目前,片状独石陶瓷电容器的市场规模在铝电解电容器、钽电解电容器及薄膜电容器等各种电容器中最大。2008年日本国内供货量为6278亿个,日本国内供货金额达到3059亿日元(数字取自日本经济产业省的《机械统计》)。位居第二位的是铝电解电容器,日本国内供货量为182亿个,日本国内供货金额为1743亿日元。两者间差距巨大。
虽然目前片状独石陶瓷电容器在电容器市场上独占鳌头,但在面世之初却一度不被市场所接受。提出片状独石陶瓷电容器设想的是美国企业。在1961年起美国开始实施阿波罗计划的过程中,出现了对小型、大静电容量电容器的需求,应运而生的便是片状独石陶瓷电容器。通过在超薄介电体上形成电极并进行多层重叠,从而实现了小体积但具备大静电容量的电容器(图1)。
村田制作所迅速导入该技术,并于1965年向市场投放首款产品。村田制作所推出的是用于中波收音机中的LC共振电路的100pF产品,是由厚度为50μm的介电体膜重叠而成。介电体材料采用氧化钛(TiO2)“刚推出市场时完全卖不动。不过,以超薄型卡片收音机的亮相为契机,体积比其他电容器小得多的片状独石陶瓷电容器的市场得到了迅速扩大”(村田制作所 元器件事业本部 本部长山内公则)。
之后的片状独石陶瓷电容器的历史也许可以用“小型化和大容量化的历史”来概括。通常电容器的静电容量C可用
C=εS/d
来表示。其中,ε为介电率,S为电极面积,d为电极间距离(介电体的厚度)。也就是说,要想在固定体积下增加静电容量的话,只有采用ε值高的材料,或者减薄介电体。
在介电体材料方面,虽然在产品化的初期采用的是氧化钛,但在较早阶段就已导入钛酸钡(BaTiO3)。之后,通过进一步改进该材料,介电率得到不断提高,目前已达到3000左右。这一数值要比氧化钛仅为几十水平的介电率大两位数。
从介电体的厚度来看,推出之初为50μm,之后逐渐减薄,目前仅为0.5μm。也就是说,与推出之初相比,介电率提高了100倍,厚度减少至1/100。厚度减至1/100的话,便可将层叠数增多100倍。因此,从静电容量来看,在相同体积条件下相当于增加到了100万倍。而反过来从体积来看,就意味着在相同静电容量条件下可实现1/100万倍的小型化。
去耦用途占到市场份额的7成
表1 电子设备中配备的片状独石陶瓷电容器的数量