在40多年的时间里,电容器的体积缩小到了原来的两千分之一。村田制作所等日本企业的技术对数字设备的小型化起到了支撑作用。
把智能手机拆开查看印刷电路板,就会发现半导体周围排列着比米粒还小的方形零部件。这就是村田制作所在全球占有40%份额的“积层陶瓷电容器”。最新款智能手机最多使用约1000个这样的电容器。
上网及拍照等功能是通过将CPU(中央处理器)等多个半导体集成为一体的“SoC(系统级芯片,也称片上系统)”来实现的。但是,仅靠这一点的话,精密的电子电路仍有可能出现故障。
电容器通过临时储存和释放电荷,使电路内的电压保持稳定。此外,还起到消除噪声的作用。目前的主流产品是适合安装在电路板表面的芯片型电容器。
村田制作所很早就开始致力于相关产品的开发,1982年,村田制作所开始提供以价格便宜的镍来代替以前的钯作为电极的“Ni-MLCC”样品。尺寸为“3216”(长3.2毫米、宽度和厚度为1.6毫米)。
在数字设备不断进化的背景下,村田制作所每隔不到10年就会向市场投放尺寸更小的新产品。具有代表性的应用案例就是智能手机。要实现多功能,需要缩小零部件的尺寸,在有限的空间内装上更多电路。现行产品中最小的“0201”(0.25×0.125 毫米)电容器的体积是“3216”的两千分之一。
要缩小尺寸,需要尽量减小陶瓷薄片和电极的厚度,并将其大量堆叠起来。“0201”堆叠了100多层厚度不到头发丝直径百分之一的陶瓷薄片,兼顾了静电容量(表示可储存的电荷容量)的增加和小型化。正因为村田制作所从原料到制造工艺都是自主开发,才得以实现这一点。
村田制作所的新一代电容器小到要用放大镜才能看到
在积层电容器市场,包括太阳诱电、TDK在内的日本企业占据了60%以上的份额。其中,总部在京都的企业存在感很强,京瓷向市场投放了用于智能手机的“0603”(0.6×0.3 毫米)尺寸产品,静电容量与村田制作所的产品一样处于最高水平。京瓷的美国子公司Kyocera AVX Components正在开拓航空和医疗市场。
由于智能手机市场复苏迟缓等原因,电容器市场行情“在2021年达到峰值后进入调整局面”(富士Kimera综研的宇仁菅繁行)。在这种情况下,村田制作所于9月发布消息称,时隔约10年再次开发出了刷新世界最小纪录的“016008”(0.16×0.08 毫米)尺寸产品。要增大智能手机的电池,需要其他电路进一步缩小尺寸。智能手表等可穿戴设备的市场也不断扩大。
在村田制作所相关企业负责开发工作的村松谕表示,“我们还打算开拓(植入身体内读取生物信息的)可植入设备的需求”。海外已经开始研发用于监测血糖值等的智能隐形眼镜等近未来设备。
与最新的微细化技术会迅速投放市场的半导体不同,村田制作所需要花费10年时间才能将最先进技术渗透到市场。可以说,此次举措瞄准了10年后的“后智能手机”时代。
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