資訊及電子產品高頻化、小型化和網路化趨勢,讓積層陶瓷電容的重要性持續提升,並成為最重要的被動元件之一。MLCC具有介電係數高、絕緣度好、溫度特性佳、適於表面黏著生產、可做成小尺寸產品等特性,應用層面非常廣,市場上經常因需求量大而傳出缺貨消息。美商ace挾低成本高效能優勢,準備在台協助業者填補即將到來的MLCC市場供給空缺。
基層陶瓷電容(MLCC)是電容器的一種,常用於旁路/阻絕、震盪電路、積分電路、微分電路、調諧電路、溫度補償、交聯、計時、迴授電路及濾波等設計,隨著電子產品走向高頻化,無論在一般電路運用或牽涉到傳輸訊號的射頻、微波領域,都需要頻率特性更佳的電容器。
除了MLCC以外,傳統上,電子產業也使用鋁質電解電容、塑膠薄膜電容、鉭質電容、雲母電容、紙質電容、玻璃電容、陶瓷電容等;其中鋁質電解電容、塑膠薄膜電容、陶瓷電容為大宗。電容器發揮作用的關鍵,在於其兩個電極間所能儲積的電荷量多寡,通常電極總面積愈大,可做到的電容量也愈大。
MLCC之所以能在產業中愈受重視,關鍵在陶瓷薄膜堆疊技術持續進步,能在很小的體積內擁有更高電容值,運用在輕薄短小的電子產品上相當合適。因為MLCC技術崛起,過去使用量極大的電解電容和鉭質電容已逐漸被取代。
電氣特性佳MLCC應用日增
根據工研院IEK的分析,2006年全球電容器產值超過150億美元(圖1),而MLCC需求量約9,099億顆,年成長率約為19.7%(圖2)。一般來說,被動元件的市場高峰周期約為每5年一個循環,自從2000年全球產業低迷以來,另外,2006年由於各項無線通訊技術、消費性電子產品逐漸增加、新款電腦處理器陸續上市、PS3等遊戲機上市以及微軟Vista上市帶來的電腦硬體升級潮,各方均預估被動元件市場將有爆發成長,MLCC可能發生供需吃緊的狀況。
群雄競逐MLCC市場
MLCC的結構可分為電極、介電和其他材料等3大部分(表1),其中電極材料過去使用銀、鈀等貴金屬,由於2000年前後MLCC開始被產業大量使用,導致鈀金價格飛漲到每盎司850美元,於是業者研發並導入銅、鎳等BME卑金屬製程技術以降低成本,現在多數MLCC已不再使用貴金屬材料。另外在介電材料上,關鍵的介電瓷粉生產技術主要由Degussa/Metz、Ferro及Du Pont等廠商所掌握,各家廠商都會再加入自有調配的添加劑以提升電容性能並增加成本效益,台灣的信昌雖也有生產線,但主要以單層陶瓷電容用的介電瓷粉為主。
如同前文所提,電容內的電極面積愈大、介電層數愈多,就可增加電容量(Q值),對MLCC來說,介電陶瓷層的薄形化就是技術關鍵,是被動元件業研發的重點所在。目前奈米鈦酸鋇介電陶瓷粉是較常被使用的技術,能有效提高電容介電常數;當介電常數增加時,就可以用更薄的厚度來製作MLCC,讓積層層數增加,提升電容量。
在高頻用MLCC的供應上,過去都是以日系廠商為主,廠商的貨源管道十分有限。美商ace(american electronic ceramics)台灣代表阮韻芬表示,ace在經過數年研發後,挾低成本高效能優勢,準備在台灣市場協助業者填補即將到來的MLCC市場供給空缺,穩定高頻元件的供貨及降低日系產品的依賴性。
除材料各廠皆有特長外,由於全球RoHS無鉛化等環保議題持續發燒,多數MLCC廠商均必須發展替代材料技術並取得認證,包括Murata、TDK、Taiyo Yuden、國巨、SEMCO、風華及華新科等全球產量前七大廠商,和剛進入台灣市場美商ace等,都已具備無鉛、鎘、鉻等環保生產技術。
產品用途廣泛 成本為競爭關鍵
雖然MLCC是一種低單價的被動元件產品,但由於應用量非常大,所以在成本問題上也頗受業者關心。依業者統計,通常每片電腦主機板須使用350~450顆 MLCC,筆記型電腦則為790~850顆,手持設備、LCD螢幕和數位相機則多在300~400顆之間(表2)。產業研究指出,就整體市場來說,應用在手機上的MLCC比重最高(表3),主要原因之一是手機對於通訊的訊號處理需求。
因為應用範圍廣泛,從產業領域來看,MLCC的優勢主要在通訊和資訊應用,比例高達7成以上(圖3)。隨著網路速度提升、電腦匯流排速度增加、無線網路的應用等,高頻MLCC使用比例也日漸增加,廠商對於日系供應商的依賴度也更加提升。
大廠供應飽和 aec具成本及供貨優勢
因為主要MLCC大廠在2005年的擴廠策略保守,2006年中以後各項新技術和應用大量增加下,業者預估將在2007年發生MLCC供應吃緊的狀況,尤其是應用於可攜式資訊裝置和通訊設備的0201尺寸產品,將可能延續2006年第二季後的缺貨現象。
有鑑於市場需求,2001年成立的美商aec專注在RF射頻應用、微波應用、無線網路應用、GPS和通訊裝置應用的MLCC研發上。因為本身具備材料研發技術,生產成本得以有效降低,而且既有的產能足供業者使用。
因為產品的技術優勢,aec產品已被美國軍方和部分大廠所採用,應用於1G~10GHz頻率的產品也已具備包括0201、0402、0603和0805等各種尺寸,並可與主要廠商規格相容。aec的MLCC,除了具成本競爭外,因為其Q質、低ESR(Equivalent Series Resistance)特性,因此在高頻應用上有良好表現。
在高壓產品方面,aec的MLCC可應用於筆記型電腦、液晶螢幕和液晶電視,市場大約有1,064億顆的需求量,隨著液晶螢幕大尺寸化、市場快速成長的趨勢,預估2007年後也會有供需吃緊的問題。
目前主要MLCC供應商,台灣業者出貨以0805及0603為主,另有少量0402尺寸產品,其中0201主要供應商則以日本為主,製造業取得貨源管道並不寬廣,aec希望藉由本身技術和生產力,協助台灣業者建立具成本效益和穩定供貨MLCC貨源。