中國粉體網(wǎng)訊 MLCC是片式多層陶瓷電容器英文縮寫，是由印好電極（內(nèi)電極）的陶瓷介質(zhì)膜片以錯位的方式疊合起來，經(jīng)過一次性高溫?zé)Y(jié)形成陶瓷芯片，再在芯片的兩端封上金屬層（外電極），從而形成一個類似獨(dú)石的結(jié)構(gòu)體，故也叫獨(dú)石電容器。
MLCC是世界上用量最大、發(fā)展最快的片式元件之一，在陶瓷電容器中產(chǎn)值占比超過90%。其具有容量范圍寬、頻率特性好、工作電壓和工作溫度范圍寬、超小體積、無極性等優(yōu)良特性，且應(yīng)用領(lǐng)域極其寬泛。因此，MLCC又被稱為“電子工業(yè)大米”。
當(dāng)前，汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)入百年一遇的大變革時期，汽車“新四化”（電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化）正成為新的發(fā)展潮流和趨勢。汽車電動化、智能化和網(wǎng)聯(lián)化的功能，都是通過各種電子元器件組成的功能模塊實(shí)現(xiàn)的，作為通用的基礎(chǔ)元件，MLCC是使用數(shù)量最多的被動元件之一。
汽車——MLCC的“博物館”
具體來講，MLCC在汽車中的應(yīng)用包括衛(wèi)星定位系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)、無線電導(dǎo)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。
在傳統(tǒng)燃油車中，動力系統(tǒng)需約600顆MLCC；安全系統(tǒng)用量最多，大概需要1000-1500顆MLCC；舒適系統(tǒng)需求近1000顆MLCC；娛樂系統(tǒng)也需要500顆以上，并隨著顯示屏等車內(nèi)電子器件的增加而增加。
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(dá)到18000顆左右，例如某款具備L2+自動駕駛的電動汽車上，MLCC使用數(shù)量達(dá)到1萬顆以上，部分高端車型對MLCC的用量甚至達(dá)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(jìn)一步增加。鑒于MLCC在單輛汽車上的廣泛分布與龐大數(shù)量，汽車又被村田稱為“MLCC的集合體”，或“MLCC的博物館”。
車用MLCC的龐大需求
MLCC的下游應(yīng)用場景幾乎涵蓋了所有需要電子設(shè)備的場景，從消費(fèi)領(lǐng)域、通訊領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域、汽車領(lǐng)域到軍工、航空航天領(lǐng)域，這些應(yīng)用都少不了MLCC的身影。MLCC的主要下游應(yīng)用市場包括消費(fèi)電子、通信基站、汽車電子和工業(yè)設(shè)備。
從應(yīng)用需求來看，MLCC大概有七成的需求都來自于消費(fèi)電子領(lǐng)域，但隨著智能手機(jī)、平板、PC的需求下降，MLCC去年在消費(fèi)內(nèi)市場呈疲軟態(tài)勢，消費(fèi)端的需求的減緩讓MLCC廠商面對去庫存時間拉長的問題。隨著消費(fèi)類MLCC利潤越來越低，眾多MLCC廠商紛紛向汽車應(yīng)用、儲能應(yīng)用和5G應(yīng)用方向轉(zhuǎn)移。
目前，隨著全球環(huán)境規(guī)制的不斷加強(qiáng)，各國紛紛推出禁售燃油車、削減碳排放的目標(biāo)，中國為新能源車推出專屬牌照、提升公共交通電動化水平、推出新能源汽車下鄉(xiāng)補(bǔ)貼政策等方式促進(jìn)國內(nèi)新能源汽車市場發(fā)展。為應(yīng)對政府的環(huán)境保護(hù)目標(biāo)，車企也在不斷加大對電動汽車市場的投入力度，努力擴(kuò)充電動汽車產(chǎn)品線。電動車等新能源汽車的銷量提升帶動了MLCC使用量的大幅放量。
我國新能源汽車2023年1-6月銷量及增長情況
鑒于MLCC在汽車上的廣泛應(yīng)用及新能源汽車的不斷普及，據(jù)JW Insights預(yù)計(jì)，全球車載 MLCC 用量將于 2025 年增長至約 6500 億顆，是 2021 年用量的 1.6 倍，其中新能源汽車 MLCC 用量超 3300 億顆；中國市場也處于快速增長狀態(tài)，MLCC 用量將從 2021 年的約 1500 億顆提升至 2025 年的超 2800 億顆，占全球比重也將從 2021 年的 37.7%提升至 2025 年的 43.5%。
另有分析師指出，2025年新能源汽車在汽車銷售中的占比將超過50%，是2021年銷售量的5倍，由此帶來的汽車MLCC市場增長將達(dá)到20億美元。
車用MLCC難在哪里？
性能要求高
隨著汽車“新四化”的發(fā)展，汽車上將配置更多更先進(jìn)的電氣與電子電路，對MLCC的技術(shù)要求也會更高。和智能手機(jī)中的MLCC一樣，要求小型化、大容量，但由于車載MLCC是安裝在與人的性命息息相關(guān)的設(shè)備上的部件，對高品質(zhì)和高可靠性的要求更高。
首先，在產(chǎn)品性能上，針對汽車行業(yè)用被動元件的AEC-Q200標(biāo)準(zhǔn)指出被動元器件必須具備的產(chǎn)品品質(zhì)與可靠度。由于被動元件是在狹小而嚴(yán)苛的汽車內(nèi)部環(huán)境中使用，對溫度、濕度、氣候、抗震等適應(yīng)能力要求很高。例如，MLCC的工作溫度范圍，消費(fèi)類MLCC最高工作溫度一般是85℃至125℃，但車規(guī)級MLCC一般要求最低125℃。
此外，車規(guī)級MLCC的壽命要求也明顯增加。消費(fèi)類MLCC的壽命要求一般為3-5年，但是車規(guī)級MLCC的壽命要求15年以上。
“零缺陷”是車規(guī)品最突出的要求之一，因?yàn)镸LCC的可靠性檢驗(yàn)是抽樣檢驗(yàn)，只能通過加大抽樣數(shù)量和嚴(yán)格的試驗(yàn)條件來核查。在可靠性試驗(yàn)中，車規(guī)級MLCC溫度循環(huán)項(xiàng)目需要做1000次循環(huán)，高溫高濕負(fù)載試驗(yàn)需要在指定環(huán)境下做1000h。而一般的消費(fèi)類MLCC為10次以下的溫度循環(huán)試驗(yàn)和500h的高溫高濕負(fù)載試驗(yàn)。
技術(shù)難點(diǎn)多
MLCC的制造從陶瓷粉末開始，將陶瓷粉末制作成液體漿料后噴涂成極薄的膜片，再把金屬漿料印刷在陶瓷膜上并且多層堆疊，經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)后形成穩(wěn)定的陶瓷體，再在陶瓷的兩端封上金屬外電極而形成的。
MLCC的制造工藝流程
在材料方面，車規(guī)級MLCC追求的并不是極致的新穎、尖端的材料，更多的是要求材料性能的穩(wěn)定與成熟。例如，對陶瓷粉的粒經(jīng)、純度、形貌等均勻一致性要求，并在與有機(jī)物混合研磨的時候控制分散的粒徑均勻性，這樣才能為整體產(chǎn)品的一致性打下基礎(chǔ)。同時，嚴(yán)格控制陶瓷粉和電極材料的超微粒子化和材料偏差與分散方面的均一化，以保證瓷粉和金屬內(nèi)漿在燒結(jié)過程收縮率的匹配，避免產(chǎn)品變形和結(jié)構(gòu)破損。
在流延工序中，流延膜片的光澤度及厚度必須保持高度的均勻性、穩(wěn)定性和一致性，為后續(xù)的內(nèi)電極印刷、多層電極堆疊、以及分尺寸切割等工藝提供合適的彈性與透氣性。
車規(guī)級MLCC的印刷和疊層工序的控制也極為嚴(yán)格，機(jī)臺設(shè)備控制精確到微米級，內(nèi)電極印刷的均勻性、連續(xù)性，以及疊層的對位精度和精密度都將更精確地控制。
燒結(jié)是MLCC制造的一個核心工序，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。燒結(jié)是在1000℃以上的溫度將陶瓷生坯燒結(jié)成瓷，因?yàn)闊Y(jié)是陶瓷和金屬內(nèi)電極一起，而二者開始收縮反應(yīng)的溫度和收縮率是不同的，所以需要精準(zhǔn)控制好燒結(jié)過程中的升溫速率、燒結(jié)氣氛成分和溫度的均勻性。
在最后的MLCC成品測試過程中，除了百分之百檢查容量、損耗、絕緣、耐壓四個電性能外，車規(guī)級的可靠性試驗(yàn)驗(yàn)證的項(xiàng)目更多，試驗(yàn)條件及接收標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)，抽樣數(shù)更多，尤其是對于震動，彎曲等機(jī)械性能的要求，對于潮濕，工作溫度等環(huán)境要求更為苛刻。
小結(jié)
車用MLCC的市場前景是巨大的，但也需要清醒地認(rèn)識到，終端應(yīng)用也給車用MLCC制造商設(shè)立很高的門檻，參與者需要擁有MLCC領(lǐng)域深厚技術(shù)沉淀。
在這方面日本、韓國企業(yè)占主導(dǎo)地位。根據(jù)集邦咨詢研究數(shù)據(jù)，2022-2023年全球車用MLCC產(chǎn)能前五的供貨商分別為日本村田、TDK、太陽誘電、國巨電子（基美）、三星電機(jī)。這五家廠商產(chǎn)能占比總和達(dá)96%，其中，日本村田就占據(jù)最大市場份額，是行業(yè)領(lǐng)頭羊。國內(nèi)的微容、宇陽、三環(huán)、風(fēng)華高科等企業(yè)也發(fā)力汽車MLCC市場，市場份額雖逐漸上升，但差距仍然明顯，需要奮力追趕。
參考來源：
[1]被低估的汽車MLCC. 芯世相新能源
[2]車規(guī)級MLCC市場情勢和關(guān)鍵技術(shù). 微容科技
[3]43頁P(yáng)PT了解全球車用MLCC產(chǎn)能前五廠商.中國粉體網(wǎng)
[4] 智能汽車必不可少的電子元器件——MLCC. CERADIR先進(jìn)陶瓷在線
[5]高端陶瓷電容器加速“駛向”車規(guī)級市場.中國電子報(bào)
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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