村田电子：“实现MLCC的小型化和大容量化的技术”其关键在于材料的精细化！

发布时间：2024-06-14 17:41
作者：AMEYA360
来源：村田电子
阅读量：515

　　随着电子设备的小型化和高性能化，需要更高规格性能的MLCC(MultilayerCeramic Capacitor，多层陶瓷电容器)。尺寸更小、静电容量更大——如何兼顾相反的要求?这次将聚焦MLCC的生产工艺，以及实现小型化和大容量化的“材料技术”。· MLCC的基本结构与生产工艺由 于 IoT 、 5G 、 ADAS ( Advanced Driver-Assistance Systems，高级驾驶辅助系统)化，MLCC(多层陶瓷电容器)的需求不断扩大，并且需要不断提高规格。例如，高规格的智能手机上封装了1,000多个MLCC，预计今后由于性能提高，封装数量还会增加，因此要求在不降低静电容量(可以储蓄的电荷量)的情况下实现小型化。也就是说，要求MLCC在同样尺寸下实现大容量化，在同样容量下实现小型化，扩充产品阵容。如何实现MLCC的小型化和大容量化?其答案的关键在于本次主题“材料精细化”，为了深入理解，首先介绍MLCC的基本结构与生产工艺。<基本结构>“MLCC=多层陶瓷电容器”，顾名思义，就是将多个以陶瓷为原料的电介质基片与内部电极相互叠合而成的多层结构。

村田电子：“实现MLCC的小型化和大容量化的技术”其关键在于材料的精细化！

　　太阳诱电的产品阵容，从长0.25×宽0.125×高0.125mm的极小尺寸到大容量的1,000uF(长4.5×宽3.2×高3.2mm)，品种齐全，能够满足各种需求。这项技术是通过降低叠合电介质基片厚度(低于1微米：头发粗细的1/100左右)并准确叠合起来(最多叠合1,000片以上)的技术实现的。<生产工艺>MLCC的生产工艺是由材料技术、印刷技术、积层技术构成的。

村田电子：“实现MLCC的小型化和大容量化的技术”其关键在于材料的精细化！

　　MLCC虽然可以通过叠合更多的电介质基片来实现大容量化，但是MLCC的厚度也会相应增加。另一方面，要想同时实现小型化，就必须制作更薄的优质电介质基片。于是，降低基片厚度就需要“材料技术=精细化”。· 小型化和高性能化的关键在于“材料精细化”材料精细化是将“电介质陶瓷”变成纳米级微粒，可谓是关系到后续的工序和质量的一项重要技术。

村田电子：“实现MLCC的小型化和大容量化的技术”其关键在于材料的精细化！

　　其实材料精细化并不只是缩小颗粒即可这么简单，“均匀缩小为颗粒尺寸”的技术不可或缺。因为颗粒尺寸如果参差不齐，静电容量会因为密度不够而下降，不再均匀地保持电介质基片的厚度等，无法达到本来要求的性能标准。即便是1μm厚的电介质基片，如果叠合1,000多片，最终误差也会变大，因此如何能以高精度实现材料精细化，既是制造商的技术实力，也是决定MLCC的性能和质量的关键。

村田电子：“实现MLCC的小型化和大容量化的技术”其关键在于材料的精细化！

　　· 从材料开始自主研发的理由何在?太阳诱电进一步磨练创业以来培养起来的核心技术，为了创造有助于电子设备进步的电子元器件，从材料研发开始进行产品化，不断研发满足市场需求的产品。为了满足市场和客户的各种需求，今后我们仍将继续提升“材料技术”。

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　　村田制作所最近参展了日本横滨举办的超大型汽车技术展览——“人与汽车技术展览会”。为了实现无人驾驶和驾驶辅助等目的，汽车应用引进电气化和电子控制系统的情况不断增加;为了实现舒适的出行，人们对提高车内舒适性的需求也日益增长;另一方面，汽车中配备的电子元件数量的增加会导致产生噪声等，可能导致安全方面的问题。展览期间，村田展示了应对这些汽车应用挑战的解决方案。　　CO2吸附过滤器　　“看!二氧化碳的浓度正在不断下降。”许多参观者聚集过来观看村田工作人员的演示。村田在此次人与汽车技术展览会上展出的是“CO2吸附过滤器”，旨在解决只要车里有人就不可避免的CO2(二氧化碳)问题。　　该装置使用一种名为“金属有机框架(MOF)”的材料，该材料有很多纳米级的孔，可以吸附并消除车内的CO2。在演示当中，展示了通过使装有CO2的容器中的空气流经本产品来逐步降低CO2浓度的情景。　　众所周知，CO2浓度升高会导致呼吸困难、疲劳和困倦等问题。虽然可以通过使用车载空调吸入外部空气来一定程度解决这一问题，但空调耗电量大，会导致电池劣化和续航里程缩短的问题。本产品开发的动机是随着电动汽车(EV)越来越普及，能源节省需求不断增长。本产品通过在具有许多小孔的MOF中配合吸附CO2的材料，使其能够有效吸附大量的CO2。减少了空调吸入外部空气的次数，从而节省能源。　　此外，无人驾驶技术的进步正在带来汽车内部空间的不断变化。汽车内部并不是驾驶的地方，而是用来休息或工作的空间。对舒适性的需求也在不断增加，村田的负责人表示：“减少吸入外部空气的次数不仅可以节省能源，还可以解决外部空气异味、花粉和空调噪音等问题。今后，我们将不断获取人们使用汽车作为放松和提高注意力的空间使用的需求。”(注：本产品目前正在开发，销售日程尚未确定。)　　利用RFID提高轮胎管理效率　　帮助解决物流问题，为陆路运输的运输能力不足做准备，村田展示了内置RFID(Radio Frequency Identification)模块的轮胎，它可以通过无线通信交换信息。日本从2024年4月起强化对卡车司机加班的管制，引发了人们对运输能力不足的担忧。在需要效率高的工作方式的形势下，本产品可以减少运输公司在点检和管理轮胎上所花费的时间。　　轮胎RFID模块是与全世界超大的汽车轮胎制造商米其林(法国)联合开发的。它具有专有的结构，可以承受行驶时的振动和冲击，并嵌入轮胎侧面。村田设想的使用方法是使用专用终端即时读取与轮胎生命周期相关的信息，例如轮胎安装或维修的日期等。在人类与汽车技术展览会上，村田展示了内置RFID模块的实际轮胎，并演示了如何使用专用终端读取轮胎信息。　　RFID模块嵌入轮胎侧面，通过专有的结构确保高耐久性，有助于减少轮胎管理的时间。运输公司会在卡车出发前对轮胎进行点检，但许多公司使用纸张来记录点检信息。在这种情况下，存在将填写好的纸张拿到管理事务所很麻烦、纸张未能妥善保管等问题。　　如果使用内置村田RFID模块的轮胎，则可以方便地记录和积累此类点检信息，从而减少点检和管理所需的时间。村田希望通过提高日常业务效率，营造一个让司机能更专注于驾驶的环境，解决运输能力不足的问题。村田的工作人员呼吁：“它可以用于对轮胎维护历史等进行分析。建议运输行业的人士也使用它。”　　此外，村田的负责人还表示：“在人与汽车技术展览会上，我们希望让迄今为止与村田接触不多的运输公司人员也能看到我们的产品，并听到更多来自现场的声音。”　　去寄生电感降噪元件　　通过降低噪声帮助提高安全性并节省空间的去寄生电感降噪元件。在减少撞车损害的自动刹车中配备行人检测;在驻车辅助系统中配备车道偏离检测……。高级驾驶辅助系统(ADAS)的进步导致汽车中配备的电子元件数量增加。另一方面，目前的情况是，汽车中配备的电子元件越多，从安全性角度看，噪声对策就越重要。村田在“人与汽车技术展览会”上也展示了许多可以帮助解决这些问题的解决方案。　　其中之一是“去寄生电感降噪元件”。这是村田首款利用“负电感”特性消除噪声的电子元件。可以提高电容器的噪声消除性能，并通过减少部件数量来帮助节省电路板空间。能够提高电容器噪声消除性能的新产品引起了人们浓厚的兴趣。　　迄今为止，噪声遏制都是通过排列多个电容器来实现的。如果使用去寄生电感降噪元件，则可以用更少的电容器来实现噪声消除。例如，在使用行车记录仪的实验中，我们确认了即使减少10个电容器，如果放置1个寄生电感降噪元件，就能获得比以前更优的噪声消除性能。　　我们预计存在将本产品用作电源电路的静噪元件的需求。随着汽车的电子控制化和电气化程度不断提高，本产品可以遏制导致汽车故障的噪声，同时还可以通过节省电路板的空间帮助扩大车内空间，达到一箭双雕的效果。　　注：文章内容为截至文章发表之日的信息。产品和解决方案的规格和外观如有变更，恕不另行通知。
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