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    2021-12-22 11:13
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    宇阳科技丨“008004超微型和5G通信用微波高Q片式多层陶瓷电容器关键技术研究”项目荣获电子信息行业协会科技进步奖
    12月21日,广东省电子信息行业2021年度科学技术奖名单公布,宇阳科技5G通信用微波高Q片式多层陶瓷电容器的关键技术研究项目和“008004超微型片式多层陶瓷电容器的量产及关键技术研究”项目分别荣获科技进步二等奖、三等奖。此外,两个项目共获得专利8项,其中发明5项,实用新型3项;受理中专利7项,其中发明专利3项,实用新型专利4项。获奖项目技术成功在生产中得到推广应用,大力提升了MLCC产业的技术水平,得到行业客户的高度认可和支持。 近年来通讯技术的快速更新换代,5G基站、通讯设备等所使用的工作频率越来越高,对信号传输过程中元器件引起的功率损耗要求不断提高,为满足通讯射频电路对信号低损耗、高质量、高稳定的要求,“5G通信用微波高Q片式多层陶瓷电容器的关键技术研究”项目将Cu内电极大功率低损耗MLCC、高频低损耗MLCC产品作为主要研发对象,通过引进国际先进生产设备、国际国内材料体系引进开发,突破了4大核心技术难点:高Q微波介质陶瓷技术:中介电常数微波陶瓷(Sr,Ca)(Zr,Ti)O3瓷粉与介质陶瓷与Cu电极的低温共烧技术;陶瓷与玻璃添加的高稳定浆料制备;N2+H2O气氛低残碳排胶技术;MLCC高频参数(大于5GHz)的精确、低成本可重复的测量技术。通过本项目实现了Cu内电极大功率高频低损耗MLCC产品的工程化及产业化,研发的MLCC产品,外形封装尺寸、额定电压、标称容量范围等覆盖面广,主要技术指标符合企业标准:Q/EY012A-2020,Q/EY013A-2020要求,产品广泛应用于5G宏基站、小基站、网络网关等行业,被国内外众多著名品牌企业大量使用,得到广大客户的一致好评,成功替代国外同等级进口产品。 高端终端产品朝着高集成、轻薄化、SIP封装模组化不断发展,MLCC可用布板面积和空间持续缩小。为顺应MLCC小型化发展趋势,满足公司超微型、全系列MLCC的战略规划,宇阳科技组建项目团队进行了“008004超微型片式多层陶瓷电容器的量产及关键技术研究”,该项目难点在于在肉眼难以观察产品的情况下对生产工艺的把控,该项目解决了“超小型端电极封端工装的研发”、“快速升温的烧结技术”、“超小型MLCC端处工艺的开发”、“超小型MLCC测试工艺的开发”四大关键技术难题。经国家权威检测机构工业和信息化部电子第五研究所鉴定检验,对比国内外同类技术,宇阳科技研发量产的008004系列MLCC产品达到国际先进标准水平,实物质量符合国际同行标准, 属国内首创,再次填补国内空白。 宇阳008004超微型MLCC规格的突 破 不仅是国家十四五规格对基础电子元器件的重点发展工作的要求,同时为解决高端电容“卡脖子”的问题贡献一 份力量 。 008004尺寸(0.25mm*0.125mm*0.125 mm)超微型MLCC主要用于芯片内埋、SIP封装、智能穿戴及移动设备升级 等产品,与现有01005尺寸(0.4mm*0.2mm*0.2mm)相比较,体积减小了约75%,通过削减贴装占有空间,能够为终端产品或模组进一步小型化和高集成作出贡献。 创新是企业发展的不竭动力,宇阳科技一直致力于打造国内MLCC行业最尖端的微型化、高频化、高可靠技术研发平台,公司先后在东莞凤岗及安徽滁州投入重资建成国际标准化产业园,搭建完成当今世界最先进的全套MLCC(片式多层陶瓷电容器)生产线,建立片式陶瓷电容器工程技术研究中心。依托自主研发和创新体系优势,公司已发展成为全球主要的MLCC厂商之一,尤其在微型化技术和射频应用领域居于国内领先地位。 此次获奖是对宇阳科技近年来科技创新成果的充分肯定,也是宇阳科技科技创新能力的有力体现,宇阳科技将继续秉承“科技领先,客户至上”企业宗旨,追求卓越,再创辉煌! 阅读 1015
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    2021-9-9 10:47
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    村田制作所: 短暂停工对MLCC供货影响有限
    受新冠疫情影响,在8月的最后一周(8月25-31日),村田制作所位于日本福井县的MLCC主力制造工厂武生事务所停工。外界普遍推测,正值iPhone 13的发布前夕,村田MLCC主力厂的短暂停工,可能会影响到iPhone以及Sony Play Station在内的相关产品的生产计划。对此,村田日前做了回应…… 停产对MLCC供货影响有限 据外媒统计,村田在全球MLCC市场份额的占比超过40%,是全球龙头MLCC制造和供货商。武生事业所主要生产智能手机用MLCC,是村田位于日本国内的MLCC主要据点。 据村田方面表示,尽管武生事务所的停工,会在一定程度上降低MLCC的产量,该事件对村田业绩的影响仍在核算中。同时村田也承诺,会尽量把对客户的供货时间周期的影响降到最低。 村田也在其后说明了原因,尽管福井武生事务所是村田最大的MLCC制造工厂,但是全球MLCC的供货需求和产能规模,并不会因为福井武生事务所的短暂停厂而受影响。对全球MLCC的产能供应而言,岛根县出云村田、无锡村田以及菲律宾村田等全球制造工厂的产能同样也有非常重要的地位。另外,作为全球第一大的电子元器件制造商,村田的元件库存储备足以应对工厂中短期的产能消耗,短暂的停工事件对客户供货需求的影响非常有限。 停产是对员工安全最大的保护 停工的最后一天(8月31日),村田在官网针对本次停工原因做了说明。村田制作时代表董事社长中岛规巨解释说:“8月3日,村田福井武生事务所首次出现新冠肺炎疫情确诊案例,该名确诊者是村田合作公司的员工。为了保证所有员工的生命安全,村田于8月22日-31日期间,实施了以全体员工为对象的PCR检查。到8月29日,村田有5416名员工进行了PCR检查,发现确诊病例数124例。其中有98例是在8月3-24日期间被确诊,此后的确诊人数有所增加,累计人数达到124人。截至发稿日,村田福井武生事务所已经全面复工。中岛规巨表示,村田计划在复工后的一段时间内,仍会每天做1000人规模的PCR检查。 停产事件背后体现对MLCC市场的高度依赖 多层陶瓷电容器(MLCC)由陶瓷材料制成,"多层 "指的是多层导电和绝缘材料,使它们在狭小的空间(如手机内部)内具有超高的性能。目前,一部最新的智能手机需采用1000+个MLCC,而在电动车的领域,每辆汽车需要数万颗MLCC。村田福井武生事务所短暂停工所引发的关注,体现出业界对MLCC器件市场的高度依赖。
  • 2021-7-8 11:19
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    啸叫是指听到来自PCB板的类似“叽”或“吱”声音的现象。例如,听说有的便携设备用的廉价充电器发出相当大的啸叫音。 可能有些设备或环境即使产生了啸叫也未注意到,或者是不在意的现象,但如果在就寝时的安静环境中,应该可以注意到便携设备充电器等的啸叫声。另外,音频设备等听到在播放声音之外的声音就是比较严重的问题了。 首先,讲解一下啸叫的机理。 高介电常数的陶瓷电容器具有给电介质施加电压时,电介质变形(失真)的特性。这是压电效应的相反现象,被称为“ 逆压电效应 ”。此外,有时也将具有这种特性表达为“ 压电性 ”或“ 逆压电性 ”。如果施加的是DC电压,则仅产生相应的失真,而如果是有振幅的电压,则使MLCC周期性地变形并引起PCB板振动。如果其频率是可听频段20Hz~20kHz,就可听到声音。 上图是更具体的示意图,表示施加电压与MLCC变形的关系。从开关电源考虑,输出电压是DC,包括开关频率引起的纹波电压。输出纹波诱发被用作输出电容器的MLCC的振动。 在PCB板中,由于在MLCC两端的电极为焊接,电极间的长度方向的变形(图中蓝色的双箭头)使PCB板表面(图中黄绿色的双箭头)变形,如此反复导致振动。该振动通过PCB板的传导被放大,成为人耳能听到的程度的音压是 啸叫 。当然,条件是振动的频率为可听频段。 啸叫是种典型的现象,有怎样的对策呢? 啸叫不仅与电介质材料和电容器的形状有关,也与PCB板的尺寸和安装状态等有关,实际上需要进行电容器自身的对策和布局两方面的探讨。不管怎样,让啸叫完全消失是相当难的,可采用改善到容许范围内的方法。在此介绍4个对策。 ①通过材料进行改善 开发出使用了逆压电效应很低、即变形较小的电介质材料的MLCC。基本上如右图所示, 低介电常数材料的失真更低 。例如,有LD(Low Distortion)系列等可降低啸叫的产品群。 ②通过电路板设计进行改善 这是PCB板方面的改善。例如,对于同一电源线,如图所示, 两面安装 相同的MLCC。两个MLCC的振动相反相互抵消,振动被缓解。 ③通过结构进行改善:LW(长度-宽度)逆转结构 MLCC的 电极间的长度通常大于宽度 。通过缩短电极间的长度,可减轻导致PCB板振动的电极间的变形。如图所示,准备了宽度较电极间宽的类型的MLCC。图中称为“RGC”的是逆转结构型。 ④通过结构进行改善:金属框架型 在弯曲应力的对策中提过的 金属框架 型MLCC也有助于改善啸叫。从结构立刻可以想象到,金属框架吸收MLCC的振动。 各种对策的效果是怎么样的? 这四个对策之中,可以预期金属框架有很好的效果。看试验数据就一目了然了。从以下数据可以看出,金属框架型与标准品相比,最大可改善约30dB的音压。 关于啸叫的对策,要注意的地方 啸叫如前面所提到的,不仅与MLCC的材料和形状有关也与PCB板和安装有关,因此有些情况需要从不同的角度来多方研究。不仅是改善效果的大小,为了改善啸叫有可能要变更PCB板布局和元器件。现实中,这些有可能是限制事项,有时需要权衡。 例如,虽然金属框架型的改善效果很好,但对元器件的高度有限定时,可能无法使用。相反,如果因改善效果不错、可解决高度问题而采用LW逆转型,则需要变更布线模式和布局。下表总结了这些限制事项与对策的关系,仅供参考。 电容器制造商可以采取包括这些方法在内的综合啸叫对策,所以咨询制造商也是良策。 另外,啸叫对于叠层陶瓷电容器自身的可靠性有不良影响吗?例如,如果响声不是问题,可以对响声置之不理地继续使用下去吗? 啸叫被认为对MLCC自身没有影响。MLCC自身的振动非常小,仅为微米~纳米级别。相比之下,利用压电效应的压电蜂鸣器和陶瓷振荡器等,是积极的利用了高达几十倍振动的产品,具有充分的可靠性。从这点看也可以理解MLCC的逆压电效应对可靠性并没有特别的影响。 来源:techclass.rohm
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    2021-7-8 11:16
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    前面谈了电源电路中的特性话题,此次谈一下安装相关的话题。由于叠层陶瓷电容器是表面贴装元件,和其他的表面贴装元器件相同,存在一些安装相关的课题。代表性的课题是弯曲裂纹与啸叫。 -那么,从弯曲裂纹开始提问。表面贴装中典型的课题是PCB板的应力导致的裂纹吧? 这不仅限于 叠层陶瓷电容器 ,众所周知,当PCB板产生挠曲时,对 表面贴装元器件 施加应力,造成焊接部的劣化和剥落、元器件中产生裂纹等器械性的劣化和损伤。当然,叠层陶瓷电容器也同样存在这种被称作“弯曲裂纹”的课题。 -作为元器件制造商是不是想说“请不要使PCB板弯曲”。 那是无法回避的重要注意事项,因此元器件方准备了提高了耐应力性能的产品类型。有两种类型,第一种是“树脂外部电极型”,第二种是“金属框架型”。 -也就是说元器件方有应对方法。 首先,简单了解一下 弯曲裂纹 的机理。如下图所示,安装在PCB板的表面贴装型叠层陶瓷电容器在PCB板挠曲时,受到应力。特别是对表示应力分布的图片的红色圆圈所圈定的部分、即下方的电极边界附近施加了最大应力,如黄色虚线所示,朝圆角上方产生裂纹。 作为第一个应对类型而列出的“ 树脂外部电极型 ”是如右图所示的在Ni的外部电极与焊料(Ni/Sn)镀层之间形成导电性树脂层来缓解机械性应力的结构。此外,不仅有助于改善来自PCB板的 弯曲应力 ,对热循环所导致的内部裂纹和焊料劣化也有改善效果。另外,还具有对于环境条件的耐湿性更高、提高安装焊接时的耐热冲击性、改善焊料卷边、平坦性等等优点。 -具体可以得到多大的改善? 请看弯曲裂纹与热循环的相关数据。首先,关于弯曲耐性,将对于 挠曲量 的残存率、即不发生裂纹的比率绘制为图表。标准品是从不到3mm左右的挠曲量时开始产生裂纹,4mm时约一半产生裂纹,而树脂外部电极产品即使6mm的挠曲量也没有产生裂纹。另外,右侧图片是试验后试料的横截面照片。发生故障的标准电极产品,如前面用图形说明的那样,在施加最大应力的部分发生裂纹。 其次,关于热循环试验的 焊料劣化 ,下图是测量 固定强度 变化的结果。如图所示,可以看到相比标准电极产品的劣化程度,树脂外部电极产品大幅度改善。焊料劣化是由PCB板与叠层陶瓷电容器的线膨胀系数不同所引起的,焊料产生裂纹,最终有可能从PCB板剥落。 -从感性上明白了导电性树脂可缓解应力,是效果相当不错的产品。另外,使用时有什么要注意的吗? 这是给出的结果仅是我们公司的MLCC的试验结果。耐性等因制造商而异,所以有必要向各制造商仔细确认产品特性。实际上,各电容器制造商所使用的导电性树脂材料各异,比如树脂的弹性和粘合强度等有差异。理所当然,材料的不同表现为相应的不同特性,所以不能一概而论说“树脂外部电极产品效果好”。 -接下来请介绍一下另一种类型“金属框架型”。 “ 金属框架型 ”在很早以前就有,所以知道人比较多。MLCC的电极上附有金属框架,如图所示,金属框架吸收来自PCB板的应力,使施加在电容器上的应力变得相当小。当然,效果比树脂外部电极更大。请看1206与0805的弯曲试验结果。 该测量数据由于在试验中当给了最大挠曲量10mm时没有发生故障,所以在粉色的测量极限线上粘贴了蓝线来表示。虽然是枯燥的数据,但可以理解其弯曲耐性高。此外,作为与其他电极产品的区别,图中给出了各种产品的保证值。标准品的挠曲量保证值是1mm,之前介绍过的树脂外部电极型是3mm,而金属框架型可以保证到5mm。 -标准型、树脂外部电极型、金属框架型的使用区分上该如何界定比较好? MLCC给出了挠曲量的保证值,但PCB板的挠曲量很难定量化。因为涉及PCB板的厚度、尺寸、元器件的安装位置、PCB板的安装方法等诸多因素,因此在试制阶段对弯曲裂纹和焊接劣化进行评估,如果用树脂外部电极型还未能解决问题,可考虑变更为金属框架型的方法。 来源:techclass.rohm
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    2021-7-8 11:06
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    除输出纹波之外,输出电容器还有要注意的地方吗? 输出电容器 除输出纹波外,还对输出负载电流的变动起到保持稳定的作用。例如,CPU从休眠状态进入运转状态时,急剧流过较大负载电流,发生输出电压一瞬间降低的现象。 -负载瞬态响应特性是电源的重要特性之一吧。 对于 负载变动 的 输出变动 ,在刚才例子中提到的“急剧增加”时的变动和与其相反的“急剧下降”时均会发生。在刚才的CPU例子中,就是从运转状态进入休眠状态等这类条件。在这种情况下,输出电压瞬间上升。下面开始讲一下“负载急剧增加时的输出电压下降水平虽然在容许范围内,但负载 急剧下降 时的输出电压上升大到出乎意料”的事例。 下面使用表示波形和状态的图来说明。上侧的波形图中表示同步整流降压转换器的输出电压(红色)和电感电流(深蓝色)以及负载电流(粉色)。 首先,首先,负载电流在纵向虚线①(蓝色)的稍前方开始减少,最终几乎为零。例如,请想象为就像CPU或某种设备因关机的关系,3A大的负载电流几乎变没。 其次,电感电流在纵向虚线①(蓝色)前方最近的开关周期的高边开关断开(低边接通)期间内负载电流开始减少,因此好像多少延迟了断开时间,在纵向虚线①(蓝色)的时间点,下一个周期(高边接通/低边断开)开始。因此,尽管不需要负载电流可是电感电流增大。然后,在纵向虚线②(绿色)的时间点变为断开,就这样持续断开状态,电感电流减少至零附近。请记住,电感电流在过程中保持着比负载电流大的状态。 接下来,基于负载电流与电感电流(开关)的变化来看输出电压的关系。负载电流开始减小时,希望输出尽可能不立即降至最低,高边开关仍处于断开,可是因电源IC控制的关系使高边开关的进行了接通动作,输出电压急剧上升(①蓝色与②绿色的纵向虚线期间)。此时的导通时间似乎稍短,因为负载电流正在不断减小,该时间点的功率供给在输出电容器流过大量的电流。 其后,高边开关变为断开,电感电流减小。电感电流超过负载电流,其差流过输出电容器,输出电压持续上升。下侧的波形图表示电容器电流。 输出电压从③红色纵向虚线附近开始下降,这是因为随着时间推移电感电流与负载电流的差,即电容器电流在减小。请在下侧的波形图中比较电感电流与负载电流的差和电容器电流的变动。可以看出,负载电流波形的倒置是电容器电流波形,与电感电流交点处的电容器电流是零,以后的倒置区间是负值,之后返回至零左右。 输出电压的变动是Vc+Vesr,它们全都涉及电容器电流。特别是Vesr,由于按ESR×电容器电流发生, ESR 较大时输出变动变大是必然的。 -还没有提及ESL,没有关系吗? 我认为在该例的条件下,不需要特别考虑,但当负载电流的减少更急剧时,会出现 ESL 的影响。 -该例中,使用的输出电容器是导电性高分子型,关于不同电容器的种类,特别是使用叠层陶瓷电容器时会出现什么样的不同? 这里有使用各种输出电容器时的数据。对包括3种有代表性的 导电性高分子 型、以及 叠层陶瓷-MLCC 在内的容值和尺寸不同的16种电容器进行了实验。从上侧的波形图看到,负载急剧下降时,有较大的输出电压的变动。其下侧的波形图是变动部分的放大,因电容器的不同种类与容值而有很大差异。 -话虽如此,说实话由于不便于看清,所以尝试了映射表示。 前面也说明过,该例的输出电压变动的主要原因是Vc和Vesr,与电容器的类型无关,容值大=必然是ESR小的电容器,其关键要点是像减小这种负载急剧下降时的输出电压变动。 -MLCC的优点是什么? 在纹波专题中也提到过,叠层陶瓷电容器-MLCC的ESR和ESL较低,从这些寄生成分的角度来看,即使容值相比导电性高分子型小也可以满足客户需求,当然,在小型化方面也颇具优势。容值为导电性高分子型的2/3左右即可。 -明白了。还有其他要注意的地方吗? 上面所举的例子,负载急剧下降时的电压上升较大的第一要因是,所使用的电源IC的控制、即负载急剧下降时的响应特性。反过来讲,通过使用负载减少时立即跟上型的电源IC,这里出现的现象在容许范围内也许不是问题。 在这里我通过这个事例想说的是,如果发生了类似的现象,可通过把输出电容器换为ESR较小的产品来解决。此外,包括纹波专题在内,输出电容器是在寄生成分ESR和ESL较小方面占优势,但是由于有些电源IC可能因输出电容器的ESR较小而产生问题,因此需要进行充分的探讨。 来源:techclass.rohm
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