射频专用Hi-QLowESR积层陶瓷电容器.PDF

RF Series MLCC 射頻專用 Hi-Q Low ESR 積層陶瓷電容器 近年來，隨著無線通訊市場的快速普及及大量數位資料的傳輸需求，相關通訊設備的傳輸頻率迅 速往上提升，從早期 900/1800MHz GSM 系統快速發展至今日3G手機與無線網路通訊(Wi-Fi) ， 所使用的傳輸頻率都在 2GHz 以上, 甚至不久未來的 60GHz 應用也有越來越多的討論 , 如下 表所示。 常見的通訊應用協定與頻率範圍 由於高頻訊號傳輸上，對於訊號的品質要求相當高；具備 ”低等效串聯電阻 (low ESR,即低耗 能 ) 及優越的高頻率特性 (high Q,即高訊號品質 )” 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發展上的重要研發項目。MLCC的等 效電路如下圖說明, 在實體元件中 ESR 與 ESL的寄生效應當頻率升高時都一一浮現 , 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) 後阻抗才又升高 , 但此時元件特性已經從電容性轉變為電感性 : MLCC的等效電路與自我諧振頻率 也就是說 ,當 MLCC的 ESR 與 ESL 越低、將會越接近純電容的特性, 其自我諧振頻率會往 越高頻率移動,更適合在高頻方面應用。以下列公式說明訊號通過電容器所耗用的功率與比較圖 , 可以明顯發現 Hi-Q MLCC 在高頻率應用的優越之處。 2 2 Power Dissipation (P ) on Capacitor = i * (X /Q) or i * (ESR) d C 2011-May Page 1 of 4 RF Series MLCC Hi-Q MLCC 與一般泛用型 MLCC 耗用功率的差異比較 為了達成降低電容器的等效串聯電阻的目的, 核心技術在於金屬內電極與微波介電陶瓷材料的 開發 , 以及共燒技術的實現。以過去十年間,內電極材料由貴金屬鈀 /銀 30/70的成份 , 藉由銀 的優異導電性與比重增加、降低鈀的比重 , 大幅改善了 ESR 水準。近年來一般泛用型的 NPO MLCC 多採用 10/90或 3/97 鈀銀成份做為內電極材料 , 但 ESR 無法再進一步有效降低,除 非改用純銅或純銀內電極。如下圖所示 : ESR 與內電極材料的演進趨勢 2011-May Page 2 of 4 RF Series MLCC 然而, 純度接近 100%的銀內電極導電性雖然極為優越 ,卻會有銀離子遷移 (migration)的問 題。由於一旦銀遷移的現象產生 , 將導致產品可靠度與品質的問題 (例如內電極短路、耐電壓能 力下降), 於是諸多國際大廠紛紛宣告禁用純銀電極的產品。 純銅的材料特性有著與純銀極為接近的導電性與頻率特性、卻無離子遷移、導致可靠度不佳的問 題。但礙於純銅內電極製程的困難度遠遠高於純銀內電極系統 , 如下圖 ,包含內電極材料、介電 陶瓷材料、端電極材料、內電極電路設計與介電陶瓷共燒技術都必須有所突破, 導致於是市場上 可提供純銅內電極高頻用的 MLCC 目前僅有日系廠商獨佔一方。 純銅內電極製程的 Hi-Q Low ESR MLCC的關鍵技術 華新科技身為國內電子陶瓷被動元件領導廠商，綜觀內部核心技術及市場需求，成功自行研發出 NP0-Cu MLCC低溫