工业和军事应用的严重供应短缺导致mlcc需求的转变

文章作者:Stephen Armstrong

世界上最大的多层陶瓷电容器制造商的生产转移严重影响了工业、医疗和军事对高质量、高压多层陶瓷电容器（MLCC）的需求，这些制造商正专注于对更小、更低电压——某种程度上——更低性能的多层陶瓷电容器的需求。5G网络的全球增长以及智能手机和移动设备的持续发展推动了这一需求，因为智能手机和移动设备的每台设备消耗的MLCC数量显著增加。

由于主要制造商不再使用工业和军事使用的高电压、高Q(高质量)mlcc，整车厂在mlcc方面面临着长达6个月的严重延误。供应短缺的程度危及产品发布计划，工业市场份额，甚至潜在的军事准备。

约翰森技术公司副总裁斯科特·霍顿表示:“这是悬在主要MLCC制造商面前的一根巨大的胡萝卜。”约翰森技术公司是一家拥有40年历史的高压陶瓷多层电容器供应商，总部位于加利福尼亚州卡马里洛。“与几年前的同类手机相比，如今的高端智能手机在单个设备上需要更多的MLCCs，目前市场对更小、更低功耗MLCCs的需求是前所未有的。”

由于2019年消费者对电容器的需求放缓，许多oem和分销商持有过剩库存。因此，这些oem和分销商在2020年不愿订购额外的库存。现在，随着市场的增长，mlcc的需求也在上升，尽管非常低的电容库存。这进一步加剧了更大的高电压、高Q mlcc的短缺，因为一些制造商在这段时间专注于生产更小/更低电压的mlcc。

现在，包括大型电子产品分销商在内，市场两端都在争先恐后地补充库存。主要是亚洲的MLCC制造，支持电信和移动设备业务，这些业务也在亚洲，使满足西方市场的工业MLCC供应需求更加迫切。

霍顿说:“这对工业和军事市场产生了连锁反应，但人们还没有完全了解这一点。“尽管用于生产智能手机和汽车等消费品的电子产品短缺将成为全国性新闻，但用于工业和军事应用的更大、更高电压的mlcc供应短缺通常被低估。然而，它将继续挤压商业客户和最终终端用户，直到问题得到解决。”

多层陶瓷元件

mlcc由特殊配方的陶瓷介质材料层合而成，并点缀着金属电极系统。然后在高温下烧成层状，以产生烧结和容量效率高的电容装置。导电终端阻挡系统集成在芯片的外露端以完成连接。

电容主要由三个因素决定:陶瓷材料的k、介质层的厚度、重叠面积和电极的数量。一个给定介电常数的电容器可以有更多的层和更宽的电极间距，或者更少的层和更小的间距来达到相同的电容。

mlcc的工业、医疗和军事消费者依赖于高电压和高q的电容器，用于电源、放大器、MRI线圈、等离子体发生器、激光器和许多其他专业应用。在高电流的电路中，高q的mlcc是首选，以减少自热。

Q系数表示电容器的能量损失率的效率。高Q电容损失更少的能量，减少需要消散或冷却的热量，保护单板免受损坏和性能损失，在敏感和高可靠性的应用。

并非所有mlcc都是平等的，即使在高性能mlcc中也是如此，但确保一致的性能水平对于工业和军事终端用户所要求的高可靠性应用是至关重要的。

霍顿解释说:“如果MLCC制造商没有严格控制层数，他们可能会在一个批次中提供10层的批次，然后在随后的批次中交付17层的部件。”“这两部分在高频下的表现是不一样的。”

国内供应增加

工业和军事应用所需的mlcc的国内来源一直在提高其能力。国内MLCC供应的增加意味着工业或军事客户将不需要因为电容器延迟而推迟产品的制造和发货。

例如，由于专注于高q和高电压mlcc，约翰森扩大了其产能，以填补市场重心转向较小电容器所造成的一些供应空白。

Horton说:“几年来，我们一直在投资扩大产能，对生产设施进行现代化改造，并开设了第二条生产线，这将使我们的MLCC产量翻一番。”“通过更多的生产班次，我们可以把产量提高到更高。”

在撰写这篇文章的时候，约翰森引用的是大型高压MLCC订单交付时间为10周。

陶瓷是首选材料

国内高压MLCC供应的增加也意味着，客户不需要着眼于陶瓷电容器以外的需求。由于较长的前置时间，可以考虑用聚合物或钽电容替换MLCC;然而，在性能和最佳操作条件的权衡需要仔细考虑。

在电容器中的聚合物可以被热的影响降解，这是一个考虑到一些应用。聚合物电容器的介电层的薄意味着最大电压低于陶瓷电容器，这使得它不适合高电压产品。聚合物也不能像陶瓷那样提供低容量。

钽电解电容器由多孔金属钽球作为阳极，外覆绝缘氧化物层，形成绝缘介质，周围环绕液体或固体电解质作为阴极。钽电容被认为是一种可靠和合适的替代mlcc，钽电容通常是极化的，这意味着它们只能连接到直流电源。不利的失效模式可能导致热失控和火灾。钽电容目前的采购周期也在延长。

约翰森的Horton说:“没有理由为了高电压、高质量的应用而放弃陶瓷。“现在，国内MLCC供应量正在增加，可以满足我们的国内需求。”

预计到2025年，MLCC市场规模将达到120亿美元，但随着MLCC市场供需的变化，工业、医疗和军事客户对更高质量、更大规格多层陶瓷电容器的需求严重不足。随着最大的MLCC制造商继续为电信、智能手机和移动设备等行业使用的MLCC的需求而竞争，新的国内供应源正在进入，以满足可靠和及时供应高性能MLCC的需求。

这篇文章最初发表于EEWeb．

斯蒂芬·阿姆斯特朗(Stephen Armstrong)是加州塔斯汀的自由撰稿人。在过去的15年里，他研究并撰写了有关工业技术、医疗保健、汽车和国际贸易的文章。