被動元件又稱無源器件，是指不影響信號基本特征，僅令訊號通過而未加以更改的電路元件，主要包含RCL元件（電容、電感及電阻）及被動射頻器件兩大類，廣泛應用于傳感器、計算機、電力系統(tǒng)等領域。其中，電容器是最常用的電子元件之一，陶瓷電容器則是最主要的電容器產(chǎn)品，可分為單層陶瓷電容器（SLCC）、多層陶瓷電容器（MLCC）和引線式多層陶瓷電容。多層陶瓷電容器（MLCC）憑借耐壓高、耐高溫、體積小及電容量范圍寬等特性，在成本和性能上優(yōu)勢顯著，應用較為廣泛，占據(jù)陶瓷電容器超過90%的市場。

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MLCC產(chǎn)業(yè)鏈組成

1.上游原材料

MLCC 原材料主要包括 MLCC粉體材料和金屬電極。其中，MLCC粉體材料成本占比較高，且對產(chǎn)品性能影響較大。

MLCC粉體材料主要由鈦酸鋇、氧化鈦、鈦酸鎂等材料構(gòu)成，即在鈦酸鋇基礎粉的基礎上添加稀土金屬氧化物進行改性制成的電介質(zhì)陶瓷配方粉。陶瓷粉料的微細度、均勻度和可靠性直接決定了下游MLCC產(chǎn)品的尺寸、電容量和性能的穩(wěn)定。目前國內(nèi)的陶瓷粉料廠商已掌握相關(guān)納米分散技術(shù)，能夠滿足中低端MLCC的生產(chǎn)需求，但一部分特殊功能、超細高純度粉料依舊依賴進口，以滿足高端MLCC的生產(chǎn)需要。

MLCC粉體材料相關(guān)指標

金屬電極包括內(nèi)電極和外電極，主要由鎳、銀、鈀、銅等金屬材料構(gòu)成，該市場主要以國內(nèi)企業(yè)為主。

MLCC構(gòu)造

2.中游產(chǎn)品制造

MLCC的生產(chǎn)制造具備非常高的壁壘，調(diào)漿、成型、堆疊、均壓、燒結(jié)、電鍍等眾多環(huán)節(jié)，無一不對廠商在陶瓷粉體、成型燒結(jié)工藝、專用設備的積累，有著極高的要求。其中成型工藝主要有三種模式，分別是干濕流延工藝、濕式印刷工藝和瓷膠移膜工藝。隨著高端 MLCC 需求不斷增長，制造工藝更為先進的濕式印刷工藝和瓷膠移膜工藝逐漸成為主流，其技術(shù)更復雜，成本更高，但適合生產(chǎn)高端MLCC。MLCC 市場主要被日韓臺系廠商壟斷，國內(nèi)則以風華高科、三環(huán)集團、宇陽科技為代表。

MLCC制造工藝流程及難點

3.下游應用

隨著世界電子信息產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，MLCC的發(fā)展也逐漸呈現(xiàn)多元化，主要應用于消費電子、5G 基站及汽車電子領域，還廣泛地應用于各種軍民用電子整機和電子設備，如電腦、電話、程控交換機、精密的測試儀器、雷達通信等。

MLCC產(chǎn)業(yè)鏈

以汽車為例，MLCC在汽車中的應用包括衛(wèi)星定位系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)、無線電導航系統(tǒng)、車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)、ADAS系統(tǒng)，各類系統(tǒng)對MLCC的需求都很大。在電動車中，一輛混合動力汽車的MLCC需求量在12000顆左右，而純電動汽車可達到18000顆左右，部分高端車型對MLCC的用量甚至達到3萬顆。如果電動化和高度的自動駕駛功能的配置繼續(xù)深化的話，MLCC的使用量還會進一步增加。

不同車型的常規(guī)MLCC用量需求

MLCC產(chǎn)品技術(shù)壁壘

1.配方粉

MLCC的應用領域決定了其陶瓷介質(zhì)必須具有高介電常數(shù)、良好的介溫特性、高絕緣電阻率和低介電損耗的特點，而鈦酸鋇由于具有較高的介電常數(shù)，因此被廣泛用作低頻大容量電容器介質(zhì)。

但是，純鈦酸鋇粉在不同溫度下存在多種相變，并且在居里溫度附近的相變尤為劇烈，一旦偏離居里溫度其介電常數(shù)就會大幅下降，嚴重影響電路的穩(wěn)定性。同時，由于鈦酸鋇屬于鐵電體，其居里溫度約為130℃，MLCC在此溫度下工作，介質(zhì)損耗高，容易老化。

為改善介電常數(shù)和溫度之間的關(guān)系，滿足MLCC的實際使用條件，需要向鈦酸鋇基礎粉體里摻雜改性材料，例如鎂、錳、釩、鉻、鉬、鎢等，以保證配方粉的溫度穩(wěn)定性和可靠性。改性添加劑還包括稀土類元素，例如釔、鈥、鏑等，以保證配方粉的絕緣性。這些添加劑必須與鈦酸鋇粉形成均勻的分布，以控制電介質(zhì)陶瓷材料在燒結(jié)過程中的微觀結(jié)構(gòu)及電氣特征。

MLCC配方粉

目前，高純、超細納米級陶瓷粉體的制造工藝是制約國產(chǎn)MLCC發(fā)展的瓶頸。高純度可在一定程度上保證下游產(chǎn)品質(zhì)量的可靠和穩(wěn)定；納米化的意義則在于，納米級粉體燒結(jié)后可形成質(zhì)地更緊密、粒徑分布更均勻的燒結(jié)體，從而提高陶瓷的韌度和強度；此外，納米粉體的燒結(jié)溫度較低，有利于節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本。因此，MLCC 所用的粉體材料要求高純度、粉體顆粒近球狀、粒徑小及分散性好等特性，而選擇何種制備方法需從以上特性及工業(yè)成本出發(fā)綜合考慮。

MLCC陶瓷粉體的制備方法可分為固相法和液相法，其中固相法是最為傳統(tǒng)的制備方法，該方法制備的粉體粒徑大、粒度分布不均、純度低、性能不穩(wěn)定且團聚現(xiàn)象嚴重，無法制備超細的鈦酸鋇粉體；液相法又稱濕化學法，具有無需苛刻的物理條件、易中試放大、產(chǎn)品組分含量可精確控制、可實現(xiàn)分子/原子水平的混合等特點，可制備高純超細的鈦酸鋇粉體，主要的液相法包括共沉淀法、水熱法及溶膠－凝膠法，其中，已用于工業(yè)化生產(chǎn)的液相法包括草酸鹽共沉淀法及水熱法。

鈦酸鋇粉體制備方法對比

其中，水熱法在材料顆粒性質(zhì)控制及其穩(wěn)定性、市場競爭力等方面較其他制備方式具備優(yōu)勢，具體表現(xiàn)在：化學組成均勻、顆粒形貌規(guī)整、顆粒粒徑從幾十納米到幾微米可調(diào)、大小均一、產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定，是目前公認的符合MLCC發(fā)展要求的鈦酸鋇粉制備方法。通過精確地控制水熱反應動力學及其他反應條件，水熱法可在20至500納米范圍內(nèi)控制鈦酸鋇粉體的粒徑，以適應各種MLCC配方粉應用的要求。

水熱法制備鈦酸鋇工藝流程圖

從瓷粉質(zhì)量來說，水熱法生產(chǎn)的鈦酸鋇粉顆粒細且均勻，可以應用于較為高端的 MLCC生產(chǎn)，相應的市場售價較高；溶膠凝膠法制備的粉體最為優(yōu)質(zhì)，市場售價最高，但生產(chǎn)成本也相應較高，生產(chǎn)周期長，粉體容易團聚，不適于用作大批量生產(chǎn)；固相法和草酸法可進行規(guī)模化生產(chǎn)，但一般使用上述方法制備的粉體顆粒較大、不夠均勻，品質(zhì)較低，市場售價相應較低。

2.印刷疊層技術(shù)

多層陶瓷電容器（MLCC）是通過將陶瓷電介質(zhì)與金屬電極進行多層疊層，形成體積小巧而容量較大的芯片型電容器。MLCC幾乎配置在所有的電路板上，用于抑制噪聲和設定電路常數(shù)。

如何在小尺寸基礎上制造更高電容值的MLCC，一直是 MLCC業(yè)界的重要課題之一，MLCC的電容量與內(nèi)電極交疊面積、電介質(zhì)瓷料層數(shù)及使用的電介質(zhì)陶瓷材料的相對介電常數(shù)成正比，因此想提升MLCC介電常數(shù)，除了改良電解質(zhì)陶瓷材料外，如何降低介質(zhì)厚度，增加MLCC內(nèi)部疊層數(shù)，也是非常重要的一環(huán)。目前村田、太陽誘電等日系供應商普遍可以在1μm薄膜介質(zhì)實現(xiàn)超過1000疊層，根據(jù)三星官網(wǎng)披露，其也可以實現(xiàn)600層工藝，但對比之下，國內(nèi)廠商普遍只有300至500層的工藝水平，差距猶存。

疊層技術(shù)示意圖

通常，疊層質(zhì)量受到金屬漿料的固含量、鋼絲網(wǎng)的目數(shù)、紗厚、乳膠厚度（影響電極層厚度）、層壓溫度和層壓壓力等因素的影響，機臺設備控制精度也非常重要，內(nèi)電極印刷的質(zhì)量、堆疊的對位精度和緊密度會影響產(chǎn)品的性能。

3.共燒技術(shù)

制作MLCC需要在陶瓷粉體上印刷鎳漿（或其他金屬），通常以1000℃以上的溫度將陶瓷生坯燒結(jié)成瓷，而由于不同層材料的膨脹系數(shù)不同，燒結(jié)時需要考慮到回火溫度、氧含量等多方面因素，以免MLCC分層開裂。極限的高端MLCC產(chǎn)品，單層陶瓷介質(zhì)上只有3-5個陶瓷顆粒，最多要疊幾百到一千層，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化非常容易導致產(chǎn)品內(nèi)部出現(xiàn)裂紋，因此燒結(jié)爐的升溫速率、控溫精度和合理的燒結(jié)工藝的制定非常關(guān)鍵。

共燒過程中出現(xiàn)扭曲裂紋

高容量MLCC產(chǎn)品一般需要使用較高的升溫速率的燒結(jié)爐進行燒結(jié)，因為薄層的電極收縮溫度更低，所以升溫速率太慢會導致電極收縮和團聚比較嚴重，團聚的電極對介質(zhì)層造成擠壓，影響產(chǎn)品絕緣性能。

材料（陶瓷粉體等）、設備（印刷機、疊層機、燒結(jié)爐等）的先進性及適配性將直接影響到MLCC產(chǎn)品的最終性能，因此實現(xiàn)“設備-材料-工藝”垂直一體化的廠商將具備較大競爭優(yōu)勢。掌握好的共燒技術(shù)可以生產(chǎn)出更薄介質(zhì)（2μm以下）、更高層數(shù)（1000層以上）的MLCC。

參考來源：

1.被動元件行業(yè)深度：技術(shù)升級疊加供需緊張，國產(chǎn)替代歷史大機遇（西部證券）；

2.MLCC去庫存接近尾聲，上游供應商率先受益——被動元件行業(yè)月度跟蹤報告（光大證券）；

3.BaTi0₃粉體的溶膠凝膠-水熱法合成及其表征，王文文（中國海洋大學）。

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