MLCC基础知识MLCC行业介绍多层陶瓷电容器的起源可追逆到二战期间玻璃釉电容器的诞生，由于 性能优异的高频发射电容器对云母介质的需求巨大，而云母矿产资源缺以 及战争的影响，美国陆军通信部门资助陶瓷实验开展了喷涂下班釉介质和 丝网刷银电极经叠层层共烧，再烧附端电极的独石化工艺研究在战后得到 进一步推广并逐渐变为今天的二种型湿法工艺，干法工艺要追到二战期 间诞生的流延工艺技术，在1943-1945后美国开始流延工艺技术的研究 并组装一台流延机为钢带流延机，并在1952年获得专利二战后苏联与美国电容器技术似入我国并形成一定的生产规模，为了 改进性能，扩大生产规模，60年代我国产业界开始尝试用陶瓷介质进行轧 膜成型，卬刷叠层工艺制造独石结构的瓷介电容器在80年代随着SMT与MLC技术的发展，MLC的高比容介质薄层化趋 势突破专统厚度范围，二种干法流延方式被世界大多类MLC生产厂家普通 使用，80年代以來我国引进了干法流延和湿法印刷成膜及相关生产技术, 有效地改善了 MLC制造工艺水平随后92-96年FI本引入了 SLOT-DIE流延头的新技术实现厚度为2— 25MM代表了流延技术的最高水平（先后有康井、平野、横III生产的流延 机）。
独石电容器是由涂冇电极的陶瓷膜素坯，以一定的方式叠全起來最后经过一次焙烧成一整体，故称为“独石”也称多层陶瓷电容器（MLCC）独石电容器的特点是具冇体积小、比容大、内电感小、耐湿、寿命长、 可靠性高的优点；独石电容器的发展取决于材料（包括介质材料、电极浆 料、粘合剂）和工艺技术的发展，其中陶瓷介质有差决定性作用独石瓷 介电容器有两种类型：一种为温度补偿型（是MGTTD3、CATI03和TI02 或以这些为基础再加入稀土氧化物、氧化祕、粘土等配制成的瓷料；而加 一种是高介电系数型，以BATT03主要成分高温烧成料，电导率大、焊接方便、价格不高、工艺性好，但银电极在高温、 高湿、强直流电场作用下银离子易迁移，造成电容器失效的主要原因，故 目前沿用低温烧结用银锂结合（950-1100度）材料的用途是由其性能所决定的，而材料的性能异不是一成不变的， 可以通过改变厚材料的纯度，粒度或各种添加剂和各工艺因素等进行改性由于BATIO3 （烧温高一般在1300度以上烧成）制作独石电容器需高 熔点的贵金属，钳、耙、银、铜作电极（但内电极成本为30%-80%）其 次是烧成吋为避免内电极氧化，熔融、必需用NI在空气中会氧化，因而用NI电极的MLC应低氧分压下烧结，否则 NI电极将氧化并向陶瓷内扩散，（用NI厚子迁移速度较银、耙都小，其外 电极用NI与内电极同时烧成，电极联接的可靠性高）独石电容器的可靠性，在长期使用过程中，在高温和直流电场作用下 电性能逐渐变劣，表现损耗增加，绝缘下降以至短路，（主要由于介质存 在缺陷如微气孔、裂纹以陶瓷片薄的区域或由内电极靠得较紧的部分其属 增加导致发热从而降低了绝缘电阻。
MLCC沿着小型化、高频化、多功能化方向发展广泛应用于飞行仪 器运载火箭、星定位、导航、雷达、电子对抗等微型电子MLCC片或多层陶瓷电容器的结构特点：(片状、多层次结构、平行排列使卬刷有效面积增大)陶瓷本身为多孔性，而MLCC要求孔洞越少越好，故此每个工序都能 使MLCC产生致命的欠缺，严格控制每道工艺环节非常重耍MLCC的生产工艺过程第1节MLCC前道工序生产工艺过程配料配料是MLCC生产工艺的第一道工序，故语云：“万事开头难”从事种 厚材料的来料到瓷浆的形成都需经过科学的试验反复验证并通过摘优先 取的下面我们介绍配料工序的生产工艺厚材料来料 按工艺配方配制 球磨 成浆配料术语配料将陶瓷粉和粘合剂及溶剂等按一定比例经过球磨一定吋间，形成 陶瓷浆料配料所用的陶瓷材料1、 按材料特性分类可分为：NPO (COG)、X7R、Y5V三种2、 按材料类型可分为：BME、NME两种类型同3、 时均包括NPO (COG)、X7R、Y5V特性材料4、 我公司目前所用的陶瓷材料，5、 材料如下：BME 类：(1) NPO (COG) CG—33C (CG—32)(2) X7RAD342NAD352N X7R-NINME 类：(1) NPO (COG) CG800LC CG300L COG150LCGL400 VLF-220B(2) X7R AD302J(3) Y5V瓷粉的作用是：瓷介电容的主要材料，烧成后成为持硬性脆，多晶多 相结构的瓷体配瓷浆所用的粘合剂6、我司目前用于配瓷浆所用的粘合剂是PVB树脂系列粘合剂，7、主 要有福州粘合剂(F518N、F518NC)、宇阳粘合剂(EYBP-C01)、美国粘合 剂(B74001)o& 粘合剂的作用是：通过分散过程，9、粘合剂均匀地包围着每一 粒瓷粉即每一粒瓷粉具有粘性，10、以便制作合格膜片。
四、配瓷浆所用的添加剂：我司目前配制的瓷浆所用到的添加剂主要冇：消泡剂(DC350)、增塑剂(DOP)、分散剂(KD・1、AKM0531)2、 消泡剂作用是：消泡、抑泡3、 增幫剂作用是：使膜片增加塑性和柔韧，不易断裂4、 分散可增强瓷粉和分散剂作用是：湿润及粘合剂新和力，使瓷粉 容易分散在粘合剂中，并使体系稳定不易破坏瓷浆所用的溶剂： 我司目前用于配制瓷浆所用的溶剂有甲苯、无水乙醇两种，其作用是:使瓷粉与粘合剂更好地均合均匀，使之具冇合适的粘度（即冇调整瓷浆粘 度的作用）o瓷浆配方的组成：瓷浆配方由瓷粉、粘合剂、溶剂、添加剂各组份按一比例组成，瓷浆 的配方工艺是由工程技术人员通过科学试验收集数据总结经验后所定的, 故对配方中所需的材料，数量必须准确无误瓷浆球磨（目的是使瓷浆分散好）1＞球磨工艺参数主要有球磨罐的转速（球磨机电机转速）、球磨的 时间2、 球磨罐的分类：球蘑罐分为小罐（10L以下）、中罐（10L—25L）、大罐（25L以上）三 种，又分别用字母DG、ZG、XG來表示，小罐一般用于试验中，中罐也可 以用地试验也可以实行中批生产，大罐一般用于正常生产3、 磨介（错球）目前我司使用的磨介（错球）直径为5MM、3MM,目前大多数冇5MM 的磨介一研磨浆料。
4、 瓷浆分散机理通过球磨作旋转运动使罐内介质补提起后呈倾流状态滚边滑下，球体 裁一、电容器基础电容器基本模型是一种中间被电介质材料隔开的双层导体电极所构 成的单片器件，如图1所示这种介质必须是纯绝缘材料，它的特性在很大程度上决 定了器件的电性能介质特性取决于电介质材料对电荷的储存能力（介电常数）和对外电 场的本征响应，也就是电容量，损耗特性、绝缘电阻、介质抗电强度、老 化速率以及上述性能的温度特性图1单层平板电容器通常，电容器采用的介质材料见表1,主要包括：空气（介电常数K 儿乎与真空相同，定义为1）;天然介质：如云母，介电常数（K）为4〜8； 合成材料：如陶瓷，K值范围由9〜1500电容器所用陶瓷介质是以钛酸盐为主耍成份，可以通过配方调整制成 具冇极高介电常数和其他适当电特性的介质材料这是陶瓷电容器，尤其 是片式多层陶瓷电容器（MLCC）技术的基础MLCC制造过程中的所有工 艺和其它材料的确定原则都趋向于实现其介电性能的最优化表1各种材料的介电常数二、电容量电容器的基本特性是能够储存电荷（Q）储存电荷量Q与电容量（C） 和外加电压（V）成正比Q 二 CV因此，充电电流被定义为：l=dQ/dt=QdV/dt当电容器外加电压为1伏特，充电电流为1安培，充电吋间为1秒吋，电容量定义为1法拉。
C二Q/V二库仑/伏特二法拉由于法拉是一个很大的测量单位，在实用中不会遇到，常用的是法拉的分数，即：微法(U F) = 10-6F毫微法，乂称为：纳法(nF) = 10-9F微微法，又称为：皮法(pF) = 10-12F三、影响电容量的因素施加电压的单片电容器如图1,其电容量正比于器件的儿何尺寸和相 对介电常数：C二KA/ft在这里C二电容量；K二相对介电常数，简称介电常数；A二电极层面积; t二介质厚度；f二换算因子(在基础科学领域：相对介电常数用"表示在 工程应用中以K表示，简称为介电常数)在英制度量单位体系中，f=4.452,尺寸A和t用英寸，电容量值用微 微法表示例如：图1所示器件，面积1.0英寸X 1.0英寸，介质厚度为 0.056英寸，介电常数为2500o2500x1.0x(1.0)C= = 10027 pF4.452x0.056对于同一电容器，采用公制体系，换算因子f=11.31,尺寸用cm,容 值也用微微法(pF)表示门贝归2500x2.54x2.54C = =10028pF 11.31x0.1422可见，电容量和几何尺寸的关系是很明确的，增大电极面积和减少介 质厚度，均可获得较大容量值。
然而，无休止地增大单层电容器的面积或 减少介质的厚度是不切合实际的因此，提出了平行阵列式迭层型电容器 的新概念,按这种方式可以制造比体积电容很大的单个器件，如图2所示在这种“多层”结构中，由于平行地排列了多层电极，使电极有效面 积A得以增大，而在电极间的介质厚度t 则有可能进一步减薄，因此，电容量C随 介质层数N的增大和介质厚度t 的减小而增大这里，A 是两两相对 的交错电极重合面积： 图2MLCC结构图KANC =4.452V用同样的介质材料，过去在1.0英寸X 1.0英寸X0.056英寸单层电容 器上所获得的容量，现在以30层介质厚度为0.001英寸的多层电容器即可 获得迭层结构所需尺寸仅为0.050英寸X 0.040英寸X 0.040英寸，电极 重合面积A 为0.030英寸X 0.020英寸2500x0.030x0.020C= =10107 pF4.452x0.001这一实例表明多层结构在提供同样大容量的情况下，体积较单层器件缩小700倍因此，通过优化儿何尺寸，选择具有优良电性能的介质材料, 设计制造的片式多层电容器即可具有极大的比体积电容对介质材料的耍求是，具有高介 电常数，并且在制成薄层结构后仍保持良好的绝缘电阻和介质抗电强度等。
四、电容量的分类在工业生产中，介质材料是根据电容量温度系数来进行区别和分类的 片式多层陶瓷电容器通常采用两大类别材料生产，即1类陶瓷介质和2类 陶瓷介质第三种（3类瓷）是用于制造单层型圆片电容器的阻档层或晶 界层型陶瓷介质（即：半导体陶瓷介质）用环境试验箱测量由室温（25C）变化到一定温度时的容量变化即可 确定温度系数温度系数QC表示为温度每变化1摄氏度，电容量较初始 值的变化率，单位以百万分之一（ppm/C）计1类瓷介电容器具冇线性 温度系数，可根据a C规定其特性组别温度系数ciC的计算方法如下：C2-C1a C （ppm/C） = X106Cl （T2-T1）这里C1=T1的电容量，C2=T2的电容量2类瓷介电容器的容量随环境温度呈非线性关系变化，无法用线性化 的温度系数来表征英温度特性（TC）只能以电容量较初始值的变化（△ C/C）的白分率（％）来表示在EIA、MIL、GB、IEC、JIS等标准温度范围（-55C —85C >-55C~ 125C等）内的TC特性通常用△ C/C-T曲线来表示K1类陶瓷介质根据美国电子工业协会标准（EIA）暨美国国家标准（ANSI）ANSI/EIA-198-E-1997规定，1类瓷温度系数用字母一数字一字母的三位代 码来定义，如表2所示。
在MLCC中最普遍采用的1类瓷是COG,即温度 系数为0ppm/。