多層片式陶瓷電容器在 5G 基站 Massive MIMO 天線中的應(yīng)用具有特殊性,Massive MIMO 天線需集成大量天線單元,每個單元都需要 MLCC 進行信號濾波和阻抗匹配,因此對 MLCC 的小型化、高頻特性和一致性要求極高。為適配天線設(shè)計,這類 MLCC 多采用 0402 甚至 0201 超小封裝,同時具備優(yōu)異的高頻性能,在 2.6GHz 頻段下?lián)p耗角正切需小于 0.3%,以減少信號衰減;此外,由于天線單元數(shù)量多,MLCC 的一致性至關(guān)重要,同一批次產(chǎn)品的電容量偏差需控制在 ±1% 以內(nèi),避免因參數(shù)差異導(dǎo)致天線波束賦形精度下降。目前 5G 基站用 MLCC 主要采用 I 類陶瓷介質(zhì),部分產(chǎn)品還會進行高頻阻抗優(yōu)化,確保在多天線協(xié)同工作時,信號干擾控制在低水平。多層片式陶瓷電容器的陶瓷介質(zhì)分為I類和II類,適用場景不同。品牌商低損耗多層片式陶瓷電容器無線充電系統(tǒng)
MLCC的全球市場格局呈現(xiàn) “ 集中、中低端競爭” 的態(tài)勢, 市場由日本村田、TDK,韓國三星電機主導(dǎo),村田的車規(guī)級 MLCC 全球市占率超過 35%,其開發(fā)的 - 55℃~+175℃高溫 MLCC,可適配新能源汽車發(fā)動機艙的極端環(huán)境;三星電機則在高頻 MLCC 領(lǐng)域,其 5G 基站用 MLCC 的 ESR 可低至 5mΩ 以下,支持 26GHz 毫米波頻段。中國臺灣地區(qū)的國巨、華新科在消費電子 MLCC 市場占據(jù)優(yōu)勢,國巨通過收購基美、普思等企業(yè),實現(xiàn)了從 01005 到 2220 封裝的全系列覆蓋。中國大陸企業(yè)如風(fēng)華高科、三環(huán)集團近年來加速追趕,在中低端 MLCC 市場(如消費電子充電器、小家電)的市占率已超過 20%,同時加大車規(guī)級 MLCC 研發(fā)投入,部分產(chǎn)品已通過 AEC-Q200 認(rèn)證,逐步打破國際企業(yè)的壟斷。線下可靠性強多層片式陶瓷電容器無線充電系統(tǒng)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。
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(yán)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陶瓷介質(zhì)材料迭代是其性能升級的驅(qū)動力,不同介質(zhì)類型決定了 MLCC 的特性與應(yīng)用邊界。I 類陶瓷介質(zhì)以鈦酸鈣、鈦酸鎂為主要成分,具有極低的溫度系數(shù),電容量隨溫度變化率可控制在 ±30ppm/℃以內(nèi),適合對精度要求嚴(yán)苛的射頻振蕩電路、計量儀器等場景;II 類陶瓷介質(zhì)則以鈦酸鋇為基礎(chǔ),通過摻雜鍶、鋯等元素調(diào)節(jié)介電常數(shù),介電常數(shù)可高達數(shù)萬,可以在小尺寸封裝內(nèi)實現(xiàn)高容量,普遍用于消費電子的電源濾波電路。近年來,為平衡精度與容量,行業(yè)還研發(fā)出介電常數(shù)中等、溫度穩(wěn)定性優(yōu)于普通 II 類的 X5R、X7R 介質(zhì),其電容量在 - 55℃~+85℃/125℃范圍內(nèi)衰減不超過 15%,成為汽車電子、工業(yè)控制領(lǐng)域的主流選擇。通信設(shè)備用多層片式陶瓷電容器需保證在高頻下信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性。
MLCC 的容量衰減問題是影響其長期可靠性的重要因素,尤其是 II 類陶瓷 MLCC,在長期使用或特定工作條件下,電容量可能會出現(xiàn)一定程度的下降,若衰減過度,可能導(dǎo)致電路功能失效。容量衰減的主要原因與陶瓷介質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)變化有關(guān),II 類陶瓷介質(zhì)采用鐵電材料,其電容量來源于電疇的極化,在高溫、高電壓或長期直流偏置作用下,電疇的極化狀態(tài)可能會逐漸穩(wěn)定,導(dǎo)致可極化的電疇數(shù)量減少,從而引起容量衰減。為改善容量衰減問題,行業(yè)通過優(yōu)化陶瓷介質(zhì)的配方,例如添加稀土元素調(diào)整晶格結(jié)構(gòu),增強電疇的穩(wěn)定性;同時,改進燒結(jié)工藝,使陶瓷介質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)更均勻致密,減少缺陷對電疇極化的影響。此外,在應(yīng)用過程中,合理選擇 MLCC 的類型和參數(shù),避免長期在超出額定條件的環(huán)境下使用,也能有效減緩容量衰減速度。消費電子領(lǐng)域?qū)Χ鄬悠教沾呻娙萜鞯男枨笸苿悠湎蛐〕叽?、低成本方向發(fā)展。薄型多層片式陶瓷電容器汽車電子電路
低溫型多層片式陶瓷電容器引入稀土元素,優(yōu)化晶格結(jié)構(gòu)提升低溫性能。品牌商低損耗多層片式陶瓷電容器無線充電系統(tǒng)
通信設(shè)備是 MLCC 的應(yīng)用領(lǐng)域之一,包括基站設(shè)備、路由器、交換機、光通信設(shè)備等,這些設(shè)備需要在高頻、高功率的工作環(huán)境下穩(wěn)定運行,對 MLCC 的高頻特性、低損耗、高可靠性提出了嚴(yán)格要求。在基站設(shè)備中,MLCC 用于射頻前端電路、功率放大電路和信號處理電路,實現(xiàn)信號濾波、阻抗匹配和電源去耦,確?;镜男盘杺鬏斮|(zhì)量和覆蓋范圍;在光通信設(shè)備中,MLCC 用于光模塊的電源管理和信號調(diào)理電路,保障光信號的穩(wěn)定傳輸和轉(zhuǎn)換。隨著 5G 通信技術(shù)的普及,通信設(shè)備的工作頻率大幅提升,對 MLCC 的高頻性能要求更高,需要 MLCC 在高頻段具有較低的寄生參數(shù)(如寄生電感、寄生電阻)和穩(wěn)定的電容量,以減少信號衰減和干擾,提升通信設(shè)備的整體性能。品牌商低損耗多層片式陶瓷電容器無線充電系統(tǒng)
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