集成電路工藝的突飛猛進促進了電子整機向短小輕薄、集成化、智能化和多功能化方向發展。由此，設備中高性能處理器在高負載工作時產生的大量熱量也使得各種電子元件的高溫穩定性面臨越來越嚴峻的挑戰。其中，有“工業大米”之稱的多層陶瓷電容器（Multilayer Ceramic Capacitor，簡稱MLCC）作為應用最廣泛的表面貼裝元件，它的高溫性能幾乎等同于設備的高溫性能。

圖表 1 MLCC結構示意圖

如圖所示，MLCC通過陶瓷電介質和金屬內電極交替堆疊并經共燒而成，兩個相鄰的內電極構成一個平板電容，一個MLCC就相當于若干個這樣的平板電容器并聯層數、介質材料的厚度及介電常數決定了整個MLCC的容量。

為了滿足不同的應用需求和性能要求，MLCC主要基于其電氣特性、材料類型、溫度特性、容值范圍和電壓等級進行分類。EIA-X7R型號主體瓷料主要依賴于鈦酸鋇（BT）鐵電陶瓷，因為其綜合性能表現優異（其電容溫度系數可以在-55℃至125℃之間保持小于15%），適用于各種電子電路，從消費電子到工業和汽車電子，能夠滿足大多數溫度場景應用需求，也是目前產量最大的MLCC型號。問題是鈦酸鋇雖然介電常數很高，但固有的低居里溫度（TC~120℃）使其難以將工作溫度上限延伸至300℃以上。隨著市場上對高溫穩定性的要求越來越嚴苛，尋找新的高介超寬溫電容器瓷料并進行工業MLCC制造驗證至關重要——粉料配方中的電子級碳酸鈣在相關解決方案中不僅嶄露頭角，也因效果顯著而被寄予厚望。

圖表 2 MLCC在汽車零器件方向的應用

電子級碳酸鈣，是電子陶瓷生產所需的專用非金屬礦物粉體材料之一。高純超細碳酸鈣填充在電子陶瓷中，能降低介電常數對溫度的依賴、改變居里溫度、提高耐電壓和鐵電性能，是用作限流保護/消磁/啟動/發熱元件（PTC）、多層陶瓷電容器元件（MLCC）、微波元件、壓電/壓敏元器件的優質填充材料。

圖表 3 電子級碳酸鈣SEM圖像和粒徑分布直方圖

那么碳酸鈣又是如何保障電子元件高溫環境的穩定性呢？

1.降低介電常數的溫度依賴性：電子級碳酸鈣作為MLCC中的填充材料，能夠減少介電常數隨溫度變化的敏感性，這是因為電子級碳酸鈣具有穩定的化學性質，不會因溫度升高而發生顯著的化學或物理變化。碳酸鈣的加入可能會導致宿主材料晶格的畸變，這種畸變可以影響材料的介電性能，包括其隨溫度變化的特性，進一步影響MLCC介質材料的相變溫度和類型，如從鐵電相到順電相的轉變，進而影響介電常數的溫度系數。

圖表 4 碳酸鈣摻雜對BaTiO₃居里溫度的影響

2.晶粒細化作用：電子級碳酸鈣可以作為晶粒細化劑，促進MLCC介質材料中晶粒的均勻生長，提高材料的致密性，細小均勻的晶粒可以在高溫下保持較好的介電性能，減少因溫度變化引起的介電性能波動從而提高高溫下的穩定性。

圖表 5 碳酸鈣摻雜對BaTiO₃材料致密性的影響

3.優化介質特性:電子級碳酸鈣的加入有助于優化MLCC介質的介電性能，提高其在極端溫度下的可靠性和穩定性。這可能與電子級碳酸鈣的高純度和精細分散性有關，有助于提高MLCC的整體性能。在某些研究中，通過優化層壓壓力與共燒溫度，實現了介電層與內電極之間更緊密的結合，構建的MLCC在超寬溫度范圍內（如-61℃至306℃）獲得穩定的高介電常數。

圖表 6 碳酸鈣摻雜對BaTiO₃陶瓷材料介電常數的影響

目前高端MLCC市場主要由日韓廠商主導，中國大陸MLCC制造商約占全球6%的份額。隨著國內企業技術水平的提高和產能的擴張，電子級碳酸鈣的國產化率有望持續提升，減少對進口的依賴。除了MLCC，電子級碳酸鈣還可用于PTC熱敏電阻、微波通信器件、功能陶瓷材料等領域。隨著技術進步、市場需求增長以及國產化進程的推進，對電子級碳酸鈣的需求還將有相當長的上升期。

粉體圈 小譚