目前,片狀獨(dú)石陶瓷電容器的市場(chǎng)規(guī)模在鋁電解電容器、鉭電解電容器及薄膜電容器等各種電容器中最大。2008年日本國(guó)內(nèi)供貨量為6278億個(gè),日本國(guó)內(nèi)供貨金額達(dá)到3059億日元(數(shù)字取自日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省的《機(jī)械統(tǒng)計(jì)》)。位居第二位的是鋁電解電容器,日本國(guó)內(nèi)供貨量為182億個(gè),日本國(guó)內(nèi)供貨金額為1743億日元。兩者間差距巨大。
雖然目前片狀獨(dú)石陶瓷電容器在電容器市場(chǎng)上獨(dú)占鰲頭,但在面世之初卻一度不被市場(chǎng)所接受。提出片狀獨(dú)石陶瓷電容器設(shè)想的是美國(guó)企業(yè)。在1961年起美國(guó)開始實(shí)施阿波羅計(jì)劃的過程中,出現(xiàn)了對(duì)小型、大靜電容量電容器的需求,應(yīng)運(yùn)而生的便是片狀獨(dú)石陶瓷電容器。通過在超薄介電體上形成電極并進(jìn)行多層重疊,從而實(shí)現(xiàn)了小體積但具備大靜電容量的電容器(圖1)。
村田制作所迅速導(dǎo)入該技術(shù),并于1965年向市場(chǎng)投放首款產(chǎn)品。村田制作所推出的是用于中波收音機(jī)中的LC共振電路的100pF產(chǎn)品,是由厚度為50μm的介電體膜重疊而成。介電體材料采用氧化鈦(TiO2)“剛推出市場(chǎng)時(shí)完全賣不動(dòng)。不過,以超薄型卡片收音機(jī)的亮相為契機(jī),體積比其他電容器小得多的片狀獨(dú)石陶瓷電容器的市場(chǎng)得到了迅速擴(kuò)大”(村田制作所 元器件事業(yè)本部 本部長(zhǎng)山內(nèi)公則)。
之后的片狀獨(dú)石陶瓷電容器的歷史也許可以用“小型化和大容量化的歷史”來(lái)概括。通常電容器的靜電容量C可用
C=εS/d
來(lái)表示。其中,ε為介電率,S為電極面積,d為電極間距離(介電體的厚度)。也就是說(shuō),要想在固定體積下增加靜電容量的話,只有采用ε值高的材料,或者減薄介電體。
在介電體材料方面,雖然在產(chǎn)品化的初期采用的是氧化鈦,但在較早階段就已導(dǎo)入鈦酸鋇(BaTiO3)。之后,通過進(jìn)一步改進(jìn)該材料,介電率得到不斷提高,目前已達(dá)到3000左右。這一數(shù)值要比氧化鈦僅為幾十水平的介電率大兩位數(shù)。
從介電體的厚度來(lái)看,推出之初為50μm,之后逐漸減薄,目前僅為0.5μm。也就是說(shuō),與推出之初相比,介電率提高了100倍,厚度減少至1/100。厚度減至1/100的話,便可將層疊數(shù)增多100倍。因此,從靜電容量來(lái)看,在相同體積條件下相當(dāng)于增加到了100萬(wàn)倍。而反過來(lái)從體積來(lái)看,就意味著在相同靜電容量條件下可實(shí)現(xiàn)1/100萬(wàn)倍的小型化。
去耦用途占到市場(chǎng)份額的7成
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表1 電子設(shè)備中配備的片狀獨(dú)石陶瓷電容器的數(shù)量