安装技术不断突破 MLCC趋向“五化” |
北京村田电子有限公司副总经理汤志强
随着手机、数字电视、数字摄像机(DVC)和笔记本电脑的发展和电子元器件安装技术的不断突破，加之电子整机的小型化、薄型化和轻量化，使得陶瓷电容器继续沿着片式化向更高性能和更多功能、低成本、小型化及绿色化方向发展。
大容量化
由于通信设备的小型化和多功能化，整机内电源电路改变了原来的集中电源方式成为分散电源，使用于不同电源电路的电容器步入了多样化时代，对在各种各样电源内MLCC(片式陶瓷电容器)的小型化和大容量化要求变得更高。
随着CPU处理速度的提高，对一次电路里电容器的大容量化，对MLCC高电压和高容量值的要求越来越高。普通MLCC采用钛酸钡系列强介质特性，在电介强度变高时，静电容量会变小，为使此种电容量变化率减少，有必要使电介质的强诱电性改变。最近已开发出了微细构造的高精等粒度结晶粒子，既能控制又能确保诱电率，不因电压变化而使容量值发生大变化的新材料。表1为大容量的MLCC静电容量尺寸表，说明了大容量MLCC的发展态势。容量为100μF的MLCC的ERS值约为1兆欧，此值与ESR值最低的电解电容器相比，还不到其的十分之一，使得电源回路内的电容器全部陶瓷化成为了可能。
MLCC的大容量化和小型化是必须同时研究的两个课题。MLCC的积层技术近几年来有了新发展，MLCC陶瓷介质层的厚度已由原来的几十个μm，发展到目前的1μm以下(量产厚度为1μm)，积层层数已经达到1000层。
低成本化
基于去年下半年市场需求不透明的背景，全球电容器制造商都在努力推进事业的改革，如何使2000年大量的设备投资扩大的生产能力发挥出来，提高企业的经济效益，已经成为重要课题。在全面开展革新活动的同时，为保持有极强的竞争力，企业正千方百计地降低成本。钯电极的溅金属化，是降低成本的主课题。众所周知，钯金属的价格一度涨到了20万元/公斤，为此村田生产的X5R/X7R/Y5VMLCC，绝大部分已经能够溅金属化，大大降低了成本，增强了竞争力。
小型化
一块尺寸只有5mm×4mm的VCO，需用0603尺寸的片式电阻和片式电容10个左右。高密度的表面贴装，推进着MLCC的小型化。为适应高度小型化及高密度装备发展的需要，从贴装技术层面来看，由于SMT技术是在印刷线路板两面贴装，考虑到今后电子整机高性能化的进展和今后贴装的元器件点数的增加，目前的课题已经不仅是简单地将单个元器件小型化，而是为缩小贴装面积，向片式元器件的复合化和模块化发展。
高性能化
由于每个电容器都是一个含有电容、等效电感(ESL)和等效电阻(ESR)的等价电路，为应对计算机、数码相机、手机的高性能化和低功耗，在电源回路内使用的MLCC必须设法降低ESL。村田新推出的专利产品在微处理速度为8G时ESL小于5 PH。为满足无线电通信和无线调制设备(VCO、PA等)的需求，为改善其通话品质，降低耗电量，提高良品率，村田推出了高容量的产品。对用于蜂窝电话、全球定位系统、卫星电视和测量仪器等电子整机，村田已经量产了具有在VHF、UHF和微波范围内，高-Q和低ESR性能的高容量精度(如只有±0.05μF)的MLCC。
绿色化
为减少对环境的影响，降低地球资源的消耗，MLCC的绿色化一直是发展的重要课题。MLCC的主体本身是陶瓷，对地球没有污染，在应用中受到青睐。近几年电极的溅金属化，也是绿色化的一个重要内容。MLCC编带材料的消耗和端头镀锡的无铅化工作作为绿色化的课题也受到企业广泛关注。
为减少编带材料的使用，降低库管成本，减少库房和设备面积，提高贴片速度，减少森林的砍伐量，村田在数年前就成功开发了弹仓盒散装包装形式，用于替代MLCC的编带形式。由于高速贴装时会变黑，贴片机的改装费用高，贴片机改装量较少，一度使该项工作进展较慢。最近随着贴片机采用弹仓散装盒改装技术的提高，MLCC的尺寸一致性变好。同时增加了在使用时将该弹仓盒摇动等动作，防止了高速流动时变黑现象的发生，该包装方式将会得到广泛应用。
现在常用的焊锡都为铅锡合金，其熔点比纯锡低，价格也较为便宜。但由于含铅，既对操作者有害，又会在使用和废弃过程中造成铅污染。为此MLCC企业都对此工作相当重视，并提出了在近年内实现无铅化的承诺。虽然新开发的无铅化镀锡熔点比共晶的锡铅合金高，价格比铅锡合金高1倍，但事实证明了无铅化的可行性和必然性，因此值得国内业界重视。
相关链接
各种电容器发展情况
不同的电容器采用不同的材料及不同的结构，电容器的高频特性不同，为适应整机的高频化，应尽可能地解决好寄生电感和电阻，实现电容器的高频化。在小型化和微型化的同时，较好地解决吸收噪音问题，做到低损耗、高精度、高稳定性和高可靠性，这些都是给电容器行业发展提出的新课题。
固定式电容器主要有陶瓷电容器、钽电解电容器、铝电解电容器和薄膜电容器四大类。
从产量分析，陶瓷电容器占据了量大面广的中小容量的电容器市场，占整个电容器消耗量的85%以上，其原因是片式化技术推广比较早，具有片式化率较高、高频特性好、高耐压、价格低廉等优点，随着高积层技术的发展，电容量为10μF的MLCC六年前已经量产，现在最大容量的MLCC是100μF，发展目标为200μF。
铝电解电容器以其容量大和低ESR，而占据了大容量的市场，约占电容器总量的10%。
钽电解电容器由于其容量范围较广，且片式化技术和产品结构成熟度较高，生产总量和片式化率也在逐年提高。
薄膜电容器由于其温度特性和频率特性良好，阻抗抵，寄生电感小，损耗低，对频率的容量有良好的追随性和耐冲击，无压电效果等特点，也占有电容器市场的应有之地，现该电容器世界片式化产量只有10亿只。
值得注意的是由于各类电容器技术发展，尤其是高性能、大容量的陶瓷电容器的研发成功，加之低成本的竞争，相互间的替代正在打破传统的应用范围。
精彩观点
国内MLCC企业竞争力三要素
近几年，我国MLCC的产业发展很快，我国MLCC产业的规模已经约占世界总量的30%，产品配套能力大大增强，已经为手机本地化提供了一个较为成熟的环境。但国内企业要真正在竞争中取胜，还应在以下三方面努力。
一为“Q”，即品位高。无论是质量指标、一致性、品种和外形等方面，三资企业的电子产品信赖程度都很高。要图大，先图强，强是指效率，指企业的核心竞争力。有了良好的产品信誉和市场信誉，才会有高速发展的企业。就我国电容器行业的三资企业来讲，就其规模，还无法同世界同行相比，还必须先在做强上下功夫，要明白没有多年的磨炼，是无法与国外的企业平起平坐的。
二是“C”，指高的成本力，以低价格取胜于市场，企业必须提高自己的成本力，降低成本，依靠内部严格的管理。MLCC企业管理正在推广6σ管理，营造自己的优势，以创新的精神，与时俱进。国有企业为用好企业的存量资产，实现资产重组，以中国特色的低价格，勇敢参与国内外市场竞争，以实现新的发展。
三是“D”，即良好的交货期。所谓良好的交货期，是指符合用户要求，按时按量及品种规格将产品切实可靠地送到用户手中。加入WTO后，销售服务已是我们参与竞争的最大优势，在目前新形势下，我们不仅要认真为整机用户服务，还应该关注EMS行业。他们是电子整机公司委托的专门生产性公司，目前已经成势，他们接受整机制造商的专业加工，如表面贴装及产品的组装。EMS企业十分青睐本地的产品制造，为了追求更低的价格和地理上的靠近，他们与国内外的元器件供应商制定了电容、电阻和其他无源器件采购协议。 |
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
