  

  

P6 

  

50 

  

  

  

  

200 

  

16 

  

  

  

  

1000 

  

  

P7/P8 

  

50 

  

  

  

  

200 

  

16 

  

  

  

  

1000 

  

  

P9  

  

50 

  

  

  

  

200 

  

16 

  

  

  

  

1000 

  

  

P10 

  

  

200 

  

  

50 

  

  

  

1000 

  

  

  

  

16 

  

P11  

  

  

200 

  

  

50 

  

  

  

1000 

  

  

  

  

16 

  

P12/P13 

  

  

200 

  

  

50 

  

  

  

1000 

  

  

  

  

16 

  

P14 

  

  

  

1000 

16 

  

  

  

  

  

200 

  

  

  

  

50 

P15 

  

  

  

1000 

16 

  

  

  

  

  

200 

  

  

  

  

50 

P16 

  

  

  

1000 

16 

  

  

  

  

  

200 

  

  

  

  

50 

 

Test reference relates to below table. The figure in (brackets) is the sample size. The figures in the 
table (16, 50 etc.) refer to the voltage of the parts under test. 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0037 

IECQ CECC Capacitors 

Issue 3 

Page 5 of 6 

 

 

 

Test Ref 

(qty) 

Test 

Termination 

Type 

Additional Requirements 

Reference 

P1 (77) 

High Temperature 

Exposure 

(Storage) 

All Types 

Un-powered. 1000 hours @ T=150

o

C. 

Measurement at 24 ± 2 hours after test 

conclusion 

MIL-STD-202 

Method 108 

P2 (77) 

Temperature 

Cycling 

C0G: All types 

X7R: Y & H only 

1000 cycles -55

o

C to +125

o

Measurement at 24 ± 2 hours after test 

conclusion 

JESD22 

Method JA-104 

P3 (77) 

Moisture 

Resistance 

All Types 

T = 24 hours/cycle. Note: Steps 7a & 7b not 

required. Un-powered. 

Measurement at 24 ± 2 hours after test 

conclusion 

MIL-STD-202 

Method 106 

P4 (77+77) 

Biased Humidity 

All Types 

1000 hours 85

o

C/85%RH. Rated voltage or 

50V whichever is the less (77pcs) and 1.5V 

(77pcs) 

Measurement at 24 ± 2 hours after test 

conclusion 

MIL-STD-202 

Method 103 

P5 (77) 

Operational Life 

All Types 

Condition D Steady State T

A

=125

o

C at full 

rated. 

Measurement at 24 ± 2 hours after test 

conclusion 

MIL-STD-202 

Method 108 

P6 (5) 

Resistance to 

Solvents 

All Types 

Note: Add aqueous wash chemical. Do not use 

banned solvents 

MIL-STD-202 

Method 215 

P7 (30 

Mechanical Shock 

C0G: All types 

X7R: Y & H only 

Figure 1 of Method 213. Condition F 

MIL-STD-202 

Method 213 

P8 (30) 

Vibration 

C0G: All types 

X7R: Y & H only 

5g’s for 20 minutes, 12 cycles each of 3 

orientations. Note: Use 8”X5” PCB .031” thick 

7 secure points on one long side and 2 secure 

points at corners of opposite sides. Parts 

mounted within 2” from any secure point. 

Test from 10-2000Hz 

MIL-STD-202 

Method 204 

P9 (12) 

Resistance to 

Soldering Heat 

All Types 

Condition B, no pre-heat of samples: Single 

Wave Solder – Procedure 2 

MIL-STD-202 

Method 210 

P10 (30) 

Thermal Shock 

C0G: All types 

X7R: Y & H only 

-55

o

C/+125

o

C. Number of cycles 300. 

Maximum transfer time – 20 seconds, Dwell 

time – 15 minutes. Air-Air 

MIL-STD-202 

Method 107 

P11 (27) 

Adhesion, Rapid 

Temp Change & 

Climatic Sequence 

X7R: A, F & J 

only 

5N force applied for 10s, -55

o

C/ +125

o

C for 5 

cycles, damp heat cycles 

BS EN132100 

Clause 4.8, 

4.12 & 4.13 

P12 (30) 

Board Flex 

C0G: All types 

X7R: Y & H only 

3mm deflection Class I 

2mm deflection Class II 

AEC-Q200-005 

P13 (12) 

X7R: A, F & J 

only 

1mm deflection. 

BS EN132100 

Clause 4.9 

P14 (30) 

Terminal Strength 

All Types 

Force of 1.8kg for 60 seconds 

AEC-Q200-006 

P15 (30) 

Beam Load Test 

All Types 

AEC-Q200-003 

P16 (45) 

Damp Heat 

Steady State 

All Types 

56 days, 40

o

C/93%RH. 15 

 no volts, 15 

 

5Vdc, 15 

 R

v

 or 50V whichever is the less 

BS EN132100 

Clause 4.14 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0037 

IECQ CECC Capacitors 

Issue 3 

Page 6 of 6 

 

 

Certificate Numbers 

The following certificates are authorised by the International Electrotechnical Commission Quality 
Assessment System for Electronic Components and can be viewed at their website 

www.iecq.org

  

 

IECQ Certificate No.: Q-IECQ BSI 05.0003 / CB Certificate No.: M1043 IECQ 

 

Certificate of Approval of Manufacturer 

 

IECQ Certificate No.: Q-IECQ BSI 07.0002 / CB Certificate No.: E1281/F 

 

Fixed Multilayer ceramic Capacitors 

Part Numbering 

Full details of the approved ranges can be found in the latest Syfer catalogues or by reference to the 
Syfer website 

www.knowlescapacitors.com/syfer

. 

To identify approved MLCC parts, the dielectric code in the part number is changed from X to D (X7R) 
and C to F (C0G) as per the example below. In addition, the controlled TCVC dielectric codes B (BX / 
2X1) and R (BZ / 2C1) can also be used. 

Always state on any PO that IECQ-CECC release is required 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

For further information on our AECQ-CECC approved ranges or for technical assistance please contact 
our Sales Department on +44 1603 723310 or by Email at 

SyferSales@knowles.com

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0038 Issue 3 - 

ProtectiCap™ 

 

CN# P109825 

 

 
 
 
 

ProtectiCap™ Surface 

Coated MLCC 

 
 

 
 

Introduction ............................................................................................2

 

Surface Arcing .........................................................................................2

 

Summary of Testing .................................................................................3

 

Range .....................................................................................................5

 

Ordering Information ................................................................................6

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0038 

ProtectiCap™ Issue 3 

Page 2 of 6 

 

 

Introduction  

Syfer ProtectiCap™ high voltage, surface 
mount, multi layer ceramic capacitors 
are designed specifically to reduce the 
occurrence of surface arcing in high 
voltage applications. The range 
incorporates 1206 to 2220 EIA case sizes 
in voltages from 2kV to 5kV and enables 
use without the need for conformal 
coating post soldering. The addition of 
the ProtectiCap™ range maintains Syfer’s 
position as world leader in high voltage 
MLCC with parts such as a 1206 3kV 
1.5nF now available. ProtectiCap™ 
capacitors should provide benefits in 
power supply, lighting ballast, inverter, 
voltage multiplier and many other high 
voltage applications 

Surface Arcing 

Surface arcing, arc-over, flash-over, corona discharge, these are all terms for the same thing, an 
undesirable high voltage discharge which can cause interference and/or component failure. Surface 
arcing occurs when the dielectric strength of the surface environment is exceeded. High potential 
difference between the opposing terminations can lead to partial ionisation of the air which can then 
break down completely and allow a spark to discharge, this spark is visible, audible and the associated 
corona discharge will create electrical noise. 

 

 

 

 

 

Pictures showing the propagation of surface arc. 

The arc inception voltage is the voltage at which arcing will commence, there are several factors which 
can affect this. 

1.

 

Humidity. At levels of high humidity surface arcing is more prevalent, this explains the 
sometimes seasonal nature of arcing problems and also why there are more issues in 
geographical areas of high humidity. 

2.

 

Surface Contamination. Solder balls, flux residue and other contaminents which have been 
deposited during manufacturing, processing and assembly. 

3.

 

Dielectric Type. Higher dielectric constant materials are more susceptible, also higher 
capacitance values. C0G/NP0 is not usually affected. 

4.

 

PCB design. Oversize pads, vias underneath capacitors, buried layers and geometries which 
inhibit good cleaning can all contribute to arcing problems. 

To combat surface arcing pads should be well spaced and not have sharp corners and PCBs should be 
cleaned post soldering. Environmental factors such as humidity are more difficult to control which is 
why most vendors’ high voltage MLCC may require the PCB to be conformal coated. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0038 

ProtectiCap™ Issue 3 

Page 3 of 6 

 

 

ProtectiCap™ provides consistent performance advantages without the need for confomal coating of 
the PCB. Syfer employ a unique set of processes to apply a low permittivity glass coating to an already 
optimised high voltage MLCC design. The sealed, smooth finish and low dielectric constant allows for 
higher voltages and capacitance values in smaller case sizes, a prime example of this is the 
1206P3K00102KXT which would previously only have been available in an 1808 case size. 

Summary of Testing  

Syfer have undertaken a significant program of testing in order to evaluate the performance of the 
ProtectiCap™ range. The minimum arc inception voltage has been evaluated across the range and 
shows an improvement in performance of a minimum of 1000V over standard parts. 
 
Arc Voltage Evaluation 

 

The above shows the performance benefit with respect to surface arcing in bulk testing across the 
range of sizes. The tests were performed on Syfer line testers and the graph shows the maximum test 
voltage before any arcing occurs. Voltage was supplied instantaneously with a current limit of 50mA. 

Qualification Testing 

In order to verify the reliability and consistency of performance of the ProtectiCap™ range a test 
regime has been assembled based on our extensive knowledge of high reliability products. Standard 
test methods have been employed from various international specifications including AEC-Q200, IECQ-
IECC and MIL standards. The table below shows the tests, methods, criteria and results with the 
ProtectiCap™ parts meeting all requirements. 

 
 
 
 
 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0038 

ProtectiCap™ Issue 3 

Page 4 of 6 

 

 

 

Test 

Reference 

Sample Size 

per Lot 

Accept on 

Number 

Failed 

Additional Requirements 

Result 

J-STD-020D 

Moisture/Reflow  

Sensitivity 

Classification for Non-

Hermetic Solid State 

Surface Mount Devices 

25 

1.24hr bake @ 125degC. 2.Moisture 

soak for 168hre 85/85. 3.PCB 

assembly (3X260deg reflow). 

4.External Visual. 5.Electrical Test 

Pass 

AEC-Q200 test 3. 

High Temp 

Storage 

MIL-STD-202 

method 108  

77 

Unpowered 1000 hours @ 150°C. 

Pass 

AEC-Q200 test 4. 

Temperature 

cycling  

JESD22 

method JA-104 

77 

1000 cycles (-55°C to 125°C) 

Pass 

DPA 

EIA-469 

50 

25 width/25 length 

Pass 

Moisture 

Resistance 

MIL-STD-202 

method 106 

77 

t = 24 hours/cycle. Unpowered. 

Pass 

Biased Humidity 

MIL-STD-202 

method 103 

77 

1000 hrs 85°C/85%RH. 1.5 Vdc and 

Rated Voltage. 

Pass 

Operational Life 

MIL-STD-202 

method 108 

77 

Rated Voltage @ 125°C. 

Pass 

External Visual 

MIL-STD-883 

method 2009 

<1812 = 125 

1812 = 200 

 >1812 = 315 

Inspect device construction and 

workmanship. Electrical test not 

required. 

Pass 

Physical 

dimensions 

JESD22 

method JB-100 

Verify physical dimensions to the 

device specification. 

Pass 

Mechanical shock 

MIL-STD-202 

method 213 

30 

Figure 1 of method 213 SMD: 

Condition F. 

Pass 

Vibration 

MIL-STD-202 

method 204 

30 

5 g's for 20 min., 12 cycles each of 3 

orientations. Test from 10-2000Hz. 

Pass 

Resistance to 

Soldering Heat 

MIL-STD-202 

method 210 

30 

Condition B No pre-heat of samples. 

Pass 

Thermal Shock 

MIL-STD-202 

method 107 

30 

(-55/+125°C). 300 cycles. Max 

transfer time: 20 s. Dwell time: 15 

minutes. Air-Air. 

Pass 

 

Solderability 

J-STD-002 

(JESD22-B102) 

15 

Aged solderability test. Use dry heat. 

150 °C for  16 hrs. 

Pass 

Syfer standard 

solderability test 

IEC 60068-2-58 

test Td 

Immersion in 60/40 (Sn/Pb) solder at 

235 ± 5

o

C for 2 ± 0.5 seconds. 

Coverage shall exceed 95%. 

Pass 

Electrical 

characteristics 

Standard Syfer 100% 

electrical 

200-400 units 

As per standard Syfer test conditions. 

Pass 

Board flex 

AEC-Q200-005 

30 

3 mm deflection Class I                2 

mm deflection Class II 

Pass 

Terminal 

strength 

AEC-Q200-006 

30 

Force of 1.8kg for 60 seconds 

Pass 

Beam Load Test 

AEC-Q200-003 

30 

  

Pass 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0038 

ProtectiCap™ Issue 3 

Page 5 of 6 

 

 

Range 

 
 
 

 

 

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0038 

ProtectiCap™ Issue 3 

Page 6 of 6 

 

 

Ordering Information 

 

For further information on our ProtectiCap™, other ranges, or for technical assistance please contact 
our Sales Department on +44 1603 723310 or by email at 

SyferSales@knowles.com

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0039 Issue 4 -  StackiCap™ 

 

CN# P109825 

 

 
 
 
 

StackiCap™ High Voltage 

High CV MLCC 

 

 
 

Introduction ............................................................................................2

 

Downsizing Potential .................................................................................2

 

Historical Limitations ................................................................................3

 

The Technology Behind StackiCap™ ...........................................................4

 

Qualification Program ...............................................................................5

 

Range and Ordering Information ................................................................7

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0039 

StackiCap™ Issue 4 

Page 2 of 7 

 

 

Introduction  

Syfer StackiCap™ surface mount 
MLCs are designed to provide high 
CV in compact packages and offer 
the greatest volumetric efficiency 
and CV per unit mass of any high 
voltage X7R ceramic capacitors 
available. Syfer has conceived, 
developed and protected, GB  Pat. 
App. 1210261.2, a unique process 
in order to deliver this 
groundbreaking product. Combined 
with FlexiCap™ stress relieving 
terminations these parts have the 
potential to replace film and 
tantalum capacitors and make 
many stacked products obsolete. 
StackiCap™ are suitable for a 
plethora of applications such as 
switch mode power supplies for filtering, tank and snubber, DC-DC converter, DC block, voltage 
multipliers etc. and will provide huge benefits in applications where size and weight is critical. At this 
moment 1812,2220 and 3640 case sizes have been launched and are commercially available, 
additional sizes up to 8060 are still under development, please see the Syfer website or contact the 
factory for the latest ranges. 

Downsizing Potential 

Offering significant increases in available capacitance StackiCap™ can offer significant downsizing over 
existing technology, below are some images showing the benefits. 

 

 

Fig 1. StackiCap sizes 1812 to 3640

 

Fig 2. Various stacked assemblies up to 8060 5 stack

 

Figure 1 shows the initial StackiCap™ product range sizes of 1812, 2220, 2225 and 3640. 5550 and 
8060 development sizes are not shown. Figure 2 shows a range of stacked and stacked leaded 
assemblies of sizes 2225, 3640, 5550 and 8060 up to a maximum of 5 in a stack. Figures 3 and 4 
show examples of what can be replaced with a single StackiCap™ component. In the most extreme 
cases an 8060 1kV 470nF could be replaced with a single 2220 1kV 470nF and a 3640 1kV 180nF could 
be replaced with a single 1812 1kV 180nF, these are 10:1 and 7:1 footprint reductions respectively. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0039 

StackiCap™ Issue 4 

Page 3 of 7 

 

 

Fig 7.  Piezo stress crack failure

 

 

 

Fig 3. 2220 500V 1µF StackiCap™ & 2225 3 Stack 

500V 1µF

 

Fig 4. 3640 500V 3.3µF StackiCap with 8060 and 

3640 5 stack alternatives

 

Historical Limitations 

The limits of design are defined by the failure modes and there are 
many failure modes which limit the extent to which mid to high 
voltage MLCC can be developed. There are extrinsic failure modes 
such as mechanical and thermal cracking but we will look at the 
intrinsic ones which are in the hands of the manufacturer. The 
limiting factor for MLCC has changed over time, early MLCC were 
limited mainly by the quality and purity of the dielectric materials 
themselves with point defects and contamination, fig 5, limiting 
the maximum number of layers and the minimum thickness of 
those layers. As dielectric materials and materials preparation and 
processing improved the limiting factor became the dielectric 
strength of the material itself. Once this point had been reached 
one could imagine that thicker and larger parts could be 
manufactured without fear of dielectric breakdown, fig 6, or point 
failures, however a new failure mode appeared, electro-
mechanical stress cracking. Commonly referred to as piezo electric 
it can also follow electrostrictive behaviour, see fig 8. This is the 
failure mode that has been the limiting factor for MLCC 
manufactures for some time now, it affects most class II barium 
titanate base dielectrics and becomes an issue for larger size, 
1210 upwards, and higher voltage, 200V upwards components. 
The crack typically runs through the centre of the component 
along one or two dielectric layers, fig 
7. Most solutions involve stacking 
capacitors together with lead frames 
in order to increase the available 
capacitance for a given footprint but 
this is labour intensive, costly and 
can lead to other reliability issues. 

Other solutions involve special 
dielectric formulations but these are 
usually a trade off for dielectic constant and therefore the ultimate capacitance value available. 

Fig 5.  Contamination defect

 

Fig 6.  Dielectric breakdown

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0039 

StackiCap™ Issue 4 

Page 4 of 7 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig 8. An example of the mechanical response of an X7R MLCC under DC bias 

The Technology Behind StackiCap™ 

After a series of trials and iterations Syfer have developed a single chip solution to electro-mechanical 
failure limitation, StackiCap™. The novel and patent pending aspect, GB  Pat. App. 1210261.2, is an 
inbuilt stress relieving layer which allows the capacitor to exhibit the electrical and physical behaviour 
of multiple, thinner, components whilst exploiting the manufacture and process benefits of being a 
single unit. The stress relieving layer is made up of a combination of already utilised material systems 
and is formed during the standard manufacturing process. The layer is positioned in the place/s where 
mechanical stress is the greatest allowing for mechanical decoupling of the multiple component layers 
with 2,3 and 4 “stack”versions trialled at this point.With FlexiCap™ flexible termination material and no 
need to attach components together to form a stack there is no need for a lead frame allowing for 
standard tape and reel packaging with pick and place capability.  

Fig 9. SEM Micrograph of fracture sections showing the stress relieving “spongy” layer 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0039 

StackiCap™ Issue 4 

Page 5 of 7 

 

 

Qualification Program 

StackiCap™ technology has been under development at Syfer for some time, parts and materials have 
been subjected to Syfer’s standard quality control and reliability regime, this is detailed below: 

1.

 

Material Verification (before use) 

All materials are inspected in accordance with defined specifications before being accepted for. For 
example, each new lot of dielectric powder is subjected to: 

 

Powder size distribution analysis on milled ink. 

 

Solids content and viscosity analysis of the subsequently manufactured ink. 

 

Capacitor approval batch manufacture to perform: 

 

Internal Destructive Physical Analysis examination. 

 

Electrical tests for Capacitance, Dissipation Factor, Insulation Resistance and Dielectric 
Withstand Voltage. 

 

Dielectric Constant measurement. 

 

Endurance tests conducted at 125

C with 1.0 or 1.5x rated voltage applied. 

 

TCC measurements  

 

85/85 tests. 

2.

 

Product Verification (during and after manufacture) 

As part of Syfer’s standard production process each batch is subjected to a series of inspection and 
testing stages during which the quality of the product is examined and verified. These stages 
include: 

 

Dielectric thickness measurements using lasers during the capacitor construction process. 

 

Internal Destructive Physical Analysis. A sample of capacitors is taken from each batch and 
subjected to an internal visual examination to verify the capacitor construction. 

 

Plating thickness measurements conducted using the X-Ray Fluorescence method.  

 

Solderability and leach tests conducted by immersing capacitors into solder. 

 

100% production electrical tests for Capacitance, Dissipation Factor and Dielectric Withstand 
Voltage. 

These inspection and test stages are supported by: 

 

Visual inspection stages conducted throughout the manufacturing process. 

 

Statistical Process Control. 

 

Final QC Inspection. 

3.

 

Routine Reliability Tests 

In addition to the standard inspection and tests performed during batch manufacture, a sample of 
batches is also randomly selected for additional routine endurance, humidity and bend tests. 

Reliability tests are also conducted by external test laboratories as part of maintaining product 
approvals and are also conducted at Syfer to assess long-term product performance.  

The reliability tests conducted at Syfer include: 

 

Life Test. Capacitors are subjected to 1000 hours at 125

C with 1.0x or 1.5x rated voltage 

applied. The results of the Life Tests are used to calculate reliability Failure In Time (FIT) 
rate data. FIT rates are especially useful to customers because the data shows the capacitor 
product type reliability at the voltage and temperature being applied by the customer. The 
FIT rate data can be converted into other reliability units such as MTBF by using conversion 
factors. 

 

85/85. Capacitors are subjected to 168 hours at 85

C/ 85%RH. 

 

Bend Tests. Capacitors are mounted on Syfer Test PCBs and subjected to bend tests to 
evaluate the mechanical performance of the components.  

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0039 

StackiCap™ Issue 4 

Page 6 of 7 

 

 

 
The released StackiCap™ range has passed all of the above testing and at the time of release of this 
document has amassed over 2000000 hours of reliability test time. Further testing is ongoing to ensure 
the highest levels of quality and reliability, please refer to the Syfer website for updated versions of 
this document and the latest range and quality information. 

High Reliability testing is also ongoing with a full AEC-Q200 Rev D qualification under way for 1812 and 
2220 case sizes details of the test program are below, additional rel qualification testing can be 
considered on request. 

 

Test 

ref. 

Test 

Reference 

Sample 

Acceptance 

Additional requirement 

P1 

AEC-Q200 test 3. 

High Temp Storage 

MIL-STD-202 

method 108  

12 

77 

Unpowered 1000 hours @ 150°C. 

P2 

AEC-Q200 test 4. 

Temperature cycling  

JESD22 

method JA-104 

12 

77 

1000 cycles (-55°C to 125°C) 

P3 

Moisture Resistance 

MIL-STD-202 

method 106 

12 

77 

t = 24 hours/cycle. Unpowered. 

P4 

Biased Humidity 

MIL-STD-202 

method 103 

12 

77 

1000 hrs 85°C/85%RH. 1.5 Vdc and Rated 

Voltage. 

P5 

Operational Life 

MIL-STD-202 

method 108 

12 

77 

Rated Voltage @ 125°C. 

P7 

Mechanical shock 

MIL-STD-202 

method 213 

12 

30 

Figure 1 of method 213 SMD: Condition F. 

P8 

Vibration 

MIL-STD-202 

method 204 

12 

30 

5 g's for 20 min., 12 cycles each of 3 

orientations. Test from 10-2000Hz. 

P9 

Resistance to Soldering Heat 

MIL-STD-202 

method 210 

12 

Condition B No pre-heat of samples. 

P11 

Adhesion, Rapid Temp 

Change & Climatic Sequence  

BS EN 132100  

12 

27 

5N force applied for 10s, -55°C/+125°C for 

5 cycles, damp heat cycles 

P12 

Board flex 

AEC-Q200-005 

12 

30 

3 mm deflection Class I ; 2 mm deflection 

Class II ; 1 mm deflection X7R (A,F,J) 

P14 

Terminal strength 

AEC-Q200-006  *CECC 

32 101-801 group 

C3.1 

12 

30 

Force of 1.8kg for 60 seconds. *Force 0.5kg 

for 10 seconds for 0603 case size 

P15 

Beam Load Test 

AEC-Q200-003 

12 

30 

P16 

Damp Heat Steady State          BS EN 132100 4.14 

12 

45 

 56 days, 40°C/93%RH. 15x no volts, 

15x5Vdc, 15xRv or 50v whichever is less  

 
 
 
 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0039 

StackiCap™ Issue 4 

Page 7 of 7 

 

 

Range and Ordering Information 

 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0040 Issue 4 - Residual Capacitance Range 

 

CN# P109825 

 

 
 
 
 

Residual Capacitance Range 

VC1 Suffix 

 

 
 
 
 

Introduction ............................................................................................2

 

Technical Information ...............................................................................2

 

Ranges and Ordering Information ...............................................................4

 

Complementary Ranges ............................................................................5

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0040 

Residual Capacitance 

Range Issue 4 

Page 2 of 5 

 

 

Introduction 

MLCCs  are split into 2 main groups, stable Class 2 which includes X7R, X5R and X8R dielectrics and 
ultra-stable Class 1 which includes C0G/NP0 dielectrics. Class 3 dielectrics types do exist but are rarely 
used. The common and useful factor of these dielectric types is that they have defined performance 
characteristics which enable the circuit designer to anticipate the performance under a given set of 
conditions. 

EIA Code  Temperature Range  Capacitance Variation 

ε

r

 

Tanδ 

Class 

C0G 

-55°C to +125°C 

30ppm/°C 

10 – 100 

<0.0015 

X8R 

-55°C to +150°C 

±15% 

~2000 

<0.025 

X7R 

-55°C to +125°C 

±15% 

2000 – 4000 

<0.025 

X5R 

-55°C to +85°C 

±15% 

2000 – 4000 

<0.025 

Y5V 

-30°C to +85°C 

+22% to -82% 

~16000 

<0.09 

Z5U 

+10°C to +85°C 

+22% to -56% 

~8000 

<0.04 

Red text indicate Syfer standard products 

Generally speaking the more stable the dielectric the lower the available capacitance value, there is 
often a trade-off to be made with the most stable, lowest loss, zero ageing Class 1 materials only 
producing low capacitance values. In order to have parts with higher capacitance values Class 2 
dielectrics are used, however these are less stable, as can be seen in the table above, and also have 
ageing effects and are more lossy. 

Another property of Class 2 dielectrics that is rarely mentioned or defined is the Voltage Coefficient of 
Capacitance or VCC. This can often be very significant and have a serious impact on the performance 
of the circuit depending on the application requirements. Some dielectric materials and capacitor 
ranges are available which have improved VCC performance but these can be limited in their scope. 
Syfer’s Residual Capacitance range aims to provide a broader range of options in this field. 

Technical Information 

Developments in materials and processing technology and increased understanding of capacitor design 
and failure modes over time has led to vast improvements in multilayer ceramic capacitor volumetric 
efficiency. For instance 10 years ago Syfer could offer an 1812 1kV 56nF, today that has increased to 
180nF. An increase of 3 times seems, and is, significant but developments in BME and tape technology 
in low voltage components have far exceeded this statistic. The trade off is that, in some cases the 
actual capacitance remaining, the “residual capacitance” can be dramatically reduced by the conditions 
in which the capacitor operates. 

VCC is related to the dielectric material and the voltage stress applied to said dielectric material. 
Increasing the dielectric strength of the material, by modification or improved quality, allows for a 
reduction in dielectric thickness which is where the large gains in volumetric efficiency are made. A 
halving of dielectric thickness can allow for a fourfold increase in available capacitance value as there 
can be twice the number of layers in a given thickness and they are half the distance apart, 
capacitance being proportional to total overlap area divided by plate separation. 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0040 

Residual Capacitance 

Range Issue 4 

Page 3 of 5 

 

 

This striving for reduction of dielectric thickness has resulted in a continuous worsening of VCC 
performance; it is not unheard of for capacitors to lose over 90% of their nominal capacitance value at 
rated voltage. Typically higher voltage components will perform worse than lower voltage due to 
relative processing safety margins. Despite this drawback these parts do deliver more capacitance and 
with many users derating from rated voltage the effect can be manageable. In some cases, where 
stability is more important, parts can be designed with this in mind as the VCC is fairly predictable. 

There are dielectric designations which address this requirement for stability, the MIL standard BZ and 
BX or IECQ-CECC 2C1 and 2X1 classifications are 2 examples: 

Classification 

Temperature 

Range 

Capacitance Variation 

with Rated DC 

2C1/BZ 

-55°C to +125°C 

+20%/-30% 

2X1/BX 

-55°C to +125°C 

+15%/-25% 

These parts do provide excellent stability but this comes at a cost, the ranges are extremely restricted 
in their scope as a result of the effective derating required to hold the VCC to the required level, 
Syfer’s offering extends to 200V 2225 case size and 120nF in the 2C1(BZ) type. See 2C1(BZ) and 
2X1(BX) ranges at 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 and at the end of this document. 

There is a need to provide a balance between the headline capacitance values available in standard 
X7R and the the outright stability of MIL type dielectrics, there is also a requirement to offer improved 
voltage stability in larger case sizes and higher voltages, Syfer have evaluated the characteristics of 
our dielectric materials and fixed designs to provide reliable and consistent performance. 

The Syfer residual capacitance range MLCCs are intended to provide a more stable capacitance value 
with voltage. They are designed so that, at room temperature, the capacitance should not drop below 
50% of the 1Vrms 1kHz value all the way up to full rated DC voltage. The parts can be operated 
continuously at full rated voltage but if derated will maintain a larger percentage of their original 
capacitance value, if operated at 80% of rated voltage the capaciance drop will be approximately 40%. 
See graph below for capacitance variation with voltage: 

 

 
 
 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0040 

Residual Capacitance 

Range Issue 4 

Page 4 of 5 

 

 

Ranges and Ordering Information 

This defined range is available and can be ordered by appending the suffix code VC1 to the standard 
Syfer part number within the range below. Syfer also has the data to provide bespoke parts with 
defined VCC behaviour. We have previously manufactured parts with defined characteristics up to 10kV 
DC. For additional queries and requirements 

please contact our Sales Department on: 

+44 1603 723310 or by Email at 

SyferSales@knowles.com

 

 

Residual Capacitance Range VC1 Suffix 

Voltage 

0805 

1206 

1210 

1812 

2220 

2225 

3640 

250 

12nF 

39nF 

82nF 

220nF 

680nF 

1uF 

1.8uF 

500 

2.2nF 

6.8nF 

15nF 

56nF 

150nF 

220nF 

560nF 

630 

1.5nF 

4.7nF 

8.2nF 

39nF 

100nF 

120nF 

470nF 

1000 

390pF 

1.5nF 

2.7nF 

15nF 

39nF 

56nF 

180nF 

1200 

1nF 

2.2nF 

10nF 

27nF 

39nF 

120nF 

1500 

560pF 

1.2nF 

5.6nF 

15nF 

22nF 

68nF 

2000 

270pF 

560pF 

3.3nF 

10nF 

12nF 

39nF 

2500 

1.8nF 

5.6nF 

8.2nF 

22nF 

3000 

3.9nF 

5.6nF 

12nF 

 
Ordering Information Example: 
 

Case Size  Termination 

Voltage 

Capacitance  Tolerance 

Dielectric 

Packaging 

Suffix 

1206 

1K0 

0152 

VC1 

 
Part number: 1206

Y

1K00152K

X

T

VC1 – Red characters are fixed.

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

Application Note 

Reference No: AN0040 

Residual Capacitance 

Range Issue 4 

Page 5 of 5 

 

 

Complementary Ranges 

 

2C1 (BZ) 

Voltage 

0603 

0805 

1206 

1210 

1808 

1812 

2220 

2225 

50 

5.6nF  33nF 

120nF  220nF 

220nF 

470nF 

1.2µF* 

1.5µF 

100 

1.5nF  12nF 

39nF*  82nF* 

100nF* 

180nF 

470nF* 

560nF* 

200 

2.7nF  8.2nF 

22nF* 

22nF* 

56nF* 

82nF* 

120nF 

*Indicates that some values are not RoHS compliant, se

www.knowlescapacitors.com/syfer

 for details 

 
 

2X1 (BX) 

Voltage 

0603 

0805 

1206 

1210 

1808 

1812 

2220 

2225 

50 

4.7nF*  22nF 

68nF 

150nF  180nF* 

390nF 

820nF 

1.0µF 

100 

1.2nF*  8.2nF 

22nF 

68nF* 

68nF* 

150nF*  330nF*  470nF* 

200 

1.5nF  5.6nF*  18nF* 

18nF* 

47nF* 

82nF* 

100nF* 

*Indicates that some values are not RoHS compliant, se

www.knowlescapacitors.com/syfer

 for details 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

AN0042 Issue 2 –  PSL range with FlexiCap™ Termination 

 

CN# P109825 

 
 

 
 
 

PSL Range with  

           Termination 

 

“The PSL range already provides a high quality component suitable for 

demanding applications such as power supplies, DC-DC converters and LED 
lighting.  Thus with the addition of a termination material specifically 

designed to absorb greater levels of mechanical stress and the reduction of 
capacitor failures associated with mechanical cracking, the PSL range is 

enhanced”. 

 

PSL range with FlexiCap

™ 

Introduction ..................................................................... 2

 

Queens Award for Innovation ................................................................................. 3

 

Benefits of Using FlexiCap

 .................................................................................... 4

 

Customer Assembly Process Requirements .............................................................. 5

 

PSL with FlexiCap

™ 

Test Summary .......................................................................... 6

 

PSL range ............................................................................................................ 7

 

Additional Information ........................................................................................... 9

 

Knowles (UK) Limited, 

Old Stoke Road, Arminghall, Norwich, 

Norfolk, NR14 8SQ, United Kingdom 

Tel: +44 (0) 1603 723300 

Tel. (Sales): 01603 723310 

Fax: +44 (0) 1603 723301 

Email: 

SyferSales@knowles.com

 

Web: 

www.knowlescapacitors.com/syfer

 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

 

Application Note  

Reference No.  

AN0042 – PSL range 

with FlexiCap™ 

Issue 2 

Page 2 of 9 

 

 

PSL range with 

FlexiCap

™ 

Introduction 

Syfer Technology Ltd introduced FlexiCap

 in 1999 and became the first multilayer capacitor 

manufacturer to offer a flexible termination to customers. This type of termination has proven to be 
very successful as customers realize the benefits and also as demonstrated by other capacitor 
manufacturers subsequently introducing flexible terminations, some with very similar names to 
FlexiCap

 
The PSL range with FlexiCap

 refers to a flexible termination material that is applied over a sintered 

termination. The FlexiCap

 material is a silver loaded epoxy polymer that is applied using conventional 

termination techniques and then cured at 180ºC. Following the curing process, components are 
processed through the same manufacturing, test and inspection stages when compared with a 
standard PSL component. 
 
 

                                        

 

 

 

 

      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Termination  
Material 
 
Metal 
Electrodes 

 
 
 
 
 

Picture taken at 1000x 
magnification using a SEM showing 
a fracture section through a 
capacitor termination. 
 
The picture demonstrates the 
fibrous nature of the FlexiCap

 

termination that absorbs greater 
levels of mechanical stress when 
compared with standard sintered 

termination. 

Fig 1. Capacitor Construction 

Tin 

Outer Layer 

Intermediate 
Nickel Layer 
 

Fired Ceramic 
Dielectric 

 

Sintered 
Base Layer 
 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

 

Application Note  

Reference No.  

AN0042 – PSL range 

with FlexiCap™ 

Issue 2 

Page 3 of 9 

 

 

Queens Award for Innovation  

 

The Queen's Awards for Enterprise are the UK's most prestigious awards for business performance. The 
Awards are presented in three categories: International Trade, Innovation and Sustainable 
Development 
 
The Awards are made each year by The Queen, on the advice of the Prime Minister, who is assisted by 
an Advisory Committee that includes representatives of UK Government, industry and commerce, and 
the trade unions. 
 
The Queens Award for Innovation recognizes companies that have demonstrated commercial success 
through innovative products or services. 
 
Her Majesty The Queen conferred the Queens Award for Innovation upon Syfer Technology Ltd in 2008 
for recognition of outstanding achievements in Innovation with respect to FlexiCap

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

 

Application Note  

Reference No.  

AN0042 – PSL range 

with FlexiCap™ 

Issue 2 

Page 4 of 9 

 

 

Benefits of Using FlexiCap

 

Sintered termination materials are fired onto the ceramic body of the component at approximately 
800ºC. The result is a very hard material that provides minimal protection to the ceramic body of the 
component with respect to mechanical strain when the component is situated on an assembly.

 

 
FlexiCap

 termination material is a silver loaded epoxy polymer that is flexible and absorbs some of 

the mechanical strain between the PCB and the ceramic component. Components terminated with 
FlexiCap

 withstand greater levels of mechanical strain when compared with sintered terminated 

components alone. 
 
Types of mechanical strain where FlexiCap

 terminated capacitors offer enhanced protection include 

mechanical cracking (which is the largest cause for ceramic component failure) and also in applications 
where rapid temperature changes can occur.  The PSL range is manufactured to exacting standards 
using our unique screen printing process. This provides a high quality component suitable for 
demanding applications and is suitable for extreme environments

 

 
Mechanical Cracking   
Due to its brittle nature, multilayer ceramic capacitors are more prone to excesses of mechanical stress 
than other components used in surface mounting. One of the most common causes of capacitor 
failures is directly attributable to bending of the printed circuit board (PCB) after solder attachment. 
Excessive bending will create mechanical crack(s) within the ceramic capacitor. Mechanical cracks, 
depending upon severity, may not cause capacitor failure during the final assembly test. Over time 
moisture penetration into the crack can cause a reduction in insulation resistance and eventual 
dielectric breakdown leading to capacitor failure in service. 
 
 

 

 

Fig 1. Mechanical Crack 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

 

Application Note  

Reference No.  

AN0042 – PSL range 

with FlexiCap™ 

Issue 2 

Page 5 of 9 

 

 

Example of a capacitor issued by a customer to Syfer for failure investigation: 

 

 

 

 

 

Customer Assembly Process Requirements 

Capacitors with FlexiCap

 termination should be handled, stored and transported in the same manner 

as capacitors with only sintered termination. The requirements for mounting and soldering capacitors 
with FlexiCap

 termination are the same as for capacitors with only sintered termination. 

 
Components with FlexiCap

 are compatible with lead solder applications and lead-free solder 

applications with a maximum recommended reflow temperature of 270ºC. 
 
PSL with FlexiCap

 Moisture Sensitivity Level (MSL) = 1. 

 

Yellow potting compound 
 
Electrodes 
 
Standard termination 
material (not FlexiCap

 
Mechanical crack (caused 
capacitor failure) 

 
 
 
 

Black areas are 
damaged sections 
within the capacitor 
caused during the 
electrical failure 
 
White lines are 
thermal cracks 
created during the 

electrical failure 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

 

Application Note  

Reference No.  

AN0042 – PSL range 

with FlexiCap™ 

Issue 2 

Page 6 of 9 

 

 

PSL with FlexiCap

™ 

Test Summary  

PSL with FlexiCap

™ 

has been rigorously tested and approved/ qualified to the following test 

requirements: 

 

Syfer qualification and ongoing routine tests. 

 

AEC-Q200 qualification. 

 
The key tests with respect to PSL with FlexiCap

 performance are as follows. 

 

 

Bend Test (Board Flex). 

Method:  Capacitor samples mounted onto a 100mm FR4 Test PCB and subjected to bend testing 

in accordance with IEC 60068-2-21. Environmental testing: Test U: Robustness of 
terminations and integral mounting devices or AEC-Q200-005.

    

 

 (10mm maximum bend test equipment capability) 

 

PSL performance with and without FlexiCap

 

 

 

 

The bend test summary provides a comparison between component case sizes in the following 
groups: 

 

PSL X7R dielectric material without FlexiCap

 termination material. 

 

PSL X7R dielectric material with FlexiCap

™ 

termination material. 

 

The bend tests conducted confirm that with FlexiCap

 termination the PSL component withstands 

greater mechanical strain. 

 

 

 

Temperature Cycling. 

Background on Temperature Cycling  
Rapid temperature changes when components are mounted on a PCB can induce stress as a result of 
different material CTE (Coefficient of Thermal Expansion) rates. For example, a sintered terminated 
component will typically fail a temperature cycle test consisting of 1000 cycles (-55ºC to 125ºC). The 
difference in material (PCB, ceramic, solder) expansion rates can induce cracks within components that 
cause components to electrically fail. 
 
The FlexiCap

 termination material absorbs some of the strain created during repeated rapid 

temperature changes and PSL components terminated with FlexiCap

 pass temperature cycle tests 

such as 1000 cycles (-55ºC to 125ºC).  Reference JESD22-A104. 
 

Mean Bend - 

 

 

Termination (Y) code

 

0

 

2

 

4

 

6

 

8

 

10

 

X7R

 

0805 Y

 

X7R

 

1206 Y

 

X7R

 

1210 Y

 

X7R

 

1812 Y

 

X7R

 

2220 Y

 

Case Size

 

mm

 

PSL with FlexiCap

 

Mean Bend -  

 

 Termination (J) code

 

0

 

2

 

4

 

6

 

8

 

10

 

X7R

 

0805 J

 

X7R

 

1206 J

 

X7R

 

1210 J

 

X7R

 

1812 J

 

X7R

 

2220 J

 

mm

 

PSL without FlexiCap

 

 

Case Size

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

 

Application Note  

Reference No.  

AN0042 – PSL range 

with FlexiCap™ 

Issue 2 

Page 7 of 9 

 

 

 

Customer Qualification 

The FlexiCap

 termination material has used been customers since 1999 and the qualifications 

conducted by customers have been successful. The reaction to FlexiCap

 termination has been 

extremely favourable and the demand for FlexiCap

 terminated capacitors continues to increase as 

customers realize the advantages provided. 
 
FlexiCap

 terminated capacitors are supplied to many blue chip companies, O.E.M’s, E.M.S’s and 

international component distributors. Applications include telecoms, military, aerospace, automotive, 
industrial and power supplies.  
 
 

PSL range 

 

Minimum/maximum capacitance values - PSL capacitors 

Rated Voltage 

Chip Size 

0805 

1206 

1210 

1812 

2220 

50V/63V 

220pF - 100nF 

470pF - 470nF 

1nF - 1µF 

N/A 

N/A 

100V 

220pF - 47nF 

470pF - 150nF 

1nF - 330nF 

1nF - 680nF 

1nF – 1.5µF 

200V/250V 

220pF - 27nF 

470pF - 100nF 

1nF - 180nF 

1nF - 470nF 

1nF – 1µF 

500V 

220pF - 10nF 

470pF - 56nF 

1nF - 100nF 

1nF - 220nF 

1nF - 560nF 

630V 

220pF - 5.6nF 

470pF - 47nF 

1nF - 68nF 

1nF - 150nF 

1nF - 330nF 

1000V 

220pF - 3.3nF 

470pF - 10nF 

1nF - 22nF 

1nF - 68nF 

1nF - 100nF 

1nF - 330nF 

1nF - 120nF 

2000V 

N/A 

470pF – 1nF 

1nF - 4.7nF 

1nF - 10nF 

N/A 

470pF - 2.2nF 

Note:

 Other capacitance values may become available, please contact our Sales Office if you need values other than those 

shown in the above table.  For dimensions and soldering information, please visit 

www.knowlescapacitors.com/syfer

. 

 
 

= AECQ200 

 

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

 

Application Note  

Reference No.  

AN0042 – PSL range 

with FlexiCap™ 

Issue 2 

Page 8 of 9 

 

 

 
 

Ordering information - PSL capacitors 

1206 

1K0 

0103 

Chip size 

Termination 

Voltage 

Capacitance in Pico farads 

(pF) 

Capacitance 

tolerance 

Dielectric 

Packaging 

0805 

 

= Nickel barrier with 100% matte tin 

plating. RoHS compliant.  
 

Y

=FlexiCap™ termination base with nickel 

barrier (100% matte tin plating). RoHS 
compliant. Lead free. 

050

 = 50V 

 
First digit is 0. 
 
Second and third digits are 

significant figures of 
capacitance code. 
 
The fourth digit is number of 

0’s following. 
 
Example: 

0103

 = 10000pF 

K

 = ±10% 

J

 = X7R 

T

 = 178mm 

1206 

063

 = 63V 

M

 = ±20% 

S

 = X7R 

AEC-Q200 

(7”) reel 

1210 

100

 = 100V 

 

 

R

 = 330mm 

1812 

200 

= 200V 

 

 

(13”) reel 

2220 

250

 = 250V 

 

 

B

 = Bulk 

 

500

 = 500V 

 

 

pack - tubs 

 

630

 = 630V 

 

 

 

 

1K0

 = 1kV 

 

 

 

 

2K0

 = 2kV 

 

 

 

 

 

Reeled quantities - PSL capacitors 

Chip Size 

0805 

1206 

1210 

1812 

2220 

7” Reel 

3,000 

2,500 

2,000 

500/1,000* 

500/1,000* 

13” Reel 

12,000 

10,000 

8,000 

2,000/4,000* 

2,000/4,000* 

Reel quantity depends on chip thickness.  Please contact our sales office. 

 

For quotations please contact Syfer Sales Department 

SyferSales@knowles.com

Syfer_Application_Notes-html.html
background image

 

 

Application Note  

Reference No.  

AN0042 – PSL range 

with FlexiCap™ 

Issue 2 

Page 9 of 9 

 

 

 

 

Additional Information 

 
Syfer has generated a comprehensive range of application notes (available at

 

www.knowlescapacitors.com/syfer/en/gn/technical-info/application-notes

to provide additional 

information to customers. 

 

 
Application notes that provide additional information with respect to FlexiCap

:  

 

APPLICATION NOTE 

CONTENTS 

AN0001 

FlexCap

TM 

Termination 

AN0002 Bend Testing  

Test methods for Capacitor bend testing, and the 

shape of typical cracks 

AN0005 Mechanical Cracking  

Potential causes of mechanical cracking, corrective 

actions and depanelisation methods 

AN0006 Dielectric Ageing  

Capacitor dielectric ageing 

AN0009 AEC-Q200 Stress Test Qualification  

Provides information on tests performed by Syfer in 

accordance with the AEC-Q200 specification 

AN0010 Lead-free soldering and bend test 

performance  

The effects of Lead-free soldering on bend testing 

through solder choice 

AN0019 Tin Whiskers  

Tin Whiskers mitigation and surface mount chip 

capacitors 

AN0021 Tandem Capacitors  

Tandem capacitors terminated with FlexiCap™ 

provide an ultra-robust and reliable component. 

AN0022 Open Mode Capacitors  

Open mode capacitors terminated with FlexiCap™ 

provide a robust component that fail in an open 

circuit mode. 

 AN0024 Moisture Sensitivity Level Classification 

for Syfer products 

MSL classification IPC / JEDEC J-STD-020D for Syfer 

products. 

 AN0026 Outgassing test results for FlexiCap™ 

capacitors 

Results for ECSS-Q-70-02A outgassing tests on 

FlexiCap™ capacitors. 

AN0028 Soldering / Mounting Chip Capacitors, 

Radial Leaded Capacitors and EMI Filters  

This gives guidance to engineers and board designers 

on mounting and soldering Syfer products.