MLCC：日企領(lǐng)跑 中國(guó)本地化供應(yīng)能力躍升

隨著SMT技術(shù)的興起，片式多層陶瓷電容器(MLCC)由于能夠極大地提高電路和功能組件的高頻特性，從而受到越來(lái)越多的關(guān)注。在這一領(lǐng)域，日本仍占據(jù)領(lǐng)導(dǎo)地位，而我國(guó)MLCC產(chǎn)業(yè)在風(fēng)華、宇陽(yáng)、三環(huán)等企業(yè)的帶領(lǐng)下，也呈現(xiàn)出生機(jī)勃勃的發(fā)展態(tài)勢(shì)。

現(xiàn)代多層陶瓷技術(shù)不斷改進(jìn)

不斷改進(jìn)的陶瓷技術(shù)極大地提高了電路和功能組件的高頻特性。

多層陶瓷電容器(MLC)的起源可以追溯到二戰(zhàn)期間玻璃釉電容器的誕生。由于性能優(yōu)異的高頻電容器與大功率發(fā)射電容器對(duì)云母介質(zhì)的需求巨大，而云母礦產(chǎn)資源稀缺以及戰(zhàn)爭(zhēng)的影響，美國(guó)陸軍通信部門(mén)資助Dupont公司陶瓷實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展了噴涂玻璃釉介質(zhì)和絲網(wǎng)印刷銀電極經(jīng)疊層后共燒，再燒附端電極的獨(dú)石化(Monolithic)工藝研究，并獲得多項(xiàng)技術(shù)專(zhuān)利。經(jīng)介質(zhì)配方改進(jìn)提高介電常數(shù)和降低損耗，玻璃釉電容器已完全可以取代云母電容器。

戰(zhàn)后，這種獨(dú)石工藝在Vitramon和Sprague公司得到推廣和進(jìn)一步改進(jìn)，逐漸演變?yōu)榻裉斓膬煞N典型濕法工藝(Wet Processes)。前者為印刷介質(zhì)法，Vitramon沿用至今，曾為日本TDK、英國(guó)Syfer、美國(guó)AVX部分低壓薄層工藝所采用，并進(jìn)一步在日本Kyocera集團(tuán)發(fā)揚(yáng)光大到極限水平。后者為Waterfall Technique，Sprague維持規(guī)模化生產(chǎn)至上世紀(jì)80年代末期，目前還在MRA實(shí)驗(yàn)室保留，并在片式多層電感器(MLCI)領(lǐng)域得到全方位推廣。

在獨(dú)石結(jié)構(gòu)的電容器得以推廣的同時(shí)，玻璃釉介質(zhì)也逐漸被性能優(yōu)異的高頻陶瓷介質(zhì)所取代。在鐵電陶瓷成功用于單層介質(zhì)電容器的同時(shí)，引入獨(dú)石結(jié)構(gòu)更能體現(xiàn)出高比容優(yōu)勢(shì)。正是這兩大類(lèi)陶瓷介質(zhì)的引入，逐漸發(fā)展成為今天的1、2類(lèi)獨(dú)石瓷介電容器(Monolithic Ceramic Capacitor)，或稱(chēng)多層陶瓷電容器(Multi-layer Ceramic Capacitor)。在上世紀(jì)60年代，將MLC的芯片用作厚薄膜混合集成電路(HIC)的外貼元件，并因其無(wú)引線結(jié)構(gòu)而被稱(chēng)為無(wú)感電容，在相當(dāng)寬的頻段內(nèi)表現(xiàn)出優(yōu)良的頻率特性。上世紀(jì)70年代，隨著SMT技術(shù)的興起，MLC芯片演變?yōu)槠蕉鄬犹沾呻娙萜?MLCC)而直接貼裝于PCB板，極大地提高了電路和功能組件的高頻特性。

MLCC多次洗牌

經(jīng)歷了多次洗牌，日系企業(yè)仍然占據(jù)市場(chǎng)領(lǐng)先地位。

20世紀(jì)90年代中后期，日系大型MLCC制造企業(yè)全面搶灘中國(guó)市場(chǎng)，先后建立北京村田、無(wú)錫村田、上海京瓷、東莞太陽(yáng)誘電、東莞TDK等合資或獨(dú)資企業(yè)。在這期間，克服了困擾十余年的可靠性缺陷，以賤金屬電極(BME)核心技術(shù)為基礎(chǔ)的低成本MLCC開(kāi)始進(jìn)入商業(yè)實(shí)用化。以天津三星電機(jī)為代表的韓資企業(yè)也開(kāi)始成為一支新興力量。
新舊世紀(jì)之交，飛利浦在產(chǎn)業(yè)頂峰放棄并出讓被動(dòng)元件事業(yè)部，拉開(kāi)了中國(guó)臺(tái)灣島內(nèi)MLCC業(yè)界全面普及BME技術(shù)的序幕。國(guó)巨、華新、達(dá)方、天揚(yáng)等臺(tái)系企業(yè)的全面崛起，徹底打破了日系企業(yè)在BME制造技術(shù)的壟斷，高性?xún)r(jià)比MLCC為IT與A&V產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí)和低成本化作出了重大貢獻(xiàn)。同時(shí)，臺(tái)系企業(yè)開(kāi)始將從后至前的各道工序制程不斷向大陸工廠轉(zhuǎn)移。
在2008年國(guó)際金融危機(jī)影響下，全球MLCC重新“洗牌”。日本村田先后兼并了Rohm和松下MLCC事業(yè)部繼續(xù)高居首位，而后起之秀韓國(guó)三星電機(jī)經(jīng)過(guò)近十年突飛猛進(jìn)發(fā)展已超越其他對(duì)手居次席，并直逼村田形成兩強(qiáng)爭(zhēng)霸局面。TDK兼并EPCOS，太陽(yáng)誘電、京瓷/AVX僅能保持第二集團(tuán)地位，中國(guó)臺(tái)灣國(guó)巨兼并華亞、宸遠(yuǎn)，華新兼并匯僑、一等高后在產(chǎn)能規(guī)模上也開(kāi)始挑戰(zhàn)甚至躋身第二集團(tuán)。

中國(guó)大陸MLCC技術(shù)獲突破

大陸電容器產(chǎn)業(yè)現(xiàn)已基本實(shí)現(xiàn)了MLCC主流產(chǎn)品本地化供應(yīng)局面。

在MLCC發(fā)展進(jìn)程中，需特別強(qiáng)調(diào)的是我國(guó)大陸科技工作者的歷史貢獻(xiàn)。在二戰(zhàn)后，前蘇聯(lián)研制出的與美國(guó)類(lèi)似的玻璃釉電容器技術(shù)傳入我國(guó)大陸，形成了一定的生產(chǎn)規(guī)模。為進(jìn)一步改進(jìn)性能，擴(kuò)大產(chǎn)能，20世紀(jì)60年代中國(guó)大陸產(chǎn)業(yè)界開(kāi)始嘗試用陶瓷介質(zhì)進(jìn)行軋膜成型、印刷疊壓工藝制造獨(dú)石結(jié)構(gòu)的瓷介電容器。為適應(yīng)多層共燒工藝要求，采用傳統(tǒng)陶瓷電容器介質(zhì)材料于1300℃以上高溫?zé)Y(jié)需采用Au-Pd-Pt三元貴金屬電極系統(tǒng)，因成本太高，僅能維持極少量軍品需求。以原電子工業(yè)部7所、715廠、華南工學(xué)院等單位為龍頭的若干單位，先后于1967年和1969年完成了900℃左右低溫?zé)Y(jié)的2類(lèi)和1類(lèi)獨(dú)石瓷介電容器的研制。前者以Smolenskii首先提出的Pb(Mg1/3Nb2/3)O3為主晶相。后者包括MgO-Bi2O3-Nb2O5和ZnO-Bi2O3-Nb2O5系，以及高介大溫度系數(shù)Pb(Mg1/2W1/2)O3系統(tǒng)。上述系統(tǒng)在我國(guó)大陸實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)達(dá)20年。

20世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)大陸引進(jìn)了干法流延和濕法印刷成膜及相關(guān)生產(chǎn)技術(shù)，有效地改善了MLC制造工藝水平。在實(shí)施國(guó)家“863”計(jì)劃及其他多項(xiàng)科技攻關(guān)過(guò)程中，清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、原電子工業(yè)部715廠、7所、中科院上海硅酸鹽研究所、肇慶風(fēng)華電子廠、泉州無(wú)線電元件廠等單位繼續(xù)努力，全面改進(jìn)和提高了低溫?zé)Y(jié)MLC材料體系的性能指標(biāo)，使之邁上了一個(gè)新臺(tái)階。

上世紀(jì)80年代以前中國(guó)大陸電容器產(chǎn)業(yè)的片式化率幾乎為零，僅有極少量多層陶瓷電容器(MLC)的半成品芯片以手工方式貼裝于厚薄膜混合集成電路基板。80年代中期，原電子工業(yè)部下屬715廠、798廠以及若干省市直屬企業(yè)先后從美國(guó)引進(jìn)13條MLC生產(chǎn)線，標(biāo)志著中國(guó)大陸MLC生產(chǎn)核心技術(shù)從早期軋膜成型工藝過(guò)渡到現(xiàn)代陶瓷介質(zhì)薄膜流延工藝，在產(chǎn)品小型化和高可靠性方面取得實(shí)質(zhì)突破，并于1987年成立了以引進(jìn)生產(chǎn)線為組成單位的MLC行業(yè)聯(lián)合體。

上世紀(jì)90年代前期，上述企業(yè)與后續(xù)進(jìn)入的達(dá)利凱、特威、靈通等外資企業(yè)相互兼并整合，并且出現(xiàn)了風(fēng)華集團(tuán)的脫穎而出。其間，由于三層端電極電鍍工藝的突破，實(shí)現(xiàn)了引線式多層陶瓷電容器向完全表面貼裝化的片式多層陶瓷電容器(MLCC)的過(guò)渡。

依托自主研發(fā)與技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)體系，業(yè)界新軍——成立于2001年的宇陽(yáng)科技發(fā)展有限公司在極短時(shí)間內(nèi)完成了超薄流延工藝與BME核心技術(shù)的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，在MLCC微型化、高可靠、低成本制造技術(shù)領(lǐng)域迅速占據(jù)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。其中，其自主研發(fā)的0402 BME微型MLCC于2002年10月通過(guò)科技成果鑒定，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，屬?lài)?guó)內(nèi)首創(chuàng)。2008年，宇陽(yáng)科技又研發(fā)成功0201超微型MLCC并批量上市，再次填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，在亞微米材料與薄膜流延加工技術(shù)BME微型MLCC材料體系與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、還原性氣氛燒結(jié)工藝等關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)創(chuàng)新取得重大突破。

與此同時(shí)，風(fēng)華、三環(huán)等國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)大型元器件企業(yè)集團(tuán)也相繼完成BME-MLCC的技術(shù)改造和產(chǎn)業(yè)化。成為MLCC主流產(chǎn)品本地化制造供應(yīng)源“三套馬車(chē)”，與內(nèi)地企業(yè)兼并改制后保留的軍工及非標(biāo)特殊品種供應(yīng)點(diǎn)，共同構(gòu)成了中國(guó)大陸MLCC產(chǎn)業(yè)界的新格局。