隨著半導體集成技術的發展,IC的集成度越來越高,線路板表面上元器件的使用日趨減少。不過隨著各種電子設備功能的增加、半導體器件的高速化低功耗(低電壓驅動)趨勢、電子模塊的小型化及接口數增加,勢必會引起電子回路的電磁干擾,為了使電子線路能正常穩定地工作,就需要增加外圍元件來消除電磁噪聲保證電路的正常工作,這對于被動元件的需求反而有所增加。
MLCC封裝趨向小型化及薄型化發展
手機、手提電腦、游戲機、液晶電視等家用電器的多功能化、小型化,對電容、電感、電阻、接插件等元件也提出了更高的要求。TDK為了順應市場的需求,積極推進小型、大容量應用,正在完善從C0603到C0402尺寸的超小型MLCC產品系列布局。
C0402尺寸與C0603尺寸相比可節省大約40~50%的貼片有效面積,同時小型化還可以減少由于布線而產生的寄生感抗和寄生電阻。由于尺寸的減少,元件自身的ESL(串聯等效電感)/ESR(串聯等效電阻)可以變得更小,同時對電容的高頻特性也非常有利。
MLCC性能走向低ESL/ESR和大容量化
對應PC、手機等終端機的小型輕量化、多功能化發展趨勢,除了高密度貼片的要求以外,為了滿足電子回路的高性能、多功能,LSI的工作頻率越來越高,這對于低阻抗電源供給也提出了更高的要求。對于手機等移動類電子終端設備,為了使充電電池使用時間更長,驅動電壓會越來越低,同時為了防止設備的誤動作,EMC對策也變得越來越重要,市場對于能夠在寬頻(MHz~GHz)使用的低阻抗低感抗ESR/ESL、小尺寸大容量MLCC的需求變得更為迫切。
在電子線路中,由于各種噪聲的影響,使得IC供電線的電壓經常發生變動,從而造成IC器件不能正常工作。對于CPU、GPU、MPU等高速計算的半導體器件,由于時鐘頻率的提高,在線路中會產生較為突變的電壓變化,此時既要能夠在高速環境下工作,又能使電源電壓穩定,這就需要在這些高頻的IC周圍配置上既能消除噪聲,也能使電源電壓穩定的高容量、低阻抗的MLCC。一般的電容器由于ESR、ESL的存在,隨著工作頻率的增加,它的阻抗也隨之增加。在設計上一般會采用適用于不同頻率的電容組合來對應,這就需要增加電容的使用數量,但這樣并沒有提高抑制噪聲的帶寬。TDK開發的高容量三端子MLCC系列,可以既使電容的使用數量減少,又可以提高高頻帶抑制噪聲的能力。
便攜式終端機如手機、GPS對MLCC的體積、厚度與重量提出了更高的要求,為了對應該類市場的需求,TDK還推出了超薄型的倒置MLCC系列,它的厚度只有0.35毫米,對于高頻帶寬的低阻抗非常有效。另一方面,高Q值的MLCC其共振頻率SRF是比較高的,同時具有非常低的阻抗,當這種高Q值MLCC組合和IC共用時,會引起新的噪聲。
TDK在去年推出了新型ESR可控型MLCC系列產品,用于IC電源的去耦回路,它的特點是在高頻帶域段有比較平穩的阻抗特性,可以解決部品間產生的電氣干擾和降低電容的使用個數。
MLCC未來技術發展動向
陶瓷貼片電容性能的提高主要體現在以下五個方面:
電氣特性:單位體積容量密度的提高是由高介質率材料、薄層化、多層化所構成,同時,頻率響應特性、直流偏置電壓特性、損耗系數也是非常重要的特性。
功能:應用制品的不同要求對MLCC提出了各種各樣的功能要求,MLCC的設計用模擬技術也是很重要的。