原標題：陶瓷材料｜MLCC片式多層陶瓷電容器應用及制作工藝介紹

被動元件是電子產品不可或缺的基本零部件

電子元器件按是否影響電信號特征進行分類，可分為被動元件與主動元件。其中被動元件無法對電信號進行放大、振蕩、運算等處理和執行，僅具備響應功能且無需外加激勵單元。按被動元件的電路功能，又可進一步細分為電路類器件及連接類器件。

電子元器件分類情況

電阻、電容、電感是三種最主要的電路類被動元件，電容的主要功能在于旁路，去藕，濾波和儲能，電阻則被用于分壓、分流、濾波和阻抗匹配，電感的主要用途為濾波、穩定電流和抗電磁干擾，這些均是電子產品正常工作過程中必不可少的功能，被動元件是電子產品中不可或缺的基本零部件。

主要被動元件及其功能

電容分類繁多， MLCC 用途最廣

被動元件是電子產品中不可或缺的基本零部件，電阻、電容、電感是三種最主要的電路類被動元件。電容應用范圍廣泛，根據電介質的不同，可分為陶瓷電容、鋁式電容、鉭式電容、薄膜電容等，其中陶瓷電容市場占比最高，超過 50%。MLCC作為最主要的陶瓷電容，成為被動電子元件中使用最為廣泛、用途最廣、使用量最大的電子元件。受消費電子、工業、通信、汽車等應用領域的需求驅動，MLCC 市場增長動力足。

國內電容器市場需求結構

MLCC概述

片式多層陶瓷電容器(MLCC)是由印好電極(內電極)的陶瓷介質膜片以錯位的方式疊合起來，經過一次性高溫燒結形成陶瓷芯片，再在芯片的兩端封上金屬層(外電極)，從而形成一個類似獨石的結構體，故也叫獨石電容器。

MLCC誕生于上世紀60年代，最先由美國公司研制成功。目前，MLCC主要生產廠家：美國基美(KEMET)；日本村田、京瓷、丸和、TDK；韓國三星；臺灣國巨、華新科、禾伸堂；大陸有名的則是宇陽、風華高科、三環。其中，國內廠商---宇陽科技的MLCC(01005、0201、0402尺寸)產量比超過90%，位居世界第一位，總產量也躍居全球前三，目前宇陽已成為國內產能最大和全球微型化前三的MLCC廠商。

MLCC 除有電容器"隔直通交"的通性特點外，其還有體積小，比容大，壽命長，可靠性高，適合表面安裝等特點。隨著 MCLL 可靠性和集成度的提高，其使用的范圍越來越廣，廣泛地應用于各種軍民用電子整機和電子設備，如電腦、電話、程控交換機、精密的測試儀器，目前已經成為應用最普遍的陶瓷電容產品。

MLCC的分類

1. 根據所采用的陶瓷介質的類型分類

根據所采用的陶瓷介質的類型，MLCC可劃分為兩大類：Class 1和Class 2兩類。

※Class 1類

具有極高的穩定性，其電容量幾乎不隨時間、交流信號、外加直流偏壓的變化而改變，同時具有極低的介質損耗，即高Q值。適用于對容量高精度和應用頻率要求較高的諧振電路。根據電容量的溫度系數，有可分為溫度穩定型和溫度補償型兩種。

※Class 2類

具有很高的體積比容量，適用于旁路、耦合、濾波以及對容量穩定性要求不高的鑒頻電路。在DC-DC(AC)變換器和開關電源濾波電路中逐步取代鉭電解電容、鋁電解電容。

2. 按照溫度特性、材質、生產工藝、填充介質的不同分類

按照溫度特性、材質、生產工藝、填充介質的不同，MLCC可以分成如下幾種：NPO、COG、Y5V、Z5U、X7R、X5R等。它們的主要區別如下：

-C0G、NPO電容器具有高溫度補償特性，適合作旁路電容和耦合電容

-X7R電容器是溫度穩定型陶瓷電容器，適合要求不高的工業應用

-Z5U電容器特點是小尺寸和低成本，尤其適合應用于去耦電路

-Y5V電容器溫度特性最差，但容量大，可取代低容鋁電解電容

可見，在相同的體積下由于填充介質不同所組成的電容器的容量就不同，隨之帶來的電容器的介質損耗、容量穩定性等也就不同，所以在使用電容器時應根據電容器在電路中作用不同來選用不同的電容器：NPO、COG溫度特性平穩、容值小、價格高；Y5V、Z5U溫度特性大、容值大、價格低；X7R、X5R則介于以上兩種之間。

3. 按照材料SIZE封裝大小分類

MLCC按材料SIZE封裝大小，大致可以分為3225、3216、2012、1608、1005、0603、0402，0201，01005等等。 數值越大，SIZE就更寬更厚。

MLCC的制造工藝

1. MLCC 應用范圍廣，制作工藝復雜

MLCC 廣泛運用于各種高、低頻電容中，具有高可靠性，高精度，高集成，低功耗，大容量，小體積和低成本等特點，起到退耦、耦合、濾波、旁路和諧振等作用，適用范圍覆蓋軍民用電子整機和電子設備，如電腦、手機、程控交換機、精密的測試儀器等。

MLCC 結構示意圖

MLCC 由平行的陶瓷材料和電極材料層疊而成，每一層陶瓷都被上下兩個平行電極夾住形成一個平板電容，內部電極和外部電極相連起每個電容，疊層的電容越多，存儲的總電量越大.

MLCC 截面圖

MLCC 具有各種不同規格，而各產品間的差異主要在于電容值(單位電壓下貯存電量)、尺寸(1210 以上、0805、0603、0402、0201 等規格)、溫度穩定性(Y5V、X7R 及 NPO 等)、操作電壓上限、安規認證、ESR(電容/充放電所需時間)及 Q 值(對輸入能量的耗損程度)等特性。

隨著電子產業迅速發展，MLCC 的發展也呈現多元化：

(1)為了適應便攜式通信工具的需求，向大容量、尺寸小型化的方向發展。通過金屬電極材料、提高介電常數、高層化技術、納米微粒技術等可提高容量，通過小尺寸產品的 SMT 技術、高精度積層技術等可將 MLCC 尺寸做小做薄。

(2)為了適應某些電子整機和設備向大功率高耐壓的方向發展(軍用通信設備居多)，向高耐壓大電流、大功率、超高Q值低 ESR 型的中高壓片式電容器發展。高壓可靠性試驗技術、耐熱設計技術、排容技術等可推進 MLCC該方面的發展。

(3)為了適應線路高度集成化的要求，向多功能復合片式電容器(LTCC)發展，低溫共燒技術、復合材料技術、三次元回路設計技術的研發也逐漸成為熱點。

2. MLCC技術壁壘高，對核心原材料、制造工藝等環節要求高

MLCC 的成本由原材料、包裝材料、人工和設備折舊等構成，其中原材料成本占比最大，在 30%-65%之間。從材料結構來看，主要分為陶瓷粉料與內外電極，上游材料不僅價格高且直接影響產品性能。

MLCC 成本結構

主要原料是鈦酸鋇、氧化鈦、鈦酸鎂、鈦酸鎂等，形成 COG、Y5V、X7R、NPO 等種類，依電氣特性應用各不相同決定 MLCC 的特性，來決定不同的燒結溫度與燒結氣體，產能主要集中在日韓臺企業。

陶瓷粉料的核心在于純度、顆粒大小和形狀，另一方面在生產過程中的環保要求也日益受重視。高純、超細和高性能陶瓷粉體制造技術和工藝是主要制約我國陶瓷產業發展的瓶頸，目前國內以國瓷材料、三環集團為代表的廠商已掌握相關納米分散技術，國瓷材料在全球市占率約占 10%，已基本滿足國內中低端 MLCC 需求，但部分特殊功能粉末還需向國外廠商如 Ferro、Sakai 等采購。日本廠家(例如村田)根據大容量(10μF 以上)的需求，在 D50為 100 納米的濕法 BaTiO3 基礎上添加稀土金屬氧化物改性，形成高可靠性的X7R 陶瓷粉料，最終制作出 10μF-100μF 小尺寸(如 0402、0201 等)MLCC，國內較日本廠商在先進粉體技術還有一段差距。

MLCC另一項主要原材料是內外電極金屬，電極及封裝繞線等需銅、銀、鎳、鐵、鈀等金屬，其價格波動對 MLCC 影響較大。受到主動元件 CPU 及通訊用元件速度不斷加快的趨勢影響，MLCC 的疊層數逐漸提高，內電極金屬用量也增加。

美國于 1960 年發明 MLCC 電極，材料為鈀或鈀銀合金，過去臺灣廠商外電極采用銀，內電極采用鈀金屬，根據此材料特性的制程技術又稱為 NME(Noble Metal Electrode，貴金屬電極)。鈀金屬作為稀有貴金屬，價格相當昂貴，主要供應來自俄羅斯，產量稀少導致價格波動十分劇烈，甚至供應不及與缺貨，因此業內也常以卑金屬(鎳、銅)等金屬取代鈀金屬電極材料，使成本下降近 70%，基于此材料的制程技術為 BME(Base Metal Electrode，卑金屬電極)。兩種技術生成運用的特性稍有不同，NME 比較穩定，常作為耐高壓產品，成本較高；BME 屬于低成本產品，允差較大，一般運用于對穩定性要求不高的產品。2016年底-2017年底，由于上游金屬大幅漲價，MLCC 價格也隨之受到影響而上調。

2016年底-2017年底現貨鈀金銅、鋁、鎳價格漲幅變化

3. MLCC 制造工藝復雜，國外技術領先

MLCC 生產過程中，首先需調漿，即將陶瓷粉和粘合劑、溶劑等按一定比例經過球磨，形成陶瓷漿料。之后將陶瓷漿料通過流延機的澆注口，將其涂布在繞行的 PET 膜(Film)上，形成一層均勻的漿料薄層，再通過高溫、干燥、定型、剝離，脫膜成型得到陶瓷膜片，一般厚度在 10-30μm。然后在介質薄膜上進行內部電極印刷，并將印有內電極的陶瓷介質膜片堆疊熱壓形成多電容器并聯，切割、去粘結劑后高溫燒結成一個不可分割的整體電子元器件，然后在電子元器件的端部沾涂外電極，使之與內電極形成良好的電氣連接，形成 MLCC 的兩極。

MLCC 制造流程

除原材料外，MLCC 制作流程中的主要壁壘有以下方面：

轉移膠帶的材料要求較高，不能與陶瓷漿料成分之間產生化學反應，需要匹配陶瓷漿料的表面張力，確保陶瓷涂層厚度均勻；此外其平整度要求凸點需控制在 0.2μm 以內。該膠帶原料為 PET 原膜，國內目前主要從日本進口，原膜約占成本 60%，未來隨產品越來越薄，預計成本降低，更多被工藝成本取代。

多層介質薄膜疊層印刷技術難度高。為了迎合電子發展需求在小尺寸基礎上制造更高電容值的 MLCC，多層介質薄膜疊層印刷技術應運而生。日本公司工藝已能實現在 2μm 的薄膜介質上疊 1000 層，生產出單層介質厚度為1μm 的 100μFMLCC，它具有較片式鉭電容器更低的 ESR 值和更寬的工作溫度范圍(-55℃-125℃)。國內風華高科 MLCC 制作水平最高，能夠完成流延成3μm 厚的薄膜介質，燒結成瓷后 2μm 厚介質的 MLCC。但與國外先進的疊層印刷技術相比國內技術還有一定差距，設備自動換程度和精度也有待提高。

陶瓷粉料&金屬電極共燒技術壁壘高。MLCC 由多層陶瓷介質印刷內電極漿料，疊合共燒而成，為解決不同收縮率的陶瓷介質和內電極金屬如何在高溫燒成后不會分層、開裂，即陶瓷粉料和金屬電極共燒問題。低溫陶瓷共燒技術就是解決這一難題的關鍵技術，掌握好該技術可以生產出更薄介質(2μm 以下)、更高層數(1000 層以上)的 MLCC。當前日本公司不僅有各式氮氣氛窯爐(鐘罩爐和隧道爐)，在設備自動化、精度方面有明顯的優勢，在低溫陶瓷共燒技術方面也領先于其他各國。

來源：中國產業信息網、搜狐網返回搜狐，查看更多

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總結

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