MLCC 的原材料供應(yīng)鏈對行業(yè)發(fā)展至關(guān)重要,其主要原材料包括陶瓷粉末、內(nèi)電極金屬粉末、粘結(jié)劑、溶劑、外電極金屬漿料等,其中陶瓷粉末和內(nèi)電極金屬粉末的質(zhì)量直接決定了 MLCC 的性能。陶瓷粉末方面,高純度的鈦酸鋇、鈦酸鍶鋇等粉末是制備高性能 MLCC 的基礎(chǔ),目前全球陶瓷粉末市場主要由日本住友化學(xué)、堺化學(xué)等企業(yè)掌控,這些企業(yè)能提供高純度、粒徑均勻的陶瓷粉末,保障 MLCC 的介電性能穩(wěn)定性。內(nèi)電極金屬粉末方面,鎳粉、銅粉的純度和粒徑控制要求嚴格,日本 JX 金屬、住友金屬等企業(yè)在不錯的品質(zhì)內(nèi)電極金屬粉末供應(yīng)上具有優(yōu)勢。近年來,中國大陸原材料企業(yè)也在加快技術(shù)研發(fā),逐步實現(xiàn)陶瓷粉末、內(nèi)電極金屬粉末的國產(chǎn)化替代,降低對進口原材料的依賴,為 MLCC 產(chǎn)業(yè)的自主可控發(fā)展提供支撐。多層片式陶瓷電容器的失效模式包括電擊穿、機械開裂、電極遷移等。線上高頻多層片式陶瓷電容器便攜設(shè)備應(yīng)用
MLCC 在快充技術(shù)中的應(yīng)用面臨著高紋波電流的挑戰(zhàn),隨著智能手機、筆記本電腦等設(shè)備快充功率不斷提升(如超過 100W),電路中紋波電流增大,傳統(tǒng) MLCC 易因發(fā)熱過度導(dǎo)致性能衰退。為適配快充場景,快充 MLCC 采用高導(dǎo)熱陶瓷介質(zhì)材料,提升熱量傳導(dǎo)效率,同時增大外電極接觸面積,加快熱量向 PCB 板的擴散;在結(jié)構(gòu)設(shè)計上,通過增加陶瓷介質(zhì)層數(shù)、減薄單層厚度,提升 MLCC 的紋波電流承受能力,例如某品牌 1206 封裝的快充 MLCC,紋波電流承受值可達 3A(100kHz 頻率下),遠高于普通 MLCC 的 1.5A。此外,這類 MLCC 還需通過高溫紋波耐久性測試,在 125℃環(huán)境下承受額定紋波電流 1000 小時,電容量衰減不超過 10%。華東地區(qū)通用型多層片式陶瓷電容器醫(yī)療設(shè)備電路高容量多層片式陶瓷電容器通過增加疊層數(shù)量、減薄介質(zhì)層厚度實現(xiàn)。
車規(guī)級 MLCC 與消費級 MLCC 在性能要求和質(zhì)量標準上存在明顯差異,車規(guī)級 MLCC 需滿足更嚴苛的可靠性和環(huán)境適應(yīng)性要求,以應(yīng)對汽車復(fù)雜的工作環(huán)境。在可靠性方面,車規(guī)級 MLCC 需通過 AEC-Q200 認證,該認證對電子元器件的溫度循環(huán)、濕度偏壓、振動、沖擊等多項測試指標做出了嚴格規(guī)定,例如溫度循環(huán)測試需經(jīng)歷 - 55℃~+125℃的數(shù)千次循環(huán),遠高于消費級 MLCC 的測試標準。在環(huán)境適應(yīng)性方面,車規(guī)級 MLCC 需具備耐高溫、耐低溫、耐濕熱、抗振動等特性,能在發(fā)動機艙高溫、冬季低溫、雨天潮濕等惡劣條件下穩(wěn)定工作。此外,車規(guī)級 MLCC 的生產(chǎn)過程需遵循 IATF16949 汽車行業(yè)質(zhì)量管理體系,實現(xiàn)全流程的質(zhì)量追溯,確保每一顆產(chǎn)品的一致性和可靠性,而消費級 MLCC 則更注重成本控制和生產(chǎn)效率,在測試標準和質(zhì)量管控上相對寬松。
MLCC 的測試技術(shù)隨著產(chǎn)品性能的提升不斷升級,傳統(tǒng)的 MLCC 測試主要關(guān)注電容量、損耗角正切、絕緣電阻、額定電壓等基本參數(shù),采用通用的電子元器件測試設(shè)備即可完成。但隨著車規(guī)級、高頻、高容量 MLCC 的發(fā)展,對測試項目和測試精度提出了更高要求,需要針對特殊性能開發(fā) 的測試設(shè)備和方法。例如,在車規(guī)級 MLCC 測試中,需要模擬汽車實際工作環(huán)境的溫度循環(huán)、振動沖擊等應(yīng)力測試設(shè)備,以及能長時間監(jiān)測電性能變化的耐久性測試系統(tǒng);在高頻 MLCC 測試中,需要高頻阻抗分析儀、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀等設(shè)備,精確測量 MLCC 在高頻段的阻抗特性、插入損耗等參數(shù);在高容量 MLCC 測試中,需要高精度的電容測試儀,準確檢測電容量隨電壓、溫度的變化曲線。目前,國際上的泰克(Tektronix)、安捷倫(Agilent)等企業(yè)在 MLCC 測試設(shè)備領(lǐng)域技術(shù)明顯,中國大陸也在加快測試設(shè)備的研發(fā),逐步實現(xiàn)測試技術(shù)與國際接軌。車規(guī)級多層片式陶瓷電容器需通過AEC-Q200認證以滿足汽車復(fù)雜工況需求。
內(nèi)電極材料的選擇對 MLCC 的性能、成本和應(yīng)用場景具有重要影響,常見的內(nèi)電極材料主要有銀鈀合金(Ag-Pd)、鎳(Ni)、銅(Cu)等。銀鈀合金電極具有良好的導(dǎo)電性和化學(xué)穩(wěn)定性,與陶瓷介質(zhì)的結(jié)合性能好,早期的 MLCC 多采用這種電極材料,但由于鈀的價格較高,導(dǎo)致銀鈀合金電極 MLCC 的成本較高,主要應(yīng)用于對性能要求高且對成本不敏感的領(lǐng)域。隨著成本控制需求的提升,鎳電極 MLCC 逐漸成為主流,鎳的價格相對低廉,且具有較好的耐遷移性,適合大規(guī)模量產(chǎn),但鎳電極 MLCC 對燒結(jié)工藝要求較高,需要在還原性氣氛中燒結(jié),以防止鎳被氧化;銅電極 MLCC 則具有更低的電阻率和成本優(yōu)勢,但銅的化學(xué)活性較高,易氧化,對生產(chǎn)環(huán)境的密封性和抗氧化處理要求更為嚴格。無鉛化多層片式陶瓷電容器采用錫銀銅合金鍍層,符合RoHS環(huán)保指令??缇迟Q(mào)易耐高溫多層片式陶瓷電容器醫(yī)療設(shè)備電路
多層片式陶瓷電容器的疊層環(huán)節(jié)需保證內(nèi)電極精確對準,避免性能偏差。線上高頻多層片式陶瓷電容器便攜設(shè)備應(yīng)用
微型化 MLCC 是電子設(shè)備小型化發(fā)展的必然產(chǎn)物,其封裝尺寸不斷縮小,從早期的 1206、0805 封裝,逐步發(fā)展到 0603、0402 封裝,目前 0201、01005 封裝的微型化 MLCC 已成為消費電子領(lǐng)域的主流產(chǎn)品,部分特殊應(yīng)用場景甚至出現(xiàn)了更小尺寸的 MLCC。微型化 MLCC 的出現(xiàn),為智能手機、智能手表、藍牙耳機等微型電子設(shè)備的輕薄化提供了重要支持,使得這些設(shè)備在有限的空間內(nèi)能夠集成更多的功能模塊。然而,微型化 MLCC 的生產(chǎn)和應(yīng)用也面臨諸多挑戰(zhàn),在生產(chǎn)方面,小尺寸的陶瓷生坯薄片制作、內(nèi)電極印刷和疊層對準難度大幅增加,需要更高精度的制造設(shè)備和更嚴格的工藝控制;在應(yīng)用方面,微型化 MLCC 的焊接難度較大,容易出現(xiàn)虛焊、脫焊等問題線上高頻多層片式陶瓷電容器便攜設(shè)備應(yīng)用
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