MLCC的發(fā)展方向呈現(xiàn)多元化

什么是MLCC

片式多層陶瓷電容器 (Multi-layer Ceramic Capacitor 簡(jiǎn)稱MLCC)是電子整機(jī)中主要的被動(dòng)貼片元件之一，它誕生于上世紀(jì)60年代，最先由美國(guó)公司研制成功，后來(lái)在日本公司(如村田Murata、TDK、太陽(yáng)誘電等)迅速發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化，至今依然在全球MLCC領(lǐng)域保持優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)為生產(chǎn)出MLCC具有高可靠、高精度、高集成、高頻率、智能化、低功耗、大容量、小型化和低成本等特點(diǎn)。

MLCC —簡(jiǎn)稱片式電容器，是由印好電極（內(nèi)電極）的陶瓷介質(zhì)膜片以錯(cuò)位的方式疊合起來(lái)，經(jīng)過(guò)一次性高溫?zé)Y(jié)形成陶瓷芯片，再在芯片的兩端封上金屬層（外電極），從而形成一個(gè)類似獨(dú)石的結(jié)構(gòu)體，故也叫獨(dú)石電容器。

MLCC除有電容器 “隔直通交”的通性特點(diǎn)外，其還有體積小，比容大，壽命長(zhǎng)，可靠性高，適合表面安裝等特點(diǎn)。隨著世界電子行業(yè)的飛速發(fā)展，作為電子行業(yè)的基礎(chǔ)元件，片式電容器也以驚人的速度向前發(fā)展，每年以10%～15%的速度遞增。目前，世界片式電容的需求量在 2000億支以上，70%出自日本（如MLCC大廠村田muRata），其次是歐美和東南亞（含中國(guó)）。隨著片容產(chǎn)品可靠性和集成度的提高，其使用的范圍越來(lái)越廣，廣泛地應(yīng)用于各種軍民用電子整機(jī)和電子設(shè)備。如電腦、電話、程控交換機(jī)、精密的測(cè)試儀器、雷達(dá)通信等。

簡(jiǎn)單的平行板電容器的基本結(jié)構(gòu)是由一個(gè)絕緣的中間介質(zhì)層加外兩個(gè)導(dǎo)電的金屬電極，基本結(jié)構(gòu)如下：

下圖-(片式多層陶瓷電容器，獨(dú)石電容，片式電容，貼片電容) MLCC實(shí)物結(jié)構(gòu)圖

為了滿足電子整機(jī)不斷向小型化、大容量化、高可靠性和低成本的方向發(fā)展。MLCC也隨之迅速向前發(fā)展：種類不斷增加，體積不斷縮小，性能不斷提高，技術(shù)不斷進(jìn)步，材料不斷更新，輕薄短小系列產(chǎn)品已趨向于標(biāo)準(zhǔn)化和通用化。其應(yīng)用逐步由消費(fèi)類設(shè)備向投資類設(shè)備滲透和發(fā)展。移動(dòng)通信設(shè)備更是大量采用片式元件。

隨著世界電子信息產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，MLCC的發(fā)展方向呈現(xiàn)多元化：

1、為了適應(yīng)便攜式通信工具的需求，片式多層電容器也正在向低壓大容量、超小超薄的方向發(fā)展。

2、為了適應(yīng)某些電子整機(jī)和電子設(shè)備向大功率高耐壓的方向發(fā)展（軍用通信設(shè)備居多），高耐壓大電流、大功率、超高Q值低ESR型的中高壓片式電容器也是目前的一個(gè)重要的發(fā)展方向。

3、為了適應(yīng)線路高度集成化的要求，多功能復(fù)合片式電容器（LTCC）正成為技術(shù)研究熱點(diǎn)。

MLCC的主要材料和核心技術(shù)及LCC的優(yōu)點(diǎn)

1、材料技術(shù)(陶瓷粉料的制備)

現(xiàn)在MLCC用陶瓷粉料主要分為三大類(Y5V、X7R和COG)。其中X7R材料是各國(guó)競(jìng)爭(zhēng)最激烈的規(guī)格，也是市場(chǎng)需求、電子整機(jī)用量最大的品種之一，其制造原理是基于納米級(jí)的鈦酸鋇陶瓷料(BaTiO3)改性。日本廠家（如村田muRata）根據(jù)大容量(10μF以上)的需求，在D50為100納米的濕法BaTiO3基礎(chǔ)上添加稀土金屬氧化物改性，制造成高可靠性的X7R陶瓷粉料，最終制作出10μF-100μF小尺寸(如0402、0201等)MLCC。國(guó)內(nèi)廠家則在D50為300-500納米的BaTiO3基礎(chǔ)上添加稀土金屬氧化物改性制作X7R陶瓷粉料，跟國(guó)外先進(jìn)粉體技術(shù)還有一段差距。

2、疊層印刷技術(shù)(多層介質(zhì)薄膜疊層印刷)

如何在0805、0603、0402等小尺寸基礎(chǔ)上制造更高電容值的MLCC一直是MLCC業(yè)界的重要課題之一，近幾年隨著材料、工藝和設(shè)備水平的不斷改進(jìn)提高，日本公司已在2μm的薄膜介質(zhì)上疊1000層工藝實(shí)踐，生產(chǎn)出單層介質(zhì)厚度為1μm的100μFMLCC，它具有比片式鉭電容器更低的ESR值，工作溫度更寬(-55℃-125℃)。代表國(guó)內(nèi)MLCC制作最高水平的風(fēng)華高科公司能夠完成流延成3μm厚的薄膜介質(zhì)，燒結(jié)成瓷后2μm厚介質(zhì)的MLCC，與國(guó)外先進(jìn)的疊層印刷技術(shù)還有一定差距。當(dāng)然除了具備可以用于多層介質(zhì)薄膜疊層印刷的粉料之外，設(shè)備的自動(dòng)化程度、精度還有待提高。

3、共燒技術(shù)(陶瓷粉料和金屬電極共燒)

MLCC元件結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，由陶瓷介質(zhì)、內(nèi)電極金屬層和外電極三層金屬層構(gòu)成。MLCC是由多層陶瓷介質(zhì)印刷內(nèi)電極漿料，疊合共燒而成。為此，不可避免地要解決不同收縮率的陶瓷介質(zhì)和內(nèi)電極金屬如何在高溫?zé)珊蟛粫?huì)分層、開裂，即陶瓷粉料和金屬電極共燒問(wèn)題。共燒技術(shù)就是解決這一難題的關(guān)鍵技術(shù)，掌握好的共燒技術(shù)可以生產(chǎn)出更薄介質(zhì)(2μm以下)、更高層數(shù)(1000層以上)的MLCC。當(dāng)前日本公司在MLCC燒結(jié)專用設(shè)備技術(shù)方面領(lǐng)先于其它各國(guó)，不僅有各式氮?dú)夥崭G爐(鐘罩爐和隧道爐)，而且在設(shè)備自動(dòng)化、精度方面有明顯的優(yōu)勢(shì)。

片式多層陶瓷電容器，獨(dú)石電容，片式電容，貼片電容) MLCC的優(yōu)點(diǎn)：
1、由于使用多層介質(zhì)疊加的結(jié)構(gòu)，高頻時(shí)電感非常低，具有非常低的等效串聯(lián)電阻，因此可以使用在高頻和甚高頻電路濾波無(wú)對(duì)手；2、無(wú)極性，可以使用在存在非常高的紋波電路或交流電路；
3、使用在低阻抗電路不需要大幅度降額；
4、擊穿時(shí)不燃燒爆炸，安全性高。

審核編輯：何安