MLCC是电子系统中用量最大的基础无源元件, 且其单机用量还在随着汽车电子、AI 算力、5G 通信的产业升级持续攀升。然而,传统MLCC电极采用的银、钯等贵金属材料价格长期高企,已无法支撑全行业的规模化供应,电极贱金属化就成为了MLCC产业降本增效的核心技术路径,而镍粉和铜粉就是MLCC贱金属电极的两大核心材料。但需要注意的是,镍、铜两者在熔点、抗氧化性、烧结收缩行为及与介质层的共烧兼容性上存在显著差异,本文将针对这些差异,重点聚焦于镍粉与铜粉在MLCC电极应用中的不同之处。

一、镍粉:内电极主流选择
镍是目前全球MLCC产业中应用最成熟、渗透率最高的贱金属内电极材料,适配绝大多数通用型MLCC产品。内电极作为 MLCC 叠层结构的核心组成部分,往往需与钛酸钡基介质一同经历 1200~1350℃的高温烧结,实现同步致密化。这一过程中,电极与介质的烧结收缩速率、致密化进程必须高度匹配,否则会引发层间剥离、瓷体开裂、电极断裂等结构性失效,直接决定器件良率与可靠性。

MLCC内电极结构
而镍的熔点为1445℃,相比铜(熔点为1085℃),其烧结动力学区间与钛酸钡基介质重合度更高,高温烧结过程中无熔融、形变、断层风险,能够完整保留多层堆叠的电极结构,这是镍能够垄断内电极场景的核心底层原因。同时,镍具备更优异的抗高温氧化能力,对气氛控制要求相对较低,契合大规模工业化量产的稳定生产需求。除此之外,镍电极本身机械强度出众,抗弯折、抗冲击性能甚至优于传统银钯电极,可有效提升MLCC整体结构可靠性,能够从容应对车载、工控等复杂严苛的工况环境。
不过,常温下镍电阻率约为1.43×10⁷ S/m,导电性能远不及铜材,使得镍内电极MLCC普遍存在等效串联电阻偏高、品质因数偏低的问题。在高端高频场景中,
镍内电极产生的欧姆损耗会加剧器件发热问题,引发信号衰减等不良现象,无法满足低ESR、高Q值的核心性能要求。
二、铜粉:外电极及高频MLCC内电极
铜是贱金属电极体系中电学性能最优的材料,导电能力远超镍,同时原料成本低廉。受限于烧结稳定性差、易氧化、工艺难度高的短板,铜难以替代镍成为通用型MLCC内电极材料,但凭借极致的电学优势,形成了两大核心应用赛道
1、MLCC外电极主流材料
与内电极不同,外电极不需要与陶瓷介质共烧。外电极是在内电极与介质层完成高温烧结之后,通过二次烧结工艺在芯片两端形成的,因此其只需在二次烧结温度下(通常比共烧温度低)保持稳定即可,而铜粉的烧结温度低于镍内电极和陶瓷介质材料,可以在不损伤已烧结内部结构的前提下完成外电极的成型。
从性能上来说,由于外电极需承担电路引出、焊接导通、应力缓冲等核心功能,其对材料导电性、可焊性等有着极高要求。而铜的室温电阻率约为 1.7×10⁻⁸ Ω・m,与银接近,远低于镍的 6.9×10⁻⁸ Ω・m。更低的电阻率可有效降低器件等效串联电阻(ESR),提升高频、大电流场景下的器件性能,契合 5G 通信、高速数字电路的应用需求。
不过,在可焊性上,铜虽本身具有良好的导电性和导热性,理论上能提供较好的焊接基础,但在空气中易氧化生成氧化亚铜或氧化铜,影响可焊性与导电性。因此外电极通常采用“铜层+镍层+锡层”的复合结构——铜浆提供导电基底,电镀镍层作为阻焊屏障,电镀锡层提供可焊性。

2、高频高端MLCC内电极材料
尽管“镍作为内电极、铜作为外电极”已成为当前MLCC行业的经典搭配,但铜用作内电极并非不可能。铜具有电阻率小、低高频损耗的特性,作为内电极可从结构端大幅降低电极本体欧姆电阻,极致压低器件ESR参数,减少高频工况下的有功功率损耗,实现Q值的显著提升,保障高频信号传输的完整性与稳定性,适配射频滤波、高频谐振、精密耦合等高频场景。
小结
镍粉与铜粉凭借截然不同的材料特性,在MLCC贱金属电极体系中形成了不同的应用格局,打破了传统银钯贵金属电极的成本桎梏,为MLCC产业规模化、低成本化发展提供了核心支撑。其中,镍粉依托优异的高温烧结稳定性、介质共烧兼容性与结构可靠性,牢牢占据通用型MLCC内电极主流市场,而铜粉受限于熔点低、易氧化、共烧工艺难度大的短板,无法实现通用场景替代,但凭借极致的导电性能,一方面成为MLCC外电极的优选材料,另一方面在高频高端MLCC内电极领域展现出不可替代的价值,精准匹配5G通信、射频精密器件等高端细分领域的性能需求。
参考文章:
电容大师MLCC.《经络之枢--MLCC电极浆料介绍》
粉体圈Corange整理