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浅谈MLCC陶瓷贴片电容

积层陶瓷电容器(Multi-layer Ceramic Capacitor,MLCC)陶瓷电容器的一种,陶瓷电容分成单层陶瓷电容与积层陶瓷电容 (MLCC),其电容值含量与产品表面积大小、陶瓷薄膜堆栈层数成正比,由于陶瓷薄膜堆栈技术的进步,电容值含量也越高,渐可取代中低电容如电解电容和钽质电容的市场应用,且MLCC可以透过SMT直接黏着,生产速度比电解电容和钽质电容更快,加上3C电子商品走向轻薄短小特性,MLCC易于芯片化、体积小的优势,成为电容器产业的主流产品,约占电容产值比重43%,其次为铝质电解电容,约32%。

MLCC因为物理特性有耐高电压和高热、运作温度范围广,且能够芯片化使体积小,且电容量大、频率特性佳、高频使用时损失率低、适合大量生产、价格低廉及稳定性高等优点,缺点为电容值较小,远不及铝质电解电容,但因陶瓷薄膜堆栈技术越来越进步,电容值含量也越高,电气特性也不断改进,应用上已可以取代低电容值的铝质电容,和价格偏高且有污染问题的钽质电容。

 


电容值

应用市场

MLCC

10~100uF

NB、手机、GPS、消费性电子

钽质电容

47~400uF

NB、手机、工业用电子、车用电子

铝质电容

400uF以上

LCD TV、计算机、影音产品

 

MLCC是由平行的陶瓷材料和电极材料层叠而成,其内部结构为:陶瓷层及内部金属电极层交错堆栈而成,即每一陶瓷层都被上下两个平行电极夹住,形成一个平板电容,再藉由内部电极与外部电极相连结,把每一个电容并联起来,如此可提高电容器的总储存电量。积层陶瓷电容器的总电容量为各电容量之和,电容并联之目的在于增加电容量或储存电荷

MLCC 之材料结构来看,主要分为介电瓷粉与内外电极两方面。介电陶瓷粉末主要原料是钛酸钡,外加各种添加材料后形成NPO、COG、Y5V、X7R、Z5U 等种类,依电气特性应用也各不相同,介电瓷粉决定MLCC的特性。X7R、X5R 与Y5V属于高容值,由等级来看,X5R与X7R优于Y5V,而NPO主要应于通讯产品;若以价格来看,同一尺寸与同一电容值的MLCC,X7R≒X5R>Y5V>Y5U。介电瓷粉全球供应商不多,属寡占市场,以美商Ferro独占全球芯片电容器用之介电瓷粉市场,国内信昌电为国内唯一上游电子材料供应商,主要供应集团母公司华新科及大陆厂商。

MLCC另一项约占生产成本 35%以上成本的是电极金属,过去台湾厂商所采用的电极材料,外电极采用的是,内电极采用钯金属,因为受到主动元件CPU及通讯用元件其速度不断加快的趋势,使MLCC的叠层数也必须提高,MLCC每增加一层叠层就必须涂上一层内电极,叠层数钯金属使用量也遽增,而由于钯金属为稀有贵金属,价格相当昂贵,主要供应来自俄罗斯,在产量稀少的前提下,价格波动十分剧烈,甚至供应不及与缺货,因此业者以卑金属()等金属取代现行的钯金属电极材料,希望藉由BME(卑金属)制程降低近三成的成本。

MLCC具有各种不同规格,而各产品间的差异主要在于电容值(单位电压下贮存电量)、尺寸(1210以上、0805、0603、0402、0201等规格)、温度稳定性(Y5V、X7R及NPO等)、操作电压上限、安规认证、ESR(电容/充放电所需时间)及Q值(对输入能量的耗损程度)等特性。以温度稳定性为例,由于主要原物料介电瓷粉的差异,使得MLCC会产生不同的温度稳定性,其中以Y5V型MLCC单位容值成本最低,X7R次之,NPO则最高,其中由于Y5V型因生产技术难度较低,价格便宜且竞争者多,故以台湾及中国大陆业者为主要供应商,随着便携式电子产品所需之温度稳定性较高,因此X7R及X5R之MLCC将逐渐取代Y5V型。

MLCC依产品尺寸大小可区分为0201、0402、0603、0805及大于1206等规格,0805型、0603型主要用于主机板笔记型计算机等信息产品,0402与0201主要应用在高阶手机上,随着电子产品走向轻薄短小,带动0402及0201规格之产品应用比重持续提升,成长动能来自iPod/iPhone游戏机液晶电视消费性电子产品需求。

MLCC全球主要供应商包括:日系Murata Mfg (市占25%)、TDK(占14%)、Taiyo Yuden(占8%)、KyoceraPanasonic,及国内国巨(市占13%)、华新科(占11%)、禾伸堂天扬蜜望实 达方,与大陆风华高科。日系厂商皆以高容MLCC为主,国内国巨与华新科以生产大宗规格之中低容产品为主,禾伸堂则以利基型高压、高容MLCC为主,佳益电子主要销售销售国巨,风华品牌,原装现货



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