無(wú)機(jī)介質(zhì)電容器產(chǎn)品的小型化與集成化

隨著陶瓷粉體材料性能的提高和疊層技術(shù)的發(fā)展，多層陶瓷電容器的尺寸正逐步縮小。0402產(chǎn)品成為世界片式化電容器市場(chǎng)的主流，而隨著0201產(chǎn)品的大量生產(chǎn)，0402產(chǎn)品讓位于0201產(chǎn)品亦成必然趨勢(shì)。0402產(chǎn)品主要應(yīng)用于移動(dòng)電話和筆記本電腦，0201 產(chǎn)品則主要應(yīng)用于高頻組件、溫度補(bǔ)償型石英振蕩器、壓控振蕩器、IC 卡等產(chǎn)品上。預(yù)計(jì)在2004年，一部手機(jī)中所使用的 MLCC 數(shù)量將由現(xiàn)在的175只減少到120只，其中0201型MLCC的使用量將達(dá)到70%左右。但是由于許多整機(jī)生產(chǎn)廠商的表面貼裝設(shè)備暫時(shí)無(wú)法完成由0402產(chǎn)品向0201產(chǎn)品的替換，使0201產(chǎn)品的應(yīng)用市場(chǎng)尚有一定阻力，但隨著整機(jī)產(chǎn)品小型化的強(qiáng)勁需求，必將推動(dòng)整機(jī)生產(chǎn)廠商完成0402產(chǎn)品向0201產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換0201產(chǎn)品未來(lái)的市場(chǎng)前景將非常廣闊。在產(chǎn)品的小型化方面，產(chǎn)品的集成化進(jìn)程也在同時(shí)進(jìn)行。由于集成電路芯片運(yùn)算速度的提高，工作電壓的降低，以及在 EMC 方面的要求越來(lái)越迫切，無(wú)源元件的使用量越來(lái)越大，尤其是隨著 MCM 技術(shù)的發(fā)展，無(wú)源元件的集成化程度逐漸受到關(guān)注。電容網(wǎng)絡(luò)和陣列化電容作為電容器集成化的兩個(gè)主要方向，其應(yīng)用場(chǎng)合也越來(lái)越多。電容網(wǎng)絡(luò)和陣列化電容具有降低整機(jī)產(chǎn)品成本、縮小組件體積以及提高整機(jī)產(chǎn)品特性等優(yōu)勢(shì)。

提高陶瓷電容器產(chǎn)品容量的技術(shù)途徑重點(diǎn)在改進(jìn)陶瓷材料性能和開發(fā)新的材料體系，提高陶瓷材料的介電常數(shù)，減薄介質(zhì)層厚度和提高疊層數(shù)等方面。1998 年日本太陽(yáng)誘電推出了 100 mF 的多層陶瓷電容器，該產(chǎn)品使用鎳作為電極材料，尺寸為 5750（5.7 mm×5.0 mm×2.5 mm），該產(chǎn)品的出現(xiàn)使得陶瓷電容器在大容量方面的應(yīng)用向前推進(jìn)了一大步。

陶瓷電容器所使用的粉體材料可分為溫度補(bǔ)償型（Ⅰ型）、高介電常數(shù)型（Ⅱ型）及半導(dǎo)體型（Ⅲ型）三個(gè)類別。其中半導(dǎo)體型的陶瓷粉體為還原性鈦酸鋇或鈦酸鍶材料，該類別的材料主要用于制造圓片形半導(dǎo)體陶瓷電容器，適用于低壓電路。多層陶瓷電容器則是以溫度補(bǔ)償型及高介電常數(shù)型陶瓷粉體為主要的原材料，由于各類陶瓷粉體特性不一，所制成的電容器產(chǎn)品的成本也會(huì)有所不同。各類多層陶瓷電容器特性及平均成本可以看出，NP0/COG 陶瓷電容器的平均成本相較其他陶瓷電容器高。NP0/COG 陶瓷電容器多用于通訊產(chǎn)品上，特別是隨著全球移動(dòng)通訊產(chǎn)品需求量急劇擴(kuò)大，使得用于移動(dòng)電話上的 NP0/COG 多層陶瓷電容器需求大增，此系列的電容器產(chǎn)品在未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)仍會(huì)具有廣闊的市場(chǎng)前景。X7R 陶瓷電容器主要用于計(jì)算機(jī)產(chǎn)品上，其平均成本則僅次于 NP0/COG 系列產(chǎn)品，而 Z5U/Y5V 陶瓷電容器因價(jià)格較低，其下游主要應(yīng)用產(chǎn)品（在整機(jī)中可使用Z5U/Y5V 陶瓷電容器的電子產(chǎn)品）為消費(fèi)性電子產(chǎn)品 。

電解電容器(包括鋁電解電容器、鉭電解電容器、鈮電解電容器、鈦電解電容器及合金電解電容器等)和氣體介質(zhì)電容器(包括空氣電容器、真空電容器和充氣電容器等)、紙膜復(fù)合介質(zhì)電容器等，無(wú)機(jī)介質(zhì)電容器(包括陶瓷電容器、云母電容器、玻璃膜電容器、玻璃釉電容器等)，隨著電子整機(jī)產(chǎn)品市場(chǎng)格局的調(diào)整，移動(dòng)通信設(shè)備和便攜式計(jì)算機(jī)異軍突起，為 MLCC 的發(fā)展帶來(lái)巨大的市場(chǎng)空間的同時(shí)，對(duì) MLCC 在縮小尺寸、擴(kuò)大容量、降低 ESR、抗 EMI 特性、寬工作溫度范圍、高可靠性和高頻特性等方面提出了更高的要求。為此，國(guó)內(nèi)外電容器生產(chǎn)廠商都加快了MLCC 生產(chǎn)技術(shù)的開發(fā)，已取得了長(zhǎng)足進(jìn)展。

在陶瓷電容器容量大幅度上升的同時(shí)，日本松下電子部品公司開展了超低電容量值的新一代高頻 MLCC 的研究開發(fā)，于2000年成功開發(fā)出0.05 pF的高頻 MLCC，并從2001年4月份起已開始批量生產(chǎn)，已應(yīng)用到移動(dòng)電話等產(chǎn)品上。樣品售價(jià)每只 10 日?qǐng)A，月產(chǎn)量預(yù)估約 1 000 萬(wàn)只。該新產(chǎn)品可應(yīng)用于對(duì)小型通訊產(chǎn)品雜散容量的高精度修正，其高頻段的介電損耗也只有通常產(chǎn)品的一半。對(duì)于這種超低電容量的MLCC，其尺寸目標(biāo)為1005，最低容量下限定于0.05 pF。該產(chǎn)品的成功開發(fā)是由于松下電子重新成功開發(fā)低介電常數(shù)的瓷料，并借助高精度多層技術(shù)而完成的。松下電子亦將電容量容許誤差由過去的 0.25 pF 降低至 0.03 pF。該新電容器按容量大小已形成 35 種不同規(guī)格的產(chǎn)品，容量值分別為0.05~3.0 pF不等。由于在電極材料上采用了低熔點(diǎn)銀為電極，大大降低了電路的相位噪聲。此外，該產(chǎn)品的電容量受溫度變化的影響較小，幾乎不會(huì)因溫度而使電容量產(chǎn)生變化。為適應(yīng)超高頻段、微波段電路的需要，國(guó)外已研制出了專門用于微波頻段的 MLCC，在 100 MHz~1 GHz 范圍內(nèi)，仍有較高的 Q 值。另外，據(jù)報(bào)道，美國(guó)已可生產(chǎn)可在 4.2 GHz 下工作的 MLCC。 MLCC 的工作頻率最高已達(dá)到 5 GHz。在超高壓方面，美國(guó) Novacap 公司用 NP0 和 X7R 瓷料作介質(zhì)，制得了額定工作電壓最高達(dá) 10 kV 的電容器，這類產(chǎn)品可用于航空航天和軍用電子設(shè)備的電源和倍壓電路中。我國(guó)的 MLCC 產(chǎn)品在此方面尚屬空白 。

1996年9月9日，《電容器用陶瓷介質(zhì)材料》發(fā)布。

1997年5月1日，《電容器用陶瓷介質(zhì)材料》實(shí)施。