5G技术已经成为现代通信技术的一次重大革新，它通过提供高达1Gb/s的传输速度、低至10ms的延迟时间以及1000MHz的带宽，在需要一些实时传输、快速响应的大算力应用场景中得到了广泛应用，迅速推动了物联网（IoT）、虚拟现实（VR）、人工智能（AI）和自动驾驶等领域的发展，当然也对电子元器件行业提出更高要求。在这种需求推动下，多层陶瓷电容器（MLCC）凭借其体积小、频率特性好、寿命长等特性，成为5G相关电子设备中必不可少的零组件。

来源：村田制造所

MLCC在电子线路中可以起到存储电荷、阻断直流、滤波，区分不同频率及使电路调谐等作用。在高频开关电源、计算机网络电源和移动通信设备中，可部分取代有机薄膜电容器和电解电容器，并大大提高高频开关电源的滤波性能和抗干扰性能。不过由于应用场景的不同，不同类型的多层陶瓷电容器性能侧重点也不同。在5G领域，主要采用的MLCC有可应对高频需求的射频微波MLCC、应对电源滤波的中压高容MLCC以及符合小型化趋势的01005型等MLCC。

高频通信需求——射频微波MLCC

在5G时代，要想实现各基站间的实现无缝无线连接和高效数据传输，通常得依靠微波射频技术，

射频（RF）一般指频率范围为300kHz~300GHz之间的电磁波；而微波一般是指频率在300MHz~300GHz之间的电磁波，处于射频频段的高频部分。在整个电磁波谱中，射频/微波处于普通无线电波与红外线之间，是频率最高的无线电波，其频带宽度比所有普通无线电波波段总和大1000倍以上，因此可携带巨大的信息量。不过射频微波电路大多具有高频率、高功率、高可靠等特点，且由于通讯基站分布在气候条件差异较大的不同环境中，通常对MLCC要求较高。

相比普通MLCC，射频微波MLCC具有更高的品质因数（Q）更高和更小的等效串联电阻（ESR），在通过射频微波信号时，能允许强度更强的信号通过。同时，较小的功率损耗和发热功率也能够在耦合电路使用中可减少信号的衰减以保证能量的有效传递，并减少电容器产生的热量，延长电容器的使用寿命;，大大降低热失效风险的概率。

射频微波MLCC（来源：达利凯普）

为了实现较低的介质损耗和高的容量精度，射频微波MLCC通常采用C0G或NP0以及我国标准的CC系列等型号的陶瓷介质制作，如(Sr，Ca) (Zr，Ti) O3体系等体系。这种介质极其稳定，温度系数极低，而且不会出现老化现象，损耗因数不受电压、频率、温度和时间的影响，非常适用于高频（特别是工业高频感应加热的高频功率振荡、高频无线发射等应用的高频功率电容器）、超高频和对电容量、稳定性有严格要求定时、振荡电路的工作环境。

而为了保证较小的电极损耗和更优异的高温稳定性，在电极的选择上，射频微波 MLCC 内电极材料通常采用高温稳定的贵金属钯、铂，使得产品可靠性更高；或者采用导电性好的铜或银，使产品高频下 Q 值更高。除此之外，在制作工艺上，还需要适当增加内电极印刷厚度,保证内电极的连续性，并保证内外电极的连接良好，减小内外电极的接触电阻，使MLCC具有更低的等效串联电阻（ESR）。

射频微波MLCC选材

小型化需求——01005型MLCC等

5G技术的发展不仅使得智能手机等5G终端设备需要支持更高速度的数据传输，还带来了功能的显著扩展，例如增强现实（AR）、虚拟现实（VR）、高清视频流和先进的游戏平台。这些功能的实现依赖于多种传感器、无线射频技术和信号处理技术的支持，因此手机内的电子电路系统也更加复杂和多样化。然而随着消费者对更轻薄设计的需求，智能手机的物理尺寸已经趋于稳定甚至减小，为了让越来越多的电子电路需要被容纳在有限的空间内，MLCC小型化设计成为必要。

根据尺寸的不同，MLCC可以分为3225、3216、2012、1608、1005、0603、0402、0201、01005等等众多型号，其中数字代表尺寸数值，尺寸数值越大，尺寸就越宽厚。举例来说，01005型MLCC的外形尺寸为0.01英寸×0.005英寸（约为0.4×0.2×0.2mm），为目前微容量产的典型尺寸，而最新开发的008004型的外形尺寸则仅为0.008英寸×0.004英寸（约为0.2×0.125mm）。

随着产品迭代升级，一些高端的旗舰智能手机、高精模组及智能穿戴产品进一步带动01005尺寸MLCC使用，其单颗MLCC面积可降至56%，布板面积可减少44%。而在一些高端芯片内，甚至已开始使用008004尺寸。

0201及01005型MLCC对比

不同智能终端中所采用的MLCC尺寸（来源：微容科技）

不过小型化的MLCC要求做到介质薄层化，介质厚度应小于1μm，要求粉体颗粒的粒径小于0.25μm，这对陶瓷粉体的粒径、纯度、结晶度、形状和均一性等有较高的要求。另外具有高介电常数的铁电性粉体存在明显的尺寸效应，当粉体粒径低于一定尺度时，随着粉体粒径的减小，其介电常数也会随之降低。采用高结晶度的粉体，可使粉体的细晶化和高介电常数成为可能。但目前能够适用于制备小型化MLCC的陶瓷粉料市场集中度较高，市场份额和先进技术都集中于日本，国产瓷粉很难达到上述要求，高性能的陶瓷粉体是制约我国电子陶瓷产业发展的瓶颈。

应对电源滤波——高容MLCC

近年来, 工业级电子设备针对功能扩增、运作量增加所产生的需求以及电源效能的要求愈来愈高。以工业级伺服器为例，新型伺服器必须包括强大的计算能力和大的存储空间，以求在短时间内处理大量的上传/下载、归档、存储等，并同时为大量用户提供服务，因此对具有高容量的MLCC产品的需求也逐年增长。

以X5R、X8R、X6S、Y5V等为介质的中频高容MLCC，主材质均为钛酸钡，属于强电介质，因此相比NP0、C0G等一类MLCC，具有更大的电容容量。不过，高容量MLCC的制备 需要通过把介质层减薄并并增加产品设计的层数，这势必耐电压及良好的可靠性造成一定的影响。因此，对介质材料、产品设计及制造工艺等要求较高。

不同材质MLCC性能对比（来源：电子发烧友论坛）

X7R电容器被称为温度稳定型陶瓷电容器，温度特性次于C0G，相对于Y5V等电容器性能更加稳定，随温度、电压时间的改变，其特有的性能变化并不显著，属稳定电容材料类型，应用在智能家居、汽车电子及通讯基站等领域的各种电源线路中（如旁路、耦合、滤波电路）时，能够保证在复杂环境下的高可靠性的要求。

X7R电容器温度特性（来源：电子工程师笔记）

参考文章：

1、黄昌蓉,唐浩,宋子峰,等.MLCC在5G领域的应用及发展趋势[J].电子元件与材料.

2、电容宇宙.5G时代的MLCC技术要求及选型考虑.

3、电容宇宙.MLCC电容的分类及发展方向分析

粉体圈Corange整理