随着电子信息产业的迅速发展,电子信息产品更新换代速度较快,不断朝着“轻、薄、短、小”的方向发展,相应地,以电容器为代表的常用电子元件也不断发展变化。电容器类别较多,按照介质可以分为无机介质电容器、电解电容器、有机介质电容器、超级电容器等,其中,陶瓷电容器为无机介质电容器中的一类,由于使用场景最为广泛,占据主要地位,预计在电容器市场中的占比约五成。

多层陶瓷电容器(MLCC)与单层陶瓷电容器(SLCC)的区别

图 电容器的主要分类

一、陶瓷电容器的种类及发展

1.陶瓷电容器的种类

陶瓷电容器又称为瓷介电容器,可分为多层陶瓷电容器(Multi-layer Ceramic Capacitors,MLCC)和单层陶瓷电容器(Single layer Ceramic Capacitors,SLCC)。
多层陶瓷电容器(MLCC)与单层陶瓷电容器(SLCC)的区别

图 陶瓷电容器,来源:村田

MLCC 与 SLCC 是不同的陶瓷电容器:
①MLCC 是由印好电极(内电极)的陶瓷介质膜片以错位的方式叠合起来,经过一次性高温烧结形成陶瓷芯片,再在芯片的两端封上金属层(外电极),成一个类似独石的结构体,也被称为独石电容器。MLCC具有体积小、比容大、寿命长、高频使用时损失率低、可靠性高等优点。
②SLCC 是以单层的陶瓷介质为主体,在正反两面以薄膜工艺形成引出端,并以金层作为最外层电极,通常也称为芯片电容。其特点是结构简单,陶瓷强度高,电性能稳定可靠,但相比 MLCC 而言,相对容值较小。

2.陶瓷电容器的发展

早期的陶瓷电容器主要是圆片电容器,MLCC 源于 20 世纪 60 年代表面贴装技术(SMT 工艺)的兴起,满足当时元器件片式化的发展趋势;而 SLCC 则源于新一代组装方式——微组装技术的出现,可以满足电子设备小型化、高频化的发展需求,两类产品技术发展不同源。随着 20 世纪 60 年代表面贴装技术的兴起并成为主流的电路组装方式,为了实现高电容量密度和适应表面贴装的组装方式,MLCC 逐步取代圆片陶瓷电容器并成为市场主流的陶瓷电容器。MLCC 由于具有寿命长、体积小、稳定性强等优点,可以较好的满足元器件片式化的发展趋势,占据了陶瓷电容器市场上主要份额( 90% 以上)。
多层陶瓷电容器(MLCC)与单层陶瓷电容器(SLCC)的区别

图  SLCC与MLCC,来源网络

但由于 MLCC 产品的叠层结构形成了复杂多层的内电极,限制了 MLCC 在高频微波电路上的应用。为满足电子设备小型化、高频化的发展趋势,以及另一主流组装方式——微组装技术的出现,可以实现电路高频化、高密度化且适用微组装技术的 SLCC 逐步兴起。SLCC 可以应用于 MLCC 不能满足的更高频领域和金丝键合组装方式。

二、MLCC与SLCC的区别

项目
SLCC
MLCC
图示
多层陶瓷电容器(MLCC)与单层陶瓷电容器(SLCC)的区别
多层陶瓷电容器(MLCC)与单层陶瓷电容器(SLCC)的区别
产品结构
多层陶瓷电容器(MLCC)与单层陶瓷电容器(SLCC)的区别
单层结构,没有内电极,有上下外电极
多层陶瓷电容器(MLCC)与单层陶瓷电容器(SLCC)的区别
叠层结构,有内电极和左右外电极
介质的物理状态
固态
固态
主要原材料
陶瓷材料
先烧成陶瓷介质层后制备金属电极,瓷粉烧结温度不受金属电极熔点的限制;主要使用晶界层半导体陶瓷。
陶瓷介质层与金属内电极共烧,要求瓷粉的烧结温度低于金属内电极的熔点;陶瓷粉体具有抗还原性和再氧化性;不使用晶界层半导体陶瓷
电极材料
以钛钨、铂金、金贵金属为主
以镍、铜等贱金属为主
工艺技术
半导体薄膜工艺(磁控溅射、光刻、蚀刻)
共烧工艺(丝网印刷、陶瓷内电极共烧)
极性
无极性
无极性
电容量范围
从皮法(pF)级到几百纳法(nF)
从皮法(pF)级到几百微法(μF)
组装方式
金丝键合
表面贴装
下游应用
高频电路、微波领域,如军工电子、卫星通信、5G基站、光通信等
航空、航天、船舶及通讯、电力、轨道交通、汽车等领域的各种军民用电子整机和电子设备。

1.MLCC与SLCC的生产工艺区别

MLCC 是将内电极材料与陶瓷材料以多层交替并联叠压、共烧制备而成,主要工艺包括在瓷粉流延形成的瓷膜上丝网印刷内电极,将内电极与瓷粉共烧成瓷体等。

多层陶瓷电容器(MLCC)与单层陶瓷电容器(SLCC)的区别

图 MLCC生产工艺流程
SLCC 是将陶瓷粉料烧结为陶瓷片,再在陶瓷基片上通过半导体薄膜工艺制备出金属外电极制备而成,主要工艺包括还原气氛烧结和再氧化形成晶界绝缘层、流延烧成陶瓷介质基片的电子陶瓷工艺,以及磁控溅射、光刻、蚀刻的半导体薄膜工艺。

多层陶瓷电容器(MLCC)与单层陶瓷电容器(SLCC)的区别

图 SLCC生产工艺流程
两者生产工艺的主要差别在于:SLCC 采用的半导体薄膜工艺是半导体工艺的一种,MLCC 则不采用半导体薄膜工艺;SLCC 生产工艺中不存在陶瓷介质与电极共烧,而 MLCC 的生产则必须将陶瓷介质与电极共烧。
不同的生产工艺决定两者的关键生产设备不同:SLCC 主要的生产设备包括还原气氛烧结炉、晶界氧化设备等陶瓷基片生产设备和溅射机、刻蚀机、光刻机、划片机等半导体工艺设备;MLCC 主要的生产设备包括高温烧结炉、超薄层流延机、高精度印刷及叠层设备、端头设备等。

2.MLCC与SLCC的主要材料区别

陶瓷材料方面,MLCC 采用的陶瓷介质层与金属内电极共烧工艺,要求瓷粉的烧结温度低于金属内电极的熔点,且瓷粉需具有抗还原性和再氧化性;而 SLCC 先烧成陶瓷介质层后制备金属电极,瓷粉烧结温度不受金属电极熔点的限制。为满足 SLCC 在微型化情况下同时具有高电容量属性,其在生产中需要大量使用晶界层半导体陶瓷材料(业内一般称为“3 类瓷”)。
金属材料方面,MLCC 具有内外电极,通常以铜、镍等贱金属作为内电极材料,以铜、镍、锡等贱金属作为外电极材料;SLCC 无内电极,为满足金丝键合的微组装方式,通常以钛钨、铂金、金等贵金属作为电极材料。
来源:广州天极电子公告、达利凯普公告、各公司官网

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一、暂定议题

序号

暂定议题

1

MLCC行业现状及技术发展趋势

2

车载用MLCC技术展望

3

高容量、超微型MLCC的关键技术研究

4

超微型高容 MLCC 用介质材料的开发

5

超薄层大容量MLCC用纳米钛酸钡陶瓷的研发和产业化

6

MLCC用高纯纳米电子级二氧化钛制备关键技术研发

7

柔性端子MLCC的设计与软端材料优化

8

MLCC用内/外电极浆料成分及性能研究

9

MLCC 电极浆料与介质烧成匹配性研究 

10

玻璃粉体系对MLCC瓷粉及电极浆料性能的影响

11

稀土元素掺杂对钛酸钡陶瓷介电性能的影响研究

12

MLCC电极用超细金属粉体的研发与改性

13

MLCC高端关键生产装备解决方案

14

MLCC浆料自动化生产线

15

MLCC超薄瓷片制备技术

16

MLCC精密叠层工艺技术研究

17

MLCC端电极低温烧结技术

18

MLCC用高速外观检测自动分选装置

19

MLCC性能测试与可靠性评估

20

MLCC 抗弯曲强度研究与应用

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多层陶瓷电容器(MLCC)与单层陶瓷电容器(SLCC)的区别

原文始发于微信公众号(艾邦陶瓷展):多层陶瓷电容器(MLCC)与单层陶瓷电容器(SLCC)的区别

作者 gan, lanjie