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      電容器指南

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      雖然大家往往認為電阻、電容器、電感器等無源元件的存在不甚搶眼,但實際上它們卻是先進的電子設備中必不可少的元器件。特别是對先進的半導體設備而言,多層陶瓷電容器極其重要。如果沒有這種電容器,就無法指望半導體設備能正常運行。在電子行業中,曾經流傳一種說法"電容器遲早會被納入半導體設備"。但是實際上,在半導體設備發展的同時,多層陶瓷電容器的重要性也與日俱增。

      多層陶瓷電容器比砂糖顆粒還要小。您知道如此之小的元器件在電子設備中所擔當的作用嗎?它在向半導體設備提供必要的電力供給方面、以及消除會引發誤動作和性能劣化的噪音方面發揮着重要作用。如果沒有多層陶瓷電容器,也就無法指望使用先進的的微細加工技術制造的微處理器、DSP、微型計算機、FPGA等的半導體設備能正常運行。

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      目前,多層陶瓷電容器的市場規模在鋁電解電容器、钽電解電容器和薄膜電容器等各式電容器中是超大的。稍早前的數據顯示2008年日本國内出貨量為6278億個,日本國内出貨金額達到3059日元(源自經濟産業部的機械統計)。位居第2位的鋁電解電容器日本國内出貨量為182億個,日本國内出貨金額為1743日元。其差距相當巨大。2012年,多層陶瓷電容器增加到7655億個,與此相對,鋁電解電容器卻減少到109億個。其差距在不斷擴大。
      雖然現在多層陶瓷電容器在電容器市場上占據榜首位置,然而在産品推出之初卻很難被市場接受。構思出多層陶瓷電容器創意的是美國企業。在始于1961年的阿波羅計劃的推進過程中,出于需要,大電容量的小型電容器應運而生。通過在薄電介質上形成電極,并進行多個疊加,實現了在小體積内充滿大電容的電容器(圖1)。

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      圖1 多層陶瓷電容器的結構

      通過多重層疊電介質層和内部電極,實現了較大電容。

      我公司很快引入該項技術,并于1965年将名列前茅款産品投入市場。當時的産品是面向AM收音機LC諧振回路的100pF的産品,而且層疊了厚度為50μm的電介質膜。電介質材料采用的是二氧化钛(TiO2)。在産品推出之初,其完全沒有市場。然而,在超薄型無線電壁紙出現的契機下,相較于其他的電容器,小型多層陶瓷電容器的市場急劇擴大。
      此後,多層陶瓷電容器的曆史即可一言以蔽之,就是"小型化和大容量化的曆史"。一般電容器的電容C可以通過

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      來表達。在此表達式中,ε是介電常數,S是電極面積、d電極間距離(電介質厚度)。即,在一定的體積中,要增加電容,就隻能使用ε高的材料,或者是薄化電介質。
      電介質材料在推出之初是采用的二氧化钛,但我們在較早的階段引入了钛酸鋇(BaTiO3)。之後也通過對該材料加以改良來不斷提高相對介電常數,目前已經達到3000左右。相較于幾十水平的二氧化钛相對介電常數,該數值也已經大其兩位數。
      電介質的厚度在推出之初為50μm,但之後薄型化逐漸發展,目前已經達到了0.5μm。也就是說,與産品推出之初相比,介電常數已經提高到100倍,厚度減少至1/100。如果厚度降低到1/100,那麼層疊數可以增加至100倍。因此,如果是相同體積的電容器,相當于增加到100萬倍。相反,如果考慮體積,則意味着相同的電容量可以實現1/100萬的小型化。
      在下篇中,我将向您介紹使用趨勢以及各用途中電容器所發揮的作用。敬請期待。

      ※ 公司名稱及産品名稱是其各自公司的商标或注冊商标。
      ※ 本文由刊載于日經BP公司網站2010年2月~3月「Tech On! 」的内容重新編輯而成。
      ※ 關于我公司多層陶瓷電容器的詳細信息,請查看以下内容。

      電容器WEB網址

       

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