引言:消費電子(英語:Consumer electronics簡稱CE),是指供日常消費者生活使用之電子產品。
MLCC,Multi-layer Ceramic Capacitors,即為片式多層陶瓷電容器。近年來,消費電子的創新持續驅動著市場對MLCC的需求,據公開數據表明,市場上70%的MLCC被應用于消費電子領域,尤其是智能手機、5G、新能源汽車的發展對MLCC的需求更是不斷增長。
↑↑MLCC屬于電容器的一種,而電容器則屬于電子元器件中的被動元器件。根據所用介質材料的不同,電容器可分為陶瓷電容、鋁電解電容、鉭電解電容、薄膜電容等類型,分別應用于不同的領域,其中陶瓷電容占據了整體電容器市場的半壁江山,而MLCC在其中的占比超過九成。
拉動MLCC市場需求的兩輛馬車:5G手機及汽車電子
#5G手機#智能手機絕對是當前最熱的消費電子產品,幾乎是人手N部,MLCC產品在智能手機中大量應用,尤其是5G手機更是需要用掉大量的MLCC。每部5G手機中配置約1000顆MLCC,終端配置的功能越多,其數量也幾乎等比例增加。要在維持手機在合適尺寸的同時增加終端功能,MLCC小型化是不可或缺的一環,可以說,MLCC是對終端小型化影響較大的一種元件,要制造高性能、多功能、易操作的5G手機,關鍵是實現MLCC的小型化。
↓↓6月6日,在5G商用牌照發放迎來兩周年之際,高通公司總裁兼候任CEO 安蒙在社交平臺發文稱,每一秒鐘,中國市場出貨5部5G手機,中國速度讓人贊嘆。
#大號消費電子電動汽車#在智能手機的應用中,目前以小型化0201、01005為主,微型化008004是下一個研發目標,在小微型化方面,目前村田和宇陽的份額最大,相比之下車用級MLCC主要型號范圍很廣,0402至2220尺寸的產品都在使用,應用最多的是0603、0805、1206三個尺寸。但因為涉及到人身安全等因素,對器件可靠性、使用壽命、失效率等都有很高的要求,對溫度、氣候、抗震等適應能力要求很高,同時,其生命周期要求長達15至30年,也就是說,車用電子元器件的使用壽命須保證在30年以上;此外,還要求車用電子元器件的失效率在運行10至15年中為零故障(要達到PPB級別的失效率)。”
根據公開數據顯示,傳統汽車、汽車電子化以及電動車(EV)對MLCC消耗量分別上看1,000顆、5,000顆、1萬顆以上,汽車的電子化發展、電動車的廣泛接受及自動駕駛的應用無疑是拉高了MLCC市場需求量。目前,汽車電子也正成為各大主流MLCC廠商的主要布局方向。
↓↓大號的消費電子新星:電動汽車
↑↑據說它很像一個裝著輪子的大號智能手機
↑↑至少有 3000 到 10,000 個 MLCC 安裝在汽車中,用于動力系統、安全、駕駛和信息娛樂
制備MLCC的關鍵
MLCC片式多層陶瓷電容器由印好電極(內電極)的陶瓷介質膜片以錯位的方式疊合起來,經過一次性高溫燒結形成陶瓷芯片,再在芯片的兩端封上金屬層(外電極),從而形成一個類似獨石的結構體,故也叫獨石電容器。簡單地說,MLCC的制作過程就像是做漢堡包:首先放一塊最底層的陶瓷介質,然后在上面整(絲印)一層電路,接著放一層陶瓷介質,再整一層電路……如此往復,根據不同的規格尺寸重復操作多次,最后切割編帶打包檢測,done,成品如下!
↓↓這就是獨石(MLCC)
↓↓MLCC制備工藝流程(圖片來源村田):#MLCC的生產制造包含復雜的工藝流程#,以目前主流的干式流延工藝為例,該工藝囊括了調漿、瓷膜成型、印刷、堆棧、均壓、切割、燒結、倒角和電鍍等14個獨立流程,每部分均對最終產出的MLCC性能產生至關重要的影響。
↓↓MLCC的結構(圖片來源村田)
#MLCC不僅工藝難度大,原料要求也高#MLCC產業鏈涵蓋自上游陶瓷介電粉末、電極金屬至下游消費電子、工業等諸多領域。上游原料有陶瓷粉末、電極金屬等,其中陶瓷粉末因其制備難度大,普通型陶瓷粉末基本實現國產化,供給較充分,但帶有特殊功能的陶瓷粉末仍然依賴日韓供應商。陶瓷粉末MLCC高端器件的成本中占比35%-45%,是作為制備MLCC的關鍵。目前,MLCC粉體市場份額主要集中于日本廠商,國瓷材料是國內首家運用水熱法生產MLCC粉體的廠家,在目前外售的廠商中市占率遙遙領先,深度綁定風華高科、三星、臺灣國巨等知名MLCC客戶。
↑↑據說狹義的MLCC陶瓷粉體指的是MLCC配方粉,廣義上還包含了如上這些~~
#小尺寸MLCC帶來的挑戰#超小尺寸的MLCC,陶瓷薄膜的厚度僅為頭發絲厚度(約80μm)的1/100。為了提升高品質MLCC的成品率,需要時刻保持薄陶瓷薄膜的厚度均勻,如果膜厚不均,則電極可能接觸而發生短路,從而失去電容器的功能,即使不發生短路,如果膜厚均勻度差,也將導致耐壓可靠性下降等問題。
↑↑村田0201M:外觀尺寸僅0.25×0.125mm
生產符合要求的MLCC,需要使用高精度制造技術。需要進一步提升原材料的品質。首先,通過減小電介質(鈦酸鋇)粒子的直徑、增加均勻度,制造出均質而精細的印刷電路基板。同時,開發了將微細電介質離子均勻分散到薄膜內的成型技術。另外,減小印刷電極圖案時的金屬(鎳)粒徑。通過提高填充率以實現薄層化后,使電極和電介質的界面上不出現凹凸現象。
參考資料:
1\Murata Manufacturing Co., Ltd.
編輯:粉體圈 小白
百聞不如一見,相關展會推薦
中國廣州保利世貿博覽館 2021年9月16-18日
官網:http://www.cechina-ifa.com/
中國廣州保利世貿博覽館 2021年9月16-18日
作者:粉體圈
總閱讀量:1767