電容器是一種具有儲(chǔ)存電荷、隔離直流信號、傳遞交流信號功能的電子元件，是電子設(shè)備中不 可缺少的主要元件之一。電容器種類眾多，包括鋁/鉭電解電容器、陶瓷電容器（MLCC）、薄膜電容器、硅電容器（Silicon capacitors）等。
硅電容器是利用半導(dǎo)體工藝制作的電容器，電介質(zhì)材料使用硅的氧化物和氮化物。其具有高可靠性、高穩(wěn)定性、耐高溫、高頻、嵌入式、超薄性等優(yōu)點(diǎn)，在施加電壓和溫度變化時(shí)，電容量能保持穩(wěn)定，由于不具有壓電效應(yīng)，所以電壓發(fā)生變化不會(huì)引發(fā)嘯叫。
1、硅電容器的分類
①按內(nèi)部結(jié)構(gòu)分類
硅電容器按內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以分為平面型和溝槽型兩類。平面型的形狀簡單，易于生產(chǎn)，且電介質(zhì)和電極均勻，因此適合高耐壓產(chǎn)品。溝槽型由于襯底上帶有溝槽，所以電極和電介質(zhì)的表面積更大。相比平面型，可以獲得更大的電容量。
②按產(chǎn)品安裝方法分類
硅電容器的安裝方法有焊接安裝和引線鍵合安裝兩種。焊接安裝產(chǎn)品適合高密度安裝，而引線鍵合安裝產(chǎn)品則適合與IC等其他元器件一體化封裝的應(yīng)用。
2、硅電容器與MLCC的區(qū)別
①DC偏置特性
由于硅電容器使用無極分子電介質(zhì)材料，因此電容隨DC偏置而發(fā)生的變化非常小。多層陶瓷電容器（MLCC）雖然溫度補(bǔ)償型產(chǎn)品具有和硅電容器同樣的特性，但高介電常數(shù)型產(chǎn)品的電容量則會(huì)因施加電壓而大幅下降。因此，使用高介電常數(shù)MLCC時(shí)，在設(shè)計(jì)階段就需要考慮電壓施加所引起的電容量下降問題。
圖 硅電容器和MLCC C0G、MLCC X7R的DC偏置特性對比，來源：ROHM
②溫度特性
由于硅電容器使用無極分子電介質(zhì)材料，因此電容隨溫度而發(fā)生的變化非常小。此外，與普通的MLCC相比，硅電容器的應(yīng)用溫度范圍更寬，在更高溫度環(huán)境下，其電容量也非常穩(wěn)定。多層陶瓷電容器（MLCC）雖然溫度補(bǔ)償型產(chǎn)品具有和硅電容器同樣的特性，但高介電常數(shù)型產(chǎn)品的電容量則會(huì)因溫度變化而發(fā)生顯著變化。因此，使用高介電常數(shù)MLCC時(shí)，在設(shè)計(jì)階段就需要考慮溫度所引起的電容量變化情況。
圖 硅電容器和MLCC C0G、MLCC X7R的溫度特性對比，來源：ROHM
③嘯叫
嘯叫多發(fā)現(xiàn)于產(chǎn)品最終評估階段，因此經(jīng)常出現(xiàn)在應(yīng)用產(chǎn)品即將推出之際需要緊急采取應(yīng)對措施的狀況，由此可能帶來巨大的損失。
由于陶瓷電容器屬于壓電元件，因此在電壓發(fā)生變化時(shí)，陶瓷電容器會(huì)前后左右振動(dòng)，陶瓷電容器本身和（或）電路板就會(huì)產(chǎn)生諧振，從而形成嘯叫。
而硅電容器不具有壓電效應(yīng)，因此，產(chǎn)品本身不會(huì)因電壓變化而產(chǎn)生諧振，無嘯叫問題。
④產(chǎn)品高度
硅電容器通過利用薄膜半導(dǎo)體技術(shù)，可形成平面結(jié)構(gòu)或溝槽結(jié)構(gòu)，可以有效降低產(chǎn)品高度。比如，0402尺寸（L：0.4mm×W：0.2mm）的產(chǎn)品可以將高度H控制在0.1mm以內(nèi)。而多層陶瓷電容器（MLCC）為了提升電容量是將印刷有內(nèi)電極的陶瓷膜片疊壓在一起的，所以很難降低產(chǎn)品的高度。
⑤安裝時(shí)的貼片立碑現(xiàn)象（曼哈頓現(xiàn)象、立碑現(xiàn)象）
安裝時(shí)出現(xiàn)的貼片立碑現(xiàn)象，通常也被稱為“曼哈頓現(xiàn)象”或“立碑現(xiàn)象”。造成這種現(xiàn)象的原因有很多，如焊料量偏差、焊料熔融時(shí)間偏差、安裝時(shí)產(chǎn)品位置偏移等。
圖 硅電容器：底面電極結(jié)構(gòu)，來源：ROHM
由于硅電容器采用的是底面電極結(jié)構(gòu)，側(cè)面無電極，產(chǎn)品在水平方向不會(huì)產(chǎn)生拉力，所以結(jié)構(gòu)上可以有效避免回流焊導(dǎo)致的貼片立碑現(xiàn)象。而多層陶瓷電容器（MLCC）因?yàn)椴捎玫氖嵌鄬与姌O結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品側(cè)面有電極，因此會(huì)產(chǎn)生水平方向的拉力，此時(shí)，由于前述原因，就有可能產(chǎn)生回流焊引發(fā)的貼片立碑現(xiàn)象。
圖 MLCC：多層電極結(jié)構(gòu)，來源：ROHM
3、硅電容器的應(yīng)用
由于其穩(wěn)定的溫度特性和出色的可靠性，以及更小的尺寸和更高的性能，硅電容器的應(yīng)用越來越廣泛，在智能手機(jī)、可穿戴終端、高速大容量通信設(shè)備、工業(yè)設(shè)備、車載設(shè)備（LiDAR）、光通信、醫(yī)療等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，根據(jù)ROHM預(yù)測，硅電容器的市場規(guī)模將在2030年增長至3000億日元（折合人民幣約138億），約達(dá)到2022年規(guī)模的1.5倍。硅電容器的代表企業(yè)有村田Murata（法國生產(chǎn)）、羅姆ROHM等。
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原文始發(fā)于微信公眾號（艾邦陶瓷展）：與MLCC相比，硅電容器有什么優(yōu)點(diǎn)
