試論MLCC在5G領域的應用及發展趨勢

麥雪清

摘要：5G技術的合理應用將促使不同的電子產品進一步的更新換代，MLCC指的是多層片式陶瓷電容器，是三大基礎電子元器件之一，在未來勢必會產生很多需求。為了進一步的滿足5G時代的發展需求，高性能的MLCC將慢慢地朝著高頻、小型化、低耗能的方向發展。本文主要闡述了一種MLCC種類，以及其所需要滿足的不同性能，進一步提出了MLCC在5G領域的發展趨勢。

關鍵詞：MLCC;5G領域;應用;發展趨勢

前言：

隨著網絡信息技術的不斷發展以及相關智能終端的快速普及，如今的第四代移動通訊技術已經無法滿足各領域的實際需求，沒有辦法進行更加準確的信息傳遞。針對這樣的情況，第五代移動通訊技術應運而生。5G技術有著極大帶寬的毫米波段，可以為相關的用戶提供千兆級別的數據傳輸速率以及更加可靠的使用體驗。比如可以滿足智能家居、虛擬現實、云儲存等領域的運用。在相關技術的推動至下，在2020年5G通訊就已經實現全面的商業化。多層片式陶瓷電容器（MLCC）作為電子設備中不可或缺的零組件，迎來了新的挑戰與機遇。通過對通訊技術的不斷升級，這也就對MLCC的各種性能提出了更加高的要求。

1高頻低功耗應對———微波高QMLCC

為了進一步的滿足5G通訊的高速度要求，微波高Q值MLCC將會朝著更高使用頻率的方向在發展。對于高附加值的高Q值來說，低Res（等效串聯電阻）和低Les（等效串聯電感）的MLCC產品在5G通信領域的地位也變得十分的重要。在高頻電路中，為了進一步的降低產品的功耗，就需要在MLCC的實際設計過程中盡可能地減小低Res（等效串聯電阻），這是因為Res綜合表征了電容器的電極損耗情況。具體的計算公式為：Res=1/（2πQfC）在這一式子中，Q所表示的是損耗角正切tanδ的倒數，f表示頻率，C表示MLCC的實際容量。另外由于MLCC中等效串聯電感（Les）的存在，在電容器的工作頻率高于fSR時，電容器的阻抗就會隨著頻率的進一步增大而迅速變大，所以對于一般的電容器來說，使用的頻率是明顯地低于其固有的諧振頻率。fSR和Les的關系也可以用如下的關系表示出來：fSR=1/（2π√（C×Les）），這一公式的實際內涵是進一步的實現MLCC在更高頻率范圍內的電路運用，就需要從設計和材料以及相關的工藝方面做進一步的改進，這樣才能有效提高MLCC的實際性能。

1.1MLCC材料方面

高頻材料的損耗則主要由電極損耗產生，所以MLCC應盡量選取電阻率低的電極材料。貴金屬Ag/Pa電極具有較小的電阻率，Cu電極與Ag的電阻率接近，為降低生產成本，采用低電阻率的Cu電極是個不錯的選擇。但由于Cu的熔點較低，為1083℃，使得與之匹配的介質材料的燒結溫度需低于其熔點[1]。此外，Cu極易被氧化，這就需要還原性的燒結氣氛，為保證介電性能的穩定性，選取的介質材料應具有良好的抗還原性[3]。風華高科自主開發的賤金屬銅內電極高Q值系列MLCC，物料的最高容量精度達到0.05pF，其性能已達到同行先進水平[1]。

1.2產品制造工藝方面

影響電極損耗的因素一般是分為兩類：一類是內電極的連續性，內電極的連續性主要是通過調整內電極漿料的絲網印刷厚度來進行控制的，這樣可以在一定程度上保證電極是具備比較良好的連續性的，使得MLCC具備低Res;第二種是內外電極的實際連接情況，這樣可以保證內外電極的連接是比較好的，可以選取比較適當的燒端工藝。倒角主要是將燒成之后的芯片經過介質研磨使得芯片端面的內電極得到充分暴露的一個主要過程，在對芯片進行封端的工作之后，就需要采用合理的燒端工藝，這樣可以讓MLCC內外電極有著良好的接觸功能，可以進一步的減少內外電極在接觸過程中產生的電阻[2]。

2小型化應對———01005型MLCC

想要制作高容量小型化的MLCC就需要做到介質薄層化的工作，介質的實際厚度需要控制在1μm以內，這就進一步的要求粉體顆粒的直徑要小于0.25μm，這就對陶瓷粉體的純度、形狀、粒徑以及均一性都有著非常嚴格地要求。此外，具有高介電常數的鐵電性粉體還存在著十分明顯的尺寸效應，在粉體粒徑小于了一定尺度的情況下，隨著粉體粒徑的不斷減小，介電常數也會因為粉體粒徑的降低而降低。合理使用高結晶度的粉體，可以讓粉體更加的細晶化。

現階段，國內的瓷粉是比較難以達到這樣的要求的，對于高性能的陶瓷粉體來說，一直都是我國電子陶瓷產業發展過程中的難點。這是因為這種高性能的陶瓷材料需要具備高精度的制作工藝。國內的MLCC廠家對超薄介質膜流延、薄層電極絲印、高精度疊層以及切割等相關的技術還需要做進一步的摸索。由于制作高性能的MLCC工藝難度比較大，并且小型化的產品在合格率上也達不到具體的要求，這就使得成本增加了。現階段，我國國內廠家在MLCC小型化的制備工藝上得到了不斷突破，最小的規格已經做到了01005，與領邦日本的差距正在不斷縮小。

3電源濾波應對———中壓高容MLCC

中壓高容的MLCC具備很多的優勢之處，比如說容量大（≥1μF）、額定的電壓是比較高的（≥25V），還具備高可靠性、良好偏壓特性的特點，主要是應用在各種不同的電源線路中，比如說汽車電子行業、智能家居以及相關的通訊基站等領域。由于MLCC的工作環境中的溫度是比較高的，所使用產品的溫度特性是比較符合X7R的實際特性的，這樣才能進一步的保證MLCC高可靠性的需求。在產品的尺寸不會發生變化的情況下，就需要采用其他的方式將介質層減薄，通過設計產品的層數來獲得一個比較高的容量，但是，在這一過程中還需要保證產品是具備良好的可靠性以及比較高的耐電壓性。這種介質材料對產品的制造工藝要求是非常高的[3]。

在具體的工藝制造方面，薄介質成膜技術、氣氛燒結等比較關鍵的技術對于中壓高容MLCC的性能有著十分重要的作用。國內的一些廠家對于中壓高容MLCC相關材料的制造工藝還在進一步的研究過程中。

4結束語

綜上所述，MLCC作為電子信息產業的一種基礎元器件，MLCC的性能會直接影響到不同電子產品的發展。隨著5G時代的到來，這就為MLCC的發展帶來了新的機遇和挑戰。其中，中壓高容、小型化、低功耗的MLCC是未來市場需求比較大的一種產品。最近這些年來，我國的一些電子元件生產廠家在技術上做了新的突破，并也取得了一定的成功，相信借著5G技術發展的東風，MLCC在技術領域方面會有比較快速的提升。

參考文獻：

[1]鄧麗云，薛趙茹.小尺寸高容量MLCC壽命性能改善[J].電子工藝技術，2019，v.40;No.275（03）：55-58.

[2]薛趙茹，鄧麗云，曾昭鵬.小尺寸高容量MLCC切割側裂問題的解決方法[J].電子工藝技術，2019，v.40;No.274（02）：54-57.