“以小見大”陶瓷電容的發展歷程

ID:231078 · 發表于 2017-9-13 10:40

雖然大家往往認為電阻、電容器、電感器等無源元件的存在不甚搶眼，但實際上它們卻是最先進的電子設備中必不可少的元器件。特別是對最先進的半導體設備而言，多層陶瓷電容器極其重要。如果沒有這種電容器，就無法指望半導體設備能正常運行。在電子行業中，曾經流傳一種說法"電容器遲早會被納入半導體設備"。但是實際上，在半導體設備發展的同時，多層陶瓷電容器的重要性也與日俱增。如果沒有多層陶瓷電容器，也就無法指望使用最先進的微細加工技術制造的微處理器、DSP、微型計算機、FPGA等的半導體設備能正常運行。陶瓷電容器小型化和大容量化

目前，多層陶瓷電容器的市場規模在鋁電解電容器、鉭電解電容器和薄膜電容器等各式電容器中是最大的。稍早前的數據顯示2008年日本國內出貨量為 6278億個，日本國內出貨金額達到3059日元(源自經濟產業部的機械統計)。位居第2位的鋁電解電容器日本國內出貨量為182億個，日本國內出貨金額為1743日元。其差距相當巨大。2012年，多層陶瓷電容器增加到7655億個，與此相對，鋁電解電容器卻減少到109億個。其差距在不斷擴大。

通過多重層疊電介質層和內部電極，實現了較大電容。雖然現在多層陶瓷電容器在電容器市場上占據榜首位置，然而在產品推出之初卻很難被市場接受。構思出多層陶瓷電容器創意的是美國企業。在始于1961年的阿波羅計劃的推進過程中，出于需要，大電容量的小型電容器應運而生。通過在薄電介質上形成電極，并進行多個疊加，實現了在小體積內充滿大電容的電容器。

多層陶瓷電容器的歷史即可一言以蔽之，就是"小型化和大容量化的歷史"。一般電容器的電容C可以通過來表達。在此表達式中，ε是介電常數，S是電極面積、d電極間距離(電介質厚度)。即，在一定的體積中，要增加電容，就只能使用ε高的材料，或者是薄化電介質。

電介質材料在推出之初是采用的二氧化鈦，但我們在較早的階段引入了鈦酸鋇(BaTiO3)。之后也通過對該材料加以改良來不斷提高相對介電常數，目前已經達到3000左右。相較于幾十水平的二氧化鈦相對介電常數，該數值也已經大其兩位數。

電介質的厚度在推出之初為50μm，但之后薄型化逐漸發展，目前已經達到了0.5μm。也就是說，與產品推出之初相比，介電常數已經提高到100倍，厚度減少至1/100。如果厚度降低到1/100，那么層疊數可以增加至100倍。因此，如果是相同體積的電容器，相當于增加到100萬倍。相反，如果考慮體積，則意味著相同的電容量可以實現1/100萬的小型化。
本文編輯來自東莞市智旭電子有限公司研發部提供。

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“以小見大”陶瓷電容的發展歷程