MLCC:日企领跑 中国本地化供应能力跃升

2011-08-16 00:57:22来源: 中国电子信息产业网

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随着SMT技术的兴起,片式多层陶瓷电容器(MLCC)由于能够极大地提高电路和功能组件的高频特性,从而受到越来越多的关注。在这一领域,日本仍占据领导地位,而我国MLCC产业在风华、宇阳、三环等企业的带领下,也呈现出生机勃勃的发展态势。

现代多层陶瓷技术不断改进

不断改进的陶瓷技术极大地提高了电路和功能组件的高频特性。

多层陶瓷电容器(MLC)的起源可以追溯到二战期间玻璃釉电容器的诞生。由于性能优异的高频电容器与大功率发射电容器对云母介质的需求巨大,而云母矿产资源稀缺以及战争的影响,美国陆军通信部门资助Dupont公司陶瓷实验室开展了喷涂玻璃釉介质和丝网印刷银电极经叠层后共烧,再烧附端电极的独石化(Monolithic)工艺研究,并获得多项技术专利。经介质配方改进提高介电常数和降低损耗,玻璃釉电容器已完全可以取代云母电容器。

战后,这种独石工艺在Vitramon和Sprague公司得到推广和进一步改进,逐渐演变为今天的两种典型湿法工艺(Wet Processes)。前者为印刷介质法,Vitramon沿用至今,曾为日本TDK、英国Syfer、美国AVX部分低压薄层工艺所采用,并进一步在日本Kyocera集团发扬光大到极限水平。后者为Waterfall Technique,Sprague维持规模化生产至上世纪80年代末期,目前还在MRA实验室保留,并在片式多层电感器(MLCI)领域得到全方位推广。

在独石结构的电容器得以推广的同时,玻璃釉介质也逐渐被性能优异的高频陶瓷介质所取代。在铁电陶瓷成功用于单层介质电容器的同时,引入独石结构更能体现出高比容优势。正是这两大类陶瓷介质的引入,逐渐发展成为今天的1、2类独石瓷介电容器(Monolithic Ceramic Capacitor),或称多层陶瓷电容器(Multi-layer Ceramic Capacitor)。在上世纪60年代,将MLC的芯片用作厚薄膜混合集成电路(HIC)的外贴元件,并因其无引线结构而被称为无感电容,在相当宽的频段内表现出优良的频率特性。上世纪70年代,随着SMT技术的兴起,MLC芯片演变为片式多层陶瓷电容器(MLCC)而直接贴装于PCB板,极大地提高了电路和功能组件的高频特性。

MLCC多次洗牌

经历了多次洗牌,日系企业仍然占据市场领先地位。

20世纪90年代中后期,日系大型MLCC制造企业全面抢滩中国市场,先后建立北京村田、无锡村田、上海京瓷、东莞太阳诱电、东莞TDK等合资或独资企业。在这期间,克服了困扰十余年的可靠性缺陷,以贱金属电极(BME)核心技术为基础的低成本MLCC开始进入商业实用化。以天津三星电机为代表的韩资企业也开始成为一支新兴力量。

新旧世纪之交,飞利浦在产业顶峰放弃并出让被动元件事业部,拉开了中国台湾岛内MLCC业界全面普及BME技术的序幕。国巨、华新、达方、天扬等台系企业的全面崛起,彻底打破了日系企业在BME制造技术的垄断,高性价比MLCC为IT与A&V产业的技术升级和低成本化作出了重大贡献。同时,台系企业开始将从后至前的各道工序制程不断向大陆工厂转移。

在2008年国际金融危机影响下,全球MLCC重新“洗牌”。日本村田先后兼并了Rohm和松下MLCC事业部继续高居首位,而后起之秀韩国三星电机经过近十年突飞猛进发展已超越其他对手居次席,并直逼村田形成两强争霸局面。TDK兼并EPCOS,太阳诱电、京瓷/AVX仅能保持第二集团地位,中国台湾国巨兼并华亚、宸远,华新兼并汇侨、一等高后在产能规模上也开始挑战甚至跻身第二集团。

中国大陆MLCC技术获突破

大陆电容器产业现已基本实现了MLCC主流产品本地化供应局面。

在MLCC发展进程中,需特别强调的是我国大陆科技工作者的历史贡献。在二战后,前苏联研制出的与美国类似的玻璃釉电容器技术传入我国大陆,形成了一定的生产规模。为进一步改进性能,扩大产能,20世纪60年代中国大陆产业界开始尝试用陶瓷介质进行轧膜成型、印刷叠压工艺制造独石结构的瓷介电容器。为适应多层共烧工艺要求,采用传统陶瓷电容器介质材料于1300℃以上高温烧结需采用Au-Pd-Pt三元贵金属电极系统,因成本太高,仅能维持极少量军品需求。以原电子工业部7所、715厂、华南工学院等单位为龙头的若干单位,先后于1967年和1969年完成了900℃左右低温烧结的2类和1类独石瓷介电容器的研制。前者以Smolenskii首先提出的Pb(Mg1/3Nb2/3)O3为主晶相。后者包括MgO-Bi2O3-Nb2O5和ZnO-Bi2O3-Nb2O5系,以及高介大温度系数Pb(Mg1/2W1/2)O3系统。上述系统在我国大陆实现工业化生产达20年。

20世纪80年代以来,我国大陆引进了干法流延和湿法印刷成膜及相关生产技术,有效地改善了MLC制造工艺水平。在实施国家“863”计划及其他多项科技攻关过程中,清华大学、西安交通大学、原电子工业部715厂、7所、中科院上海硅酸盐研究所、肇庆风华电子厂、泉州无线电元件厂等单位继续努力,全面改进和提高了低温烧结MLC材料体系的性能指标,使之迈上了一个新台阶。

上世纪80年代以前中国大陆电容器产业的片式化率几乎为零,仅有极少量多层陶瓷电容器(MLC)的半成品芯片以手工方式贴装于厚薄膜混合集成电路基板。80年代中期,原电子工业部下属715厂、798厂以及若干省市直属企业先后从美国引进13条MLC生产线,标志着中国大陆MLC生产核心技术从早期轧膜成型工艺过渡到现代陶瓷介质薄膜流延工艺,在产品小型化和高可靠性方面取得实质突破,并于1987年成立了以引进生产线为组成单位的MLC行业联合体。

上世纪90年代前期,上述企业与后续进入的达利凯、特威、灵通等外资企业相互兼并整合,并且出现了风华集团的脱颖而出。其间,由于三层端电极电镀工艺的突破,实现了引线式多层陶瓷电容器向完全表面贴装化的片式多层陶瓷电容器(MLCC)的过渡。

依托自主研发与技术创新团队体系,业界新军——成立于2001年的宇阳科技发展有限公司在极短时间内完成了超薄流延工艺与BME核心技术的研发与产业化,在MLCC微型化、高可靠、低成本制造技术领域迅速占据国内领先地位。其中,其自主研发的0402 BME微型MLCC于2002年10月通过科技成果鉴定,填补国内空白,属国内首创。2008年,宇阳科技又研发成功0201超微型MLCC并批量上市,再次填补了国内空白,在亚微米材料与薄膜流延加工技术BME微型MLCC材料体系与产品结构设计、还原性气氛烧结工艺等关键技术开发创新取得重大突破。

与此同时,风华、三环等国内传统大型元器件企业集团也相继完成BME-MLCC的技术改造和产业化。成为MLCC主流产品本地化制造供应源“三套马车”,与内地企业兼并改制后保留的军工及非标特殊品种供应点,共同构成了中国大陆MLCC产业界的新格局。

关键字:MLCC  电容

编辑:冀凯 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/dygl/2011/0816/article_6008.html
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