電子信息產業技術不斷發展，從2G到5G，通訊技術向著高頻化發展，通訊設備的傳輸頻率迅速往上提升，高頻高Q值的片式多層陶瓷電容器（MLCC）的市場需求量逐年增加。銅內電極MLCC由于采用高電導率的銅作為內電極材料，大幅降低了其等效串聯電阻（ESR），具有高Q值和優異的高頻特性，因而特別適用于各種無線通信設備、智能手機和醫療電子等領域的射頻微波電路中。艾邦建有MLCC產業交流群，掃描下方二維碼即可加入，與業內人士一起交流：
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MLCC內電極及其要求
MLCC是由印好電極（內電極）的陶瓷介質膜片以交錯的方式疊合起來，經過高溫燒結形成陶瓷塊體，再在陶瓷塊的兩端封上金屬層（外電極）而形成的。
圖 MLCC的基本結構示意圖
MLCC的結構主要包括陶瓷介質，金屬內電極，金屬外電極三大部分，其中，內部電極存在于每層陶瓷介質之間，是電容器的重要組成部分。內電極主要是用來貯存電荷，其有效面積的大小和電極層數的連續性是影響電容質量的兩大因素。
銅作為MLCC內電極的優點
相較與其它金屬材料，銅的來源較為廣泛，開采技術成熟，成本較低，且有著極低的體電導率。同時銅電子漿料具有導電性優良、焊接性能好、分辨率高、附著力強等優點，非常適合代替目前主流的貴金屬金屬漿料。以銅作為MCC的內電極具有許多優點：
（1）銅電極的成本較低。僅為Ag/Pd電極成本的10%，因此使用銅作為內電極將大大降低成本。
（2）銅的電遷移速度小于Pd/Ag和Ag的速度，具有良好的電化學穩定性，有利于提高MLCC的穩定性。
圖 不同電極材料的電遷移速度
（3）銅的電阻率為1.7μΩ·cm，與Ag的電阻率較為接近，是Ni的1/4，Pt的1/6，可降低MLCC的串聯電阻，能有效地提高其阻抗頻率。
圖 不同類型導電漿料的方阻值
（4）銅在高頻下的穩定性比Au、Ag的要好，與大多焊料相容。
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銅作為MLCC內電極的難點
由于銅的熔點較低并且容易氧化，銅內電極MLCC的制造難度較大，對銅內電極材料、介質陶瓷材料、端電極材料、內電極電路設計和介電陶瓷共燒技術的要求都較高。銅內電極MLCC在燒結過程中是一個介質與銅電極共燒的過程，銅內電極漿料與瓷粉的燒成收縮匹配性直接影響產品的內應力大小，銅漿與瓷粉燒成收縮一致性不好，產品容易爆瓷。
圖 銅內電極制程的高Q、低ESR MLCC的關鍵技術
由于銅的熔點為1083℃，使得與之匹配的瓷料其燒結溫度需降至1080℃以下，，而目前通用瓷料的燒結溫度很高，與銅電極難以匹配，從而影響MLCC的電性能，這就需要研究介質材料的低溫燒結技術。降低介質材料的燒結溫度可以從兩個方面考慮：從材料本身出發選擇低燒結溫度材料或提高粉體材料的表面活性、添加燒結助劑。此外，銅電極在含氧的氣氛中容易被氧化，銅內電極的MLCC需在中性或者還原氣氛中進行，要求介質材料要具有良好的抗還原性能來保證其介電性能的穩定性。
圖 高頻電容采用銅內電極，來源：國巨
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銅內電極MLCC的高頻優勢
理想狀況下，電路上不存在電容器內部的能量消耗，其阻抗會隨著頻率增加而減少，但在實際的電容器內部會有ESL（等效串聯電感）與ESR（等效串聯電阻），當頻率與阻抗曲線在超過自諧振頻率點(F0)之后，其阻抗反而會因ESL的效應而導致頻率愈高，阻抗愈大。因此，阻抗-頻率特性呈V字型(或U字型)曲線，與V字曲線的底部相對應的頻率叫做自諧振頻率(SRF)，在該頻率以下都作為電容器發揮作用，在此以上的頻率范圍內則作為電感器發揮作用。
圖 ?MLCC的等效電路和自諧振頻率，來源：TDK
由于高頻訊號傳輸上，對于訊號的質量要求相當高，高頻通訊用射頻MLCC需具備低等效串聯電阻 (low ESR，即低耗能) 及優越的高頻率特性 (高Q，即高訊號質量)。當MLCC的ESR與ESL越低，將會越接近純電容的特性，其自諧振頻率會往越高頻率移動，更適合在高頻方面應用。
在早期的MLCC生產中，只有貴金屬Pt、Au、Pd或它們的合金才滿足制造內電極的要求，但這類內電極的成本很高。隨著MLCC疊層數增加，內電極消耗量劇增，以及Pd價格上漲，為降低成本，可以①使用賤金屬內電極（如鎳、銅），②使用鈀/銀合金通常為Pb30/Ag70）或純銀電極。鈀/銀合金藉由銀的優異導電性與比重增加、降低鈀的比重，可以改善ESR水平。但要再進一步降低ESR，除非采用純銅或純銀內電極。
圖 ESR與內電極材料的演進趨勢，來源：華新科
鎳的電阻較銀與銅大，使用鎳作為內電極，在高頻電路中電極的阻值過大則會導致有功功率會增大，Q值(品質因數)會降低。純度接近100%的銀內電極導電性雖然極為優越, 卻會有銀離子遷移的問題，導致產品可靠度與質量的問題。而純銅的材料特性有著與純銀極為接近的導電性與頻率特性、卻無離子遷移、導致可靠度不佳的問題。使用銅取代鎳作為MLCC的內電極，不僅可以降低MLCC的制造成本，而且在高頻領域，銅電極在Q值和ESR值方面具有更優的表現。
5.《多層陶瓷電容器內電極用銅粉液相制備技術》，朱琳,等
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序號 | 暫定議題 | 邀請單位 |
1 | MLCC 端電極低溫燒結技術 | 風華高科 研究院院長 曹秀華 |
2 | MLCC行業現狀及技術發展趨勢 | 三環集團 電子元件事業部副總經理 孫鵬 |
3 | 多層瓷介電容器端電極制備工藝研究 | 宏科電子 |
4 | 人工智能加速高性能介電材料研發 | 佛山（華南）新材料研究院 戚俊磊 博士 |
5 | MLCC納米無機粉體漿料分散劑解決方案 | 嘉智信諾 |
6 | MLCC超薄瓷片制備技術 | 金岷江 |
7 | COG型MLCC用可低溫共燒的陶瓷-玻璃復合粉體研究 | 贛州中傲新瓷 研發總監 繆錫根 |
8 | MLCC電極用超細金屬粉體的研發與改性 | 712所?主任 陳大鵬 |
9 | 基于缺陷工程的BaTiO3基MLCC可靠性研究 | 深圳先進電子材料國際創新研究院 副研究員? 張蕾 |
10 | 高容量、超微型MLCC的關鍵技術研究 | 擬邀請MLCC企業/高校研究所 |
11 | MLCC用內/外電極漿料成分及性能研究 | 擬邀請漿料企業/高校研究所 |
12 | 稀土元素摻雜對鈦酸鋇陶瓷介電性能的影響研究 | 擬邀請材料企業/高校研究所 |
13 | 柔性端子MLCC的設計與軟端材料優化 | 擬邀請MLCC企業/高校研究所 |
14 | MLCC用高純納米電子級二氧化鈦制備關鍵技術研發 | 擬邀請材料企業/高校研究所 |
15 | MLCC高端關鍵生產裝備解決方案 | 擬邀請設備企業 |
16 | MLCC精密疊層工藝技術研究 | 擬邀請疊層設備/高校研究所 |
17 | MLCC用高速外觀檢測自動分選裝置 | 擬邀請檢測設備企業/高校研究所 |
18 | MLCC性能測試與可靠性評估 | 擬邀請檢測企業/高校研究所 |
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原文始發于微信公眾號（艾邦陶瓷展）：銅內電極MLCC，高頻通信的優選方案
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