【導讀】在3系列的第一回中，我們介紹了村田制作所（以下簡稱“村田”）的車載多層陶瓷電容器（MLCC）在汽車產業(yè)大變革中發(fā)揮的作用。村田在該領域擁有領先技術，而且是市場占有率達50%的制造商。這些技術和產品的開發(fā)走向，將影響著不久的將來車載應用的發(fā)展。在系列第2回，將介紹支撐村田車載MLCC優(yōu)勢的技術和生產體制。此外，讓我們再來了解一下村田在CASE潮流四要素中的聯網（C）和自動化（A）趨勢下車載MLCC的開發(fā)方向。
利用一條龍生產優(yōu)勢，從材料開始融入車載品質
――為了開發(fā)適用于汽車的MLCC，村田在技術開發(fā)方面主要做了哪些努力？
如上所述，在車載方面，從支持自動駕駛的低電壓驅動型高性能處理器用大容量產品，到電動汽車的電池控制、噪音對策用的高耐壓產品，需要的產品十分廣泛。作為支撐各種各樣的產品的基本技術，我們主要致力于2項技術開發(fā)（圖1）。
圖1 實現MLCC大容量化和高可靠性的技術
一個是考慮汽車內的使用環(huán)境（環(huán)境溫度、施加電壓），以實現與用途相符的特性和可靠性為目標的材料設計技術。在村田，從材料到設備，實施一條龍生產。我們充分運用這一優(yōu)勢，從制作陶瓷粉的階段就開始融入車載品質。具體來說，我們正在努力實現形成陶瓷和電極的材料的超微粒子化（圖5上半部分）和材料偏差與分散方面的均一化（圖5下半部分）。
另一個是為了滿足車載品質要求而抑制不均衡的陶瓷加工成型技術。在推進電極和介電體薄層化的同時（圖5照片中部），致力于實現大容量化和高耐壓的漿料*1片材的成型、層疊、燒制工序等技術開發(fā)。這樣的生產工序，是在與材料開發(fā)進行磨合的過程中尋找最適合的工序。利用這種其他公司不具備的一條龍生產體制，在開發(fā)階段納入品質要求的做法，是保證車載品質的同時擴大產品范圍，以及提高村田MLCC競爭力的源泉。
*1漿料是指液體中混入礦物等的泥狀混合物。在MLCC的制造中，將介電陶瓷的微粒子與液體粘合劑混合制成漿料，將其延展成薄板狀，形成漿料片（也稱為生片）。MLCC是在此基礎上涂上薄層電極糊后進行層疊、燒結后制作。
――反映市場需求的MLCC要從材料做起，那么，應該在很早之前就規(guī)劃好市場上需要的產品規(guī)格了吧？
沒錯。村田在開發(fā)產品時，堅持以市場動向為起點，描繪明確的路線圖。首先，從市場路線圖到捕捉電容器市場需求的需求路線圖，然后反映到產品路線圖中。通過這樣的活動，規(guī)劃在怎樣的時機將怎樣的產品投入市場，以及將來要供應多少年。
此外，包括材料部門和生產技術部門在內，要制作考慮到應用變化和電路技術變化等因素的技術路線圖，材料部門著眼于未來3年到5年，商品部門著眼于未來1年到3年，推進有先行意識的技術開發(fā)活動。當然，對未來的預測也會有不準的時候。為了提高預測的準確度，我們以市場部門為中心，認真聽取顧客的意見，在內部進行充分的假設論證，與此同時進行路線圖的描繪。
根據市場需求建立穩(wěn)定的供應體制
――村田的車載MLCC是在怎樣的體制下生產的呢？
村田車載用MLCC是以位于島根縣出云市的出云村田制作所為母工廠進行生產的（圖2）。該工廠創(chuàng)立于1983年，已經取得了汽車產業(yè)品質管理體系標準IATF 16949認證。無論產品銷往國內還是國外，先進產品都在這里生產。另外，2011年在馬尼拉郊區(qū)創(chuàng)建的菲律賓工廠也以生產車載產品為主。那里生產的是面向大眾消費市場的通用型產品。
除此之外，福井村田制作所和新加坡村田也建立了可以生產車載產品的體制。從業(yè)務持續(xù)計劃（BCP）的觀點出發(fā)，這些工廠將在出云村田制作所和菲律賓工廠無法生產的時候取代它們，以維持穩(wěn)定生產體制，完成供給任務。我們的多家工廠均已受到顧客認可，正在致力于在全球范圍內優(yōu)化供應體制。
圖2 村田的MLCC生產體制
在聯網方面，適合5G的 MLCC要求達到車載級別
――CASE的4個要素對車載MLCC分別有什么要求呢？首先來說說“C”，也就是聯網吧。
為了把汽車與云計算、交通基礎設施更緊密地連接起來，利用第5代移動通信系統（5G）的無線通信的速度將會越來越快。可想而知，在尖端智能手機中投入使用的先進MLCC會被寄予達到車載等級的期望。例如，用于天線匹配的高頻MLCC等。
另外，引進5G后如果能實現與ITS等協同的V2X*2，有可能會出現與動力總成系統聯動的應用，比如在檢測到前方擁堵時能自動踩剎車等。因此，需要可靠的MLCC來確保安全。
為了滿足這樣的要求，需要實現高品質、高可靠性的各種要素技術和加工技術。在村田，能為聯網的進步做貢獻的產品陣容豐富，比如匹配用的Q值*3高的電容器和V2X通信模塊用的電容器等。我們將以面向這些需求的技術為基礎，推進車載等級化。
*2 V2X（Vehicle to X）是指借助通信將汽車和其周圍的人、其他車輛、交通基礎設施等連接起來。
*3 Q值（品質系數：Quality Factor）是表示電容器性能高度的指標。
――5G應該會使用各種各樣的頻段。在車載MLCC的開發(fā)中，村田考慮的是面向哪種規(guī)格的產品呢？
主要考慮的是應對 “SUB6 *4”頻段。毫米波頻率太高，不會產生作為天線匹配用的電容器的需求。不僅僅是應對5G，應對4G LTE也是一樣的，對車載通信系統小型化的要求根深蒂固，對車載品質的小型、大容量MLCC的呼聲很高。經營通信模塊的顧客大多是從民用產品起步的，他們希望與智能手機同等的小型MLCC達到車載品質。響應這些需求是村田的使命。
*4 SUB6是指第5代移動通信系統中使用的頻段中在4G及以前未使用過的6GHz以下的頻段。
面向消耗大電力的自動駕駛系統電源的MLCC
――那么，關于CASE的“A”，也就是自動化，村田是怎么做的呢？
汽車自動化的進展非常顯著，過去的主要作用是輔助司機的駕駛，但今后系統將會成為司機，檢測道路狀況和行車環(huán)境的狀態(tài)，一邊做適當的判斷一邊操控汽車。為了實現這種高度的自動駕駛功能，需要對配置在汽車各個部位的多種傳感器收集到的大量數據進行處理。處理這些數據的高性能CPU和FPGA等應該會比以往搭載在汽車上的ECU消耗更大的電力。
向計算機提供大電力的電源系統的控制電路中，為了使控制IC正常工作，需要使用向其提供所需電荷的大容量MLCC（圖3）。隨著CPU等消耗的電流量的增加等，電源電路中使用的MLCC將會向大容量化和使用數量增加的方向發(fā)展。此外，為了提高安全性，確保電源電路發(fā)生故障時自動駕駛功能不會中斷，還存在電源電路冗長化的傾向，這也是MLCC使用數量增加的重要原因。
圖3 自動駕駛系統中高性能計算機的電源回路中裝配先進MLCC的方案
因此，小型、大容量的MLCC，以及可減少控制IC周邊使用的MLCC數量的具有低電感（低ESL*5）特性的MLCC的需求將會增加（圖4）。正因為自動駕駛功能是控制車輛運行的重要環(huán)節(jié)，所以必須擁有高度可靠性的車載級別應用程序。
*5 ESL是指等價串聯電感。電容器的等效電路模型可以表現為C、R、L各元件的串聯連接，其中的L被稱為等效串聯電感。
圖4 在CPU周邊使用低ESL的MLCC以減少數量
――自動駕駛汽車上會搭載各種各樣的傳感器，傳感器周邊會產生對MLCC的新需求嗎？
攝像頭和毫米波雷達中的電路會采用同樣的電源設計。基本上會附帶驅動這些傳感器的控制IC的電源線路，電源線路中會使用MLCC。這里也有小型、大容量化的要求。
免責聲明：本文為轉載文章，轉載此文目的在于傳遞更多信息，版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問題，請聯系小編進行處理。
推薦閱讀：
