5G技術已經成為現代通信技術的一次重大革新，它通過提供高達1Gb/s的傳輸速度、低至10ms的延遲時間以及1000MHz的帶寬，在需要一些實時傳輸、快速響應的大算力應用場景中得到了廣泛應用，迅速推動了物聯網（IoT）、虛擬現實（VR）、人工智能（AI）和自動駕駛等領域的發展，當然也對電子元器件行業提出更高要求。在這種需求推動下，多層陶瓷電容器（MLCC）憑借其體積小、頻率特性好、壽命長等特性，成為5G相關電子設備中必不可少的零組件。

來源：村田制造所

MLCC在電子線路中可以起到存儲電荷、阻斷直流、濾波，區分不同頻率及使電路調諧等作用。在高頻開關電源、計算機網絡電源和移動通信設備中，可部分取代有機薄膜電容器和電解電容器，并大大提高高頻開關電源的濾波性能和抗干擾性能。不過由于應用場景的不同，不同類型的多層陶瓷電容器性能側重點也不同。在5G領域，主要采用的MLCC有可應對高頻需求的射頻微波MLCC、應對電源濾波的中壓高容MLCC以及符合小型化趨勢的01005型等MLCC。

高頻通信需求——射頻微波MLCC

在5G時代，要想實現各基站間的實現無縫無線連接和高效數據傳輸，通常得依靠微波射頻技術，

射頻（RF）一般指頻率范圍為300kHz~300GHz之間的電磁波；而微波一般是指頻率在300MHz~300GHz之間的電磁波，處于射頻頻段的高頻部分。在整個電磁波譜中，射頻/微波處于普通無線電波與紅外線之間，是頻率最高的無線電波，其頻帶寬度比所有普通無線電波波段總和大1000倍以上，因此可攜帶巨大的信息量。不過射頻微波電路大多具有高頻率、高功率、高可靠等特點，且由于通訊基站分布在氣候條件差異較大的不同環境中，通常對MLCC要求較高。

相比普通MLCC，射頻微波MLCC具有更高的品質因數（Q）更高和更小的等效串聯電阻（ESR），在通過射頻微波信號時，能允許強度更強的信號通過。同時，較小的功率損耗和發熱功率也能夠在耦合電路使用中可減少信號的衰減以保證能量的有效傳遞，并減少電容器產生的熱量，延長電容器的使用壽命;，大大降低熱失效風險的概率。

射頻微波MLCC（來源：達利凱普）

為了實現較低的介質損耗和高的容量精度，射頻微波MLCC通常采用C0G或NP0以及我國標準的CC系列等型號的陶瓷介質制作，如(Sr，Ca) (Zr，Ti) O3體系等體系。這種介質極其穩定，溫度系數極低，而且不會出現老化現象，損耗因數不受電壓、頻率、溫度和時間的影響，非常適用于高頻（特別是工業高頻感應加熱的高頻功率振蕩、高頻無線發射等應用的高頻功率電容器）、超高頻和對電容量、穩定性有嚴格要求定時、振蕩電路的工作環境。

而為了保證較小的電極損耗和更優異的高溫穩定性，在電極的選擇上，射頻微波 MLCC 內電極材料通常采用高溫穩定的貴金屬鈀、鉑，使得產品可靠性更高；或者采用導電性好的銅或銀，使產品高頻下 Q 值更高。除此之外，在制作工藝上，還需要適當增加內電極印刷厚度,保證內電極的連續性，并保證內外電極的連接良好，減小內外電極的接觸電阻，使MLCC具有更低的等效串聯電阻（ESR）。

射頻微波MLCC選材

小型化需求——01005型MLCC等

5G技術的發展不僅使得智能手機等5G終端設備需要支持更高速度的數據傳輸，還帶來了功能的顯著擴展，例如增強現實（AR）、虛擬現實（VR）、高清視頻流和先進的游戲平臺。這些功能的實現依賴于多種傳感器、無線射頻技術和信號處理技術的支持，因此手機內的電子電路系統也更加復雜和多樣化。然而隨著消費者對更輕薄設計的需求，智能手機的物理尺寸已經趨于穩定甚至減小，為了讓越來越多的電子電路需要被容納在有限的空間內，MLCC小型化設計成為必要。

根據尺寸的不同，MLCC可以分為3225、3216、2012、1608、1005、0603、0402、0201、01005等等眾多型號，其中數字代表尺寸數值，尺寸數值越大，尺寸就越寬厚。舉例來說，01005型MLCC的外形尺寸為0.01英寸×0.005英寸（約為0.4×0.2×0.2mm），為目前微容量產的典型尺寸，而最新開發的008004型的外形尺寸則僅為0.008英寸×0.004英寸（約為0.2×0.125mm）。

隨著產品迭代升級，一些高端的旗艦智能手機、高精模組及智能穿戴產品進一步帶動01005尺寸MLCC使用，其單顆MLCC面積可降至56%，布板面積可減少44%。而在一些高端芯片內，甚至已開始使用008004尺寸。

0201及01005型MLCC對比

不同智能終端中所采用的MLCC尺寸（來源：微容科技）

不過小型化的MLCC要求做到介質薄層化，介質厚度應小于1μm，要求粉體顆粒的粒徑小于0.25μm，這對陶瓷粉體的粒徑、純度、結晶度、形狀和均一性等有較高的要求。另外具有高介電常數的鐵電性粉體存在明顯的尺寸效應，當粉體粒徑低于一定尺度時，隨著粉體粒徑的減小，其介電常數也會隨之降低。采用高結晶度的粉體，可使粉體的細晶化和高介電常數成為可能。但目前能夠適用于制備小型化MLCC的陶瓷粉料市場集中度較高，市場份額和先進技術都集中于日本，國產瓷粉很難達到上述要求，高性能的陶瓷粉體是制約我國電子陶瓷產業發展的瓶頸。

應對電源濾波——高容MLCC

近年來, 工業級電子設備針對功能擴增、運作量增加所產生的需求以及電源效能的要求愈來愈高。以工業級伺服器為例，新型伺服器必須包括強大的計算能力和大的存儲空間，以求在短時間內處理大量的上傳/下載、歸檔、存儲等，并同時為大量用戶提供服務，因此對具有高容量的MLCC產品的需求也逐年增長。

以X5R、X8R、X6S、Y5V等為介質的中頻高容MLCC，主材質均為鈦酸鋇，屬于強電介質，因此相比NP0、C0G等一類MLCC，具有更大的電容容量。不過，高容量MLCC的制備 需要通過把介質層減薄并并增加產品設計的層數，這勢必耐電壓及良好的可靠性造成一定的影響。因此，對介質材料、產品設計及制造工藝等要求較高。

不同材質MLCC性能對比（來源：電子發燒友論壇）

X7R電容器被稱為溫度穩定型陶瓷電容器，溫度特性次于C0G，相對于Y5V等電容器性能更加穩定，隨溫度、電壓時間的改變，其特有的性能變化并不顯著，屬穩定電容材料類型，應用在智能家居、汽車電子及通訊基站等領域的各種電源線路中（如旁路、耦合、濾波電路）時，能夠保證在復雜環境下的高可靠性的要求。

X7R電容器溫度特性（來源：電子工程師筆記）

參考文章：

1、黃昌蓉,唐浩,宋子峰,等.MLCC在5G領域的應用及發展趨勢[J].電子元件與材料.

2、電容宇宙.5G時代的MLCC技術要求及選型考慮.

3、電容宇宙.MLCC電容的分類及發展方向分析

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