【技术】深度解读高端MLCC的四大方面——发展方向、关键因素、制造工艺、发展形势

MLCC（Multi-layer Ceramic Capacitors）是片式多层陶瓷电容器英文缩写。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），从而形成一个类似独石的结构体。

MLCC是重要的被动元件，诞生于20世纪60年代。因为有着可靠性高、体积小、损耗小、易于贴装等多种优势，快速成为电子产业的首选电容种类。伴随着家用电器、计算机、网络设备、手机、汽车等各类电子产业的发展，MLCC的市场用量大大增加，成为了“工业电子大米”。在广泛的市场应用中，MLCC技术也持续快速发展，高端MLCC成为市场和供应方共同的追求。而在中国，高端阻容元器件，也成了制约国家工业发展的“卡脖子工程”。今天微容科技就为大家详细解读高端MLCC。

高端MLCC的主要发展方向

MLCC是几乎所有电子产品中使用数量最多的元器件，其特性会在多个方面影响整个电子产品的性能，因此对MLCC的要求也非常极致，由此带动的MLCC发展方向主要是四个方面。

第一是微型化。微型化是MLCC技术发展最显著的方向，早期的MLCC主要用于军工产品，对体积没有特殊要求，随着MLCC工业化，尤其是贱金属化之后，广泛应用于消费类电子，紧密配合着消费类电子的轻薄化、智能化的要求，持续微型化发展，以减轻产品重量、节省贴装空间和配合密集元器件贴装。

目前小尺寸MLCC中最典型的是01005尺寸（英制，下同），在智能手机、芯片封装内、穿戴产品和高集成模块等产品中大量使用，其长宽仅0.04mm*0.02mm，肉眼已经看不清。此外，还有更小一代的008004尺寸，长宽仅为0.02mm*0.01mm，主要粉体材料的粒径已进入亚微米级甚至纳米级水平。

二是高容量化。由于MLCC具备稳定的电性能、无极性、高可靠性的优点，在替代电解电容趋势的推动下，促使其高容量化发展以实现更大范围的替代，并且对于同一个MLCC尺寸，容量也不断提升。目前MLCC的0805以上的尺寸已量产100μF，小尺寸中0201尺寸也覆盖到了4.7μF和2.2μF。

三是高可靠方向。随着MLCC的应用场景扩展，对MLCC的可靠性要求越来越高，其中最具代表性的就是车规系列。汽车的智能化以及新能源汽车的兴起和发展，大大增加了车规MLCC的需求，使得车规产品成为MLCC行业的重要方向。

四是高频化。无线通信技术应用越来越丰富，特别是4G、5G技术的发展，将更多的产品连接和智能控制，与之匹配的射频元器件需求大增，且射频性能要求越来越高。射频MLCC通过元件内部结构的设计改良、微波陶瓷介质材料的优化以及低损耗特性的铜电极材料，实现低ESR，强抗干扰，高SRF等特性。

高端MLCC的关键因素

MLCC制造的技术是一门综合性应用技术，它包含了新型材料技术、设备技术、设计工艺制作技术和关联技术（可靠性测试、失效分析等），涉及材料、机械、电子、化工、自动化、统计学等各学科先进的理论知识，是多门学科理论与实践交叉的系统集成，属于典型的高新技术范畴。

对于高端MLCC而言，不论是小尺寸还是高容量，都指向材料的精密度和介电性能。若要在一定的体积上提升电容量，一是材料上增加介电常数、二是降低介质厚度，增加MLCC内部的叠层数量。因此，原材料和配料、流延、印刷、叠层、烧结等制造流程的设备和工艺都是关键要素。

在材料方面，陶瓷粉体是MLCC最重要的原材料，主要成分是钛酸钡、氧化钛等，高端MLCC对于瓷粉的粒径、力度分布、纯度、形貌等有着极严格的要求。在瓷粉浆料制作中黏合剂质量、配比、配置顺序、分散剂的选择等都直接影响高端产品性能。高端MLCC研发的最关键任务之一即是对原材料的研发。

在制作过程中，流延——陶瓷膜片的制备非常关键，直接影响产品的可靠性，最高端MLCC的膜片厚度已经在1um以下，而且需要保持高度的致密性、稳定性和一致性。流延过程中需控制好绕卷张力，大小适宜，搬运过程中不能有损伤，并在规定的有效期内使用。此外，承载膜片的PET膜也非常关键，要求平整度好、粗糙度小。

在内电极印刷及叠层工序中，机台设备控制精度也非常重要，内电极印刷的质量、堆叠的对位精度和紧密度会影响产品的性能。

MLCC的一道核心工序是烧结，以1000℃以上的温度将陶瓷生坯烧结成瓷。MLCC的烧结是陶瓷和含有金属的内电极共烧的，而二者开始收缩的温度和收缩率是不同的。极限的高端MLCC产品，单层陶瓷介质上只有3-5个陶瓷颗粒，最多要叠几百到一千层，内部结构的变化非常容易导致产品内部出现裂纹，因此烧结炉的升温速率、控温精度和合理的烧结工艺的制定非常关键。

高端MLCC制造工艺的升级

高端MLCC制作是极其的复杂与高技术含量的，其工序十分繁琐，大致可分为十六个步骤，高端MLCC制作中的许多工序的工艺、设备工装水平和管控项目都随着科技的发展在不断进步。在印刷工序中，由于高端MLCC对印刷厚度的要求越来越薄、印刷电极的表面粗糙度要求越来越小，这要求镍浆中镍粉的粒径越来越细、同时对印刷丝网的目数也提出了更高的要求。另外，出于提高生产效率的考虑，高容量的产品一般使用辊印的方式印刷。

在叠层工序中，机台精度、平台平整性和环境清洁程度，都进行了升级管理。在排胶工序中，气氛的种类也有所调整。

烧结炉的升温速率至关重要，高容量MLCC产品一般需要使用较高的升温速率的烧结炉进行烧结，因为薄层的电极收缩温度更低，所以升温速率太慢会导致电极收缩和团聚比较严重，团聚的电极对介质层造成挤压，影响产品绝缘性能。在倒角工序中，车规产品和高容量产品一般使用生倒工艺—即烧结前倒角，可以有效减少产品内部应力以及瓷体损伤。

在封端工序中，大尺寸与高可靠车规的产品，一般采用软端子，减少内部应力、提高可靠性。最后在测试工序中，因为现在高端MLCC介质厚度越来越薄，层数越来越多，所以测试的设备技术和工艺手段也在更新和换代。

在可靠性实验中，车规产品的可靠性实验就非常严格了，实验必须满足其温度高，电压高，时间长，数量大，以及在恶劣环境下其电性能的变化，包括容量、绝缘、耐压、损耗等。

国内高端MLCC发展形势

MLCC是一个重资产产业，也需要扎实技术的积累。早期，电子元器件生产和供应全球范围高度市场化，日美韩企业成为全球的领导者，占据技术和规模优势，MLCC的高端系列，也以日韩系厂家为主。近几年，国产电子行业蓬勃发展，特别是国际竞争激烈的形势下，国产供应链得到良好的发展机会，国产供应的全面性要求，特别推动了高端MLCC的发展，促进其技术和质量水平的提升。

下游市场的迫切需求，也推动了一系列的电子元器件产业发展利好。近几年，国家针对高端元器件的发展也出台了诸多优惠政策和刺激项目，并多方面促进相关产业交流合作。资本市场对电子元器件的关注和青睐也达到了空前的高度。

产业的发展需要上下游配合，在MLCC的上游配套中，设备和材料是关键要素。目前MLCC生产的十几道关键工序，整体还是以境外厂商为主，特别是大型设备，部分新型设备，国内供应进步明显。陶瓷等主要材料国内已经有主力参与者，有不小的规模和技术发展，只是在部分尖端系列上，仍由国外的厂商主导。当然，目前MLCC产业的需求还没有上升到上游产业的国产化要求。

如前文介绍，MLCC的制备包含了材料技术、设备技术、工艺设计、精密制造管理和测试分析等多项技术，同时还是一个市场竞争白热化的元器件，目前国内厂商在高端系列的技术水平和规模化成本还有明显差距，比如高容量MLCC的材料技术和工艺技术，就是近期国内企业重点突破的项目。

从目前的形势看，国内高端MLCC有着非常好的发展机会和市场前景。当然，想要实现突破，仍需要从业者的坚持专研和各方的配合，比如关键材料的配合，高端人才培养，产学研合作下的新技术突破等等。

微容高端MLCC：充分认识，潜心研究，坚决突破

微容科技自成立以来，就坚定地定位于高端MLCC。微容MLCC团队，是在行业有着20年经验的研发、生产、销售和管理人员，对行业有着深入的认识，清晰地知道高端MLCC的价值和未来，所以从工厂建设、设备配置、人才配置、材料选择、工艺管理、体系管理等各方面都以最高的要求实施。

经过几年的发展，微容各个高端系列的产品都取得重大进展，小型化MLCC已进入全球一流行列，高容量系列成为主力国内突破者，AEC-Q200车规产品也成为国产化供应的唯一供应方。微容高端MLCC的进展，也引起业界的广泛关注。

目前，微容的MLCC月产能已经超过300亿只，随着微容高端MLCC大厦的建成和使用，2023年微容将实现500亿只的月产能，并保持持续扩产。其产品覆盖008004、01005、0201这类超微型高精密、射频MLCC产品，以及从0402、0603、0805到1206、1210中大尺寸高容量和车规系列，已经成为高端MLCC的有力供应商，为中国高端制造电子产业的规模化、产业化、本土化打下坚实的基础，为全球电子行业的发展提供有力的资源保证。