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1、1,目录 一、电容简介 2 二、瓷介的基本知识.3 三、内电极材料的基本知识.4 四、端（外）电极材料的基本知识.5 五、电容的设计.6 六、生产工艺过程（配料）.7 七、生产工艺过程（流延）.8 八、生产工艺过程（丝印）.9 九、生产工艺过程（层压）.10 十、生产工艺过程（切割、装钵、排胶）.11 十一、生产工艺过程（烧结）.12 十二、生产工艺过程（倒角）.15 十三、生产工艺过程（封端）.16 十四、生产工艺过程（烧银）.17 十五、生产工艺过程（电镀）.18 十六、一般电性能.19 十七、电容量 （C）.20 电容量 与温度的关系.21 电容量 与电压的关系.22 电容量 与频率的关
2、系.23 电容量 与时间的关系.24,十八、损耗（DF）.25 十九、绝缘电阻(IR)26 二十、耐电压（BWV）.27 二十一、可靠性试验及失效的基本分析.2829 二十二、标签问题.30 二十三、纸带问题 .3138 二十二、断裂问题 .3949 二十二、焊接问题 50 二十二、外观不良 二十二、Q值ESR问题 . 二十二、 其它 .,2,外电极（铜层/银层） Outer Electrode（cuprum /Silver Base）,外电极（镍层） Outer Electrode（Nickel layer）,外电极（锡层） Outer Electrode（Tin layer）,金属内电极
3、Inner Electrode,陶瓷体 ceramic body,定义：所谓片式多层瓷介电容器（MLCC）-简称片式电容，是由涂好电极的陶瓷膜片以一定的方式叠合起来，最后经过一次性烧结成整体而来，其内部结构类似独石，故也叫独石电容器。,3,瓷介的基本知识,一、瓷介的分类 我们把用来制造片式多层瓷介电容（MLCC）的陶瓷叫电容器瓷。这里所说的瓷介就是用电容器瓷制成的陶瓷介质。 分类 按用途分可分为三类：1、高频热补偿电容器瓷（UJ、SL等）；2、高频热稳定电容器瓷（NPO）； 3、低频高介质电容器瓷（X7R、Y5V、Z5U） 按温度系数分可分为二类：1、负温度系数电容器瓷（即高频热补偿电容器瓷）
4、；2、正温度系数电容器瓷（即平时我们常说的COG、X7R、Y5V瓷料） 按工作频率分可分为三类：低频、高频、微波介质 高频热补偿、热稳定电容器是专供I类瓷介电容器作介质用，其瓷料主要成分是MgTiO3、CaTiO3、SrTiO2再加入适量稀土类氧化物等配制而成。其特点是介质系数较大，介质损耗不，温度系数和范围广，一般在（+120-5600）ppm/之间可调。高频热补偿电容瓷常用来制造的负温产品，其用途最广的地方就是振荡回路，像彩电高频头。大家知道，振荡回路都是由电感和电容组成，回路中的电感线圈一般具有正的电感温度系数。因此，为了保持振荡回路中频率不随温度变化而发生漂移，就必须先用具有适当的负温
5、度系数的电容来进行补偿。 低频高介电容器是指强介质铁电陶瓷，一般作类瓷介电容器的介质。具有自发极化性质的非线性陶瓷材料，一般以钛酸钡（BaTiO3）为主体的铁电陶瓷，其特点是介电系数特别高，一般数千甚至上万；介电系数随温度呈非线性变化，介电常数随施加的外电场有非线性关系。 二、瓷介代号 陶瓷介质的代号是按其陶瓷粉料的温度特性来命名的。常用的几种陶瓷粉料的含义如下： NPO：温度系数是30ppm/ X7R：温度特性X代表-55 7代表+125 温度系数R代表15% Y5V：温度特性Y代表-25 5代表+85 温度系数V代表-80%+30%,4,电极材料的基本知识,一、内电极材料 内外电极是电容器
6、的重要组成部分。内电极主要是用来贮存电荷，其有效面积的大小和电极层数的连续性是影响电容质量的两大因素。 片容的内电极是通过印刷而成，因此，内电极材料在烧结前是以具有流动性的金属或金属合金的浆料的形式存在，故叫内电极浆料，简称内浆。由于片式多层瓷介电容器采用BaTi03系列陶瓷作介质，此系列陶瓷材料一般都在9501300左右烧成；故内电极也一般选用高溶的贵金属Pt、Pd、Au等材料，要求能够在1400左右高温下烧结而不致发生氧化、熔化、挥发、流失等现象。几种金属的熔点：,金属镍作为内电极是一种非常理想的贱金属，而且具有较好的高温性能，其作为电极的特点：（1）Ni原子或原子团的电子迁移速度较Ag和
7、Pd-Ag都小。（2）机械强度高。（3）电极的浸润性和耐焊接热性能好。但它在高温下易氧化成绿色的氧化镍，从而不能保证内电极层的质量。因此，它必须在还原气氛中烧成。然而，恰恰相反，含钛陶瓷如果在还原气氛中烧结，则Ti4+将被还原成低价的离子而使陶瓷的绝缘下降。因此，要使Ni电极的质量和BaTi03含钛陶瓷的介电性能同时得到保证的话，一般采用真空状态烧结或惰性气体或其它保护气氛状态烧结。,5,二、端电极材料 外电极主要是将相互平行的各层内电极并联，并使之与外围线路相连接的作用。片容的外电极就是电容的端头。其对片容最大的影响主要表现在芯片的可焊与耐焊性能方面。目前有三种基本方式： （1）纯银端电极。
8、因银与锡的熔点相关比较大，因此，此端电极一般只适用于手工烙铁焊。此焊接方式的优点在于焊接时，只有芯片的两端承受烙铁的高温热冲击，而瓷体受热冲击相对较小，因此，电容器受热冲击的影响较小，但效率较低。 （2）纯铜端头 （3）三层电极 即Ag-Ni-Sn共三层。第一层银层是通过封端工序上去的；第二层镍层和第三层锡层是通过电镀工艺镀上去的。因为此端电极最外层为锡层，因此适合所有的焊接。三层电极的作用： Ag：与内电极良好接触，其直接影响芯片的可靠性。 Ni：热阻挡层，其厚度对芯片的耐焊接热有直接的影响。 Sn：与外围线路有良好接触，直接影响芯片可焊性能。 此焊接方式的特点是适合大规模自动化生产，即SM
9、D贴片系统，但在焊接时，整个芯片需多次承受热冲击。因此，某种程度上会使瓷体遭受不必要的损受，影响芯片的可靠性。,6,片容的基本设计,一、型号规格（英寸）的设计 常用的型号规格有0603、0805、1206，具体尺寸换算如下：例如1206中的“12”表示芯片长为0.12英寸，即0.1225.4=3.08mm (1英寸=25.4mm) 芯片的厚度一般根据客户的需要来定，其设计一般要考虑瓷介的收缩比。瓷介的收缩比一般在1520%之间。如0805B103K500NT其生片设计厚度为1.16mm，而烧结后的芯片厚度一般在0.850.90mm之间。 二、电容量的设计 电容的电容量主要由它的几何尺寸和介质的
10、介电常数来决定。电容量的单位是法拉，用F表示。在实际就用中法拉的单位太大，一般采用毫法（mF）、微法(uF)、纳法(nF)和皮法(pF).它们之间的换算关系如下： 1F=103 mF =106 uF =109 nF =1012 pF 设计公式如下： C= KMN/T 其中：C-电容量； K-介电常数；M-丝网常数（内电极面积） N-设计层数；T-介质厚度（单位1mil=25.4um) 电容量的设计值一般同实际值有一定的差距，主要是由于生产中材料不均匀和结构、工艺上的种种原因造成的，即使原来采用的材料是相同的，并采用了相同的结构、工艺、按设计要求制得的电容器的电容量也有一定的分散性。因此，我们规
11、定了容量的允许偏差，即误差级别。 三、耐压的设计 在材料一定的情况下，一般由两个因数来决定。介质的厚度、内电极的结构。在实际设计生产中，我们一般也需要考虑客户的使用条件，即电容的工作环境。,7,生产工艺过程（配料） 一、配料 配料即瓷浆制备，将一定量的瓷粉、粘合剂、甲苯、已醇等有机溶剂按一定的比例，通过球磨的方式使之混合均匀，形成具有一定电气性能和物理性能的陶瓷浆料，以供流延制膜之用。 配料的关键之处有以下几点：1）每种瓷料的配制都必须严格按照工艺规定的配方来进行，各种材料的比例不能随意更改。2）配料各器具和操作夹具都必须是十分洁净，配料间的环境卫生也一般要求近乎无尘无杂。3）球磨时间和方式都
12、必须合理，时间过长过短，球磨速度过快过慢都不利于瓷粉的分散。4）各万分的含水量不能高于0.01%，因为水分的存在会使瓷浆流延时产生大量的气泡。 浆料中各种材料成份的作用如下： 粘合剂：使瓷粉分散均匀，其最理想的状态是将每一个瓷粉颗粒包围起来并粘结在一起。 甲苯、乙醇：辅助瓷粉与粘合剂更好的混合。 脱膜剂：能使膜片较为容易从钢带上拿起来。 柔软剂：使膜片具有更好的柔软性，即可塑性。 消泡剂：减少球磨过程中浆料所产生的气泡。 浆料的常检指标就是浆料的粘度，其单位是时间/秒。,8,生产工艺过程（流延） 二、流延 流延也就是将配制好的瓷浆注塑在一定的载体上，通过一定温度的干燥，形成一定厚度和宽度并具有
13、一定强度和弹性的致密的陶瓷膜片。 影响膜片质量最主要的因素有： 针孔：膜片中如有针孔存在，丝印时将会发生银浆渗透的现象，同时烧结后介质将留下相应的孔洞，这样将会大大降低介质的耐压性能和可可靠性 气泡：膜片中如有气泡存在，丝印时同样会发生银浆渗透现象，同时气泡的存在一定程度上减少了膜片的厚度，这样会影响电容量的设计和电性能的可靠性。 灰尘杂质：膜片如有灰尘杂质的存在，在丝印时会使介质的厚度减少，同时会影响瓷介的电气性能。,9,生产工艺过程（丝印） 三、丝印 丝印就是将流延出来的膜片按工单设计要求叠压好保护层和夹层，再将内电极浆料印刷在陶瓷介质上，并按一定的错位方式叠合在一起，形成一个整体，即巴块
14、。 电容的内电极是用来贮存电荷的，因此内电极图形的平整性、连续性与结构等将直接影响电性能与可靠性。因此，丝印对工艺卫生、生产设备的精度、员工的操作技能、质量意识有着十分高的要求。 工艺卫生方面，因丝印是直接对电容的核心内电极进行操作，所以对现场操作员工的个人卫生、生产的大环境、原材料的洁净度要求都十分严格，不能有任何的尘埃与杂质。 同时，丝印是印刷好内电极并将有内电极的介质叠合在一起，因此对设备的精度有较高的要求，印刷时上下电极正对位置不能有移位与偏斜，否则将直接影响电容的可靠性。 丝网印刷出来内电极对芯片的性能有着至关重要的影响。银重与银层的光滑平整度是衡量内电极好坏的重要参数。银层偏厚、印刷不均匀会造成生产成本的提高，并且当芯片受电场作用时，内电极凹凸处会骤集过多的电荷而使内电极击穿，或形成板电阻使内电极发热过多而烧坏。反之，如果银重过轻或电极印刷不清，则会直接影响电容器的容量，同时其损耗会增加。,10,生产工艺过程（层压） 四、层压 层压就是使巴块在一定的温度和水压下均衡受压,从而使坯块的各层介质与内电极紧密接触，形成致密的坯块，使得高温烧结后瓷体致密性好，以防止巴块内部分层。 影响层压质量的主要因素有：水温、水压与层压时间。这三者与层压质量并非成线性关系，而是有一最佳值。,
