Hi-Q Low ESR 积层陶瓷电容器的新要求
近年来，随着无线通讯市场的快速普及及大量数位资料的传输需求，相关通讯设备的传输频率迅速往上提升，从早期900/1,800MHz GSM系统快速发展至今日3G手机与无线网路通讯( Wi-Fi)，所使用的传输频率都在2GHz以上，甚至将来的60GHz应用也有越来越多的讨论，如下表所示。
由于高频讯号传输上，对于讯号的品质要求相当高，具备「低等效串联电阻(low ESR;即低耗能)及优越的高频率特性(high Q;即高讯号品质)」之高频通讯用积层陶瓷电容器(RF-application MLCC)，成为近期在积层陶瓷电容器技术发展上的重要研发项目。MLCC的等效电路如下图说明，当频率升高时，实体元件中的ESR与ESL寄生效应都一一浮现，造成元件阻抗随频率升高而降低，直到自我谐振频率 (Self-resonant frequency; SRF)后阻抗才又升高，但此时元件特性已经从电容性转变为电感性。
也就是说，当MLCC的ESR与ESL越低，将会越接近纯电容，其自我谐振频率会往越高频率移动，更适合在高频方面应用。以下列公式说明讯号通过电容器所耗用的功率与比较图，可以明显发现Hi-Q MLCC在高频率应用的优越之处：
Power Dissipation (Pd) on Capacitor = i2 * (XC/Q) or i2 * (ESR)
为了达成降低电容器的等效串联电阻的目的，核心技术在于金属内电极与微波介电陶瓷材料的开发，以及共烧技术的实现。以过去10年间，内电极材料由贵金属钯/银30/70 的成份，藉由银的优异导电性与比重增加、降低钯的比重，大幅改善了ESR水准。近年来一般泛用型的NPO MLCC多采用10/90 或3/97钯银成份作为内电极材料，但ESR无法再进一步有效降低，除非改用纯铜或纯银内电极。如下图所示：
然而，纯度接近100%的银内电极导电性虽然极为优越，却会有银离子迁移(migration)的问题。由于一旦银迁移的现象产生，将导致产品可靠度与品质的问题(例如内电极短路、耐电压能力下降)，于是诸多国际大厂纷纷宣告禁用纯银电极的产品。
纯铜的材料特性有着与纯银极为接近的导电性与频率特性，却无离子迁移、导致可靠度不佳的问题。但碍于纯铜内电极制程的困难度远远高于纯银内电极系统，如下图所示，包含内电极材料、介电陶瓷材料、端电极材料、内电极电路设计与介电陶瓷共烧技术都必须有所突破，导致市场上可提供纯铜内电极高频用的MLCC目前仅有日系厂商独占一方。
华新科技身为台湾电子陶瓷被动元件领导厂商，综观内部核心技术及市场需求，成功自行研发出NP0-Cu MLCC低温烧结材料系统，由高品质因子的微波介电陶瓷与导电性极佳的铜金属电极组成，并导入新式卑金属低温共烧制程(BME-Cu)，与超低等效串联电阻之内电极设计，并取得多项材料与技术专利。如下图与日系厂商在高频特性的比较，可发现华新科技RF系列的NPO-Cu MLCC表现甚至超越日系厂商。
此一系列产品的推出，不仅大幅提升台湾陶瓷元件的制作技术水平，更打破日商垄断的局面，能进一步与日系大厂并驾齐驱，并可提供台湾系统厂商相较日系供应商更快速的产品交期、经济的购得成本与即时完整的技术服务，使得通讯产业能加快产品问世速度，亦在全球性竞赛中持续保有其竞争力。
编辑：admin 最后修改时间：2017-12-13
