《電子技術(shù)應(yīng)用》
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Hi-Q Low ESR 積層陶瓷電容器的新要求
來(lái)源:微波射頻網(wǎng)
摘要: 近年來(lái),隨著無(wú)線通訊市場(chǎng)的快速普及及大量數(shù)位資料的傳輸需求,相關(guān)通訊設(shè)備的傳輸頻率迅速往上提升,從早
Abstract:
Key words :
 

近年來(lái),隨著無(wú)線通訊市場(chǎng)的快速普及及大量數(shù)位資料的傳輸需求,相關(guān)通訊設(shè)備的傳輸頻率迅速往上提升,從早期900/1,800MHz GSM系統(tǒng)快速發(fā)展至今日3G手機(jī)與無(wú)線網(wǎng)路通訊( Wi-Fi),所使用的傳輸頻率都在2GHz以上,甚至將來(lái)的60GHz應(yīng)用也有越來(lái)越多的討論,如下表所示。

<a class=華新科技推出射頻專用Hi-Q Low ESR積層陶瓷電容器" height="105" src="http://files.chinaaet.com/images/20110528/f087a8d4-0280-44f1-9470-7d4014f76dd1.jpg" width="500" />

由于高頻訊號(hào)傳輸上,對(duì)于訊號(hào)的品質(zhì)要求相當(dāng)高,具備「低等效串聯(lián)電阻(low ESR;即低耗能)及優(yōu)越的高頻率特性(high Q;即高訊號(hào)品質(zhì))」之高頻通訊用積層陶瓷電容器(RF-application MLCC),成為近期在積層陶瓷電容器技術(shù)發(fā)展上的重要研發(fā)項(xiàng)目。MLCC的等效電路如下圖說(shuō)明,當(dāng)頻率升高時(shí),實(shí)體元件中的ESR與ESL寄生效應(yīng)都一一浮現(xiàn),造成元件阻抗隨頻率升高而降低,直到自我諧振頻率 (Self-resonant frequency; SRF)后阻抗才又升高,但此時(shí)元件特性已經(jīng)從電容性轉(zhuǎn)變?yōu)殡姼行浴?/p>

華新科技推出射頻專用Hi-Q Low ESR積層陶瓷電容器

也就是說(shuō),當(dāng)MLCC的ESR與ESL越低,將會(huì)越接近純電容,其自我諧振頻率會(huì)往越高頻率移動(dòng),更適合在高頻方面應(yīng)用。以下列公式說(shuō)明訊號(hào)通過(guò)電容器所耗用的功率與比較圖,可以明顯發(fā)現(xiàn)Hi-Q MLCC在高頻率應(yīng)用的優(yōu)越之處:

Power Dissipation (Pd) on Capacitor = i2 * (XC/Q) or i2 * (ESR)

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為了達(dá)成降低電容器的等效串聯(lián)電阻的目的,核心技術(shù)在于金屬內(nèi)電極與微波介電陶瓷材料的開(kāi)發(fā),以及共燒技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。以過(guò)去10年間,內(nèi)電極材料由貴金屬鈀/銀30/70 的成份,藉由銀的優(yōu)異導(dǎo)電性與比重增加、降低鈀的比重,大幅改善了ESR水準(zhǔn)。近年來(lái)一般泛用型的NPO MLCC多采用10/90 或3/97鈀銀成份作為內(nèi)電極材料,但ESR無(wú)法再進(jìn)一步有效降低,除非改用純銅或純銀內(nèi)電極。如下圖所示:

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然而,純度接近100%的銀內(nèi)電極導(dǎo)電性雖然極為優(yōu)越,卻會(huì)有銀離子遷移(migration)的問(wèn)題。由于一旦銀遷移的現(xiàn)象產(chǎn)生,將導(dǎo)致產(chǎn)品可靠度與品質(zhì)的問(wèn)題(例如內(nèi)電極短路、耐電壓能力下降),于是諸多國(guó)際大廠紛紛宣告禁用純銀電極的產(chǎn)品。

純銅的材料特性有著與純銀極為接近的導(dǎo)電性與頻率特性,卻無(wú)離子遷移、導(dǎo)致可靠度不佳的問(wèn)題。但礙于純銅內(nèi)電極制程的困難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于純銀內(nèi)電極系統(tǒng),如下圖所示,包含內(nèi)電極材料、介電陶瓷材料、端電極材料、內(nèi)電極電路設(shè)計(jì)與介電陶瓷共燒技術(shù)都必須有所突破,導(dǎo)致市場(chǎng)上可提供純銅內(nèi)電極高頻用的MLCC目前僅有日系廠商獨(dú)占一方。

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華新科技身為臺(tái)灣電子陶瓷被動(dòng)元件領(lǐng)導(dǎo)廠商,綜觀內(nèi)部核心技術(shù)及市場(chǎng)需求,成功自行研發(fā)出NP0-Cu MLCC低溫?zé)Y(jié)材料系統(tǒng),由高品質(zhì)因子的微波介電陶瓷與導(dǎo)電性極佳的銅金屬電極組成,并導(dǎo)入新式卑金屬低溫共燒制程(BME-Cu),與超低等效串聯(lián)電阻之內(nèi)電極設(shè)計(jì),并取得多項(xiàng)材料與技術(shù)專利。如下圖與日系廠商在高頻特性的比較,可發(fā)現(xiàn)華新科技RF系列的NPO-Cu MLCC表現(xiàn)甚至超越日系廠商。

華新科技推出射頻專用Hi-Q Low ESR積層陶瓷電容器

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此一系列產(chǎn)品的推出,不僅大幅提升臺(tái)灣陶瓷元件的制作技術(shù)水平,更打破日商壟斷的局面,能進(jìn)一步與日系大廠并駕齊驅(qū),并可提供臺(tái)灣系統(tǒng)廠商相較日系供應(yīng)商更快速的產(chǎn)品交期、經(jīng)濟(jì)的購(gòu)得成本與即時(shí)完整的技術(shù)服務(wù),使得通訊產(chǎn)業(yè)能加快產(chǎn)品問(wèn)世速度,亦在全球性競(jìng)賽中持續(xù)保有其競(jìng)爭(zhēng)力。

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