TDK：詳解MLCC技術(shù)及材料未來發(fā)展

中心議題：

?MLCC技術(shù)及材料未來發(fā)展趨勢

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未來技術(shù)發(fā)展動向

隨著半導體集成技術(shù)的發(fā)展，IC的集成度越來越高，線路板表面上元器件的使用日趨減少。不過隨著各種電子設備功能的增加、半導體器件的高速化低功耗(低電壓驅(qū)動)趨勢、電子模塊的小型化及接口數(shù)增加，勢必會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消除電磁噪聲保證電路的正常工作，這對于被動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、手提電腦、游戲機、液晶電視等家用電器的多功能化、小型化，對電容、電感、電阻、接插件等元件也提出了更高的要求。TDK為了順應市場的需求，積極推進小型、大容量應用，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，同時對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

對應PC、手機等終端機的小型輕量化、多功能化發(fā)展趨勢，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的工作頻率越來越高，這對于低阻抗電源供給也提出了更高的要求。對于手機等移動類電子終端設備，為了使充電電池使用時間更長，驅(qū)動電壓會越來越低，同時為了防止設備的誤動作，EMC對策也變得越來越重要，市場對于能夠在寬頻(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，從而造成IC器件不能正常工作。對于CPU、GPU、MPU等高速計算的半導體器件，由于時鐘頻率的提高，在線路中會產(chǎn)生較為突變的電壓變化，此時既要能夠在高速環(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。在設計上一般會采用適用于不同頻率的電容組合來對應，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。

便攜式終端機如手機、GPS對MLCC的體積、厚度與重量提出了更高的要求，為了對應該類市場的需求，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，同時具有非常低的阻抗，當這種高Q值MLCC組合和IC共用時，會引起新的噪聲。

MLCC未來技術(shù)發(fā)展動向

陶瓷貼片電容性能的提高主要體現(xiàn)在以下五個方面：

電氣特性：單位體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，頻率響應特性、直流偏置電壓特性、損耗系數(shù)也是非常重要的特性。

功能：應用制品的不同要求對MLCC提出了各種各樣的功能要求，MLCC的設計用模擬技術(shù)也是很重要的。

可靠性：由于應用制品的多樣性，MLCC的工作溫度范圍、使用電壓等條件越來越苛刻，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。同時產(chǎn)業(yè)用的電子設備要求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。

價格：隨著MLCC向小型化、高容量化發(fā)展以及市場的競爭，近年來價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。當然，這個高性能和低價格的矛盾是需要制造廠商進一步解決的。

材料技術(shù)發(fā)展趨勢

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。與此同時薄層、多層化技術(shù)、設計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)的微細化是介質(zhì)薄層化的基礎，一般來說介質(zhì)的顆粒微細化會導致介質(zhì)材料的介質(zhì)率降低，這是材料設計的一個難點所在。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)的細微化和高介質(zhì)率成為可能。

電子設備的小型化、高性能化是今后電子工業(yè)的發(fā)展趨勢，由于根據(jù)目前的經(jīng)濟狀況，價格的競爭不可避免，這對MLCC的制造廠商也提出了更高的要求。對于材料技術(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。