先学些基础知识,陶瓷电容( 三 )


1.小型化对于便携式摄录机、手机等袖珍型电子产品,需要更加小型化的MLCC产品 。另一方面,由于精密印刷电极和叠层工艺的进步,超小型MLCC产品也逐步面世和取得应用 。以日本矩形MLCC的发展为例,外形尺寸已经从20世纪80年代前期的3216减小到现在的0603 。国内企业生产的MLCC主流产品是0603型,已突破了0402型MLCC大规模生产的技术难关 。
0201型MLCC已研制出样品,产业化技术以及国内市场需求均处于发育成熟阶段,目前最小的020l型MLCC长边甚至不到500μm 。2.低成本化——贱金属内电极MLCC传统的MLCC由于采用昂贵的钯电极或钯银合金电极,其制造成本的70%被电极材料占去 。包括高压MLCC在内的新一代MLCC,采用了便宜的贱金属材料镍、铜作电极,大大降低了MLCC的成本 。
但是贱金属内电极MLCC需要在较低的氧分压下烧结以保证电极材料的导电性,而过低的氧分压会带来介质瓷料的半导化倾向,不利于元件的绝缘性和可靠性 。村田制作所先后开发出几种抗还原瓷料,在还原气氛下烧结,制成的电容器的可靠性可与原先使用贵金属电极的电容器相媲美,这类电容器一面世便很快进入市场 。目前,贱金属化的Y5V组别电容器的销量已占该组别MLCC的一半左右,另外正在寻求扩大贱金属电极在其他组别电容器上的应用 。
我国在这方面也有显著进展 。清华大学与元器件厂商合作用化学方法制备高纯钛酸钡纳米粉(20~100nm),通过受主掺杂和双稀土掺杂构建“核一壳”结构来提高材料高温抗还原性和实现温度稳定特性,研制出一系列具有自主知识产权的温度稳定型高性能纳米/亚微米晶抗还原钛酸钡瓷料,所研制的材料配方组成、制备方法具有独创性,材料综合性能居国际领先水平 。
其中高性能X7R(0302)贱金属内电极MLCC瓷料室温相对介电常数高达3000,陶瓷晶粒尺寸小于300nm,容温变化率小于±12%,介电损耗小于2.5×10-2,绝缘电阻率约为1013Ω·cm 。MLCC击穿场强大于70MV/m 。已制备出超薄层贱金属内电极MLCC产品,陶瓷介质单层厚度约为3μm 。3.大容量化、高频化一方面,伴随半导体器件低压驱动和低功耗化,集成电路的工作电压已由5V降低到3V和1.5V;另一方面,电源小型化需要小型、大容量产品以替代体积大的铝电解电容器 。
为了满足这类低压大容量MLCC的开发与应用,在材料方面,已开发出相对介电常数比BaTiO3高1~2倍的弛豫类高介材料 。在开发新产品过程中,同时发展了三种关键技术,即制取超薄生片粉料分散技术、改善生片成膜技术和内电极与陶瓷生片收缩率相匹配技术 。最近日本的松下电子组件公司成功研制出电容量最大为100μF,最高耐压为25V的大容量MLCC,该产品可用于液晶显示器(LCD)的电源线路 。
通信产业的快速发展对元器件的频率要求越来越高 。美国Vishay公司推出的Cer—F系列MLCC的高频特性可以与薄膜电容器相媲美,在高频段的某些应用中可以替代薄膜电容器 。而我国高频、超高频MLCC产品与国外仍有一定的差距,主要原因是缺乏基础原料及其配方的研发力度 。随着技术不断更新,现已不断涌现出了低失真率和冲击噪声小的产品、高频宽温长寿命产品、高安全性产品以及高可靠低成本产品 。

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