中國粉體網訊 近年來,隨著電子設備技術迭代,汽車電子化利用率的提高,物聯(lián)網、人工智能產業(yè)的發(fā)展,使各類電子化產品的功能呈現(xiàn)出多元化趨勢,復雜性也在逐步增強,對高端MLCC的需求也隨之增長。
而對于高端MLCC而言,不論是小尺寸還是高容量,都指向材料的精密度和介電性能。若要在一定的體積上提升電容量,一是材料上增加介電常數(shù)、二是降低介質厚度,增加MLCC內部的疊層數(shù)量。因此,原材料和制備工藝都是關鍵要素。
來源:國瓷材料
配料對MLCC容量的影響
配料是將陶瓷粉末、PVB 粘合劑、有機溶劑(甲苯、無水乙醇)、添加劑(包括分散劑、增塑劑、消泡劑、稀釋劑等)按照一定比例和順序充分混合,經過砂磨機,在一定的砂磨時間及轉速作用下,將各組分充分分散均勻,使粘合劑均勻的包裹在陶瓷粉末上,形成具有一定流動性的穩(wěn)定的陶瓷漿料,以備流延使用。這是MLCC制備的第一步,也是至關重要的一步,從產品的角度來講,配料工藝的好壞,直接決定了最終產品質量的好壞。配料對MLCC容量的影響,主要是體現(xiàn)在以下幾個方面:
瓷漿的粒度、比表面積:瓷漿的粒度越小,比表面積越大,表面能越大,活性越高,燒結時的溫度越低,相同條件下,燒結收縮率越大,燒結致密性越好,對應的介質厚度越小,容量越大。
瓷漿的粘度、固含量:固含量越大,粘度相對也更大,相同條件下,燒結膜厚收縮越小,對應的介質厚度越大,容量越小。
流延對MLCC容量的影響
流延是將配料制得的陶瓷漿料,經過流延頭,將陶瓷漿料均勻的涂布在PET膜上,再經過烘箱烘干,從而獲得厚度均勻的陶瓷膜片。流延對MLCC容量的影響,主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
陶瓷膜片的厚度、重量:陶瓷膜片的厚度不均勻,會導致容量分散,集中度差。
陶瓷膜片的密度:膜片密度越大(面密度越高),相同條件下,燒結膜厚收縮相對較小,對應的介質厚度越大,容量越小。
膜片外觀:
進氣排氣量:在流延過程中,排氣量一般要比進氣量大,在一定的體積內產生負壓,有利于揮發(fā)出來的溶劑蒸汽的排出。但是負壓過大,容易將烘箱內的熱量排出,烘箱內溫度不足,導致瓷漿的溶劑揮發(fā)不完全,膜片“較濕”,膜片密度較大,容量越小。
印刷對MLCC容量的影響
絲網印刷是在流延好的膜片上,通過絲網將內電極漿料印刷在陶瓷膜片上,經過高溫烘干,從而形成具有一定形狀和尺寸的電極圖形,經過疊層錯位的方式形成MLCC 的內電極結構。
印刷對MLCC容量的影響,主要是體現(xiàn)在以下幾個方面:
電極圖形:電極圖形越清晰,針孔,白點,鋸齒,毛刺越小,電極圖形越完整,內電極圖形有效面積越大,對應的容量越大。
印刷內電極印重、印厚:印刷內電極印重或印厚越大,對應的容量越大。
電極肥大、重影、電極滲開:電極肥大或重影,會造成圖形尺寸偏大,電極有效面積越大,對應的容量越大,但是可靠性會降低。電極滲開是印刷圖形邊緣存在類似水印的現(xiàn)象,會造成容量分散,容量命中率變差。
疊層對MLCC容量的影響
疊層是將印刷好內電極的陶瓷膜片,根據(jù)設計要求,按照一定的錯位方式交錯的疊壓在一起,形成一個巴塊。疊層的對位精度,將直接影響到上下電極的正對面積,進而影響產品的容量。
疊層對MLCC容量的影響, 主要是體現(xiàn)在以下幾個方面:
設計層數(shù):通常設備會按照設計層數(shù)進行堆疊,但是出現(xiàn)技術錯誤,就會造成實際疊層層數(shù)和設計層數(shù)的有偏差,影響產品容量。
疊層巴厚:疊層時的溫度越高,壓力越大,巴塊的巴厚越薄,相應的介質膜片變薄,容量變大。
排膠和燒結對MLCC容量的影響
排膠和燒結是MLCC制備的關鍵工序,其目的是避免瓷體燒結時有機物的快速揮發(fā)導致分層和開裂等缺陷。選擇合適的溫度、升溫速率和排氣量會直接影響MLCC芯片的排膠效果。
MLCC的燒結是陶瓷和含有金屬的內電極共燒的,而二者開始收縮的溫度和收縮率是不同的。極限的高端MLCC產品,單層陶瓷介質上只有3-5個陶瓷顆粒,最多要疊幾百到一千層,內部結構的變化非常容易導致產品內部出現(xiàn)裂紋,因此燒結爐的升溫速率、控溫精度和合理的燒結工藝的制定非常關鍵。
對于薄層介質的高容產品(<3μm),內電極和介質之間的收縮率差異更明顯,通常采用 RHK 快速燒結工藝(25 ℃/min),實現(xiàn)內電極和介質共燒,減少了電極漿料團聚和孔洞現(xiàn)象的產生,改善了內電極的連續(xù)性,從而提高了產品容量。
倒角對 MLCC 容量的影響
倒角是將燒結后的芯片、球磨介質、水和添加劑按一定比例充分混合,在一定轉速的研磨下,將芯片表面打磨光滑,使內電極充分暴露的過程。對于高容產品,由于燒結后的產品內應力大,倒角后,容易出現(xiàn)微裂、分層甚至開裂的現(xiàn)象,導致MLCC容量會偏低或分散,通?梢圆捎脽吧箒砀纳茻Y后熟倒,避免燒結后應力過大開裂。
倒角前后形態(tài)示意圖
電鍍對 MLCC 容量的影響
電鍍是燒端后的芯片,在電鍍溶液中,利用電化學反應,在芯片的金屬表面沉積鎳和錫的過程。根據(jù)產品燒端后的情況,有些產品會在電鍍前對端電極層進行鍍前處理,確保端電極的致密,避免在端鍍過程出現(xiàn)鍍液滲漏的現(xiàn)象,導致容量低。
參考來源:
林顯竣等:制備工藝對多層陶瓷電容器容量的影響研究
胡程康:鈦酸鋇陶瓷的冷燒結工藝探索及性能研究
微容科技:MLCC制作流程詳解
(中國粉體網編輯整理/空青)
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