5G技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代通信技術(shù)的一次重大革新，它通過提供高達(dá)1Gb/s的傳輸速度、低至10ms的延遲時(shí)間以及1000MHz的帶寬，在需要一些實(shí)時(shí)傳輸、快速響應(yīng)的大算力應(yīng)用場景中得到了廣泛應(yīng)用，迅速推動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、人工智能（AI）和自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域的發(fā)展，當(dāng)然也對電子元器件行業(yè)提出更高要求。在這種需求推動(dòng)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(guān)電子設(shè)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(chǔ)電荷、阻斷直流、濾波，區(qū)分不同頻率及使電路調(diào)諧等作用。在高頻開關(guān)電源、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)電源和移動(dòng)通信設(shè)備中，可部分取代有機(jī)薄膜電容器和電解電容器，并大大提高高頻開關(guān)電源的濾波性能和抗干擾性能。不過由于應(yīng)用場景的不同，不同類型的多層陶瓷電容器性能側(cè)重點(diǎn)也不同。在5G領(lǐng)域，主要采用的MLCC有可應(yīng)對高頻需求的射頻微波MLCC、應(yīng)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(shí)代，要想實(shí)現(xiàn)各基站間的實(shí)現(xiàn)無縫無線連接和高效數(shù)據(jù)傳輸，通常得依靠微波射頻技術(shù)，

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(gè)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(diǎn)，且由于通訊基站分布在氣候條件差異較大的不同環(huán)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(zhì)因數(shù)（Q）更高和更小的等效串聯(lián)電阻（ESR），在通過射頻微波信號(hào)時(shí)，能允許強(qiáng)度更強(qiáng)的信號(hào)通過。同時(shí)，較小的功率損耗和發(fā)熱功率也能夠在耦合電路使用中可減少信號(hào)的衰減以保證能量的有效傳遞，并減少電容器產(chǎn)生的熱量，延長電容器的使用壽命;，大大降低熱失效風(fēng)險(xiǎn)的概率。

射頻微波MLCC（來源：達(dá)利凱普）

為了實(shí)現(xiàn)較低的介質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)的CC系列等型號(hào)的陶瓷介質(zhì)制作，如(Sr，Ca) (Zr，Ti) O3體系等體系。這種介質(zhì)極其穩(wěn)定，溫度系數(shù)極低，而且不會(huì)出現(xiàn)老化現(xiàn)象，損耗因數(shù)不受電壓、頻率、溫度和時(shí)間的影響，非常適用于高頻（特別是工業(yè)高頻感應(yīng)加熱的高頻功率振蕩、高頻無線發(fā)射等應(yīng)用的高頻功率電容器）、超高頻和對電容量、穩(wěn)定性有嚴(yán)格要求定時(shí)、振蕩電路的工作環(huán)境。

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

射頻微波MLCC選材

小型化需求——01005型MLCC等

5G技術(shù)的發(fā)展不僅使得智能手機(jī)等5G終端設(shè)備需要支持更高速度的數(shù)據(jù)傳輸，還帶來了功能的顯著擴(kuò)展，例如增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、高清視頻流和先進(jìn)的游戲平臺(tái)。這些功能的實(shí)現(xiàn)依賴于多種傳感器、無線射頻技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)的支持，因此手機(jī)內(nèi)的電子電路系統(tǒng)也更加復(fù)雜和多樣化。然而隨著消費(fèi)者對更輕薄設(shè)計(jì)的需求，智能手機(jī)的物理尺寸已經(jīng)趨于穩(wěn)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(nèi)，MLCC小型化設(shè)計(jì)成為必要。

根據(jù)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(hào)，其中數(shù)字代表尺寸數(shù)值，尺寸數(shù)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(chǎn)的典型尺寸，而最新開發(fā)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(chǎn)品迭代升級(jí)，一些高端的旗艦智能手機(jī)、高精模組及智能穿戴產(chǎn)品進(jìn)一步帶動(dòng)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(nèi)，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(zhì)薄層化，介質(zhì)厚度應(yīng)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(jié)晶度、形狀和均一性等有較高的要求。另外具有高介電常數(shù)的鐵電性粉體存在明顯的尺寸效應(yīng)，當(dāng)粉體粒徑低于一定尺度時(shí)，隨著粉體粒徑的減小，其介電常數(shù)也會(huì)隨之降低。采用高結(jié)晶度的粉體，可使粉體的細(xì)晶化和高介電常數(shù)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(jìn)技術(shù)都集中于日本，國產(chǎn)瓷粉很難達(dá)到上述要求，高性能的陶瓷粉體是制約我國電子陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。

應(yīng)對電源濾波——高容MLCC

近年來, 工業(yè)級(jí)電子設(shè)備針對功能擴(kuò)增、運(yùn)作量增加所產(chǎn)生的需求以及電源效能的要求愈來愈高。以工業(yè)級(jí)伺服器為例，新型伺服器必須包括強(qiáng)大的計(jì)算能力和大的存儲(chǔ)空間，以求在短時(shí)間內(nèi)處理大量的上傳/下載、歸檔、存儲(chǔ)等，并同時(shí)為大量用戶提供服務(wù)，因此對具有高容量的MLCC產(chǎn)品的需求也逐年增長。

以X5R、X8R、X6S、Y5V等為介質(zhì)的中頻高容MLCC，主材質(zhì)均為鈦酸鋇，屬于強(qiáng)電介質(zhì)，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(zhì)層減薄并并增加產(chǎn)品設(shè)計(jì)的層數(shù)，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(zhì)材料、產(chǎn)品設(shè)計(jì)及制造工藝等要求較高。

不同材質(zhì)MLCC性能對比（來源：電子發(fā)燒友論壇）

X7R電容器被稱為溫度穩(wěn)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(wěn)定，隨溫度、電壓時(shí)間的改變，其特有的性能變化并不顯著，屬穩(wěn)定電容材料類型，應(yīng)用在智能家居、汽車電子及通訊基站等領(lǐng)域的各種電源線路中（如旁路、耦合、濾波電路）時(shí)，能夠保證在復(fù)雜環(huán)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(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展趨勢[J].電子元件與材料.

2、電容宇宙.5G時(shí)代的MLCC技術(shù)要求及選型考慮.

3、電容宇宙.MLCC電容的分類及發(fā)展方向分析

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