MLCC邁向規(guī)范化工業(yè)生產(chǎn) 核心技術(shù)待提高

　　在電子信息產(chǎn)業(yè)迅猛向前發(fā)展的今天，我們震驚于各種電子信息產(chǎn)品，如筆記本電腦、手機(jī)、液晶電視機(jī)、數(shù)碼相機(jī)和攝影機(jī)、MP4等給我們生活帶來(lái)極大便利的同時(shí)，我們感覺到現(xiàn)在的電器產(chǎn)品較以前越來(lái)越小，且功能越來(lái)越完備、功耗越來(lái)越小，價(jià)格越來(lái)越便宜。這一切都?xì)w功于電器產(chǎn)品核心——半導(dǎo)體元器件和眾多的被動(dòng)貼片元件越來(lái)越小型化、高精度、低功耗化，使得家用電器類等信息產(chǎn)品小型化成為可能。

　　MLCC正形成規(guī)范化工業(yè)生產(chǎn)

　　片式多層陶瓷電容器(Multi-layerCeramicCapacitor簡(jiǎn)稱MLCC)是電子整機(jī)中主要的被動(dòng)貼片元件之一，它誕生于上世紀(jì)60年代，最先由美國(guó)公司研制成功，后來(lái)在日本公司(如Murata、TKD、太陽(yáng)誘電等)迅速發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化，至今依然在全球MLCC領(lǐng)域保持優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)為生產(chǎn)出MLCC具有高可靠、高精度、高集成、高頻率、智能化、低功耗、大容量、小型化和低成本等特點(diǎn)。由于MLCC標(biāo)稱電容量已達(dá)到10μF-100μF，尺寸已達(dá)到0201-01005(即長(zhǎng)×寬為0.01英寸×0.005英寸，以下均為英寸表示)，是螞蟻的十分之一大小，所以它已經(jīng)部分取代片式鋁電解電容和片式鉭電容器，且比它們具有更低的損耗值和更好的可靠性。

　　從精細(xì)陶瓷粉料到制造出新型片式MLCC元件，工藝流程是復(fù)雜的，需要經(jīng)過十幾道工序，目前已形成了規(guī)范化的工業(yè)生產(chǎn)。上世紀(jì)80年代初，我國(guó)開始引進(jìn)第一條MLCC生產(chǎn)線，當(dāng)時(shí)主要是為生產(chǎn)彩色電視機(jī)配套負(fù)溫系列電容用的。經(jīng)過20多年的發(fā)展壯大，我國(guó)MLCC產(chǎn)業(yè)取得了巨大進(jìn)步，但與日本、韓國(guó)等MLCC強(qiáng)國(guó)比較，還有一定的差距，主要體現(xiàn)在MLCC技術(shù)方面。

　　什么是MLCC技術(shù)?簡(jiǎn)而言之，MLCC技術(shù)是一門綜合性應(yīng)用技術(shù)，它包括新材料技術(shù)，設(shè)計(jì)工藝制作技術(shù)、設(shè)備技術(shù)和關(guān)聯(lián)技術(shù)(如質(zhì)量控制技術(shù)中的電子元件可靠性測(cè)試、失效分析技術(shù)等)。MLCC技術(shù)涉及材料、機(jī)械、電子、化工、自動(dòng)化、統(tǒng)計(jì)學(xué)等各學(xué)科先進(jìn)理論知識(shí)，是多科學(xué)理論和實(shí)踐交叉的系統(tǒng)集成，屬于典型的高新技術(shù)范疇。

　　核心技術(shù)待提高

　　在MLCC技術(shù)中，最核心的技術(shù)是材料技術(shù)(如陶瓷粉料的制備)、介質(zhì)疊層印刷技術(shù)(多層介質(zhì)薄膜疊層印刷)和共燒技術(shù)(陶瓷粉料和金屬電極共燒)。

　　1.材料技術(shù)(陶瓷粉料的制備)

　　現(xiàn)在MLCC用陶瓷粉料主要分為三大類(Y5V、X7R和COG)。其中X7R材料是各國(guó)競(jìng)爭(zhēng)最激烈的規(guī)格，也是市場(chǎng)需求、電子整機(jī)用量最大的品種之一，其制造原理是基于納米級(jí)的鈦酸鋇陶瓷料(BaTiO3)改性。日本廠家根據(jù)大容量(10μF以上)的需求，在D50為100納米的濕法BaTiO3基礎(chǔ)上添加稀土金屬氧化物改性，制造成高可靠性的X7R陶瓷粉料，最終制作出10μF-100μF小尺寸(如0402、0201等)MLCC。國(guó)內(nèi)廠家則在D50為300-500納米的BaTiO3基礎(chǔ)上添加稀土金屬氧化物改性制作X7R陶瓷粉料，跟國(guó)外先進(jìn)粉體技術(shù)還有一段差距。

　　2.疊層印刷技術(shù)(多層介質(zhì)薄膜疊層印刷)

　　如何在0805、0603、0402等小尺寸基礎(chǔ)上制造更高電容值的MLCC一直是MLCC業(yè)界的重要課題之一，近幾年隨著材料、工藝和設(shè)備水平的不斷改進(jìn)提高，日本公司已在2μm的薄膜介質(zhì)上疊1000層工藝實(shí)踐，生產(chǎn)出單層介質(zhì)厚度為1μm的100μFMLCC，它具有比片式鉭電容器更低的ESR值，工作溫度更寬(-55℃-125℃)。代表國(guó)內(nèi)MLCC制作最高水平的風(fēng)華高科公司能夠完成流延成3μm厚的薄膜介質(zhì)，燒結(jié)成瓷后2μm厚介質(zhì)的MLCC，與國(guó)外先進(jìn)的疊層印刷技術(shù)還有一定差距。當(dāng)然除了具備可以用于多層介質(zhì)薄膜疊層印刷的粉料之外，設(shè)備的自動(dòng)化程度、精度還有待提高。

　　3.共燒技術(shù)(陶瓷粉料和金屬電極共燒)

　　MLCC元件結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，由陶瓷介質(zhì)、內(nèi)電極金屬層和外電極三層金屬層構(gòu)成。MLCC是由多層陶瓷介質(zhì)印刷內(nèi)電極漿料，疊合共燒而成。為此，不可避免地要解決不同收縮率的陶瓷介質(zhì)和內(nèi)電極金屬如何在高溫?zé)珊蟛粫?huì)分層、開裂，即陶瓷粉料和金屬電極共燒問題。共燒技術(shù)就是解決這一難題的關(guān)鍵技術(shù)，掌握好的共燒技術(shù)可以生產(chǎn)出更薄介質(zhì)(2μm以下)、更高層數(shù)(1000層以上)的MLCC。當(dāng)前日本公司在MLCC燒結(jié)專用設(shè)備技術(shù)方面領(lǐng)先于其它各國(guó)，不僅有各式氮?dú)夥崭G爐(鐘罩爐和隧道爐)，而且在設(shè)備自動(dòng)化、精度方面有明顯的優(yōu)勢(shì)。

　　回顧MLCC技術(shù)的發(fā)展歷程，充分體現(xiàn)了一個(gè)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、低水平向高科技系統(tǒng)集成、從不環(huán)保到環(huán)保的發(fā)展趨勢(shì)，是電子信息產(chǎn)品飛速展的一個(gè)縮影。其中采用鎳、銅等賤金屬代替銀/鈀貴金屬作為內(nèi)電極材料(即BME技術(shù))，是MLCC技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑，雖然這對(duì)MLCC的材料技術(shù)、共燒技術(shù)(采用N2氣氛保護(hù)燒結(jié))、設(shè)備技術(shù)提出了很高的要求，但它帶來(lái)了成本的急速下降，同時(shí)滿足了當(dāng)今日益苛刻的環(huán)保要求。日本廠家早在十多年前就完成了BME技術(shù)的研究，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，帶動(dòng)了MLCC的高速發(fā)展。國(guó)內(nèi)廠家也相繼在2001年成功實(shí)現(xiàn)MLCC的BME化，為下一步向更高要求的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。隨著MLCC技術(shù)的不斷成熟及整機(jī)要求的不斷提高，MLCC技術(shù)將向如圖所示趨勢(shì)發(fā)展。

　　總之，隨著科技的進(jìn)步，MLCC制造業(yè)也獲得了迅猛發(fā)展，主要體現(xiàn)在小型化、高比容大容量、高壓、高頻微波、低功耗等電性能方向深度發(fā)展，這使得MLCC不僅僅用于家電、電腦、通信、汽車電子等4C產(chǎn)品領(lǐng)域，而且用于航天、航空、深海高壓、沙漠鉆探、科考超低溫等特殊環(huán)境下的電子整機(jī)設(shè)備中，起到了其他電容器無(wú)法替代的作用。1μF以下電容器，MLCC占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，而1μF以上電容值范圍，MLCC正逐步取代其他電容器，如薄膜電容器、片式鉭電容器等。