陶瓷基板在片式多層陶瓷電容中的重要作用

 陶瓷基板在陶瓷電容中作為介質(zhì)基板起著非常重要的作用，陶瓷基板的各項優(yōu)勢滿足片式多層陶瓷電容產(chǎn)品的性能要求和發(fā)展趨勢。

 一，陶瓷電容的分類和市場趨勢

       陶瓷電容可分為單層陶瓷電容、片式多層陶瓷電容（MLCC）和引線式多層陶瓷電容，其中MLCC由于其小體積、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高及適于SMT技術(shù)等優(yōu)點而發(fā)展迅速，是最主要的產(chǎn)品類型，占陶瓷電容器市場約93%，是世界上用量最大、發(fā)展最快的基礎(chǔ)元件之一。

二，片式多層陶瓷電容器（MLCC）的發(fā)展方向

片式多層陶瓷電容器（MLCC）主要用于各類軍用、民用電子整機中的振蕩、耦合、

濾波、旁路電路中，應(yīng)用領(lǐng)域包括信息技術(shù)、消費電子、通信、新能源、工業(yè)控制等各行業(yè)。受智能化消費電子產(chǎn)品、新能源汽車、5G以及工業(yè)自動化的需求驅(qū)動，國內(nèi)外企業(yè)相繼在調(diào)整產(chǎn)品方向，向小型化、高容量和車用等高端MLCC市場轉(zhuǎn)移，MLCC不斷向著小型化、薄層化、大容量化、高頻化、高可靠以及低成本化的方向發(fā)展。

1、小型化

隨著表面貼裝技術(shù)的發(fā)展及片式元器件在電子信息產(chǎn)業(yè)中的廣泛應(yīng)用，各類片式元器件不斷向著小型化發(fā)展。超小體積、超薄的MLCC在電子設(shè)備的高密度貼裝，有利于電子設(shè)備的小型化發(fā)展。

圖  MLCC的尺寸變遷及構(gòu)成比

MLCC產(chǎn)品的尺寸正由0805、0603、0402向0201、01005、008004發(fā)展，特別是以0201尺寸為主的小尺寸MLCC應(yīng)用越來越廣并逐漸成為電容器產(chǎn)業(yè)的主流產(chǎn)品。

2、大容量化

為匹配終端不斷增加的功能，尤其是 AP、GPU等高性能半導(dǎo)體消費電力高，電池容量增長，因此能夠儲存大量電能的大容量MLCC必不可少。

由上式可以看出，MLCC的容量正比于陶瓷介質(zhì)的相對介電常數(shù)、內(nèi)電極層數(shù)、內(nèi)電極的疊加面積，反比于介質(zhì)陶瓷的厚度，因此，為了使MLCC大容量化，必須開發(fā)出高介電常數(shù)的陶瓷介質(zhì)，電介質(zhì)的薄層化、增加電介質(zhì)層層數(shù)以及提高有效面積的效率。

3、高頻、高性能化

從2G到5G，通信技術(shù)向著高頻化發(fā)展，對MLCC的要求也越高。電容產(chǎn)品中存在等效直列阻抗值（ESR）和等效直列電感值（ESL）。ESR是由內(nèi)外電極的電阻及介電體損耗產(chǎn)生，ESL是由內(nèi)外電極結(jié)構(gòu)產(chǎn)生對高頻降噪的主要影響。

高頻化要求MLCC具有低的ESR和ESL。當MLCC的ESR與ESL越低、將會越接近純電容的特性，其自諧振頻率會往越高頻率移動，更適合在高頻方面應(yīng)用。在高頻、高功率下要求MLCC發(fā)熱升溫要低，可靠性要高。

小型化、多層化和減小尺寸長寬比是降低ESL的有效方法。由于多層陶瓷電容是由復(fù)數(shù)層的內(nèi)部電極構(gòu)成的，降低ESR數(shù)值時需要通過控制內(nèi)部電極的厚度和層數(shù)。

4、高可靠性

隨著MLCC的應(yīng)用場景擴展，對MLCC的可靠性要求越來越高。一般來說，85℃適用于消費類電子設(shè)備，125℃適用于車載設(shè)備、安防、通信模塊等，基站、汽車動力系統(tǒng)、工業(yè)級等高溫、高功率的惡劣環(huán)境，保證溫度高達150℃，因此要求MLCC要有很高的可靠性。

     5、賤金屬化

     MLCC是由印好電極（內(nèi)電極）的陶瓷介質(zhì)膜片以錯位的方式疊合起來，經(jīng)過一次性高溫燒結(jié)形成陶瓷芯片，再在芯片的兩端封上金屬層（外電極）而制成，其結(jié)構(gòu)如下圖所示，由內(nèi)電極、外電極和陶瓷介質(zhì)三部分組成：

一直到1995年，絕大多數(shù)的MLCC都使用鈀-銀合金或純金屬鈀貴金屬內(nèi)電極（PME），這種電極材料成本較高，隨著MLCC層數(shù)的增多，內(nèi)電極面積也不斷增加，采用Ni、Cu等賤金屬內(nèi)電極（BME）替代貴金屬，可以大大降低成本。經(jīng)過多年的發(fā)展，BME-MLCCs已經(jīng)成為多層共燒陶瓷電容器的主流產(chǎn)品，全球二類陶瓷介質(zhì)MLCC中的99%為BME-MLCCs。

6、環(huán)保化

隨著環(huán)保意識的不斷提高，MLCC要求開發(fā)不含鉛等有害物質(zhì)的陶瓷介質(zhì)材料（如鈦酸鋇系）以及無鉛焊料。

三，陶瓷基板在片式多層陶瓷電容器中的應(yīng)用優(yōu)勢

      片式多層陶瓷電容微型化發(fā)展、需要高頻化、可靠性高、電池容量大、環(huán)保等要求，采用陶瓷基板做介質(zhì)基板，能夠滿足片式多層陶瓷電容產(chǎn)品的性能和發(fā)展趨勢。主要是基于陶瓷基板可以做到較小尺寸；陶瓷基板介電常數(shù)穩(wěn)定，介電損耗小；高頻性能穩(wěn)定；電流承載量高；耐高溫、耐磨損、耐壓、使用壽命長、無機環(huán)保等特點，使得陶瓷基板在片式多層陶瓷電容產(chǎn)品領(lǐng)域備受青睞。更多陶瓷基板相關(guān)可以咨詢金瑞欣特種電路。