www.188betkr.com 讯近年来,随着电子设备技术迭代,汽车电子化利用率的提高,物联网、人工智能产业的发展,使各类电子化产品的功能呈现出多元化趋势,复杂性也在逐步增强,对高端MLCC的需求也随之增长。
而对于高端MLCC而言,不论是小尺寸还是高容量,都指向材料的精密度和介电性能。若要在一定的体积上提升电容量,一是材料上增加介电常数、二是降低介质厚度,增加MLCC内部的叠层数量。因此,原材料和制备工艺都是关键要素。
来源:国瓷材料
配料对MLCC容量的影响
配料是将陶瓷粉末、PVB 粘合剂、有机溶剂(甲苯、无水乙醇)、添加剂(包括分散剂、增塑剂、消泡剂、稀释剂等)按照一定比例和顺序充分混合,经过砂磨机,在一定的砂磨时间及转速作用下,将各组分充分分散均匀,使粘合剂均匀的包裹在陶瓷粉末上,形成具有一定流动性的稳定的陶瓷浆料,以备流延使用。这是MLCC制备的第一步,也是至关重要的一步,从产品的角度来讲,配料工艺的好坏,直接决定了最终产品质量的好坏。配料对MLCC容量的影响,主要是体现在以下几个方面:
瓷浆的粒度、比表面积:瓷浆的粒度越小,比表面积越大,表面能越大,活性越高,烧结时的温度越低,相同条件下,烧结收缩率越大,烧结致密性越好,对应的介质厚度越小,容量越大。
瓷浆的粘度、固含量:固含量越大,粘度相对也更大,相同条件下,烧结膜厚收缩越小,对应的介质厚度越大,容量越小。
流延对MLCC容量的影响
流延是将配料制得的陶瓷浆料,经过流延头,将陶瓷浆料均匀的涂布在PET膜上,再经过烘箱烘干,从而获得厚度均匀的陶瓷膜片。流延对MLCC容量的影响,主要体现在以下几个方面:
陶瓷膜片的厚度、重量:陶瓷膜片的厚度不均匀,会导致容量分散,集中度差。
陶瓷膜片的密度:膜片密度越大(面密度越高),相同条件下,烧结膜厚收缩相对较小,对应的介质厚度越大,容量越小。
膜片外观:
进气排气量:在流延过程中,排气量一般要比进气量大,在一定的体积内产生负压,有利于挥发出来的溶剂蒸汽的排出。但是负压过大,容易将烘箱内的热量排出,烘箱内温度不足,导致瓷浆的溶剂挥发不完全,膜片“较湿”,膜片密度较大,容量越小。
印刷对MLCC容量的影响
丝网印刷是在流延好的膜片上,通过丝网将内电极浆料印刷在陶瓷膜片上,经过高温烘干,从而形成具有一定形状和尺寸的电极图形,经过叠层错位的方式形成MLCC 的内电极结构。
印刷对MLCC容量的影响,主要是体现在以下几个方面:
电极图形:电极图形越清晰,针孔,白点,锯齿,毛刺越小,电极图形越完整,内电极图形有效面积越大,对应的容量越大。
印刷内电极印重、印厚:印刷内电极印重或印厚越大,对应的容量越大。
电极肥大、重影、电极渗开:电极肥大或重影,会造成图形尺寸偏大,电极有效面积越大,对应的容量越大,但是可靠性会降低。电极渗开是印刷图形边缘存在类似水印的现象,会造成容量分散,容量命中率变差。
叠层对MLCC容量的影响
叠层是将印刷好内电极的陶瓷膜片,根据设计要求,按照一定的错位方式交错的叠压在一起,形成一个巴块。叠层的对位精度,将直接影响到上下电极的正对面积,进而影响产品的容量。
叠层对MLCC容量的影响, 主要是体现在以下几个方面:
设计层数:通常设备会按照设计层数进行堆叠,但是出现技术错误,就会造成实际叠层层数和设计层数的有偏差,影响产品容量。
叠层巴厚:叠层时的温度越高,压力越大,巴块的巴厚越薄,相应的介质膜片变薄,容量变大。
排胶和烧结对MLCC容量的影响
排胶和烧结是MLCC制备的关键工序,其目的是避免瓷体烧结时有机物的快速挥发导致分层和开裂等缺陷。选择合适的温度、升温速率和排气量会直接影响MLCC芯片的排胶效果。
MLCC的烧结是陶瓷和含有金属的内电极共烧的,而二者开始收缩的温度和收缩率是不同的。极限的高端MLCC产品,单层陶瓷介质上只有3-5个陶瓷颗粒,最多要叠几百到一千层,内部结构的变化非常容易导致产品内部出现裂纹,因此烧结炉的升温速率、控温精度和合理的烧结工艺的制定非常关键。
对于薄层介质的高容产品(<3μm),内电极和介质之间的收缩率差异更明显,通常采用 RHK 快速烧结工艺(25 ℃/min),实现内电极和介质共烧,减少了电极浆料团聚和孔洞现象的产生,改善了内电极的连续性,从而提高了产品容量。
倒角对 MLCC 容量的影响
倒角是将烧结后的芯片、球磨介质、水和添加剂按一定比例充分混合,在一定转速的研磨下,将芯片表面打磨光滑,使内电极充分暴露的过程。对于高容产品,由于烧结后的产品内应力大,倒角后,容易出现微裂、分层甚至开裂的现象,导致MLCC容量会偏低或分散,通常可以采用烧前生倒来改善烧结后熟倒,避免烧结后应力过大开裂。
倒角前后形态示意图
电镀对 MLCC 容量的影响
电镀是烧端后的芯片,在电镀溶液中,利用电化学反应,在芯片的金属表面沉积镍和锡的过程。根据产品烧端后的情况,有些产品会在电镀前对端电极层进行镀前处理,确保端电极的致密,避免在端镀过程出现镀液渗漏的现象,导致容量低。
参考来源:
林显竣等:制备工艺对多层陶瓷电容器容量的影响研究
胡程康:钛酸钡陶瓷的冷烧结工艺探索及性能研究
微容科技:MLCC制作流程详解
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