多层陶瓷电容器的需求严重供应短缺

工业、医疗和军事对高质量、高压多层陶瓷电容器 （MLCC） 的需求受到全球最大MLCC制造商的生产转移的沉重打击，他们专注于对更小、更低电压的看似永不满足的需求– 在某种程度上 – 性能较低的 MLCC。5G 网络的全球增长以及智能手机和移动设备的持续进步推动了这种需求，这些设备每台设备消耗的 MLCC 显着增加。

随着主要制造商不再使用工业和军队使用的更大的高电压、高 Q（高质量）MLCC，OEM 厂商在 MLCC 方面的延迟时间长达六个月。供应短缺的程度危及产品发布时间表、工业市场份额，甚至可能危及军事准备。

“这是一个悬在主要 MLCC 制造商面前的巨大胡萝卜，”位于加利福尼亚州卡马里奥的 40 年高压陶瓷多层电容器供应商 Johanson Technology 的副总裁 Scott Horton 说。“当您考虑到与几年前的类似手机相比，当今的高端智能手机在单个设备中可能需要更多的 MLCC 时，当前市场对更小、更低功率的 MLCC 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，许多原始设备制造商和分销商的库存过剩。因此，这些原始设备制造商和分销商对于在 2020 年订购额外库存犹豫不决。现在，尽管电容器库存非常低，但随着市场的增长，对 MLCC 的需求也在增加。这进一步加剧了大型高压、高 Q MLCC 的短缺，因为在此期间，一些制造商已将生产重点放在更小/更低电压的 MLCC。

现在市场的两端都在争先恐后地重新进货，包括大型电子分销商。主要是亚洲 MLCC 制造支持电信和移动设备运营，这些运营也设在亚洲，这使得西方市场对工业 MLCC 供应需求的满足更加迫切。

霍顿说：“对工业和军事市场部门的连锁反应尚未完全了解。” “虽然用于制造智能手机和汽车等消费产品的电子产品短缺将成为全国性新闻，但工业和军事应用缺乏更大、更高电压的 MLCC 供应通常被低估。但是，在问题得到解决之前，它将继续挤压企业客户并最终挤压最终用户。”

多层陶瓷元件

MLCC 由特殊配方的陶瓷介电材料的叠层组成，中间散布着金属电极系统。然后在高温下烧制分层结构以产生烧结且体积有效的电容装置。导电终端屏障系统集成在芯片的暴露端以完成连接。

电容主要由三个因素决定：陶瓷材料的 k、介电层的厚度、重叠面积和电极的数量。具有给定介电常数的电容器可以具有更多层和更宽的电极间距或更少的层和更近的间距以实现相同的电容。

MLCC 的工业、医疗和军事消费者依赖于电源、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的高压和高 Q 电容器。在具有较高电流的电路中，较高 Q 的 MLCC 是首选以减少自热。

Q 因子表示电容器能量损失率的效率。高 Q 电容器损失的能量更少，从而减少了散热或冷却热量的需要，从而保护电路板在敏感和高可靠性应用中免受损坏和性能损失。

并非所有 MLCC 都是一样的，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最终用户所需的高可靠性应用至关重要。

“如果 MLCC 制造商没有严格控制层数，他们可能会在一批中提供 10 层批次，然后在随后的批次中提供 17 层零件，”霍顿解释说。“这两个部分在高频下不会表现相同。”

国内供应增加

工业和军事应用所需的 MLCC 国内来源一直在提高产能。增加国内 MLCC 供应意味着工业或军事客户将不需要因为电容器延迟而延迟其产品的构建和出货。

例如，凭借对高 Q 值和高电压 MLCC 的关注，Johanson 扩大了其产能，以填补由于市场重点转向更小的电容器而导致的部分供应空白。

“几年来，我们一直在投资扩大我们的产能，通过对我们的生产设施进行现代化改造和开设第二条生产线，这将使我们的 MLCC 产量基本上翻一番，”Horton 说。“我们可以通过更多的生产班次来提高这一点。”

在撰写本文时，Johanson 引用的大尺寸高压 MLCC 订单履行时间为 10 周。

陶瓷是首选材料

增加国内高压 MLCC 供应也意味着客户不需要超越陶瓷电容器来满足他们的需求。由于交货时间长，可以考虑用聚合物或钽电容器代替 MLCC；但是，需要仔细考虑性能和最佳操作条件之间的权衡。

电容器中的聚合物会因热量的影响而降解，这是某些应用的考虑因素。聚合物电容器的介电层较薄，这意味着最大电压低于陶瓷电容器，因此不适用于高压产品。聚合物也不具备陶瓷提供的低电容值。

钽电解电容器由多孔钽金属片作为阳极，由绝缘氧化物层覆盖，形成电介质，周围是液体或固体电解质作为阴极。虽然被认为是 MLCC 的可靠且合适的替代品，但钽电容器通常是极化的，这意味着它们只能连接到直流电源。不利的故障模式可能导致热失控和火灾。钽电容器目前也在经历延长的采购交货时间。

“在您的高电压、高质量应用中，没有理由放弃陶瓷，”Johanson 的 Horton 说。“现在有越来越多的国内 MLCC 供应可以满足我们的国内需求。”

整个 MLCC 市场的供需变化（估计到 2025 年将增长到 120 亿美元的市场）已经导致需要更高质量、更大规格的多层陶瓷电容器的工业、医疗和军事客户出现严重的供应短缺。随着最大的 MLCC 制造商继续争夺电信、智能手机和移动设备等行业使用的 MLCC 的需求，新的国内供应来源正在介入，以满足对高性能 MLCC 的可靠和及时供应的需求。