雖然大家往往認(rèn)為電阻、電容器、電感器等無(wú)源元件的存在不甚搶眼，但實(shí)際上它們卻是最先進(jìn)的電子設(shè)備中必不可少的元器件。特別是對(duì)最先進(jìn)的半導(dǎo)體設(shè)備而言，多層陶瓷電容器極其重要。如果沒(méi)有這種電容器，就無(wú)法指望半導(dǎo)體設(shè)備能正常運(yùn)行。在電子行業(yè)中，曾經(jīng)流傳一種說(shuō)法"電容器遲早會(huì)被納入半導(dǎo)體設(shè)備"。但是實(shí)際上，在半導(dǎo)體設(shè)備發(fā)展的同時(shí)，多層陶瓷電容器的重要性也與日俱增。如果沒(méi)有多層陶瓷電容器，也就無(wú)法指望使用最先進(jìn)的微細(xì)加工技術(shù)制造的微處理器、DSP、微型計(jì)算機(jī)、FPGA等的半導(dǎo)體設(shè)備能正常運(yùn)行。

陶瓷電容器小型化和大容量化

目前，多層陶瓷電容器的市場(chǎng)規(guī)模在鋁電解電容器、鉭電解電容器和薄膜電容器等各式電容器中是最大的。稍早前的數(shù)據(jù)顯示2008年日本國(guó)內(nèi)出貨量為6278 億個(gè)，日本國(guó)內(nèi)出貨金額達(dá)到3059日元（源自經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)部的機(jī)械統(tǒng)計(jì)）。位居第2位的鋁電解電容器日本國(guó)內(nèi)出貨量為182億個(gè)，日本國(guó)內(nèi)出貨金額為 1743日元。其差距相當(dāng)巨大。2012年，多層陶瓷電容器增加到7655億個(gè)，與此相對(duì)，鋁電解電容器卻減少到109億個(gè)。其差距在不斷擴(kuò)大。

通過(guò)多重層疊電介質(zhì)層和內(nèi)部電極，實(shí)現(xiàn)了較大電容。雖然現(xiàn)在多層陶瓷電容器在電容器市場(chǎng)上占據(jù)榜首位置，然而在產(chǎn)品推出之初卻很難被市場(chǎng)接受。構(gòu)思出多層陶瓷電容器創(chuàng)意的是美國(guó)企業(yè)。在始于1961年的阿波羅計(jì)劃的推進(jìn)過(guò)程中，出于需要，大電容量的小型電容器應(yīng)運(yùn)而生。通過(guò)在薄電介質(zhì)上形成電極，并進(jìn)行多個(gè)疊加，實(shí)現(xiàn)了在小體積內(nèi)充滿大電容的電容器（圖 1）。

多層陶瓷電容器的歷史即可一言以蔽之，就是"小型化和大容量化的歷史"。一般電容器的電容C可以通過(guò)來(lái)表達(dá)。在此表達(dá)式中，ε是介電常數(shù)，S是電極面積、d電極間距離（電介質(zhì)厚度）。即，在一定的體積中，要增加電容，就只能使用ε高的材料，或者是薄化電介質(zhì)。

電介質(zhì)材料在推出之初是采用的二氧化鈦，但我們?cè)谳^早的階段引入了鈦酸鋇（BaTiO3）。之后也通過(guò)對(duì)該材料加以改良來(lái)不斷提高相對(duì)介電常數(shù)，目前已經(jīng)達(dá)到3000左右。相較于幾十水平的二氧化鈦相對(duì)介電常數(shù)，該數(shù)值也已經(jīng)大其兩位數(shù)。

電介質(zhì)的厚度在推出之初為50μm，但之后薄型化逐漸發(fā)展，目前已經(jīng)達(dá)到了0.5μm。也就是說(shuō)，與產(chǎn)品推出之初相比，介電常數(shù)已經(jīng)提高到100倍，厚度減 少至1/100。如果厚度降低到1/100，那么層疊數(shù)可以增加至100倍。因此，如果是相同體積的電容器，相當(dāng)于增加到100萬(wàn)倍。相反，如果考慮體積，則意味著相同的電容量可以實(shí)現(xiàn)1/100萬(wàn)的小型化。[page]

多層陶瓷電容器的應(yīng)用

如上所述，片狀多層陶瓷電容器被廣泛用于配備在微處理器、DSP、MCU及FPGA等半導(dǎo)體器件的周圍電路，以使這些半導(dǎo)體器件能夠正常工作。配備的個(gè)數(shù)（總數(shù)）非常多。比如，筆記本PC約為730個(gè)，手機(jī)為230個(gè)，數(shù)碼攝像機(jī)及導(dǎo)航儀甚至要使用多達(dá)1000個(gè)左右（表1）。
這些片狀多層陶瓷電容器的作用大致分為兩種。一是為半導(dǎo)體器件提供電力供應(yīng)的支持。一般而言，半導(dǎo)體器件根據(jù)不同的工作狀態(tài)，所需電流會(huì)有很大變化。有時(shí)會(huì)突然需要大量電力。當(dāng)遇到這種負(fù)荷突變的情況時(shí)，配備在相對(duì)較遠(yuǎn)部位的電源電路（DC-DC轉(zhuǎn)換器等）會(huì)無(wú)法迅速滿足需求。因此，事先在配備在半導(dǎo)體器件周圍的電容器中先積蓄電力，由電容器來(lái)滿足突然出現(xiàn)的供電需求（圖2）。

另一個(gè)作用是去除導(dǎo)致EMI（Electro-Magnetic Interference，電磁干擾）的噪聲成分。也就是濾波器作用。通過(guò)利用電容器高頻阻抗較低這一特點(diǎn)，使高頻噪聲成分到達(dá)電源/接地層。

一般而言，前一種作用被稱為去耦電容器，后一種作用被稱為旁路電容器。而大容量片狀多層陶瓷電容器則可同時(shí)承擔(dān)這兩種作用。

繼去耦及旁路之后，用途較多的是配備在DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出部分用作平滑濾波器。原來(lái)該用途廣泛使用的是鋁電解電容器及鉭電解電容器。但是，業(yè)內(nèi)為使電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)小型化和薄型化，從20世紀(jì)90年代下半期開(kāi)始使用片狀多層陶瓷電容器。

片狀多層陶瓷電容器之所以得以在該用途中應(yīng)用，電源半導(dǎo)體廠商的努力功不可沒(méi)。用作平滑濾波器的電容器構(gòu)成了DC-DC轉(zhuǎn)換器中反饋控制環(huán)路的一個(gè)部分。因此，等效串聯(lián)阻抗（ESR：Equivalent Series Resistance）過(guò)小的話，控制環(huán)路的相位余量就會(huì)變小，容易發(fā)生DC-DC轉(zhuǎn)換器無(wú)法穩(wěn)定工作的問(wèn)題。

而另一方面，電子設(shè)備廠商又對(duì)DC-DC轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)小型薄型化有著強(qiáng)烈的需求。因此，電源半導(dǎo)體廠商通過(guò)改進(jìn)DC-DC轉(zhuǎn)換器IC的控制電路，使得使用片狀多層陶瓷電容器成為現(xiàn)實(shí)。從2000年起，電源半導(dǎo)體廠商開(kāi)始以能夠使用片狀多層陶瓷電容器為賣點(diǎn)，向電子設(shè)備廠商推銷DC-DC轉(zhuǎn)換器IC。

現(xiàn)在，僅去耦和平滑濾波器用途就已占到片狀多層陶瓷電容器市場(chǎng)份額的約7成。此外，用量較大的用途是高頻濾波器用途、阻抗匹配用途以及溫度補(bǔ)償用途等。