隨著電子信息產業的飛速發展,具備新設計、新理念、新功能的電子終端產品層出不窮,電子終端不斷向“小型化、集成化、大功率化、多功能化”等方向發展,片式、小型化是電子元件發展的主要方向。片式電容、片式電感、片式電阻三大無源元件是整個電子電路中最基礎、最重要的電子元器件,約占片式元件總產量的85%-90%。圖源 NGK
片式多層陶瓷電容器(MLCC)
片式多層陶瓷電容器(Multilayer Ceramic Capacitor,MLCC),簡稱片式電容器,是被動電子元件中使用最為廣泛、用途最廣、使用量最大的電子元件,被稱為“工業電子大米”。
圖 MLCC結構示意圖
MLCC 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。因為有著可靠性高、體積小、損耗小、易于貼裝等多種優勢,MLCC快速成為電子產業的首選電容種類,主要用于各類軍用、民用電子整機中的振蕩、耦合、濾波、旁路電路中,應用領域包括信息技術、消費電子、通信、汽車、工業控制等各行業。
MLCC誕生于20世紀60年代,最先由美國公司研制成功,后來被日本公司村田Murata、TDK、太陽誘電等迅速開發并產業化,至今仍保持其在MLCC領域的優勢。20世紀80年代以前中國大陸電容器產業的片式化率幾乎為零,僅有極少量MLCC的半成品芯片以手工方式貼裝于厚薄膜混合集成電路基板。80年代中期,原電子工業部下屬715廠、798廠以及風華高科等先后引進MLCC生產線,MLCC技術獲得了突破,形成了基本實現了MLCC主流產品本地化供應局面。國產廠商包括風華高科、三環集團、宇陽科技、成都宏科、元六鴻遠、微容科技、芯聲微等20多家企業。
片式電感(MLCI)
片式電感器最早于80年代在日本開始開發生產,TDK率先實現了疊層片式電感器產業化。我國從90年代初開始開發、生產片式電感器,深圳南玻電子(順絡電子收購)率先引入電感生產線,風華高科建立片感用磁材與片感元件生產線,并開始研發自有片式電感器。從結構上看,片式電感器可分為繞線型和疊層型兩類。疊層片式電感器是電感領域重點開發的產品。不同于傳統的繞線式電感器,疊層片式電感器(Multilayer Chip Inductor,MLCI)采用新型的電子材料及厚膜技術,將材料制成厚度約 10~30 微米的流延薄膜,然后在薄膜上印制線圈圖案,經交替印刷、疊層后形成一條螺旋式線圈,最后采用低溫陶瓷共燒(LTCC)技術工藝對產品進行燒結,形成具有獨石結構的一種新型片式電感。表 片式電感與傳統插裝電感性能對比,來源:麥捷科技招股書
由于MLCI采用了先進的厚膜多層印刷技術和疊層工藝,實現了超小型化,且其小型化速度隨著疊層技術的進步而不斷加快,在大部分應用領域逐步取代傳統插裝電感和繞線片式電感,成為新一代片式電感的主流產品,被廣泛用于通訊領域、計算機及周邊產品、消費類電子、辦公自動化及汽車電子等領域。
與繞線片式電感相比,疊層片式電感具有顯著的優勢,主要體現為:①成本低、尺寸小,有利于電路的小型化;
②磁路封閉,具有良好的磁屏蔽性、不會干擾周圍的元器件,也不會受臨近元器件的干擾,有利于元器件的高密度安裝;
③一體化獨石結構,燒結密度高、機械強度好、可靠性高;
④耐熱性、可焊性好;
⑤形狀規則、整齊,適合于自動化表面安裝生產等。
疊層片式電感的不足之處是制作工藝復雜、生產周期長、功率較小、高感值的制作難度大,因此在高頻、大功率領域,繞線片式電感仍占據一定的市場份額。
國外疊層片式電感企業有TDK、村田等,國內企業主要有順絡電子、麥捷科技、風華高科和振華富等。
片式電阻(Chip Resistor)
貼片電阻(SMD Resistor)又名片式固定電阻器(Chip Fixed Resistor)、"矩形片狀電阻"(Rectangular Chip Resistors),可在電路板表面直接貼裝的具有電極形狀的表面貼裝用電阻器。方形貼片電阻器在固定電阻器中將近占9成,是現在一般使用的電阻器的主流產品。1976年,日本羅姆(ROHM)率先實現世界上首款貼片電阻器的量產。

貼片電阻按生產工藝分厚膜片式電阻(ThickFilm Chip Resistor)和薄膜片式電阻(Thin Film Chip Resistor)兩種。薄膜片式電阻器和厚膜片式電阻器基本構造大致上都相同,但是電阻體材料和電阻體形成方法則有著較大的差異。
圖 薄膜貼片電阻和厚膜貼片電阻的比較,來源:松下電器厚膜片式電阻是采用絲網印刷將電阻性材料淀積在絕緣基體(例如氧化鋁陶瓷)上,然后燒結形成的,膜貼片電阻由于材料和工藝的優勢,其生產成本非常低廉,廣泛應用于各種電路使用環境。薄膜片式電阻,通常為金屬薄膜電阻,是在真空中采用蒸發和濺射等工藝將電阻性材料濺鍍(真空鍍膜技術)在絕緣基體上制成,特點是溫度系數低,溫漂小,電阻精度高,適用于精密和高頻領域。
貼片電阻廠商主要有國巨、羅姆、威世、風華高科(收購光頡科技)、松下電器等。
原文始發于微信公眾號(艾邦陶瓷展):片式電子元件“三劍客”:片容、片感、片阻