陶瓷電容器的種類和應(yīng)用特點

陶瓷材料具有優(yōu)越的電學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)等性質(zhì)，可用作電容器介質(zhì)、電路基板及封裝材料等。陶瓷材料是由氧化物或其他化合物制成坯體后，在接近熔融的溫度下，經(jīng)高溫焙燒制得的材料。通常包括原料粉碎、漿料制備、坯件成型和高溫?zé)Y(jié)等重要過程。陶瓷是一個復(fù)雜的多晶多相系統(tǒng)，一般由結(jié)晶相、玻璃相、氣相及相界交織而成，這些相的特征、組成、相對含量及其分布情況，決定著整個陶瓷的基本性質(zhì)。

陶瓷材料做成的陶瓷電容器也叫瓷介電容器或獨石電容器，根據(jù)陶瓷材料的不同，可以分為低頻陶瓷電容器和高頻陶瓷電容器兩類，按結(jié)構(gòu)形式分類，又可分為圓片狀電容器、管狀電容器、矩形電容器、片狀電容器、穿心電容器等多種。

陶瓷電容器的種類有哪些？

1、半導(dǎo)體陶瓷電容器

電容器的微小型化即電容器在盡可能小的體積內(nèi)獲得盡可能大的容量，這是電容器發(fā)展的趨向之一。對于分離電容器組件來說，微小型化的基本途徑有兩個，即使介質(zhì)材料的介電常數(shù)盡可能提高和使介質(zhì)層的厚度盡可能減薄。

在陶瓷材料中，鐵電陶瓷的介電常數(shù)很高，但是用鐵電陶瓷制造普通鐵電陶瓷電容器時，陶瓷介質(zhì)很難做得很薄。首先是由于鐵電陶瓷的強度低，較薄時容易碎裂，難于進行實際生產(chǎn)操作，其次，陶瓷介質(zhì)很薄時易于造成各種各樣的組織缺陷，生產(chǎn)工藝難度很大。

表面層陶瓷電容器是用BaTiO3等半導(dǎo)體陶瓷的表面上形成的很薄的絕緣層作為介質(zhì)層，而半導(dǎo)體陶瓷本身可視為電介質(zhì)的串聯(lián)回路。表面層陶瓷電容器的絕緣性表面層厚度，視形成方式和條件不同，波動于0.01～100μm之間。這樣既利用了鐵電陶瓷的很高的介電常數(shù)，又有效地減薄了介質(zhì)層厚度，是制備微小型陶瓷電容器一個行之有效的方案。

2、晶界層陶瓷電容器

晶粒發(fā)育比較充分的BaTiO3半導(dǎo)體陶瓷的表面上，涂覆適當(dāng)?shù)慕饘傺趸铮ɡ鏑uO或Cu2O、MnO2、Bi2O3、Tl2O3等），在適當(dāng)溫度下，于氧化條件下進行熱處理，涂覆的氧化物將與BaTiO3形成低共溶液相，沿開口氣孔和晶界迅速擴散滲透到陶瓷內(nèi)部，在晶界上形成一層薄薄的固溶體絕緣層。這種薄薄的固溶體絕緣層的電阻率很高（可達1012～1013Ω·cm），盡管陶瓷的晶粒內(nèi)部仍為半導(dǎo)體，但是整個陶瓷體表現(xiàn)為顯介電常數(shù)高達2×104到8×104的絕緣體介質(zhì)。用這種瓷制備的電容器稱為晶界層陶瓷電容器（boundarg layer ceramic capacitor），簡稱BL電容器。

3、高壓陶瓷電容器

隨著電子工業(yè)的高速發(fā)展，迫切要求開發(fā)擊穿電壓高、損耗小、體積小、可靠性高的高壓陶瓷電容器。近20多年來，國內(nèi)外研制成功的高壓陶瓷電容器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)、激光電源、磁帶錄像機、彩電、電子顯微鏡、復(fù)印機、辦公自動化設(shè)備、宇航、導(dǎo)彈、航海等方面。

鈦酸鋇基陶瓷材料具有介電系數(shù)高、交流耐壓特性較好的優(yōu)點，但也有電容變化率隨介質(zhì)溫度升高、絕緣電阻下降等缺點。鈦酸鍶晶體的居里溫度為-250℃，在常溫下為立方晶系鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，是順電體，不存在自發(fā)極化現(xiàn)象，在高電壓下鈦酸鍶基陶瓷材料的介電系數(shù)變化小，tgδ及電容變化率小，這些優(yōu)點使其作為高壓電容器介質(zhì)是十分有利的。

4、多層陶瓷電容器

多層陶瓷電容器（Multilayer Ceramic Capacitor，MLCC）是片式元件中應(yīng)用最廣泛的一類，它是將內(nèi)電極材料與陶瓷坯體以多層交替并聯(lián)疊合，并共燒成一個整體，又稱片式獨石電容器，具有小尺寸、高比容、高精度的特點，可貼裝于印制電路板（PCB）、混合集成電路（HIC）基片，有效地縮小電子信息終端產(chǎn)品（尤其是便攜式產(chǎn)品）的體積和重量，提高產(chǎn)品可靠性。順應(yīng)了IT產(chǎn)業(yè)小型化、輕量化、高性能、多功能的發(fā)展方向。

國家2010年遠景目標(biāo)綱要中明確提出將表面貼裝元器件等新型元器件作為電子工業(yè)的發(fā)展重點。它不僅封裝簡單、密封性好，而且能有效地隔離異性電極。MLCC在電子線路中可以起到存儲電荷、阻斷直流、濾波、禍合、區(qū)分不同頻率及使電路調(diào)諧等作用。在高頻開關(guān)電源、計算機網(wǎng)絡(luò)電源和移動通信設(shè)備中可部分取代有機薄膜電容器和電解電容器，并大大提高高頻開關(guān)電源的濾波性能和抗干擾性能。

陶瓷電容器的應(yīng)用

1、軍工

軍用MLCC作為基礎(chǔ)電子元件，在航空、航天、軍用移動通訊設(shè)備、袖珍式軍用計算機、武器彈頭控制和軍事信號監(jiān)控、雷達、炮彈引信、艦艇、武器系統(tǒng)等軍用電子設(shè)備上的應(yīng)用越來越廣泛。隨著我國國防裝備數(shù)字化、信息化建設(shè)進程加快以及軍工市場強烈的國產(chǎn)化需求，軍用高可靠MLCC市場前景非常廣闊。2009年中國軍用MLCC產(chǎn)品市場規(guī)模為7.5億元，而到了2013年則已經(jīng)成長為 14.4億元，增長了接近一倍，預(yù)計未來依然能夠保持穩(wěn)定而較高的增速，2019 年有望接近30億元。

2、工業(yè)

工業(yè)類電容器市場主要包括系統(tǒng)通訊設(shè)備、工業(yè)控制設(shè)備、醫(yī)療電子設(shè)備、汽車電子、精密儀器儀表、石油勘探設(shè)備等。工業(yè)設(shè)備朝機電一體化、智能化的趨勢發(fā)展，應(yīng)用電子控制、數(shù)據(jù)分析、界面顯示的信息化比例不斷提高， 將為工業(yè)用高可靠 MLCC 產(chǎn)品提供較為廣闊的市場前景。

3、消費類

消費類市場包括一般消費類產(chǎn)品和高端消費類產(chǎn)品，前者包括筆記本電腦、電視機、電話機、普通手機、普通數(shù)碼相機等電子產(chǎn)品；后者包括專業(yè)錄音設(shè)備、專業(yè)錄像設(shè)備，高檔智能手機等高檔電子產(chǎn)品。相對于軍用、工業(yè)類 MLCC 產(chǎn)品需求而言，消費類產(chǎn)品市場需求最大。

從全球范圍來看，日系廠商占有較明顯的領(lǐng)先優(yōu)勢。在全球前十大MLCC 廠商中，日系廠商全球市場銷量占有率達到 40%以上，主要原因在于日系廠商在尖端高容量產(chǎn)品及陶瓷粉末技術(shù)上領(lǐng)先其他國家和地區(qū)廠商。與國外知名廠商相比，國內(nèi)的陶瓷電容器生產(chǎn)廠家多為中小型企業(yè)，產(chǎn)品大多處于中低檔水平。