高可靠领域的MLCC发展方向是什么?


来源:中国粉体网   空青

[导读]  MLCC逐步向高端市场发展,如电子通讯、汽车电子、医疗设备、航天航空、军工等高可靠领域均对高端MLCC性能提出了严格要求。

中国粉体网讯  陶瓷电容器是以陶瓷材料为介质的电容器总称,品种繁多,外形尺寸相差甚大。其中多层陶瓷电容器(MLCC)是目前电路中使用率最高的电容器。


MLCC的独特优势


容量包容度大。和单层电容相比,MLCC使用了多层叠加技术,让其具备了更加宽泛的电容量。

体积超级小。目前平板、智能手机等产品的更新换代让产品更趋向于轻薄化发展,这就要求产品中所使用的电容器需具备超小体积特征,当前产品尺寸正朝着更小的趋势发展。

高频性质较好。材料质量的提升让MLCC在各个频段中都有对应的陶瓷材料来完成低电阻与阻抗,所以在高频电路当中有着良好的性质。并且MLCC具备良好的无极性,进行装配使用时会更加便利。

额定电压高。经过高温烧结技术后的陶瓷结构会更加紧致,其电压系列更加宽广,能够达到不同电路运行标准。

低等效串联电阻(ESR)。MLCC的ESR通常只有几毫欧,ESR越小,说明该元件在运作时本身散发出来的热气会更少,进而让绝大部分的能量都使用于电子设备的运行,所以该元件能够提升运行效果,同时延长电容器使用寿命。


高可靠MLCC朝着什么方向发展?


目前,为满足电子整机不断向小型化、大容量化、高可靠性和低成本的方向发展,MLCC也随之迅速向前发展,据中国海关总署数据,2022年,我国MLCC进口量2.13万亿只,主要集中在中高端。现如今,MLCC逐步向高端市场发展,如电子通讯、汽车电子、医疗设备、航天航空、军工等高可靠领域均对高端MLCC性能提出了严格要求。


小体积高容量化


在电子元器件发展过程中,小型化是一个永恒不变的趋势。作为世界用量最大、发展最快的片式元件之一的MLCC也不例外,据了解高可靠领域使用的MLCC最小尺寸为0201,民用可达08004,甚至更小。且随着线路数据传输速度逐渐提高、内存容量和功能种类的不断增加,对于低压高容量、超小超薄的MLCC需求急剧扩大,对于高可靠单颗电容的静电容量需求已到100μF,在民用领域可到150~200μF,特殊需求时甚至希望可达1000μF。


高可靠性


在高可靠应用领域,对MLCC的寿命和可靠性也提出了更高要求,如稳态湿热(低电压)试验持续时间240h提升至1000h;鉴定样品从允许1只失效到0失效;失效率等级从M级提高至P级、S级;鉴定检验高温寿命试验时间在125℃。


高温高压化


为了适应某些电子整机和电子设备向大功率高耐压的方向发展,高耐压大电流、大功率、超高Q值低ESR型的高压MLCC也是目前的一个重要的发展方向;如行波管等线路上使用的高压瓷介电容器可达十几KV;在发动机控制系统和航天探测设备的耐高温电子设备中需要高温瓷介电容器可达220℃。


高频高Q化


为满足现在5G通信对MLCC大容量、高速度的要求,高Q MLCC将向着更高使用频率方向发展,在射频(RF)端MLCC的Q值将直接影响到带宽,因此,高Q值、低ESR和低ESL的MLCC产品在通信领域的地位将变得更为重要。而用在微波通讯、功率放大器、发射机等f≥300MHz频率下的带线或微带电路中微波芯片电容(单层和多层结构)因其薄膜金端、结构坚固和谐振频率高也备受关注。


组件化


为了获得更高的容体比,多只MLCC焊接形成多芯组支架电容器,广泛应用于电源滤波、DC/DC转换器、开关线路中做能量的输入与输出、放电电路(大容量)、高温滤波或去耦等。


相对于固体钽电容和铝电解电容,多芯组支架电容器的等效串联电阻(ESR)更低,超低的ESR可以保证电容器工作的功耗达到最小。一般多芯组瓷介电容器ESR可小于10mΩ,且由于多芯组支架的引入,多芯片结构相对于设计师水平并联来说,分布电感减少,从而可以承受更大的电流;同时可减少热应力对瓷介电容器的冲击;同时利用金属材料良好的延展性,增加了瓷介电容器抗机械应力的能力。


在此背景下,中国粉体网将于2023年12月20-21日湖北宜昌举办“第六届新型陶瓷技术与产业高峰论坛”,届时,北京元六鸿远电子科技股份有限公司鸿远创新研究院副院长齐世顺将带来《应用于高可靠领域的瓷介电容器系列产品研究》的报告。



参考来源:

敬文平:多层陶瓷电容器的技术现状及未来发展趋势

电介质Dielectrics:一文了解多层瓷介电容器(MLCC)

熊祥玉等:新赛道新商机新希望变化中的MLCC解读(三)


(中国粉体网编辑整理/空青)

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作者:空青

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