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在电子元器件中，除包括分立器件、集成电路的半导体自动元器件外，被动元器件在实现自力电路功效、组成电路的基本单位等功效上也起着至关主要的作用，被称为电子行业的基石。由于其体积小、用量极大，也被称为“电子大米”。
在近年来半导体器件国产替换的大潮中，被动元器件也引起了普遍重视。以MLCC（片式陶瓷电容器）为代表的部分被动元器件国产化率仍缺乏10%，海内工业水平整体大而不强，相关领域中高端产品的国产化受到了普遍关注。
电容器基本情形简介
被动元器件主要包括RCL元件及被动射频元器件等。在RCL元件中，又有电容、电感、电阻三大类产品，其中电容器产值最高，凭证household application factory数据，2021年全球被动元件销售收入中，电容器达161亿美元，超千亿人民币市场。
图：RCL元件市场规模（十亿美元）
泉源：household application factory，光大证券研究所
两个相互靠近的导体，中心夹一层不导电的绝缘介质，就组成了电容器。当电容器的两个极板之间加上电压时，电容器就会贮存电荷。电容器在调谐、旁路、耦合、滤波等电路中起着主要的作用。在直流电路中，电容器是相当于断路的。在交流电路中，由于电流的偏向是随时间成一定的函数关系转变的，而电容器充放电的历程是有时间的，这个时间，在极板间形成转变的电场，而这个电场也是随时间转变的函数。
泉源：果真信息
以旁路电容为例：电路中若是需要从信号中去掉某一频段的信号，可以使用旁路电容电路。例如直流电源给IC供电，若是电源受到了滋扰 (可能通过220V市电进入电源系统，一样平常为频率较量高的信号)，那么滋扰信号会传导到IC，若是滋扰过强可能导致IC芯片不可正常事情。现在在靠近电源输出的位置加入一个电容C1，由于电容对直流呈开路，对交流呈低阻，频率较高的滋扰信号通过C1回流到地。
泉源：果真信息
电容器主要可分为陶瓷电容、铝电解电容、薄膜电容、钽电解电容四大类。差别电容器由于性能差别，适用于差别的应用场景。铝电解电容由于容量大、耐受度高，应用于通讯装备，新能源车等领域；钽电解电容器泄电量小、寿命长，可在要求高的电路中取代铝电解电容，普遍应用于军事通讯、航空航天等领域，也应用于工业控制、影视装备等产品中；薄膜电容器用于新能源车、风电光伏、空调、冰箱、洗衣机、电扇、电源等；MLCC为陶瓷电容器一种，体积小、可靠性高、耐高温，普遍应用于种种电子细密仪器。 别的，近年来也逐渐生长出以半导体工艺制作的极小型硅电容器产品，主要用于以SIP形式与GPU等芯片配合封装，进一步实现电子元器件的小型化。
种种电容器有着差别的特征，适用于差别的应用场景。例如，MLCC主要以其小型化为特点，主要应用于对尺寸有较高要求的领域；钽电解电容稳固性较好，军工领域应用较多。别的，大尺寸电容器中，铝电解电容容量大，薄膜电容耐压性能好。差别类别的电容器有着各自适用的应用场景，相互之间不保存较大的相互替换的关系。
泉源：村田官网
从终端市场来看，薄膜电容由于新能源汽车（OBC）、光伏（逆变器）等领域的高速增添，其未来增添潜力为四种电容器中最快的，但其国产化率已经较高，江海股份、法拉电子等上市公司相关产品较为成熟。MLCC整体市场规模最大，占到所有电容器用量的50%以上，其最大终端应用为3C市场，受困于手机市场的疲软，整体市场增添率一样平常，但国产化率极低（<10%），上游原质料国产化率同样较低，保存较大的入口替换投资逻辑的空间。
泉源：Mordorlintelligence，中金公司研究部
MLCC简介
多层陶瓷电容器（Multi-Layer Ceramic Capacitor），是由印好电极（内电极）的陶瓷介质膜片以相互错位交替的方法叠合起来，经由一次性高温烧结形成陶瓷芯片，再在芯片的两头封上金属层（外电极）。等效电路是多个简朴平行板电容器并联。
泉源：果真信息
由于MLCC器件重大的市场规模，MLCC的种种上游原质料也保存着较大的市场时机。其主要原质料为陶瓷粉体（钛酸钡）、内电极金属粉体（镍）与外电极金属粉体（铜）。凭证产品容量差别，种种质料的本钱组成也有所差别。在低容量MLCC中，陶瓷粉体本钱占比约为20%，内外电极为10%；而在高端高容产品中，陶瓷粉体本钱占比可达40%，内外电极本钱也抵达了15%。MLCC行业的生长主要受智能化消耗电子产品的普及与更新、新能源汽车和无人驾驶手艺的生长等带来的汽车电子化水平的提高、5G通讯的推广和工业自动化一直深入等终端需求驱动。现在，消耗电子产品在MLCC的下游应用领域中依然占有主导职位，但汽车的新能源化趋势将大大增进中高压、高容等高端MLCC产品的需求增添，因此新能源汽车的鼎力大举生长有望成为行业新的增添点。消耗电子：单机用量一连提升，小型、高容化是趋势。智能手机轻薄化以及终端装备功效日益富厚和一连升级，促使MLCC朝着小型化和高容量生长。由于消耗者热衷“轻薄化”移动电子装备继而爆发驱动电子产品小型化的市场需求，以及随着终端装备功效日益富厚和一连升级，需要在产品中植入更多更高性能电子元件，进一步促使MLCC向小型化和高容量生长。 别的，与4G时代手机相比，5G手机MLCC单机用量预计提高30%-50%，达约1200-1500颗。5G手机功耗更大，终端产品对更小尺寸、更大容量、更低功耗的高端MLCC需求一连增添。但由于近年来消耗电子下游需求疲软，对MLCC的总需求量并没有显着的提升。小型、高容并非两种差别的参数，而是要求MLCC器件在坚持一定体积的条件下，容量尽可能维持在较高水平，这也要求电容器内介质与内电极的层数尽可能的多。汽车：单机用量大幅提升，可靠性要求高。汽车端，汽车电子化率和新能源汽车渗透率的提高推动MLCC市场规模急速扩大。汽车电气化、自动化、智能化的希望很是显著。凭证村田官网数据，新能源车中MLCC的用量相较通俗燃油车平均要多2000颗左右。而自动驾驶、车联网、智能座舱等生长趋势也将进一步提升车用MLCC使用量。总的来说，车规级MLCC的高要求，并不在对产品极限参数的要求，好比大容量、小尺寸，而是对产品的可靠性、稳固性和一致性提出要求。消耗类MLCC的寿命要求一样平常为3-5年，车规级MLCC的寿命要求15年以上。这也对陶瓷、金属粉体的一致性提出了更高要求。
MLCC内电极镍粉
MLCC凭证使用的电极质料差别可分为贵金属电极（PME）和贱金属电极（BME）。PME内电极质料为钯-银合金或纯金属钯，外电级质料为银；BME内电极质料为镍，外电级质料为铜。业内现在使用BME替换PME使本钱降低70%，同时镍的电迁徙速率较小，可以提高MLCC的可靠性；Ni电极抗折强度比Ag/Pd电极大；镍电极对焊料的耐侵蚀性和耐热性好，工艺稳固性好；镍电极电导率优于Ag/Pd系电极，可以降低MLCC等效串联电阻，提高阻抗频率。现在使用BME手艺的MLCC已经占所有MLCC总量的90%以上。
对应MLCC小型化、高容量及高可靠性的要求，要求电级用镍金属粉体粒径小、粒径漫衍均一、疏散性好、粉体颗粒近球形、一致性高。一样平常而言，中低端MLCC要求300nm及以上镍粉，高端MLCC需使用200nm以下镍粉。在镍粉制备中，主要有PVD（等离子气象沉积）、CVD（化学气相沉积）与羟基镍热解法三种手艺蹊径。其中，PVD生产的粉体具有球形度高，振实密度高，结晶度高，微观组织细小，因素匀称，比外貌积大，烧结活性高等特点，有望成为制备MLCC用镍电极粉体主流蹊径。而羟基镍热解法基本已被镌汰，已有CVD法产能预计仍将恒久保存。
在镍粉制备环节，海内博迁新材（605376）等企业已掌握PVD法工艺。博迁新材目今已能制备80nm超细镍粉（未分�。�，出口至三星电机等高端MLCC厂商，用于制作电极浆料。然而，由于生产历程中不可阻止地会爆发粗大粒子，且小粒径镍粉更易团圆，纳米镍粉在制备完成后仍需要进一步举行分级与疏散。目今海内企业仅能提供200-300nm以上分选后产品。
图：PVD法镍粉加工工艺
作为MLCC手艺实力最雄厚的国家，日本MLCC工业链极为完整，海内企业想要进入其工业链难度较大。现在海内镍粉大都由博迁新材供应，而其产品90%以上出口，主要提供应韩国三星。博迁新材2021年营收9.7亿元，净利润2.4亿元，基本代表了目今海内企业可获取的镍粉市场容量。未来镍粉环节市场空间若要进一步增添，需要期待海内MLCC下游企业能够实现突破。别的，镍粉制备企业通常以原质料价钱+加工费的方法举行定价。以200nm镍粉为例，分选后产品加工费可达未分选产品的两倍。如能实现分选能力的突破，海内镍粉企业将具有更高的盈利能力。目今海内下游浆料、MLCC企业若有200nm及以下分选后高端镍粉需求，需要从日本入口，其对中国销售价钱高昂，也限制了下游工业链的进一步生长。在镍浆环节，作为电子浆料的一种，镍浆的生动性很高，因此在粉体的配比和处置惩罚、抗氧化处置惩罚上难度较高，详细包括金属和磁体的烧结缩短率、金属粉体的疏散分级、数十种溶剂的配方配比等。
- 粉体分级疏散：越高端的MLCC中，镍粉粒径越小，分子间吸引力更强，很容易泛起团圆征象。别的，高容值MLCC中内电极层很薄，若是疏散不到位泛起团圆征象，会导致陶瓷层的击穿，导致MLCC失效。
- 烧结缩短率控制：在MLCC烧结历程中，在烧到一定温度后会有降温的历程。此时由于电极与陶瓷的缩短率差别，若电极缩短过快，会导致内部张力过大，导致MLCC断裂。因此差别的烧结工艺需要匹配差别的陶瓷粉体种别，且需要对陶瓷质料举行改性处置惩罚来改善这一问题。
- 内应力控制：若电极质料内应力控制不当，会导致陶瓷层与电极层之间的开裂，导致MLCC寿命减短。
- 烧结平整度及一连性：主要体现在镍浆的流变性和促变性，主要由浆料配方决议。
在外洋成熟工业链中，以村田、三星、太阳诱电、台湾国巨等为代表的头部MLCC厂商均具备体内的镍电极浆料制备能力。与此同时，也保存住友这样的自力第三方镍浆供应商，作为工业链的增补。由于镍浆配方与MLCC制程工艺、陶瓷粉体系统均高度相关，未来海内MLCC企业若想实现在中高端领域的突破，必需具备一定的自身镍浆能力；自力第三方供应商将主要作为工业链中的增补。而海内MLCC厂商目今手艺实力与成熟厂商有一定差别，镍电极浆料主要依赖外采，这也给了自力镍浆供应商一定的生长机缘。
04
MLCC陶瓷粉体
多层陶瓷电容器电介质可分为两类：第一类具有较高的稳固性和精度，第二类具有更高的介电常数（这意味着在牢靠体积上具有更高的电容），但稳固性和精度较低。I类陶瓷为氧化钛为主的质料，主要应用于高精度应用场景，价钱较高，应用规模不大。II类陶瓷以钛酸钡为主，其容量稳固性相对较差，随着温度、电压、时间转变幅度较大，一样平常用在对容量稳固性要求不高的场合，这类电容主要优点在于价钱自制，容量大、体积小、寄生电阻/电感小，能知足单板上绝大大都的信号隔直、低电压电源滤波/耦合等应用需求。
图：|| 类陶瓷命名要领
泉源：果真信息
在纳米钛酸钡的制作要领中，相比于其他合成要领，水热法合成工艺粒径漫衍匀称可控，质料本钱较低，免去煅烧工序能够提高产品纯度，产品标准可以抵达纳米级，适合于大规模低本钱工业化生产MLCC用纳米钛酸钡产品，尤其是小型化、高容化的3C领域所需要的高端粉体。固相法工艺较为成熟，但粒径保存理论极限（100-150nm）。部分车规级、家电级产品使用固相合成法即可。钛酸钡具有立方相、四方相两种晶型，四方相钛酸钡具有自觉极化征象，其铁电、压电、热电性能更为优异。近年来，随着电子手艺前进，电子信息工业生长迅速，小型化、智能化、细密化、高性能成为电子元器件市场生长主要趋势，在此配景下，市场对钛酸钡的粒径、活性、稳固性等提出了更高的要求，纳米钛酸钡粉体市场需求随之增添，尤其是四方相纳米钛酸钡粉体。别的，水热法合成工艺具有较强的拓展性，能够应用众多品类的陶瓷粉体的合成生产，包括氧化锆（生物医疗陶瓷质料）、氧化钇、氧化钛、分子筛等催化剂等陶瓷质料。水热系统中影响钛酸钡性子的因素较多，关于钛酸钡物相结构和颗粒性子的调控极其重大，通常是钛酸钡的一种性子受多个因素和工艺参数的影响，并且一个因素或参数又同时影响多种性子，它们相互关联、甚至互为矛盾，使钛酸钡颗粒性子的控制十分重大和难题。水溶液、尤其碱性溶液在高温高压下侵蚀性强，同时钛酸钡颗粒性子对反应温度匀称性和溶液状态很是敏感，水热反应装备不但要知足反应溶液温度和状态匀称的要求，还要耐侵蚀和磨损。别的，改性添加剂对MLCC性能同样主要，改性添加剂包括稀土类元素，例如钇、钬、镝等，以包管配方粉的绝缘性；另一部分添加剂，例如镁、锰、钒、铬、钼、钨等，主要用以包管配方粉的温度稳固性和可靠性。这些添加剂必需与钛酸钡粉形成匀称的漫衍，以控制电介质陶瓷质料在烧结历程中的微观结构及电气特征。受制于以上手艺难点，现在能够稳固大批量生产水热法高端钛酸钡粉体的企业仅有日本村田（自用）、日本堺化学、国瓷质料等。日本企业质料粒径能够抵达100nm及以下，海内企业主要量产水平目今在200nm以上。别的，除粉体制备外，配方粉的改性也是各家的独门特技，保密性极高，也具有较高的壁垒。
在钛酸钡陶瓷粉体领域，外资企业同样占有极高的市场份额。其中手艺实力轶群、市场份额高的代表企业有日本村田（自用）、日本堺化学等。内资企业中，国瓷质料（300285）为最为领先的企业，其在全球市场占有近10%的市场份额，并且占有75%左右的海内市场份额。国瓷质料以水热法陶瓷粉体制备手艺起身，所生产种种陶瓷粉体可用于多个领域。别的，公司逐步积累固相法、直接沉淀法等其他手艺蹊径，目今已生长为海内陶瓷粉体头部企业。公司2021年营收31.62亿，归母净利润7.95亿，各营业板块也坚持了不错的利润率水平。公司现在也最先逐步向下游陶瓷结构件工业举行延伸。在MLCC用钛酸钡基础粉体方面，公司目今已突破了120-150nm四方相钛酸钡分体制备能力，正在起劲生长50-100nm粉体制备手艺；对应的配方粉也在一连开发中。公司MLCC领域现在下游客户包括三星电机、潮州三环、台湾国巨、风华高科等。
05
MLCC器件
在目今MLCC竞争名堂中，日韩厂商以高端产品为主，中国台湾厂商主要发力中端车规级产品，而大陆厂商则主要为中低端产能。从2016年最先，日韩厂商放弃中低端产品，最先主要发力高端产品，而这一部分份额主要被大陆企业所承接。在目今竞争名堂下，首创企业若想在MLCC领域发力，重复建设低端产能没有意义，必需向中端甚至高端产品提倡挑战。
海内MLCC企业若想实现中高端突破，需要生长上游原质料能力。原质料端，高端镍粉与钛酸钡陶瓷粉目今仍受制于人。由于原质料的开发需要与MLCC制作工艺细密团结，因此质料的国产化不但仅是供应链清静及降本的驱动，也是海内企业能否突破中高端MLCC产品的要害。参照村田、太阳诱电等头部企业生长路径，未来高端MLCC生产企业一定需要in-house的上游质料能力，尤其是陶瓷粉体与电极浆料能力。
而作为上游原质料供应商，在目今海内下游占较量低及外洋客户渠道较难翻开的情形下，平台型手艺企业在目今时间节点上或有更好的生涯与生长机缘。例如，在镍粉环节，PVD法不但适用于纳米镍粉的制备，在硅碳负极等领域也有着相近工艺的应用。硅碳负极中，现在纳米硅粉的制备要领主要有三种，为机械研磨法，化学气相沉积法和等离子蒸发冷凝法。由于海内对纳米硅粉研制起步较晚，制作水平相对落伍，主要以研磨法为主。美国，日本等国家的企业对纳米硅粉的研究起步较早，日本帝人，美国杜邦等企业均可以用等离子蒸发冷凝法举行纳米硅粉的制备。现在海内等离子体法希望较快的企业为博迁新材，现在已经处于中试阶段。在陶瓷粉体制备中，高端水热法工艺也能够生产多种陶瓷粉体质料，不但仅局限于MLCC领域。在装备端，目今国产厂商已实现部分装备的国产化。但制约海内MLCC企业生长的并非是无法采购到标准装备，而是其对装备的明确、设计与刷新能力与日韩厂商仍保存较大差别。村田、京瓷、TDK企业均为自主设计装备外协加工，且不会申请专利，海内公司想要仿制险些不可能。以流延机为例：MLCC厂商一样平常会凭证自己掌握的Know-How，来对流延机举行刷新，以获得更好的效果。在挤压机部分，厂商会自行刷新装置，以便更为准确地调理挤压机的压力，获得更薄的介质；在刮刀环节，使用气刀替换机械刀具，可以抵达更好的匀称度，但气刀的位置、风速和真空度也需要获得准确的控制，风量过小会使厚度太大，角度不准确会使薄膜外貌爆发气泡；在流延辊上爆发的冷却环节会影响薄膜的匀称度，以是会把流延辊、冷却辊设计为夹套式，冷却水的交织流动镌汰了辊筒外貌温差，包管了塑料薄膜冷却匀称。工艺端，MLCC的制造为典范需要长时间工艺know-how积累的行业。大宗制造要领和精度控制等都不是可以通过理论提前妄想获得的，只能是在现实运用历程中一直实验一直刷新，通过渐进式的前进来抵达更好的效果。日本龙头公司在各自领域均积累多年，其从几十年前便最先从事MLCC生产制造营业，经由多年的积累与刷新，对每个环节的良率和品质控制均炉火纯青，以是才华做出最高品质的产品。
图：MLCC生产工艺流程
以烧结工序为例，烧结可以使排胶后的芯片成为内电极完好，致密性好，尺寸及格，高机械强度和优良电性能的陶瓷体，可分为两个阶段：致密化阶段与再氧化阶段。烧结历程是在气氛炉中举行，一样平常烧结温度在1100℃~1350℃之间。由于是高温烧结，为了避免氧化等，烧结炉内里需要填充氮气/氢气。烧结的要害就是炉膛内的温度与其匀称一致性，尚有就是应在一个热动态平衡中举行，空气应充分流动，使瓷体的晶相生长匀称与致密。烧结是MLCC制造的焦点工序，MLCC的烧结是陶瓷和含有金属的内电极共烧的，而二者最先缩短的温度和缩短率是差别的。极限的高端MLCC产品，单层陶瓷介质上只有3-5个陶瓷颗粒，最多要叠几百到上千层，内部结构的转变很是容易导致产品内部泛起裂纹，因此烧结炉的升温速率、控温精度和合理的烧结工艺的制订很是要害。现在，村田MLCC产品已能实现单颗MLCC 1500层陶瓷介质的堆叠，海内厂商水平在几十至几百层。以上更多从原质料等单点角度审阅海内MLCC工业与日韩企业的差别。作为焦点电子元器件，中高端MLCC制造是一项重大的系统工程，海内MLCC工业仍有很长的一条路要走。
数据参考：
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周锋,陈涛,刘洲.烧结工艺对MLCC容量及微观结构的影响[J].电子工艺手艺,2023,44(01):41-45
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《被动元件:电子行业基石增速稳，国产化确定性强》 光大证券
《被动元器件2023年展望:供应扩张，消耗电子和新能源需求共振》 中金公司
