目前,片狀獨石陶瓷電容器的市場規模在鋁電解電容器、鉭電解電容器及薄膜電容器等各種電容器中最大。2008年日本國內供貨量為6278億個,日本國內供貨金額達到3059億日元(數字取自日本經濟產業省的《機械統計》)。位居第二位的是鋁電解電容器,日本國內供貨量為182億個,日本國內供貨金額為1743億日元。兩者間差距巨大。
雖然目前片狀獨石陶瓷電容器在電容器市場上獨占鰲頭,但在面世之初卻一度不被市場所接受。提出片狀獨石陶瓷電容器設想的是美國企業。在1961年起美國開始實施阿波羅計劃的過程中,出現了對小型、大靜電容量電容器的需求,應運而生的便是片狀獨石陶瓷電容器。通過在超薄介電體上形成電極并進行多層重疊,從而實現了小體積但具備大靜電容量的電容器(圖1)。
村田制作所迅速導入該技術,并于1965年向市場投放首款產品。村田制作所推出的是用于中波收音機中的LC共振電路的100pF產品,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)“剛推出市場時完全賣不動。不過,以超薄型卡片收音機的亮相為契機,體積比其他電容器小得多的片狀獨石陶瓷電容器的市場得到了迅速擴大”(村田制作所 元器件事業本部 本部長山內公則)。
之后的片狀獨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”來概括。通常電容器的靜電容量C可用
C=εS/d
來表示。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,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,雖然在產品化的初期采用的是氧化鈦,但在較早階段就已導入鈦酸鋇(BaTiO3)。之后,通過進一步改進該材料,介電率得到不斷提高,目前已達到3000左右。這一數值要比氧化鈦僅為幾十水平的介電率大兩位數。
從介電體的厚度來看,推出之初為50μm,之后逐漸減薄,目前僅為0.5μm。也就是說,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,便可將層疊數增多100倍。因此,從靜電容量來看,在相同體積條件下相當于增加到了100萬倍。而反過來從體積來看,就意味著在相同靜電容量條件下可實現1/100萬倍的小型化。
去耦用途占到市場份額的7成
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表1 電子設備中配備的片狀獨石陶瓷電容器的數量