TDK：詳解MLCC技術(shù)及材料未來(lái)發(fā)展

中心議題：

?MLCC技術(shù)及材料未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

解決方案：

?MLCC封裝趨向小型化及薄型化發(fā)展

?MLCC性能走向低ESL/ESR和大容量化

?MLCC未來(lái)技術(shù)發(fā)展動(dòng)向

隨著半導(dǎo)體集成技術(shù)的發(fā)展，IC的集成度越來(lái)越高，線路板表面上元器件的使用日趨減少。不過(guò)隨著各種電子設(shè)備功能的增加、半導(dǎo)體器件的高速化低功耗(低電壓驅(qū)動(dòng))趨勢(shì)、電子模塊的小型化及接口數(shù)增加，勢(shì)必會(huì)引起電子回路的電磁干擾，為了使電子線路能正常穩(wěn)定地工作，就需要增加外圍元件來(lái)消除電磁噪聲保證電路的正常工作，這對(duì)于被動(dòng)元件的需求反而有所增加。

MLCC封裝趨向小型化及薄型化發(fā)展

手機(jī)、手提電腦、游戲機(jī)、液晶電視等家用電器的多功能化、小型化，對(duì)電容、電感、電阻、接插件等元件也提出了更高的要求。TDK為了順應(yīng)市場(chǎng)的需求，積極推進(jìn)小型、大容量應(yīng)用，正在完善從C0603到C0402尺寸的超小型MLCC產(chǎn)品系列布局。

C0402尺寸與C0603尺寸相比可節(jié)省大約40~50%的貼片有效面積，同時(shí)小型化還可以減少由于布線而產(chǎn)生的寄生感抗和寄生電阻。由于尺寸的減少，元件自身的ESL(串聯(lián)等效電感)/ESR(串聯(lián)等效電阻)可以變得更小，同時(shí)對(duì)電容的高頻特性也非常有利。

MLCC性能走向低ESL/ESR和大容量化

對(duì)應(yīng)PC、手機(jī)等終端機(jī)的小型輕量化、多功能化發(fā)展趨勢(shì)，除了高密度貼片的要求以外，為了滿足電子回路的高性能、多功能，LSI的工作頻率越來(lái)越高，這對(duì)于低阻抗電源供給也提出了更高的要求。對(duì)于手機(jī)等移動(dòng)類電子終端設(shè)備，為了使充電電池使用時(shí)間更長(zhǎng)，驅(qū)動(dòng)電壓會(huì)越來(lái)越低，同時(shí)為了防止設(shè)備的誤動(dòng)作，EMC對(duì)策也變得越來(lái)越重要，市場(chǎng)對(duì)于能夠在寬頻(MHz~GHz)使用的低阻抗低感抗ESR/ESL、小尺寸大容量MLCC的需求變得更為迫切。

在電子線路中，由于各種噪聲的影響，使得IC供電線的電壓經(jīng)常發(fā)生變動(dòng)，從而造成IC器件不能正常工作。對(duì)于CPU、GPU、MPU等高速計(jì)算的半導(dǎo)體器件，由于時(shí)鐘頻率的提高，在線路中會(huì)產(chǎn)生較為突變的電壓變化，此時(shí)既要能夠在高速環(huán)境下工作，又能使電源電壓穩(wěn)定，這就需要在這些高頻的IC周圍配置上既能消除噪聲，也能使電源電壓穩(wěn)定的高容量、低阻抗的MLCC。一般的電容器由于ESR、ESL的存在，隨著工作頻率的增加，它的阻抗也隨之增加。在設(shè)計(jì)上一般會(huì)采用適用于不同頻率的電容組合來(lái)對(duì)應(yīng)，這就需要增加電容的使用數(shù)量，但這樣并沒有提高抑制噪聲的帶寬。TDK開發(fā)的高容量三端子MLCC系列，可以既使電容的使用數(shù)量減少，又可以提高高頻帶抑制噪聲的能力。

便攜式終端機(jī)如手機(jī)、GPS對(duì)MLCC的體積、厚度與重量提出了更高的要求，為了對(duì)應(yīng)該類市場(chǎng)的需求，TDK還推出了超薄型的倒置MLCC系列，它的厚度只有0.35毫米，對(duì)于高頻帶寬的低阻抗非常有效。另一方面，高Q值的MLCC其共振頻率SRF是比較高的，同時(shí)具有非常低的阻抗，當(dāng)這種高Q值MLCC組合和IC共用時(shí)，會(huì)引起新的噪聲。

MLCC未來(lái)技術(shù)發(fā)展動(dòng)向

陶瓷貼片電容性能的提高主要體現(xiàn)在以下五個(gè)方面：

電氣特性：?jiǎn)挝惑w積容量密度的提高是由高介質(zhì)率材料、薄層化、多層化所構(gòu)成，同時(shí)，頻率響應(yīng)特性、直流偏置電壓特性、損耗系數(shù)也是非常重要的特性。

功能：應(yīng)用制品的不同要求對(duì)MLCC提出了各種各樣的功能要求，MLCC的設(shè)計(jì)用模擬技術(shù)也是很重要的。

可靠性：由于應(yīng)用制品的多樣性，MLCC的工作溫度范圍、使用電壓等條件越來(lái)越苛刻，由于汽車電裝化的加速，電容的小型、高性能化和在高溫、高耐壓條件下的可靠性是非常重要的。同時(shí)產(chǎn)業(yè)用的電子設(shè)備要求MLCC在非?？量痰臈l件下耐高低溫沖擊要具有非常高的可靠性，并且能夠正常穩(wěn)定地進(jìn)行工作。

SMT貼片：高密度的貼裝要求MLCC在尺寸、形狀、精度以及端子電極、編帶形態(tài)也提出了很高的要求，例如TDK的窄間距編帶、有利用環(huán)保、可再生利用。

價(jià)格：隨著MLCC向小型化、高容量化發(fā)展以及市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，近年來(lái)價(jià)格的下降也是非常顯著的，但是由于制造工藝的難度增加，電解質(zhì)的微小化、薄層化降低了制品的合格率，使生產(chǎn)成本有所增加。當(dāng)然，這個(gè)高性能和低價(jià)格的矛盾是需要制造廠商進(jìn)一步解決的。

材料技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

支撐MLCC發(fā)展的最重要是材料技術(shù)的開發(fā)，從1991年開始，MLCC的內(nèi)部電極從貴金屬(Pd、Ag)到賤金屬(N)的工業(yè)化的成功開始，使MLCC的小型化大容量化有了飛速的發(fā)展。與此同時(shí)薄層、多層化技術(shù)、設(shè)計(jì)的寬容度也有了飛速的提高。

TDK公司高介質(zhì)率材料的開發(fā)正在快速發(fā)展，介質(zhì)厚度小于1μm，介質(zhì)顆粒直徑在0.2~0.25μm之間，介質(zhì)率在3,800~4,000之間。介質(zhì)的微細(xì)化是介質(zhì)薄層化的基礎(chǔ)，一般來(lái)說(shuō)介質(zhì)的顆粒微細(xì)化會(huì)導(dǎo)致介質(zhì)材料的介質(zhì)率降低，這是材料設(shè)計(jì)的一個(gè)難點(diǎn)所在。TDK公司在材料開發(fā)方面采用了以BaTiO3高結(jié)晶的鈦酸鋇為主要的材料，使得介質(zhì)的細(xì)微化和高介質(zhì)率成為可能。

電子設(shè)備的小型化、高性能化是今后電子工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，由于根據(jù)目前的經(jīng)濟(jì)狀況，價(jià)格的競(jìng)爭(zhēng)不可避免，這對(duì)MLCC的制造廠商也提出了更高的要求。對(duì)于材料技術(shù)、模擬技術(shù)、制造工序技術(shù)的開發(fā)將是所有MLCC生產(chǎn)廠商所面臨的課題。