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(nèi)電極）的陶瓷介質(zhì)膜片以錯位的方式疊合起來，經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)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(jié)構(gòu)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(yōu)勢，快速成為電子產(chǎn)業(yè)的首選電容種類。伴隨著家用電器、計算機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、手機、汽車等各類電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，MLCC的市場用量大大增加，成為了"工業(yè)電子大米"。在廣泛的市場應(yīng)用中，MLCC技術(shù)也持續(xù)快速發(fā)展，高端MLCC成為市場和供應(yīng)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(yè)發(fā)展的"卡脖子工程"。
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一、高端MLCC的主要發(fā)展方向
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MLCC是幾乎所有電子產(chǎn)品中使用數(shù)量最多的元器件，其特性會在多個方面影響整個電子產(chǎn)品的性能，因此對MLCC的要求也非常極致，由此帶動的MLCC發(fā)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(shù)發(fā)展最顯著的方向，早期的MLCC主要用于軍工產(chǎn)品，對體積沒有特殊要求，隨著MLCC工業(yè)化，尤其是賤金屬化之后，廣泛應(yīng)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(xù)微型化發(fā)展，以減輕產(chǎn)品重量、節(jié)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(nèi)、穿戴產(chǎn)品和高集成模塊等產(chǎn)品中大量使用，其長寬僅 0.04mm* 0.02mm，肉眼已經(jīng)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(wěn)定的電性能、無極性、高可靠性的優(yōu)點，在替代電解電容趨勢的推動下，促使其高容量化發(fā)展以實現(xiàn)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(chǎn)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(yīng)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(guī)系列。汽車的智能化以及新能源汽車的興起和發(fā)展，大大增加了車規(guī)MLCC的需求，使得車規(guī)產(chǎn)品成為MLCC行業(yè)的重要方向。
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4、高頻化
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無線通信技術(shù)應(yīng)用越來越豐富，特別是4G、5G技術(shù)的發(fā)展，將更多的產(chǎn)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(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計改良、微波陶瓷介質(zhì)材料的優(yōu)化以及低損耗特性的銅電極材料，實現(xiàn)低 ESR，強抗干擾，高SRF等特性。
二、高端MLCC的關(guān)鍵因素
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MLCC制造的技術(shù)是一門綜合性應(yīng)用技術(shù)，它包含了新型材料技術(shù)、設(shè)備技術(shù)、設(shè)計工藝制作技術(shù)和關(guān)聯(lián)技術(shù)（可靠性測試、失效分析等），涉及材料、機械、電子、化工、自動化、統(tǒng)計學(xué)等各學(xué)科先進的理論知識，是多門學(xué)科理論與實踐交叉的系統(tǒng)集成，屬于典型的高新技術(shù)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(shù)、二是降低介質(zhì)厚度，增加MLCC內(nèi)部的疊層數(shù)量。因此，原材料和配料、流延、印刷、疊層、燒結(jié)等制造流程的設(shè)備和工藝都是關(guān)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(zhì)量、配比、配置順序、分散劑的選擇等都直接影響高端產(chǎn)品性能。高端MLCC研發(fā)的最關(guān)鍵任務(wù)之一即是對原材料的研發(fā)。
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在制作過程中，流延——陶瓷膜片的制備非常關(guān)鍵，直接影響產(chǎn)品的可靠性，最高端MLCC的膜片厚度已經(jīng)在1um以下，而且需要保持高度的致密性、穩(wěn)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(guī)定的有效期內(nèi)使用。此外，承載膜片的PET膜也非常關(guān)鍵，要求平整度好、粗糙度小。
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在內(nèi)電極印刷及疊層工序中，機臺設(shè)備控制精度也非常重要，內(nèi)電極印刷的質(zhì)量、堆疊的對位精度和緊密度會影響產(chǎn)品的性能。
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MLCC的一道核心工序是燒結(jié)，以1000℃以上的溫度將陶瓷生坯燒結(jié)成瓷。MLCC的燒結(jié)是陶瓷和含有金屬的內(nèi)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(chǎn)品，單層陶瓷介質(zhì)上只有3-5個陶瓷顆粒，最多要疊幾百到一千層，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化非常容易導(dǎo)致產(chǎn)品內(nèi)部出現(xiàn)裂紋，因此燒結(jié)爐的升溫速率、控溫精度和合理的燒結(jié)工藝的制定非常關(guān)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(fù)雜與高技術(shù)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(jié)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(shè)備工裝水平和管控項目都隨著科技的發(fā)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(wǎng)的目數(shù)也提出了更高的要求。另外，出于提高生產(chǎn)效率的考慮，高容量的產(chǎn)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(huán)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(diào)整。
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燒結(jié)爐的升溫速率至關(guān)重要，高容量MLCC產(chǎn)品一般需要使用較高的升溫速率的燒結(jié)爐進行燒結(jié)，因為薄層的電極收縮溫度更低，所以升溫速率太慢會導(dǎo)致電極收縮和團聚比較嚴重，團聚的電極對介質(zhì)層造成擠壓，影響產(chǎn)品絕緣性能。在倒角工序中，車規(guī)產(chǎn)品和高容量產(chǎn)品一般使用生倒工藝—即燒結(jié)前倒角，可以有效減少產(chǎn)品內(nèi)部應(yīng)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(guī)的產(chǎn)品，一般采用軟端子，減少內(nèi)部應(yīng)力、提高可靠性。最后在測試工序中，因為現(xiàn)在高端MLCC介質(zhì)厚度越來越薄，層數(shù)越來越多，所以測試的設(shè)備技術(shù)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(guī)產(chǎn)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(shù)量大，以及在惡劣環(huán)境下其電性能的變化，包括容量、絕緣、耐壓、損耗等。
四、國內(nèi)高端MLCC發(fā)展形勢
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MLCC是一個重資產(chǎn)產(chǎn)業(yè)，也需要扎實技術(shù)的積累。早期，電子元器件生產(chǎn)和供應(yīng)全球范圍高度市場化，日美韓企業(yè)成為全球的領(lǐng)導(dǎo)者，占據(jù)技術(shù)和規(guī)模優(yōu)勢，MLCC的高端系列，也以日韓系廠家為主。近幾年，國產(chǎn)電子行業(yè)蓬勃發(fā)展，特別是國際競爭激烈的形勢下，國產(chǎn)供應(yīng)鏈得到良好的發(fā)展機會，國產(chǎn)供應(yīng)的全面性要求，特別推動了高端MLCC的發(fā)展，促進其技術(shù)和質(zhì)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(chǎn)業(yè)發(fā)展利好。近幾年，國家針對高端元器件的發(fā)展也出臺了諸多優(yōu)惠政策和刺激項目，并多方面促進相關(guān)產(chǎn)業(yè)交流合作。資本市場對電子元器件的關(guān)注和青睞也達到了空前的高度。
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產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要上下游配合，在MLCC的上游配套中，設(shè)備和材料是關(guān)鍵要素。目前MLCC生產(chǎn)的十幾道關(guān)鍵工序，整體還是以境外廠商為主，特別是大型設(shè)備，部分新型設(shè)備，國內(nèi)供應(yīng)進步明顯。陶瓷等主要材料國內(nèi)已經(jīng)有主力參與者，有不小的規(guī)模和技術(shù)發(fā)展，只是在部分尖端系列上，仍由國外的廠商主導(dǎo)。當(dāng)然，目前MLCC產(chǎn)業(yè)的需求還沒有上升到上游產(chǎn)業(yè)的國產(chǎn)化要求。比如MLCC的制備包含了材料技術(shù)、設(shè)備技術(shù)、工藝設(shè)計、精密制造管理和測試分析等多項技術(shù)，同時還是一個市場競爭白熱化的元器件，目前國內(nèi)廠商在高端系列的技術(shù)水平和規(guī)?；杀具€有明顯差距，比如高容量MLCC的材料技術(shù)和工藝技術(shù)，就是近期國內(nèi)企業(yè)重點突破的項目。
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從目前的形勢看，國內(nèi)高端MLCC有著非常好的發(fā)展機會和市場前景。當(dāng)然，想要實現(xiàn)突破，仍需要從業(yè)者的堅持專研和各方的配合，比如關(guān)鍵材料的配合，高端人才培養(yǎng)，產(chǎn)學(xué)研合作下的新技術(shù)突破等等。
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來源：微容科技
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