MLCC 作为重要的被动元件,被誉为“电子工业大米”,在电子工业中有着十分重要的作用,其中,射频微波 MLCC 是 MLCC 的重点分支产品之一。射频微波 MLCC 与常规的 MLCC 相比有何不同?

1、什么是射频微波MLCC

射频微波 MLCC 是指用于电子整机射频微波电路的 MLCC,属于 Ⅰ 类陶瓷电容器类别,具有可靠性高、品质因数(Q值)高、等效串联电阻(ESR)低、性能指标稳定、使用频率范围宽、在射频微波频率下能通过较大的射频电流等技术特点。
射频微波MLCC与常规MLCC有何不同?
图 射频微波频率分布情况,来源:达利凯普
※射频一般指频率范围为 300kHz-300GHz 之间的电磁波;
※微波一般是指频率在 300MHz-300GHz 之间的电磁波,处于射频频段的高频部分。
 
射频微波 MLCC 主要应用于移动通信基站、广播电视发射机、核磁共振线圈、半导体射频电源及激光设备、军用电台、雷达等整机产品的射频微波电路、功率放大器、 LC 滤波器、收发组件、微波组件中。
射频微波MLCC与常规MLCC有何不同?
图 高Q射频MLCC,来源:Exxelia
由于射频微波电路大多具有高频率、高功率、高可靠性等特点,要求电子元器件产品具有较高性能,且可以在极端环境下正常工作。射频微波 MLCC 要求具有高性能、高精度、高可靠性等特点。且随着电路信号的日益复杂,下游应用场景对射频微波 MLCC 的性能也提出了更高要求。
全球射频微波 MLCC 行业的集中度较高,生产厂商有 ATC(京瓷控股)、Knowles、村田、Exxelia、JTI、Vishay、达利凯普、创天电子、鸿远电子等。

2、射频微波MLCC与常规MLCC特点比较

 

与常规 MLCC 相比,射频微波 MLCC 具有高 Q 值、高自谐振频率、低 ESR、低损耗、高可靠性等特点。射频微波 MLCC 与常规 MLCC 在 Q 值、ESR、额定电压、电介质、堆叠层数、容值、容差、使用温度范围、绝缘电阻、尺寸等多个技术指标方面的侧重点均有不同。
射频微波MLCC与常规MLCC有何不同?
①Q 值
射频微波 MLCC 的高 Q 值特性对射频微波电路信号的传输效率至关重要。若 Q 值较低,将大幅增加电路的发热量及损耗,不利于射频微波信号的高效传输,甚至可能破坏大功率射频微波电路的稳定性、带来安全隐患。
②ESR、额定电压
射频微波 MLCC 的应用领域一般具有高频、高功率、高电压的特点,因此要求射频微波 MLCC 具有较低的 ESR 值以提高电路的效率、且具有较高的额定电压从以使得电子元件可承受高功率、高电压射频微波电路的运行压力,从而提高电路运行的稳定性。
射频微波MLCC与常规MLCC有何不同?
图源:JTI
③电介质
射频微波 MLCC 主要使用Ⅰ类陶瓷,可实现 MLCC 的高频特性。
④堆叠层数、容值、容差
射频微波 MLCC 主要使用 I 类陶瓷介质,一般容值较小,对通过增加堆叠层数提升容值的需求较弱。相关应用场景对稳定性、产品一致性的要求较高,因此要求电容器容差较常规 MLCC 更小。
⑤使用温度范围、绝缘电阻
由于射频微波 MLCC 产品相较常规 MLCC 的使用场景更加复杂,如军工电子设备需要在极寒或极热环境中正常使用、通讯基站可能分布在气候条件差异极大的不同环境中,而且射频微波 MLCC 应用的电路功率普遍较高、发热量较大,都要求射频微波 MLCC 有更大的使用温度范围、更大的绝缘电阻,以适应各种极端的使用条件、保证射频微波电路的稳定性、可靠性。
⑥尺寸
由于下游产品内部空间相对较大,射频微波 MLCC 的小型化趋势弱于常规 MLCC,而更加关注产品的性能与可靠性。

3、射频微波MLCC的主要要

射频微波 MLCC 对电容的容值、可靠性和一致性要求高,对材料、工艺技术要求较特殊,主要体现在以下几方面:

①陶瓷介质:射频微波 MLCC 通常采用低介电常数的微陶瓷材料,该类瓷料可在高频条件下具有低损耗,高耐压,高稳定的特性。

射频微波MLCC与常规MLCC有何不同?
图 射频电容器选材,来源:KEMET
②电极材料:射频微波 MLCC 内电极材料通常采用高温稳定的贵金属钯、铂,使得产品可靠性更高;或者采用导电性好的铜或银,使产品高频下 Q 值更高。

③产品设计:射频微波 MLCC 内部电极结构设计特殊,需要考虑多种参数,综合各种因素,选择最佳平衡点,并且需要进行电磁场仿真设计。

④工艺复杂:射频微波 MLCC 生产中需解决内电极与陶瓷体匹配问题、陶瓷介质致密性问题,射频性能指标测试问题等工艺难点。

⑤测试技术:射频微波 MLCC 的精度要求高于常规 MLCC,需要专用的设备对射频微波 MLCC 进行精确测试分选;射频微波 MLCC 需要使用阻抗分析仪等专门设备测试 ESR 等射频性能,使用专门测试系统在高频大功率条件下测试射频击穿电压、额定射频电流的参数。

信息来源:达利凯普、Exxelia、KEMET、JTI

原文始发于微信公众号(艾邦陶瓷展):射频微波MLCC与常规MLCC有何不同?

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作者 gan, lanjie

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