独石电容器—高性能不可缺少的原件

 　　电阻器、电容器、电感器。这些被公以为较往常的无源部件，实际上却是最顶级电子设备不可或缺的有些。特别对最顶级的半导体器材而言，片状独石电容器更是极为重要的。可以说，没有片状独石陶瓷电容器的话，就无法正常地运作。安规电容器,在电子职业曾一度有观念以为“电容器早晚会被半导体器材所替代”。而实际上，片状独石陶瓷电容器与半导体器材的进化一样步，其重要性也益发增强。
　　片状独石陶瓷电容器的尺度比砂糖粒还要小。对于这一细小部件在电子设备中所起到的效果，我们知道多少呢。片状独石陶瓷电容器担负着为半导体器材供给电力供给的支撑，消除致使误操作及功能降低的噪声等等重要的责任。并且，独石电容器,以最顶级微细加工技能制作的微处理器、DSP、MCU及FPGA等半导体器材，假如没有片状独石陶瓷电容器的话也无法正常作业。
　　小型化和大容量化的前史经过反复层叠介电体层和内部电极，高压陶瓷电容器完成大静电容量。
　　如今，片状独石陶瓷电容器的商场规模在铝电解电容器、钽电解电容器及薄膜电容器等各种电容器中最大。2008年日本国内供货量为6278亿个，日本国内供货金额抵达3059亿日元（数字取自日本经济工业省的《机械统计》）。位居第二位的是铝电解电容器，日本国内供货量为182亿个，日本国内供货金额为1743亿日元。两者间间隔巨大。
　　尽管如今片状独石陶瓷电容器在电容器商场上名列前茅，但在面世之初却一度不被商场所承受。提出片状独石陶瓷电容器设想的是美国公司。在1961年起美国开端施行阿波罗计划的过程中，呈现了对小型、大静电容量电容器的需要，应运而生的就是片状独石陶瓷电容器。经过在超薄介电体上形成电极并进行多层堆叠，然后完成了小体积但具有大静电容量的电容器（图1）。
　　村田制作所敏捷导入该技能，并于1965年向商场投进首款商品。村田制作所推出的是用于中波收音机中的LC共振电路的100pF商品，是由厚度为50μm的介电体膜堆叠而成。介电体资料选用氧化钛（TiO2）“刚推出商场时彻底卖不动。不过，以超薄型卡片收音机的露脸为契机，体积比别的电容器小得多的片状独石陶瓷电容器的商场得到了敏捷扩展”（村田制作所 元器材作业本部 本部长山内公则）。
　　以后的片状独石陶瓷电容器的前史或许可以用“小型化和大容量化的前史”来归纳。一般电容器的静电容量C可用
　　C＝εS/d
　　来表明。其间，ε为介电率，S为电极面积，d为电极间间隔（介电体的厚度）。也就是说，要想在固定体积下添加静电容量的话，只有选用ε值高的资料，或许减薄介电体。
　　在介电体资料方面，尽管在商品化的前期选用的是氧化钛，但在较早期间就已导入钛酸钡（BaTiO3）。以后，经过进一步改善该资料，介电率得到不断提高，如今已抵达3000摆布。这一数值要比氧化钛仅为几十水平的介电率大两位数。
　　从介电体的厚度来看，推出之初为50μm，以后逐渐减薄，如今仅为0.5μm。也就是说，与推出之初相比，介电率提高了100倍，厚度削减至1/100。厚度减至1/100的话，便可将层叠数增多100倍。因而，从静电容量来看，在一样体积条件下相当于添加到了100万倍。而反过来从体积来看，就意味着在一样静电容量条件下可完成1/100万倍的小型化。
　　去耦用处占到商场份额的7成如上所述，片状独石陶瓷电容器被广泛用于装备在微处理器、DSP、MCU及FPGA等半导体器材的周围电路，以使这些半导体器材可以正常作业。装备的个数（总数）十分多。比方，笔记本PC约为730个，手机为230个，数码摄像机及导航仪乃至要运用多达1000个摆布（表1）。
　　这些片状独石陶瓷电容器的效果大致分为两种。一是为半导体器材供给电力供给的支撑。一般来说，半导体器材根据不一样的作业状态，所需电流会有很大改变。有时会俄然需要很多电力。当遇到这种负荷骤变的情况时，装备在相对较远部位的电源电路（DC-DC转换器等）会无法敏捷满意需要。因而，事先在装备在半导体器材周围的电容器中先积储电力，由电容器来满意俄然呈现的供电需要　半导体器材的周围一般装备有很多去耦电容器。效果有两个。一是向半导体器材供给电力。另一个是使噪声成分直达电源/接地层。去耦电容器大致运用三种电容器。分别为钽电解电容器、大容量的片状独石陶瓷电容器，以及ESL（等效串联电感）极低的片状独石陶瓷电容器。（点击扩大）
　　另一个效果是去掉致使EMI（Electro-Magnetic Interference，电磁干扰）的噪声成分。也就是滤波器效果。经过利用电容器高频阻抗较低这一特点，使高频噪声成分抵达电源/接地层。
　　一般来说，前一种效果被称为去耦电容器，后一种效果被称为旁路电容器。而大容量片状独石陶瓷电容器则可一起承当这两种效果。
　　继去耦及旁路以后，用处较多的是装备在DC-DC转换器的输出有些用作滑润滤波器。本来该用处广泛运用的是铝电解电容器及钽电解电容器。可是，业界为使电子设备完成小型化和薄型化，从20世纪90年代下半期开端运用片状独石陶瓷电容器。
　　片状独石陶瓷电容器之所以得以在该用处中运用，电源半导体厂商的尽力功不可没。用作滑润滤波器的电容器构成了DC-DC转换器中反应操控环路的一个有些。因而，等效串联阻抗（ESR：Equivalent Series Resistance）过小的话，操控环路的相位余量就会变小，容易发生DC-DC转换器无法安稳作业的疑问。
　　而另一方面，电子设备厂商又对DC-DC转换器完成小型薄型化有着强烈的需要。因而，电源半导体厂商经过改善DC-DC转换器IC的操控电路，使得运用片状独石陶瓷电容器变成实际。从2000年起，电源半导体厂商开端以可以运用片状独石陶瓷电容器为卖点，向电子设备厂商推销DC-DC转换器IC。
　　如今，仅去耦和滑润滤波器用处就已占到片状独石陶瓷电容器商场份额的约7成。此外，用量较大的用处是高频滤波器用处、阻抗匹配用处以及温度抵偿用处等。