MLCC（Multi-layer Ceramic Capacitors）是片式多層陶瓷電容器英文縮寫。是由印好電極（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。

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MLCC是重要的被動元件，誕生于20世紀60年代。因為有著可靠性高、體積小、損耗小、易于貼裝等多種優勢，快速成為電子產業的首選電容種類。伴隨著家用電器、計算機、網絡設備、手機、汽車等各類電子產業的發展，MLCC的市場用量大大增加，成為了"工業電子大米"。在廣泛的市場應用中，MLCC技術也持續快速發展，高端MLCC成為市場和供應方共同的追求。而在中國，高端阻容元器件，也成了制約國家工業發展的"卡脖子工程"。

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一、高端MLCC的主要發展方向

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MLCC是幾乎所有電子產品中使用數量最多的元器件，其特性會在多個方面影響整個電子產品的性能，因此對MLCC的要求也非常極致，由此帶動的MLCC發展方向主要是四個方面。

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1、微型化

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微型化是MLCC技術發展最顯著的方向，早期的MLCC主要用于軍工產品，對體積沒有特殊要求，隨著MLCC工業化，尤其是賤金屬化之后，廣泛應用于消費類電子，緊密配合著消費類電子的輕薄化、智能化的要求，持續微型化發展，以減輕產品重量、節省貼裝空間和配合密集元器件貼裝。目前小尺寸MLCC中最典型的是01005尺寸（英制，下同），在智能手機、芯片封裝內、穿戴產品和高集成模塊等產品中大量使用，其長寬僅 0.04mm* 0.02mm，肉眼已經看不清。此外，還有更小一代的008004尺寸，長寬僅為0.02mm*0.01mm，主要粉體材料的粒徑已進入亞微米級甚至納米級水平。

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2、高容量化

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由于MLCC具備穩定的電性能、無極性、高可靠性的優點，在替代電解電容趨勢的推動下，促使其高容量化發展以實現更大范圍的替代，并且對于同一個MLCC尺寸，容量也不斷提升。目前MLCC的0805以上的尺寸已量產100μF，小尺寸中0201尺寸也覆蓋到了4.7μF和2.2μF。

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3、高可靠方向

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隨著MLCC的應用場景擴展，對MLCC的可靠性要求越來越高，其中最具代表性的就是車規系列。汽車的智能化以及新能源汽車的興起和發展，大大增加了車規MLCC的需求，使得車規產品成為MLCC行業的重要方向。

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4、高頻化

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無線通信技術應用越來越豐富，特別是4G、5G技術的發展，將更多的產品連接和智能控制，與之匹配的射頻元器件需求大增，且射頻性能要求越來越高。射頻MLCC通過元件內部結構的設計改良、微波陶瓷介質材料的優化以及低損耗特性的銅電極材料，實現低 ESR，強抗干擾，高SRF等特性。

二、高端MLCC的關鍵因素

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MLCC制造的技術是一門綜合性應用技術，它包含了新型材料技術、設備技術、設計工藝制作技術和關聯技術（可靠性測試、失效分析等），涉及材料、機械、電子、化工、自動化、統計學等各學科先進的理論知識，是多門學科理論與實踐交叉的系統集成，屬于典型的高新技術范疇。

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對于高端MLCC而言，不論是小尺寸還是高容量，都指向材料的精密度和介電性能。若要在一定的體積上提升電容量，一是材料上增加介電常數、二是降低介質厚度，增加MLCC內部的疊層數量。因此，原材料和配料、流延、印刷、疊層、燒結等制造流程的設備和工藝都是關鍵要素。在材料方面，陶瓷粉體是MLCC最重要的原材料，主要成分是鈦酸鋇、氧化鈦等，高端MLCC對于瓷粉的粒徑、力度分布、純度、形貌等有著極嚴格的要求。在瓷粉漿料制作中黏合劑質量、配比、配置順序、分散劑的選擇等都直接影響高端產品性能。高端MLCC研發的最關鍵任務之一即是對原材料的研發。

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在制作過程中，流延——陶瓷膜片的制備非常關鍵，直接影響產品的可靠性，最高端MLCC的膜片厚度已經在1um以下，而且需要保持高度的致密性、穩定性和一致性。流延過程中需控制好繞卷張力，大小適宜，搬運過程中不能有損傷，并在規定的有效期內使用。此外，承載膜片的PET膜也非常關鍵，要求平整度好、粗糙度小。

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在內電極印刷及疊層工序中，機臺設備控制精度也非常重要，內電極印刷的質量、堆疊的對位精度和緊密度會影響產品的性能。

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MLCC的一道核心工序是燒結，以1000℃以上的溫度將陶瓷生坯燒結成瓷。MLCC的燒結是陶瓷和含有金屬的內電極共燒的，而二者開始收縮的溫度和收縮率是不同的。極限的高端MLCC產品，單層陶瓷介質上只有3-5個陶瓷顆粒，最多要疊幾百到一千層，內部結構的變化非常容易導致產品內部出現裂紋，因此燒結爐的升溫速率、控溫精度和合理的燒結工藝的制定非常關鍵。

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三、高端MLCC制造工藝的升級

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高端MLCC制作是極其的復雜與高技術含量的，其工序十分繁瑣，大致可分為十六個步驟，包括配料流延印刷疊層層壓切割排膠燒結倒角封端燒端電鍍測試外觀檢查編帶包裝。高端MLCC制作中的許多工序的工藝、設備工裝水平和管控項目都隨著科技的發展在不斷進步。在印刷工序中，由于高端MLCC對印刷厚度的要求越來越薄、印刷電極的表面粗糙度要求越來越小，這要求鎳漿中鎳粉的粒徑越來越細、同時對印刷絲網的目數也提出了更高的要求。另外，出于提高生產效率的考慮，高容量的產品一般使用輥印的方式印刷。

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在疊層工序中，機臺精度、平臺平整性和環境清潔程度，都進行了升級管理。在排膠工序中，氣氛的種類也有所調整。

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燒結爐的升溫速率至關重要，高容量MLCC產品一般需要使用較高的升溫速率的燒結爐進行燒結，因為薄層的電極收縮溫度更低，所以升溫速率太慢會導致電極收縮和團聚比較嚴重，團聚的電極對介質層造成擠壓，影響產品絕緣性能。在倒角工序中，車規產品和高容量產品一般使用生倒工藝—即燒結前倒角，可以有效減少產品內部應力以及瓷體損傷。

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在封端工序中，大尺寸與高可靠車規的產品，一般采用軟端子，減少內部應力、提高可靠性。最后在測試工序中，因為現在高端MLCC介質厚度越來越薄，層數越來越多，所以測試的設備技術和工藝手段也在更新和換代。

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在可靠性實驗中，車規產品的可靠性實驗就非常嚴格了，實驗必須滿足其溫度高，電壓高，時間長，數量大，以及在惡劣環境下其電性能的變化，包括容量、絕緣、耐壓、損耗等。

四、國內高端MLCC發展形勢

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MLCC是一個重資產產業，也需要扎實技術的積累。早期，電子元器件生產和供應全球范圍高度市場化，日美韓企業成為全球的領導者，占據技術和規模優勢，MLCC的高端系列，也以日韓系廠家為主。近幾年，國產電子行業蓬勃發展，特別是國際競爭激烈的形勢下，國產供應鏈得到良好的發展機會，國產供應的全面性要求，特別推動了高端MLCC的發展，促進其技術和質量水平的提升。

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下游市場的迫切需求，也推動了一系列的電子元器件產業發展利好。近幾年，國家針對高端元器件的發展也出臺了諸多優惠政策和刺激項目，并多方面促進相關產業交流合作。資本市場對電子元器件的關注和青睞也達到了空前的高度。

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產業的發展需要上下游配合，在MLCC的上游配套中，設備和材料是關鍵要素。目前MLCC生產的十幾道關鍵工序，整體還是以境外廠商為主，特別是大型設備，部分新型設備，國內供應進步明顯。陶瓷等主要材料國內已經有主力參與者，有不小的規模和技術發展，只是在部分尖端系列上，仍由國外的廠商主導。當然，目前MLCC產業的需求還沒有上升到上游產業的國產化要求。比如MLCC的制備包含了材料技術、設備技術、工藝設計、精密制造管理和測試分析等多項技術，同時還是一個市場競爭白熱化的元器件，目前國內廠商在高端系列的技術水平和規模化成本還有明顯差距，比如高容量MLCC的材料技術和工藝技術，就是近期國內企業重點突破的項目。

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從目前的形勢看，國內高端MLCC有著非常好的發展機會和市場前景。當然，想要實現突破，仍需要從業者的堅持專研和各方的配合，比如關鍵材料的配合，高端人才培養，產學研合作下的新技術突破等等。

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來源：微容科技

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