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解读村田多层陶瓷电容新发展,小型化是未来趋势




关键词:被动元件

在电子元器件的世界,小型化可以说是永远不变的趋势。元器件的小型化不仅有助于实现机器的紧凑化,而且增加了电路设计上的自由度,并带来全新功能和附加价值。在日前举办2006国际被动元件技术与市场发展论坛上,来自日本村田公司的水野健一先生向听众介绍了多层陶瓷贴片电容(MLCC)的最新技术发展,他强调:“小型化和高容量是MLCC的未来发展方向。”

多层陶瓷电容可以广泛应用于移动电话、计算机、数码相机、汽车等领域,但近年来数字产品的技术进步对陶瓷电容提出了新要求。例如,移动电话的迅猛发展要求更高的传输速率和更高的性能。在基带中,为了满足TV、视频、游戏的要求,要求高速度、低电压的处理器;LCD模块要求低厚度(0.5mm)、大容量电容;PA模块则期待小型化的产品。

而汽车环境的苛刻性更是对多层陶瓷电容有一些特殊的要求:首先是耐高温;其次是在电池电路上需要短路失效保护设计。汽车中的电子设备日益增多,且发动机空间狭小,放置于其中的多层陶瓷电容必须能满足150度的工作温度。由此可见,小型化、高速度和高性能、耐高温条件、高可靠性已成为陶瓷电容的关键特性。

陶瓷电容的核心技术是介电层的厚度,薄介质层是实现高容量的主要因素。水野健一指出,制作超薄陶瓷层目前主要面临两方面的困难:其一是可靠性,其二是加直流电压后的偏置情况。针对第一个难点,村田公司的解决办法是采用更精细、更均匀的陶瓷材料、细薄平滑的内部电极以及改善MLCC制作工艺。精细陶瓷材料的尺寸较小、分布较集中,同时,可靠性也与优化的混合和流延条件以及分散剂、粘合剂的选择密不可分。内部电极则通过抗氧化精细金属粉末和浆料流变学得以改善。采用新技术制造的产品具有相当于原来产品5倍的寿命。

陶瓷电容的容量随直流偏置电压变化而变化的特性是由钛酸钡的铁电现象造成的,这取决于钛酸钡的微观结构。直流偏置电压降低了介电常数。通过改变钛酸钡的晶格结构和掺杂物,可以改善直流偏置特性。钛酸钡的晶格结构有两种:分别是核壳晶格结构和均匀晶格结构。对于薄介质可利用核壳晶格结构,通过控制壳的传导率和核壳之间的比率,降低介电常数对电压的依赖,从而优化直流偏置电压特性。

从近年来的市场发展来看,陶瓷电容正越来越多地进入高电容领域,“目前占主导地位的是10uF的陶瓷电容,未来将更多地出现100uF的产品。”村田公司目前可提供各种片状MLCC产品,从0402尺寸的超小型,到用来替代钽电容和电解电容的大电容产品,及低ESL型、高频用产品和排列型产品。村田的陶瓷电容器几乎可以满足所有可能的应用需求。不仅可以满足大多数的容量要求,而且具有小尺寸的优势。

作者:Nicole Chen 《电子工程专辑》

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