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MLCC具備小體積、高容量、高可靠性、便于貼裝,能夠在惡劣的環(huán)境中保持穩(wěn)定的性能,符合在狹小而嚴(yán)酷的汽車內(nèi)部搭載電氣與電子電路的要求,MLCC是準(zhǔn)確、穩(wěn)定地運(yùn)行汽車上搭載的各種電氣與電子電路不可或缺的部件。

一、車用MLCC的市場趨勢

電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化正成為汽車新的發(fā)展潮流和趨勢。在汽車"新四化"帶動下,全球汽車用 MLCC 的用量快速增長。


汽車電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化

現(xiàn)代汽車使用了大量的MLCC,可以說是"MLCC的集合體"。普通燃油車單車的MLCC需求量約3000顆,混合動力和插電式混合動力車所需的數(shù)量約為12000顆,純電動車需要的MLCC數(shù)量約為18000顆。純電動車需要的 MLCC 數(shù)量約為普通內(nèi)燃機(jī)汽車的 6 倍。


自動駕駛等級躍升結(jié)合汽車電動化的發(fā)展,大幅提升了MLCC的需求。據(jù)集微咨詢預(yù)計,全球車規(guī)級 MLCC 用量將于 2025 年增長至約 6500 億顆,是 2021 年用量的 1.6 倍;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%。


圖 2021-2025年全球車用MLCC用量,來源集微咨詢

此外,車規(guī)級MLCC技術(shù)壁壘極高,產(chǎn)品附加值高,獲利更厚,大約是中端MLCC市場(消費(fèi)電子)的10倍。因此,不少M(fèi)LCC廠商都已開始將汽車市場作為新應(yīng)用領(lǐng)域,重點(diǎn)技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)能轉(zhuǎn)移。

目前,參與車規(guī)級MLCC競爭的企業(yè)很少,日本廠商處于壟斷地位,村田、TDK、太陽誘電等日廠市占率在90%左右。以村田為首的日韓廠商,已逐步放棄低端市場,轉(zhuǎn)向利潤率更高的高端MLCC產(chǎn)品,車規(guī)級MLCC已成為大廠必爭的細(xì)分領(lǐng)域。以微容電子、風(fēng)華高科、宇陽科技等為代表的國內(nèi)MLCC生產(chǎn)廠商也紛紛布局車用市場,并取得一定突破。

二、車規(guī)級MLCC的高要求

1、高可靠性

由于汽車的安全性和可靠性事關(guān)人的性命,因此對汽車上搭載的零部件要求十分嚴(yán)格,而MLCC會應(yīng)用到汽車智能座艙、智能駕駛和三電系統(tǒng)的各個模塊,所以對安裝在汽車上的MLCC也有嚴(yán)格的要求。


車規(guī)級MLCC需要在高溫(150℃以上)及低溫(零下55度)的環(huán)境,彎曲強(qiáng)度等沖擊傳達(dá)的情況,高濕度(濕度85%)等極端環(huán)境中也能穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn),對安全性要求更高。同時還需要獲得汽車電子零件信賴度考試規(guī)格AEC-Q200(車載用被動零件相關(guān)的認(rèn)證規(guī)格)認(rèn)證,生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)苛刻,還需要通過各客戶的嚴(yán)格檢驗(yàn),才能進(jìn)行供應(yīng)。

產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)措施要以"零缺陷"為目標(biāo),同時也要求產(chǎn)品的使用壽命更長。有些手機(jī)用MLCC是以保證最短使用壽命5年以上為目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計的。但是,車規(guī)級MLCC需要保證20年以上。為了提高品質(zhì),即使是同尺寸、同容量的MLCC,車規(guī)級MLCC也需要更先進(jìn)的技術(shù)和嚴(yán)格的生產(chǎn)體制,可以說,實(shí)現(xiàn)車載等級的技術(shù)門檻相當(dāng)高。

2、小型化、大容量

車用MLCC主要型號范圍廣,和智能手機(jī)中的MLCC一樣,車規(guī)級MLCC要求小型化、大容量。目前,汽車高級輔助駕駛系統(tǒng)ADAS的系統(tǒng)級芯片SoC,平均 MLCC 要求容量是 2,000uF 左右,預(yù)計在1~2年內(nèi),其容量需要擴(kuò)大到2倍以上。這意味著要使用 2倍以上的 MLCC,在有限空間內(nèi)放入更多 MLCC的方法就是使用更小的尺寸。


在保持可靠性的同時,進(jìn)一步提升小型化、大容量化、高耐壓化、薄型化、低ESL化等,滿足未來汽車的應(yīng)用需求。兼具高品質(zhì)、可靠性和小型、大容量的車規(guī)級MLCC,今后有望擴(kuò)大應(yīng)用。

圖 車規(guī)級MLCC不同尺寸產(chǎn)品占比的變化,來源村田

三、車規(guī)級MLCC的關(guān)鍵技術(shù)

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。對于車規(guī)級MLCC而言,更強(qiáng)調(diào)的是開發(fā)項目管理,通過產(chǎn)品可靠性設(shè)計和穩(wěn)定的制程能力,來實(shí)現(xiàn)車規(guī)品的要求。


MLCC生產(chǎn)工藝流程

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)品的成型。

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。

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作者 gan, lanjie

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