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性能強大、應(yīng)用廣泛的5G終端，其內(nèi)部回路的數(shù)量大幅增加

第五代移動通信（5G）的商用服務(wù)全面開啟。它具有超高速、大容量、超低時延、多信號同時連接等特征，5G智能手機的性能得到大幅提升，可在短時間內(nèi)下載4K畫質(zhì)的視頻數(shù)據(jù)、利用虛擬現(xiàn)實（VR）進行交流、實現(xiàn)計算機和機器的遠程聯(lián)動等，新應(yīng)用的不斷擴展值得期待。另外，對工廠、醫(yī)療現(xiàn)場及社會基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)應(yīng)用提供支持，為實現(xiàn)豐富多彩、高效節(jié)約的社會，筑牢通信基礎(chǔ)。

5G手機中配置了結(jié)構(gòu)更為多樣而復(fù)雜的電子回路。僅在蜂窩通信功能方面，就要求支持3.7GHz頻段、4.5GHz頻段等Sub6頻段、相當于毫米波頻段的28GHz頻段，以及現(xiàn)有的4G功能。另外，還需配置與外設(shè)進行數(shù)據(jù)通信的Bluetooth?、Wi-Fi、近距離無線通信(NFC)、定位用GPS的應(yīng)用回路。為了應(yīng)用多樣而高精度的無線通信功能，還全新配置了利用高性能攝像頭和顯示屏、VR或AR等新應(yīng)用所需的傳感器和信號處理回路等(圖1)。因此，終端內(nèi)部的電子回路數(shù)量大幅增加。

開發(fā)出市場青睞的終端，需要將構(gòu)成內(nèi)部回路的電子元件進行小型化設(shè)計

如果因電子回路增加而加大終端尺寸，將影響商品價值。近年來，為迎合大屏和大容量需求，手機尺寸逐漸增大。但是，隨著尺寸達到便于操作的上限，市場上開始出現(xiàn)小型化的呼聲。為了制造附加值高、易用性佳的終端，需要使用超高密度貼裝技術(shù)，從而在維持現(xiàn)有尺寸的基礎(chǔ)上配置更多電子回路。

關(guān)于構(gòu)成電子回路的半導(dǎo)體元件，雖然對終端進行了高性能化和多功能化設(shè)計，但由于元件在芯片上的集成度提高，以及受到功能軟件化等因素的影響，可以使用現(xiàn)有方法進行超高密度制造。使電子回路按照技術(shù)規(guī)格穩(wěn)定運行需要使用被稱為多層陶瓷電容器(以下稱MLCC)的電子元件，因此必須減小該元件的尺寸。

每部智能手機約使用800-1000個MLCC。終端配置的功能越多，其數(shù)量也幾乎等比例增加。制造高性能、多功能、易操作的5G手機，關(guān)鍵是實現(xiàn)MLCC的小型化。

開發(fā)適用于5G手機的0201M/0.1μF和0402M/1μF MLCC

村田制作所(以下簡稱村田)開發(fā)出超小* 0201M(0.25×0.125mm)、靜電容量超大* 的0.1μF MLCC“GRM011R60J104M”。與容量相同的本公司舊款產(chǎn)品0402M(0.4×0.2mm)比較，貼裝面積為1/2、體積僅為1/5(圖2)。

* 本公司調(diào)查數(shù)據(jù)。截至2020年9月29日。

村田在MLCC小型化方面達到領(lǐng)先水平，為電子設(shè)備小型化作出了自己的貢獻。1970年代推出的3216M(3.2×1.6mm)尺寸MLCC實現(xiàn)了小型輕薄便攜收音機的商品化、1980年代至1990年代推出2012M(2.0×1.2mm)/1608M(1.6×0.8mm)尺寸，實現(xiàn)AV設(shè)備和電腦的小型化和輕便化、2000年代推出1005M(1.0×0.5mm)/0603M(0.6×0.3mm)尺寸，為手機（功能手機）的多功能化提供了支持。通過對MLCC小型化的不懈研究，在智能手機普遍采用的0402M尺寸MLCC中，實現(xiàn)了50%以上的市場份額。

為5G手機量身定制的0201M尺寸、0.1μF的MLCC已在福井村田制作所完成量產(chǎn)準備工作。今后，村田將繼續(xù)在MLCC小型化方面發(fā)揮引領(lǐng)作用，為電子設(shè)備的小型化、多功能及高性能化提供支持。

將終端內(nèi)大量使用的MLCC尺寸縮小為1/5

每部手機需要使用1000個以上的MLCC，因此它對小型化的影響很大

――5G手機的哪些用途需要使用到MLCC？需要用多少？

現(xiàn)在的智能手機，功能急遽增加。除了無線通信類電子回路以外，還配有執(zhí)行各種處理的處理器、攝像頭、顯示屏等許多電子回路。為了使電子回路穩(wěn)定運行，使用了大量供電和去噪電容器。

智能手機需要在小機身內(nèi)植入多種電子功能，因此需要盡量減小電容器的體積。智能手機上配置的電容器基本是體積小巧的MLCC，而現(xiàn)在的[敏感詞]高端智能手機，每部會配置1000個以上的MLCC。

――MLCC的使用量確實很大，是智能手機中使用超多的元件。那么，具有什么特點的MLCC適用于5G手機？

要求MLCC具有小巧、大容量的特點。5G終端配備的功能比4G多，因此預(yù)計機身內(nèi)的電子回路將大幅增加。同時，終端內(nèi)的MLCC數(shù)量和總?cè)萘恳矊⒃黾?圖3)。

例如，5G終端支持的頻帶多于4G終端。在1個終端內(nèi)支持多種頻帶的情況下實現(xiàn)高品質(zhì)通信，需要精準過濾相應(yīng)頻帶，去除非使用頻帶所產(chǎn)生的噪聲。雖然靜電容量較小，但使用了很多容量偏差較小的MLCC。

智能手機維持現(xiàn)有尺寸已屬不易，但市場上對小屏手機的需求卻有所增加。為此，需要MLCC進一步縮小尺寸。

終端配置的功能增多，使電池容量變大。對大容量電池進行穩(wěn)定快速的充電，需要配置大容量、高品質(zhì)的MLCC。部分電子回路通過使用大容量規(guī)格以減少MLCC的數(shù)量，因此對大容量有著較高要求。

與容量相同的同類產(chǎn)品對比，貼裝面積縮小為1/2、體積縮小為1/5

――對于5G手機的回路增多和終端維持或縮小現(xiàn)有尺寸的需求，村田開發(fā)了具有什么特點的MLCC？

通過采用新一代制造技術(shù)，開發(fā)出超小的0201M尺寸MLCC，靜電容量達到超大的0.1μF。0201M尺寸的MLCC屬于已有型號，但容量很小，僅為0.01μF，只能用在智能手機的特定位置。新型MLCC的額定電壓為6.3V，靜電容量容許差為±20％，是更適合智能手機的規(guī)格。

以往，智能手機配置的許多相同容量MLCC所采用的是0402M尺寸。開發(fā)出0201M尺寸后，貼裝面積縮小為1/2、體積縮小為1/5，使尺寸大幅減小。另外，采用該MLCC的新型制造技術(shù)，又開發(fā)了0402M尺寸、1.0μF的MLCC。該產(chǎn)品在同一尺寸的MLCC中，擁有超大的靜電容量。

――這些MLCC對5G手機的開發(fā)會產(chǎn)生怎樣的影響？

正如前面所說，[敏感詞]的智能手機使用了1000個以上的MLCC。其中200個以上是此次開發(fā)的0.1μF和1.0μF型號。每個MLCC都實現(xiàn)大幅小型化，因此對終端小型化起到了很大作用。

使用這些MLCC后基板面積將減小，可以在節(jié)省的空間內(nèi)配置更多功能或增加電池容量，從而開發(fā)附加值更高的終端。如果用于可穿戴設(shè)備或IoT終端，則可以提高附加值。即，減輕小型可穿戴設(shè)備在穿戴后的不適感，從而拓展使用場景。另外，對于小型IoT設(shè)備，可以放寬安裝條件，更易收集重要數(shù)據(jù)。因此，新開發(fā)的MLCC可以拓展這些領(lǐng)域的應(yīng)用。

――額定電壓6.3V意味著什么？

智能手機電池的供電電壓為3V-4V。額定電壓為6.3V的MLCC構(gòu)成可由上述電池直接驅(qū)動的電子回路，使用更方便。智能手機包含以1V驅(qū)動的處理器等元件，通常使用額定電壓為4V的MLCC。但部分客戶為了降低部件管理的繁瑣程度，有時會在處理器周圍的電路上使用額定電壓為6.3V的MLCC。因此，為小尺寸的產(chǎn)品配置6.3V的額定電壓有著重要意義。

為終量產(chǎn)做好萬全準備

――5G用MLCC將在何時何地開始量產(chǎn)？

量產(chǎn)工作已就緒，預(yù)計2020年在福井村田制作所開始量產(chǎn)。在村田集團中，福井村田制作所是在技術(shù)開發(fā)和量產(chǎn)方面，引領(lǐng)MLCC小型化和大容量化的旗艦工廠(圖4)。它率先使用有關(guān)小型化和大容量化的先進技術(shù)，當技術(shù)成熟后，將其推廣到其他生產(chǎn)基地。

為使小型MLCC得到廣泛普及，客戶的企業(yè)需要準備用于貼裝小型電子元件的先進貼裝機(貼片機)。0201M為小尺寸，于2014年4月開始量產(chǎn)。當時已與廠商開發(fā)出相應(yīng)的貼片機，客戶已做好使用該尺寸MLCC的準備。隨著5G手機全面量產(chǎn)，對0201M尺寸的需求將激增，對此我們有充分的把握。