電子元器件是電子信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ),伴隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而發(fā)展。自二十世紀(jì)九十年代起,網(wǎng)絡(luò)通信、消費(fèi)電子、汽車電子及工業(yè)控制等產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛,同時伴隨著國際制造業(yè)向中國轉(zhuǎn)移,我國電子信息產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了全行業(yè)的飛速發(fā)展,電子元器件產(chǎn)業(yè)作為電子信息產(chǎn)業(yè)的重要一環(huán),產(chǎn)業(yè)規(guī)模也隨之不斷發(fā)展壯大。
電容器是電子線路中必不可少的基礎(chǔ)電子元件,是被動元器件中占比最大的元器件。電容器通過靜電的形式儲存和釋放電能,在兩極導(dǎo)電物質(zhì)間以介質(zhì)隔離,并將電能儲存其間。主要作用包括電荷儲存、交流濾波或旁路、切斷或阻止直流、提供調(diào)諧及振蕩等。幾乎所有的電子設(shè)備中都需要規(guī)模化的電容器配置。
圖表:2022年全球被動元器件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)
數(shù)據(jù)來源:ECIA
根據(jù)介質(zhì)不同,電容器產(chǎn)品可分為陶瓷電容器、鋁電解電容器、鉭電解電容器和薄膜電容器等。相比其他電容,陶瓷電容具有體積小、電壓范圍大、價(jià)格相對較低等優(yōu)點(diǎn),在小型化趨勢下小體積陶瓷電容需求巨大。
圖表:不同類型電容器的特點(diǎn)對比
數(shù)據(jù)來源:中國電容器網(wǎng)
2021年,四類主要電容器市場中,陶瓷電容器占比超過50%,而陶瓷電容器主要可分為單層瓷介電容器(SLCC)和多層瓷介電容器(MLCC),其中MLCC的市場規(guī)模占整個陶瓷電容器的90%左右。
SLCC是在陶瓷基片兩面印涂金屬層,然后經(jīng)低溫?zé)Y(jié)而成,其外形以圓片形居多。MLCC則采用多層堆疊的工藝,將若干對金屬電極嵌入陶瓷介質(zhì)中,然后再經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而形成,外形以方形獨(dú)石狀為主。
MLCC 作為陶瓷電容器的主要類別之一,按介質(zhì)材料的溫度穩(wěn)定性可以分為兩類,即Ⅰ類陶瓷電容器(ClassⅠceramic capacitor)和Ⅱ類陶瓷電容器(ClassⅡeramic capacitor)。
Ⅰ類陶瓷電容器又稱高頻陶瓷電容器,使用低介電常數(shù)陶瓷制成,特點(diǎn)是介質(zhì)損耗小、絕緣電阻高、溫度穩(wěn)定性好,但容量一般較小,主要應(yīng)用于高頻場景下要求損耗小和電容量穩(wěn)定的電路之中。Ⅱ類陶瓷電容器又稱為低頻陶瓷電容器,特點(diǎn)是比電容大,電容量隨溫度呈非線性變化,損耗較大,常用在電子設(shè)備中的低頻電路等對損耗和電容量穩(wěn)定性要求不高的電路中。公司主要產(chǎn)品射頻微波 MLCC 主要使用Ⅰ類陶瓷,可實(shí)現(xiàn) MLCC 的高頻特性。
射頻微波 MLCC 是指用于電子整機(jī)射頻微波電路的 MLCC,屬于Ⅰ類陶瓷電容器類別。射頻(RF,Radio Frequency 的縮寫)一般指頻率范圍為 300kHz~300GHz 之間的電磁波,而微波(Microwave)一般是指頻率在300MHz~300GHz之間的電磁波,處于射頻頻段的高頻部分。在整個電磁波譜中,射頻/微波處于普通無線電波與紅外線之間,是頻率最高的無線電波,其頻帶寬度比所有普通無線電波波段總和大1,000倍以上,可攜帶的信息量巨大。
圖表:射頻、微波的頻率在電磁波譜中的位置
數(shù)據(jù)來源:中研普華產(chǎn)業(yè)研究院整理
射頻微波技術(shù)主要用于移動通信、雷達(dá)、電臺等無線通信領(lǐng)域及醫(yī)療、半導(dǎo)體等領(lǐng)域的射頻微波電路之中。射頻微波MLCC起源于國外,21世紀(jì)初,隨著第三代移動通信系統(tǒng)(3G)、無線局域網(wǎng)、新一代交換機(jī)、全球衛(wèi)星系統(tǒng)等行業(yè)的快速發(fā)展,市場對在射頻、微波頻段下具有高品質(zhì)因數(shù)射頻微波MLCC的需求量逐步上升,射頻微波MLCC的市場規(guī)??焖贁U(kuò)張。射頻微波MLCC在國內(nèi)研究起步晚,技術(shù)含量高,且國內(nèi)材料工業(yè)相對落后,因此在射頻微波MLCC快速發(fā)展過程中,國內(nèi)企業(yè)在此領(lǐng)域的研究、制造水平與國外存在一定差距。隨著射頻微波技術(shù)在國內(nèi)的逐步應(yīng)用,國內(nèi)市場對射頻微波MLCC的需求也快速提升,國內(nèi)廠商開始研究、生產(chǎn)射頻微波MLCC。而后,隨著國產(chǎn)化替代進(jìn)程的加速,國內(nèi)射頻微波電路應(yīng)用過程中國內(nèi)方案、國產(chǎn)元器件的滲透度逐步提升,為國產(chǎn)射頻微波MLCC進(jìn)一步發(fā)展帶來了機(jī)會。
由于射頻微波電路大多具有高頻率、高功率、高可靠性等特點(diǎn),要求應(yīng)用于該領(lǐng)域的電子元器件產(chǎn)品具有較高性能,且可以在極端環(huán)境下正常工作。射頻微波MLCC產(chǎn)品便是可以應(yīng)用于射頻微波電路之中的MLCC產(chǎn)品。與常規(guī)MLCC相比,射頻微波MLCC具有高Q值、高自諧振頻率、低ESR、低損耗、高可靠性等特點(diǎn),主要應(yīng)用于移動通信基站、廣播電視發(fā)射機(jī)、核磁共振線圈、半導(dǎo)體射頻電源及激光設(shè)備、軍用電臺、雷達(dá)等整機(jī)產(chǎn)品的射頻微波電路、功率放大器、LC濾波器、收發(fā)組件、微波組件中。
同時,射頻微波MLCC因其使用條件嚴(yán)格(包括環(huán)境要求,性能要求),對材料、工藝技術(shù)要求較特殊,主要體現(xiàn)在以下幾方面:
①陶瓷介質(zhì):射頻微波MLCC通常采用低介電常數(shù)的微陶瓷材料,該類瓷料可在高頻條件下具有低損耗,高耐壓,高穩(wěn)定的特性。
②電極材料:射頻微波MLCC內(nèi)電極材料通常采用高溫穩(wěn)定的貴金屬鈀、鉑,使得產(chǎn)品可靠性更高;或者采用導(dǎo)電性好的銅或銀,使產(chǎn)品高頻下Q值更高。
③產(chǎn)品設(shè)計(jì):射頻微波MLCC內(nèi)部電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特殊,需要考慮多種參數(shù),綜合各種因素,選擇最佳平衡點(diǎn),并且需要進(jìn)行電磁場仿真設(shè)計(jì)。
④工藝復(fù)雜:射頻微波MLCC生產(chǎn)中需解決內(nèi)電極與陶瓷體匹配問題、陶瓷介質(zhì)致密性問題,射頻性能指標(biāo)測試問題等工藝難點(diǎn)。
⑤測試技術(shù):射頻微波MLCC的精度要求高于常規(guī)MLCC,需要專用的設(shè)備對射頻微波MLCC進(jìn)行精確測試分選;射頻微波MLCC需要使用阻抗分析儀等專門設(shè)備測試ESR等射頻性能,使用專門測試系統(tǒng)在高頻大功率條件下測試射頻擊穿電壓、額定射頻電流的參數(shù)。