電容器：三大被動元件之一，廣泛應用于各類電路中

電容器是電子線路中必不可少的基礎元件，與電阻、電感并稱三大被動元件。根據工作特點，電子元器件可以分為主動器件和被動元件：主動器件（又稱有源器件、半導體器件）指在工作時內部有電源存在的電子元器件；被動元件（又稱無源器件）指工作時內部沒有任何形式電源的電子元器件，具備自身不消耗電能、或把電能轉變為不同形式的能量、只需輸入信號無需外加電源就能工作等特性。電容器是一種用于儲存電量和電能的被動元件，與電阻、電感并稱三大被動元件，是最常用的電子元件之一。

電容器的基本結構是由兩塊導體極板和中間的電介質（絕緣體）組成，以靜電的形式儲存和釋放電能，工作原理是當電荷受電場作用力移動時，電容器中的電介質會阻礙電荷繼續移動，進而造成正負電荷在電容器兩極板累積。電容器具有“通交流、阻直流”的特性，廣泛應用于各種高低頻電路和電源電路中，主要作用是電荷儲存、平滑電壓、耦合、去耦、濾波、旁路、分頻等。

電容器的分類
電容器分類方式有多種，生產廠商一般按照介質進行分類進行生產經營。電容器根據結構可以分為固定電容、可變電容和微調電容；根據是否有極性可分為有極性電容和無極性電容；按照應用領域可以分為軍用電容、民用工業類電容和民用消費類電容；按用途可分為旁路電容、調諧電容、耦合電容和濾波電容；根據介質不同，電容器可分為陶瓷電容、鋁電解電容、鉭電容和薄膜電容等四大類，電容器生產廠商一般按照介質材料分類進行生產經營。


什么是陶瓷電容器？
陶瓷電容器可以分為多層陶瓷電容器（MLCC）和單層陶瓷電容器（SLCC），其中MLCC占據90%以上的份額。SLCC 即在陶瓷基片兩面印涂銀層，然后經低溫燒成銀質薄膜作極板后制作而成，其外形以圓片形居多。


MLCC 則采用多層堆疊的工藝，將若干對金屬電極嵌入陶瓷介質中，然后再經高溫共燒而形成，其又可以分為引線式多層陶瓷介電容器和片式多層陶瓷電容器。單層陶瓷電容器由于只有單層結構，兩個電極相對面積小，電容量不大，但高頻特性好、耐壓高，適用于高頻電路和高壓電路。批量化生產的MLCC電容量一般在1pF至10μF 之間，同時具有頻率特性好、工作電壓和工作溫度范圍寬、體積小、無極性等特點，在成本和性能上都占據優勢，下游應用較為廣泛，其市場規模占整個陶瓷電容器的90%以上，占電容器市場規模接近50%。

陶瓷電容器分類及性能、應用領域

陶瓷電容器的產業鏈
陶瓷電容上游原材料主要為陶瓷粉末、電極材料、電容器芯片等，陶瓷粉末及電極材料對產品性能影響較大。陶瓷粉末是構成MLCC成本的主要環節，在低容量MLCC中占比達20%-25%，在高容量MLCC中甚至達到35%-45%。

目前，國內主流廠商所用陶瓷粉末以外購為主，供應商主要來自于美國及日本。對于電極材料而言，陶瓷電容器產品的內外電極一般采用金屬銀-鈀材料，價格相對昂貴且波動較為劇烈，隨著MLCC疊層的增多導致金屬鈀的用量也大幅增加，陶瓷電容器廠商已開始采用鎳、銅等賤金屬取代金屬鈀作為內電極材料，降低生產成本。此外，部分國內廠商原材料還包括電容器芯片。電容器芯片即為片式MLCC，其作為原材料用于生產引線式MLCC、多芯組陶瓷電容時稱為電容器芯片。根據火炬電子及鴻遠電子招股書，電容器芯片為其自產業務直接材料的主要成分，占其直接材料的比重達65%-90%。 

MLCC制造工藝主要有三種：干式流延工藝、濕式印刷工藝和瓷膠移膜工藝。
干式流延工藝：將陶瓷粉料與粘合劑、增塑劑、溶劑及分散劑混磨成懸浮性好的漿料，經真空脫泡后在刮刀的作用下在基帶上流延出連續、厚度均勻的漿料層。在表面張力的作用下漿料層形成光滑的自然表面，干燥后形成柔軟如皮革狀的膜帶，再經印刷電極、層壓、沖片、排粘、燒結后形成電容器芯片。 
濕式印刷工藝：將陶瓷介質漿料通過絲網印刷制成陶瓷薄膜作為多層陶瓷電容器的介質，金屬電極和上下保護
片都采用絲網印刷形成，即按“下保護片-電極-介質-電極-介質-上保護片”順序印刷，以達到設計的層數。完成上述工序再進行烘干，之后按片式電容器的尺寸要求切割成芯片。 
瓷膠移膜工藝：以卷式膠膜為載體，通過特殊漿料擠出設備，將陶瓷漿料均勻擠在載體上，以獲得陶瓷介質層連續性卷材，膜厚精準，可做到 2μm 以下，實現了介質層的超薄制作。制作電容器時，以陶瓷介質卷材為基礎，在上面印刷金屬電極后再套印瓷漿層。 

目前國內廠商普通采用干式流延工藝，其優點在于投資少、生產效率高，適合大批量生產，但產品在性能及質量上存在缺陷，較難在高端市場推廣應用。隨著市場對產品的要求越來越高以及高端多層陶瓷電容器的需求不斷增長，濕式印刷工藝和瓷膠轉移膜工藝因其制造工藝的先進性而備受關注，已逐步成為多層陶瓷電容器制造技術的發展趨勢。 


陶瓷電容器下游應用廣泛，覆蓋軍工、工業和消費領域，幾乎所有電路中都有陶瓷電容器。多層陶瓷電容器作為電子線路中必不可少的基礎電子元器件，下游應用領域廣泛，包含航空航天、兵器等軍工領域，工控設備、醫療電子、汽車電子、精密儀表等工業領域以及消費類電子產品等領域。根據前瞻產業研究院數據，消費類領域占據絕大部分的市場份額，高端消費和一般消費領域合計占MLCC市場份額的73%。


陶瓷電容器的市場規模
全球MLCC市場突破千億大關，持續穩健增長。全球MLCC市場規模呈現穩中有升的趨勢，根據中國電子元件行業協會統計和預測，全球MLCC市場規模從2019年的915億元增長至2022年的1204億元，整體呈現穩定增長趨勢，預計到2026年全球MLCC市場規模將達到1547億元，2022-2026年的CAGR約為6.47%。

我國MLCC市場穩步擴張，已成為全球最大的MLCC消費市場。根據中國電子元件行業協會數據，我國MLCC市場規模從2017年310億元快速增長至2022年的537億元，年均復合增速達7.03%，已占據全球總規模的四成左右，隨著國內新能源車以及5G等行業的快速發展，預計2023年我國MLCC市場規模有望達到575億人民幣。

圖5  2018-2023年中國MLCC市場規模變化和預測 

汽車電動化及智能化的發展，也將推動MLCC需求不斷增長。MLCC主要用于汽車的動力系統、安全系統、娛樂系統及ADAS中，根據村田數據，L0級傳統燃油車的單車MLCC需求量約為3000顆，L2級混合動力車的單車MLCC需求量超過6000顆，L3級純電動車的MLCC單車需求量超過10000顆。隨著汽車電動化以及智能化進程的不斷推進，村田預計2024年車載MLCC的整體用量將達到2019年的約1.6倍，CAGR約為9.8%。

陶瓷電容器的車軌跡認證
AEC－Q系列認證是公認的車規元器件的通用測試標準。陶瓷電容器企業想要進入汽車電子領域，進入汽車電子零部件供應鏈，AEC－Q200是必須獲得的認證之一。
① AEC-Q認證是國際汽車電子領域的準入門檻
AEC即Automotive Electronics Council，是美國汽車電子委員會的簡稱。AEC由克萊斯勒，福特和通用汽車發起并創立于1994年，目前會員遍及全球各大汽車廠、汽車電子和半導體廠商，符合AEC規范的零部件均可被上述三家車廠同時采用，促進了零部件制造商交換其產品特性數據的意愿，并推動了汽車零件通用性的實施，為汽車零部件市場的快速成長打下基礎。AEC-Q為AEC組織所制訂的車用可靠性測試標準，是零件廠商進入汽車電子領域，打入一級車廠供應鏈的重要門票。


②AEC-Q200認證是車規級無源元件（被動元件）的準入門檻
AEC-Q200是汽車電子協會（AEC）針對在汽車上應用的無源元件（又稱被動元件）的質量可靠性驗證標準，AEC-Q200認證是無源元件汽車級品質符合性驗證，是無源元件進入汽車領域的準入門檻。通過系列測試驗證無源元件能否承受汽車應用環境下極端溫度、濕度、振動與老化的影響。該標準主要用于防止被動元器件出現性能變異狀況或潛在故障狀態，確保無源元件質量與可靠性，保證無源元件的功能和性能在連續使用后依舊保持一致穩定。

③AEC-Q200適用產品范圍
鉭電容器和鈮電容器、超級電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、薄膜電容器、電磁器件（電感/變壓器）、網絡(R-C/C/R）、電阻器、熱敏電阻器、可調電容器/電阻器、變阻器、鐵氧體EMI干擾抑制器/過濾器、石英晶體、陶瓷共鳴器、聚合自恢復保險絲等無源器件。

④AEC-Q200測試流程
Rev E版明確說明了測試流程，測試流程如下：


對于SMD無鉛元件，需要滿足特殊質量和AEC-Q005中規定了當使用無鉛（無鉛）工藝時出現的可靠性問題：無鉛測試要求。無鉛加工中使用的材料包括端接鍍層以及板連接（焊料）。這些材料通常需要更高的板連接溫度產生可接受的焊點質量和可靠性。這次AEC-Q200改版規范中也說明，為確保車用無鉛被動組件不會因為經過無鉛回焊(Reflow)后失效異常，因此定義部分可靠度測試項目需先完成Reflow之后，才可進行下一步驟。除此之外，對于尺寸不同的組件也規范了不同的測試次數。


⑤北測測試能力及陶瓷電容器AEC-Q200技術要求
陶瓷電容器AEC-Q200認證共17項測試，根據產品尺寸重新定義測試樣品數量，新標準按照<10cm3、10cm3≤x≤330cm3、＞330cm3三種規格確認測試樣品數量，尺寸越大需要的樣品數量越少;

關于北測
北測集團（以下簡稱"NTEK"）成立于2009年，總部位于深圳，主要從事智能網聯汽車、電子通信、新能源的研發驗證、檢驗檢測、失效分析、仿真模擬和市場準入等質量研究技術服務。
北測擁有豐富的車規級電子認證經驗，已成功幫助100多家企業順利通過AEC-Q系列認證。北測集團以車企車規元器件國產化需求為牽引，依托國產半導體產業基礎，提供完善的檢測認證服務，通過AEC-Q車用標準嚴格把控汽車元器件安全質量，助力國產車規級元器件大力發展，為打造智能汽車安全體系再添新動力。