MLCC电容的分类及发展方向分析

MLCC基本概况

1、定义：作为最广泛应用的基础电子元件

电子元件根据是否有源分为主动元件和被动元件。被动元件通常无需接电即可工作，并能实现调节电流电压、储存静电、防止电磁波干扰和过滤电流杂质等功能。主要的被动元件包括电容、电阻、电感，以及变压器和晶振等。电容、电阻和电感三者合计产值约占90%左右，其中电容作为被动元件中使用最广泛的一种，其产值占被动元件总产值的65%以上。

电容进一步分为陶瓷电容器、铝电解电容、钽电解电容和薄膜电容器四种类型，根据应用领域的不同选择不同类型的电容器。

MLCC是片式多层陶瓷电容器的英文缩写，是世界上用量最大、发展最快的片式元件之一。它采用印刷有金属电极浆料的陶瓷介质薄片，以多层交替堆叠的方式构成片式结构。这些层片经过气氛保护的高温烧结，形成一个整体芯片，并在芯片端部涂覆导电浆料，以形成多个并联电容器。为适应表面贴装波峰焊的需求，电极端部还经过镀镍和锡的处理，形成三层电极端头。MLCC的主要优点是体积小、频率范围宽、寿命长和成本低。目前，陶瓷烧结技术非常成熟，可以进行大规模高质量的生产。根据产值统计，陶瓷电容是最主要的电容产品，其中MLCC占据了陶瓷电容市场的93%份额，相当于电容器市场的一半以上。

2、产品分类

陶瓷电容器根据所采用的陶瓷介质类型可以分为Class1和Class2两类。Class1电容器具有优良的温度补偿性能，其电容容量在温度、电压和时间变化下变化较小，适用于温度补偿型、高频电路和滤波器电路。Class2电容器则具有较大的电容容量，但其容量稳定性较差，适用于平滑电路、耦合电路和去耦电路。具体而言，根据不同温度特性和可靠性，可将其分为C0G、NP0、X7R、X5R、Z5U和Y5V，其中C0G（NP0）属于Class1，Y5V、Z5U、X7R、X5R属于Class2。

另外，根据尺寸的不同，MLCC可以分为3225、3216、2012、1608、1005、0603、0402、0201、01005等等。尺寸数值越大，尺寸就越宽厚。举例来说，0402的外形尺寸为0.04英寸×0.02英寸（相当于1.00mm×0.50mm）。以上是我对MLCC的基本分类和尺寸进行的解释。

MLCC产业链主要包括上游材料、中游器件制造和下游应用。上游材料涉及陶瓷粉末和电极材料，其中陶瓷粉末生产需要钛酸钡、锆酸锶、锆钛酸钡等材料，主要生产商有村田、日本堺、美国Ferro、国瓷材料、三环集团等，这个领域的集中度较高。电极材料主要是铜、银、钯等金属，由大陆厂商生产。MLCC的下游应用广泛，包括军用、工业和消费类等领域。根据Tech Design的数据，2019年消费类电子占据了总比重的64.2%，汽车电子占比为14%。

发展方向分析

市场需求推动着MLCC向微型化和小尺寸方向发展，以满足终端设备轻薄化和功能完善化的需求。消费者追求轻薄的移动电子设备，促使电子产品不断缩小体积。同时，智能手机的功能日益丰富，导致手机内部电路的增加。因此，在手机这种体积日益缩小的设备中，需要进一步减小MLCC等电容器的体积，以容纳更多的电子元件。2008年和2016年，智能手机主要使用0402和0201尺寸系列的MLCC产品，而未来01005和008004系列将成为主导。

为了满足终端设备不断增加的功能需求和电池容量的增长，MLCC需要朝着容量更大的方向发展。随着终端配置功能的增多，电池容量也随之增加，因此需要配置容量更大、质量更高的MLCC，以实现对大容量电池的稳定快速充电。为了减少MLCC的数量，部分电子回路采用了大容量规格，因此对大容量MLCC有着更高的要求。根据Murata的预测，高端智能手机的静电容量预计从2015年的2000μF增长到2023年的4000μF，年复合增长率（CAGR）为9.05%；中等智能手机的静电容量预计从2015年的1000μF增长到2023年的2000μF，CAGR为9.05%。综合来看，MLCC的容量与体积比例逐渐提升，以满足下游终端设备的需求。根据Murata公开的数据，MLCC的容量与体积比例从1996年的1μF/立方毫米增加到2020年的40μF/立方毫米。

此外，随着MLCC电容值的不断增加，可以考虑替换电源电路中的电解电容器。低电压和大电流要求电子设备的电源采用分散电源系统，通过在LSI和IC等负载附近配置多个小型DC-DC转换器（POL转换器）来实现。POL转换器外部连接多个电容器，尤其是用于平滑输出的电容器需要具备较大的静电容量。

在过去，铝电解电容器和钽电解电容器一直被使用，但由于电解电容器难以实现小型化，并且其ESR值较高，纹波电流会导致过热问题。尽管MLCC具有优异特性，但由于容量较小，过去无法在电源电路中使用。

近年来，随着MLCC的电介质薄层化和多层化技术的发展，容量达到数10~100μF以上的大容量MLCC已经实现了产品化，从而可以替代电解电容器的使用。使用MLCC替代后，相比于电解电容器，ESR值会大幅降低，从而减少纹波电流引起的发热问题，提升了寿命和可靠性。同时，小型低背形状的MLCC还可以节省电路线路板的空间。

为了满足不断发展的下游终端市场需求，未来MLCC将继续朝高压化、高频化和高可靠度方向发展。高压化：随着电源装置电路设计的演进，LED照明部分的需求有望增加，因此对3~4KV高压电容的需求将持续上升。

高频化：MLCC的工作频率已经进入毫米波频段范围。为了满足电子回路的高性能和多功能要求，LSI的工作频率越来越高，这对低阻抗电源供给提出了更高的要求。市场对于能够在宽频范围（MHz-GHz）内使用的低阻抗、低感抗ESR/ESL的MLCC需求变得更加迫切。

高可靠度：对于车载MLCC而言，在极端温度环境、冲击传导、高湿度（湿度85%）等极端条件下的稳定运行是必要的。同时，它还需要通过汽车电子零部件可靠性测试规范AEC-Q200（车载用被动元件认证规范）的认证，并满足严格的生产标准。因此，未来MLCC的高可靠性要求将不断提高。

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