《片式叠层陶瓷电容器MLCC课堂PPT》由会员分享，可在线阅读，更多相关《片式叠层陶瓷电容器MLCC课堂PPT（90页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1片式叠层陶瓷电容器片式叠层陶瓷电容器(MLCC) 2MLCC简介简介n片式叠层陶瓷介质电容器（片式叠层陶瓷介质电容器（Multi-layers Ceramic Capacitor, 缩写为缩写为MLCC），俗），俗称独石电容器，是陶瓷电容器中的一个称独石电容器，是陶瓷电容器中的一个重要部分。重要部分。n MLCC结构类似于并联叠式的瓷介电容结构类似于并联叠式的瓷介电容器，其特点是将涂有金属电极的瓷介坯器，其特点是将涂有金属电极的瓷介坯体与电极同时烧结成一个整体，这种结体与电极同时烧结成一个整体，这种结构称为独石结构，故有独石电容器之称。构称为独石结构，故有独石电容器之称。 3n它是电子信息产
2、业最为核心的电子元件之一，除它是电子信息产业最为核心的电子元件之一，除具有一般瓷介电容器的优点外，还具有体积小、具有一般瓷介电容器的优点外，还具有体积小、容量大、机械强度高、耐湿性好、内感小、高频容量大、机械强度高、耐湿性好、内感小、高频特性好、可靠性高等一系列优点，并且可制成不特性好、可靠性高等一系列优点，并且可制成不同容量温度系数、不同结构形式的片形、管形、同容量温度系数、不同结构形式的片形、管形、穿心形及高压的小型独石电容器。穿心形及高压的小型独石电容器。n各种类型独石电容器被作为外贴元件广泛地应用各种类型独石电容器被作为外贴元件广泛地应用于混合集成电路和其他小型化、可靠性要求高的于混合
3、集成电路和其他小型化、可靠性要求高的电子设备中。电子设备中。其技术质量水平的高低对于一个国其技术质量水平的高低对于一个国家的电子信息产业的制造水平有着重大的影响。家的电子信息产业的制造水平有着重大的影响。 MLCC简介（续）简介（续）4nMLCC以其在电性能、可靠性方面的卓越表现以其在电性能、可靠性方面的卓越表现替代了越来越多的铝电解电容器、钽电解电容替代了越来越多的铝电解电容器、钽电解电容器、圆片瓷介电容器的市场，已在电容器市场器、圆片瓷介电容器的市场，已在电容器市场尽显霸主风采。尽显霸主风采。n目前全世界目前全世界MLCC的年销售量已达的年销售量已达10000亿亿只只左右，国内需求量已经达
4、到左右，国内需求量已经达到3000亿亿只。只。 n广泛应用于家电、手机、电脑、军工、航天等广泛应用于家电、手机、电脑、军工、航天等电子信息类领域电子信息类领域 。 MLCC的市场及应用领域的市场及应用领域5n早期的陶瓷电容器市场中，圆片陶瓷介质早期的陶瓷电容器市场中，圆片陶瓷介质电容器一直是主流产品；电容器一直是主流产品； n20世纪六七十年代以后，世纪六七十年代以后，MLCC产品逐渐产品逐渐取代圆片陶瓷介质电容器产品成为市场主取代圆片陶瓷介质电容器产品成为市场主流；流；(内电极技术、内电极技术、SMT)n20世纪世纪九十年代至九十年代至21世纪初，是世纪初，是MLCC行行业大发展的时期。（业
5、大发展的时期。（BME、小型、高容）、小型、高容） MLCC国外发展史国外发展史6n20世纪世纪90年代中后期，日资年代中后期，日资MLCC企业先后设立了企业先后设立了北京村田、上海京瓷、东莞太阳诱电等合资与独资北京村田、上海京瓷、东莞太阳诱电等合资与独资企业，以天津三星电机为代表的韩资企业也开始成企业，以天津三星电机为代表的韩资企业也开始成为一支新型力量。这一阶段，为一支新型力量。这一阶段，BME核心技术为基核心技术为基础的低成本础的低成本MLCC开始进入商业实用化阶段。开始进入商业实用化阶段。n21世纪初，台湾世纪初，台湾MLCC全面普及全面普及BME技术。国巨、技术。国巨、华新、达方等台
6、资企业全面崛起，彻底打破了日资华新、达方等台资企业全面崛起，彻底打破了日资企业在企业在BME制造技术的垄断。同时，风华、宇阳制造技术的垄断。同时，风华、宇阳及三环这三家国内元器件企业也相继完成了及三环这三家国内元器件企业也相继完成了BME技术的改造和产业化，成为技术的改造和产业化，成为MLCC主流产品本地化主流产品本地化制造供应源。制造供应源。 MLCC国内发展史（续）国内发展史（续）7MLCC的结构的结构Cu/Ag引出层，引出层，Ni热阻挡层，热阻挡层，Sn可焊层可焊层8MLCC剖面剖面的的SEM9n第第类类: 温度补偿型固定电容器，包括通温度补偿型固定电容器，包括通用型高频用型高频CG、C
7、H电容器和温度补偿型电容器和温度补偿型高频高频HG、LG、PH、RH、SH、TH、UJ、SL电容器电容器; n第第类类 :固定电容器固定电容器，一般有，一般有X7R、X5R以及以及Y5V、Z5U温度特性系列。温度特性系列。 MLCC的分类的分类-按温度特性分类按温度特性分类X7R、X5R系列具有较高的介电常数，容量比类电容器高，具有较稳定的温度特性 Y5V类介质材料是所有电容器中介电常数最大的电容器，但其容量稳定性较差，对温度、电压等条件较敏感，适用于要求大容量、温度变化不大的电路中 Z5U类介质材料，其温度特性介于X7R和Y5V之间 10EIA第一号第一号XYZ-55-30+10第二号第二号
8、24567+45+65+85+105+125第三号第三号EFPRTUV4.7%7.5%10%15%+22-33%+22-56%+22-82%美国电子工业协会对电容温度特性的美国电子工业协会对电容温度特性的规定（规定（ EIA RS-198D标准标准）1 2为工作温度范围，为工作温度范围，3为容量变化率。如为容量变化率。如X7R表示为当表示为当温度在温度在-55 +125时其容量变时其容量变 化为化为15%11国标与国标与EIA标准标准n如美国如美国EIA标准的标准的Y5V瓷料、瓷料、Z5U瓷料瓷料 、X7R瓷料电容器瓷料分别对应国标瓷料电容器瓷料分别对应国标GB/T5596-1996标准的标准
9、的2F4瓷料、瓷料、2E4瓷瓷料、料、 ZX1瓷料，其瓷料，其Tc值分别对应：值分别对应：+22%-82%、+22%-56%、15%，这是目，这是目前在低频前在低频MLCC领域使用最为广泛的三领域使用最为广泛的三种低频温度特性类别电容器瓷料。种低频温度特性类别电容器瓷料。12n按按MLCC的外形尺寸，一般可分为的外形尺寸，一般可分为0201、0402、0603、0805、1206、1210、1808、1812、2225、3035等规格，前两位数表等规格，前两位数表示示MLCC的长度，后两位表示的长度，后两位表示MLCC的的宽度，单位为英寸，如宽度，单位为英寸，如0402规格，表示规格，表示长度
10、为长度为0.04英寸，宽度为英寸，宽度为0.02英寸。英寸。 MLCC的分类的分类-按尺寸分类按尺寸分类 1314MLCC不同尺寸规格不同尺寸规格 尺寸规格尺寸规格 0402 0603 0805 1206 1808 2225 长长宽宽( (英英寸寸) ) 0.040.02 0.060.03 0.080.05 0.120.06 0.180.08 0.220.25 长长宽宽( (毫毫米米) ) 1.00.50 1.60.80 2.001.25 3.201.60 4.502.005.706.3015nMLCC产品额定工作电压很多，有产品额定工作电压很多，有3.9V、6.3V、10V、16V、25V、
11、50V、100V、200V、250V、500V、630V、1kV、2kV、3kV、4kV、5kV等，等，其中最常见的为其中最常见的为50V。小于。小于50V的多为高层数、的多为高层数、大容量产品，习惯上将大容量产品，习惯上将100V以及以及100V以上产品以上产品称为中高压称为中高压MLCC产品，而产品，而630V以上的则被称以上的则被称为高压为高压MLCC产品。产品。MLCC的分类的分类-按额定工作电压分类按额定工作电压分类 16片式电容器片式电容器(MLCC)17MLCC的制造工艺的制造工艺18陶瓷介质薄膜制作陶瓷介质薄膜制作-配料配料n陶瓷介质薄膜制备方法应用最多的是流延法。陶瓷介质薄膜
12、制备方法应用最多的是流延法。在流延前，需将陶瓷材料与黏合剂、有机溶在流延前，需将陶瓷材料与黏合剂、有机溶剂、分散剂等按一定比例混合在一起，通过剂、分散剂等按一定比例混合在一起，通过球磨等方式使之混合均匀，形成具有一定流球磨等方式使之混合均匀，形成具有一定流动性的陶瓷浆料，这个过程叫配料。这是制动性的陶瓷浆料，这个过程叫配料。这是制造造MLCC的第一步，也是极为关键的一步。的第一步，也是极为关键的一步。19配料配料-瓷浆中各种组分的作用瓷浆中各种组分的作用 陶瓷粉的常见种类陶瓷粉的常见种类 :n高频低介电常数陶瓷材料：高频低介电常数陶瓷材料：NPOn低频中介电常数陶瓷材料：低频中介电常数陶瓷材料
13、：X7Rn低频高介电常数陶瓷材料：低频高介电常数陶瓷材料：Y5V20n黏合剂的作用黏合剂的作用: 增塑，改善粘度以方便流增塑，改善粘度以方便流延成型延成型n黏合剂的种类：有溶剂型和水基型黏合黏合剂的种类：有溶剂型和水基型黏合剂。由于溶剂型比水基型易于工艺控制，剂。由于溶剂型比水基型易于工艺控制，目前国内外的目前国内外的MLCC厂家大部分使用溶厂家大部分使用溶剂型黏合剂剂型黏合剂 配料配料-瓷浆中各种组分的作用瓷浆中各种组分的作用黏合剂黏合剂乙基纤维素乙基纤维素 丙烯酸树脂丙烯酸树脂21 溶剂溶剂 n作用：溶解黏合剂、添加剂并且辅助瓷作用：溶解黏合剂、添加剂并且辅助瓷粉与黏合剂更好地混合粉与黏合
14、剂更好地混合 n常用的溶剂：甲苯常用的溶剂：甲苯（不环保）（不环保）、无水乙、无水乙醇、水、甲基乙基酮（醇、水、甲基乙基酮（MEK）、醋酸乙）、醋酸乙酯等酯等 配料配料-瓷浆中各种组分的作用瓷浆中各种组分的作用22分散剂与消泡剂分散剂与消泡剂n分散剂具有润湿、分散和稳定的功能分散剂具有润湿、分散和稳定的功能 n消泡剂消泡剂具有消泡和抑泡的作用。在具有消泡和抑泡的作用。在MLCC中一般使用有机硅消泡剂。中一般使用有机硅消泡剂。配料配料-瓷浆中各种组分的作用瓷浆中各种组分的作用23气泡的产生与消泡气泡的产生与消泡n“气泡气泡”是指不溶性气体存在于液体或固体中，是指不溶性气体存在于液体或固体中， n
15、纯水和纯表面活性剂不起泡，这是因为它们的表面和内纯水和纯表面活性剂不起泡，这是因为它们的表面和内部是均匀的，很难形成弹性薄膜，即使形成亦不稳定，部是均匀的，很难形成弹性薄膜，即使形成亦不稳定，会瞬间消失。会瞬间消失。 n但在溶液中有表面活性剂的存在，气泡形成后，由于分但在溶液中有表面活性剂的存在，气泡形成后，由于分子间力的作用，其分子中的亲水基和疏水基被气泡壁吸子间力的作用，其分子中的亲水基和疏水基被气泡壁吸附，形成规则排列，其亲水基朝向水相，疏水基朝向气附，形成规则排列，其亲水基朝向水相，疏水基朝向气泡内，从而在气泡界面上形成弹性膜，其稳定性很强，泡内，从而在气泡界面上形成弹性膜，其稳定性很
16、强，常态下不易破裂。常态下不易破裂。 24气泡的产生与消泡（续）气泡的产生与消泡（续）n有机硅消泡剂即赋此功能，它能降低水、溶有机硅消泡剂即赋此功能，它能降低水、溶液、悬浮液等的表面张力，防止形成泡沫，液、悬浮液等的表面张力，防止形成泡沫，或使原有泡沫减少或使原有泡沫减少 n当体系加入消泡剂后，其分子杂乱无章地广当体系加入消泡剂后，其分子杂乱无章地广布于液体表面，抑制形成弹性膜，即终止泡布于液体表面，抑制形成弹性膜，即终止泡沫的产生。沫的产生。25 分散设备分散设备 26球磨机与节能球磨机与节能n球磨机是陶瓷行业中耗能较大的一环球磨机是陶瓷行业中耗能较大的一环n球磨机研磨介质质量球磨机研磨介质
17、质量n新型球磨工艺新型球磨工艺 连续式球磨机连续式球磨机(节省节省20%以上的能量、一台以上的能量、一台产量相当于产量相当于7台间隔式机，节省占地面积台间隔式机，节省占地面积) 干法球磨干法球磨27陶瓷介质薄膜制作陶瓷介质薄膜制作-流延流延 n采用轧膜法能保证瓷膜致密、气孔小，但瓷采用轧膜法能保证瓷膜致密、气孔小，但瓷膜的厚度难以达到最小膜的厚度难以达到最小 n流延法是将配制好的瓷浆通过流延设备的注流延法是将配制好的瓷浆通过流延设备的注浆口，通过刮刀控制涂布在环形钢带或塑料浆口，通过刮刀控制涂布在环形钢带或塑料带上，从而形成一层均匀的浆料层。其厚度带上，从而形成一层均匀的浆料层。其厚度可由浆料
18、的黏度、刮刀口的宽度及钢带的走可由浆料的黏度、刮刀口的宽度及钢带的走带速度调节。流延出的瓷膜平整，光洁度高，带速度调节。流延出的瓷膜平整，光洁度高，常见厚度在常见厚度在160m之间。之间。28轧膜法与流延法原理示意图轧膜法与流延法原理示意图轧膜法轧膜法流延法流延法29 流延机流延机 30介质厚度方面进展介质厚度方面进展 n降低介质厚度是降低成本的一个重要因素降低介质厚度是降低成本的一个重要因素.在薄质大在薄质大容量容量MLCC制造领域制造领域,日系生产商中以太阳诱电日系生产商中以太阳诱电(TAIYOYUDEN)公司最为著名公司最为著名.目前目前,世界上主要世界上主要MLCC生产商都在日本生产商
19、都在日本,如如TDK、村田、村田(Murata)、太、太阳诱电、京瓷阳诱电、京瓷(Kyocera)等公司等公司.日本日本MLCC的关键技的关键技术都处于保密状态之中术都处于保密状态之中.美国的几家电容器企业美国的几家电容器企业,包括包括AVX、KEMET(基美基美)等在薄介质、高层数方面虽然等在薄介质、高层数方面虽然比日本慢比日本慢3年年5年年,但亦已经做到但亦已经做到500层以上层以上,介质膜厚介质膜厚8m. 31介质厚度方面进展介质厚度方面进展(续续)n当前世界最高水平的全自动大生产是在日本的当前世界最高水平的全自动大生产是在日本的TDK,它的全自动大生产化操作的介质厚度可它的全自动大生产
20、化操作的介质厚度可达达4m,而实验室可做出而实验室可做出2m以下介质层厚度以以下介质层厚度以及容量及容量100F以上的以上的MLCC.据报道据报道,目前在日本目前在日本,500层的层的MLCC已正常生产已正常生产,800层技术已成熟层技术已成熟,最高层数最高层数(实验室内实验室内)已达已达1000层之多层之多,相应的电相应的电极层厚度趋于极层厚度趋于1m以下以下,介质厚度逼近介质厚度逼近1m.32介质厚度方面进展介质厚度方面进展(续续)n介质膜厚度进一步减至介质膜厚度进一步减至3m5m时时,相应的电子相应的电子陶瓷材料粒度亦下降至陶瓷材料粒度亦下降至0.1m0.2m,而且对粉体而且对粉体的形貌
21、要求越来越高的形貌要求越来越高.由于电子陶瓷原材料在薄质由于电子陶瓷原材料在薄质大容量大容量MLCC工艺技术中至关重要工艺技术中至关重要,日本厂家都是日本厂家都是自产自用自产自用. n风华集团代表了国内风华集团代表了国内MLCC制作的最高水平制作的最高水平, 掌掌握了材料的核心关键技术握了材料的核心关键技术,成膜技术达到成膜技术达到3m,丝印丝印叠层技术达到叠层技术达到500层层. 33降低介质厚度降低介质厚度(续续)n在介质薄片成型方面能否有所突破在介质薄片成型方面能否有所突破,能制能制备出更薄的介质片备出更薄的介质片(超过超过1微米极限微米极限),能生能生产出容量更大的产出容量更大的MLC
22、C?n请各位同学思考请各位同学思考!也许你今天的想法就是也许你今天的想法就是明天制作技术发展的方向明天制作技术发展的方向!n没有你做不到的，只有你想不到的。没有你做不到的，只有你想不到的。34内电极制作内电极制作-丝印丝印在流延制好的陶瓷介质膜片上将内电极浆料印刷成在流延制好的陶瓷介质膜片上将内电极浆料印刷成一定形状与尺寸的内电极图形，并利用错位、叠印一定形状与尺寸的内电极图形，并利用错位、叠印的方法形成内电极结构的方法形成内电极结构 35 丝网印刷法丝网印刷法 丝丝网网板板的的结结构构: :它它是是将将丝丝网网( (单单根根聚聚脂脂丝丝或或不不锈锈钢钢丝丝) )紧紧绷绷在在铝铝制制框框架架上
23、上， 获获得得一一个个平平坦坦而而有有柔柔性性的的丝丝网网表表面面，丝丝网网上上粘粘有有光光敏敏乳乳胶胶，用用光光刻刻法法制制作作出出开口图形。开口部分与印制板上的焊盘相对应。开口图形。开口部分与印制板上的焊盘相对应。3637丝网印刷的原理：丝网印刷的原理： 利用了流体动力学的原理利用了流体动力学的原理 静态时，丝网与静态时，丝网与SMB之间保持之间保持“阶跃距离阶跃距离”， 刮刀刷动时，向下的压力使丝网与刮刀刷动时，向下的压力使丝网与SMB接触接触接触接触，当，当刮刀向前移动，在它后方的丝网即回弹脱离刮刀向前移动，在它后方的丝网即回弹脱离SMB表面，表面，结果在结果在SMB焊盘上就产生一低压
24、区，由于残留在丝网焊盘上就产生一低压区，由于残留在丝网孔中焊膏上的大气压与这孔中焊膏上的大气压与这 一低压区存在压差，一低压区存在压差， 所以就将焊膏从网孔所以就将焊膏从网孔 中推向中推向SMB表面，形表面，形 成焊膏图形。成焊膏图形。 38内电极制作内电极制作-丝印的要求丝印的要求n上下电极正对位置不能有移位或偏斜，否则上下电极正对位置不能有移位或偏斜，否则将直接影响将直接影响MLCC的电容量和可靠性的电容量和可靠性n金属量用的多会造成成本上升，用的少了会金属量用的多会造成成本上升，用的少了会导致烧结后电极层连续性差，影响电容器的导致烧结后电极层连续性差，影响电容器的容量，并使其损耗增加容量
25、，并使其损耗增加 n当印刷不均匀或不平整的时，当芯片在受到当印刷不均匀或不平整的时，当芯片在受到电场作用时，内电极凹凸处会因为骤集过多电场作用时，内电极凹凸处会因为骤集过多的电荷而使内电极被击穿，或形成板电阻而的电荷而使内电极被击穿，或形成板电阻而使内电极发热过度烧坏。使内电极发热过度烧坏。生产车间的尘埃含生产车间的尘埃含量控制在小于每量控制在小于每立方米立方米5颗（小于等于颗（小于等于5m的的尘埃）尘埃） 39内电极剖面内电极剖面SEM40内电极制作内电极制作-叠层叠层将印刷好内电极图形的陶瓷介质膜片按产品设计将印刷好内电极图形的陶瓷介质膜片按产品设计要求，借助于膜片本身的黏性和叠层机的压力
26、将要求，借助于膜片本身的黏性和叠层机的压力将膜片叠在一起形成一个整体，简称电极膜片叠在一起形成一个整体，简称电极巴块。巴块。 41电容芯片制作电容芯片制作-层压层压目的：提高烧结后瓷体的致密性目的：提高烧结后瓷体的致密性 42电容芯片制作电容芯片制作-切割切割切割是将产品切割成设计尺寸大小的一粒粒切割是将产品切割成设计尺寸大小的一粒粒芯片的过程。切割方式有直刀式和圆刀式芯片的过程。切割方式有直刀式和圆刀式 43两种切割方式对比两种切割方式对比切割时巴块下都要垫一个载体（感温胶），切割时巴块下都要垫一个载体（感温胶），来固定巴块，方便切割来固定巴块，方便切割 44烧结成瓷烧结成瓷-排胶排胶n目的
27、：把有机物从生坯中排目的：把有机物从生坯中排除，保证高温烧结质量除，保证高温烧结质量 n根据根据MLCC陶瓷材料及内电陶瓷材料及内电极浆料种类的不同，排胶可极浆料种类的不同，排胶可分空气气氛和氮气气氛（中分空气气氛和氮气气氛（中性保护气氛）排胶性保护气氛）排胶 45n 根据根据MLCC陶瓷材料及内电极浆料种类的不同，排陶瓷材料及内电极浆料种类的不同，排胶可分胶可分空气气氛空气气氛和和氮气气氛（中性保护气氛）氮气气氛（中性保护气氛）排胶。排胶。通常银钯电极作为内电极的产品采用空气气氛排胶；通常银钯电极作为内电极的产品采用空气气氛排胶；而采用贱金属镍作为内电极的产品，空气气氛排胶而采用贱金属镍作为
28、内电极的产品，空气气氛排胶和氮气气氛排胶都有采用。在氮气气氛保护下，和氮气气氛排胶都有采用。在氮气气氛保护下，450-600之间可以保证镍不被氧化且有机物能较充之间可以保证镍不被氧化且有机物能较充分的排出，这是因为镍是一种较活泼的金属，在空分的排出，这是因为镍是一种较活泼的金属，在空气中常温下氧化较为缓慢，但在温度达到气中常温下氧化较为缓慢，但在温度达到280且氧且氧气充足时就会迅速被氧化，而氧气不足时即使温度气充足时就会迅速被氧化，而氧气不足时即使温度较高也不易发生氧化。较高也不易发生氧化。 46烧结成瓷烧结成瓷-烧成烧成nMLCC生片进行高温处理，使其成为具生片进行高温处理，使其成为具有高
29、机械强度、优良电气性能的陶瓷过有高机械强度、优良电气性能的陶瓷过程称为烧成程称为烧成 n高温烧结效果的好坏直接影响到陶瓷电高温烧结效果的好坏直接影响到陶瓷电容器的机械性能和电气性能（包括容量、容器的机械性能和电气性能（包括容量、损耗、绝缘电阻、耐电压等）以及可靠损耗、绝缘电阻、耐电压等）以及可靠性性 47烧结成瓷烧结成瓷-烧成烧成n银钯或全钯内电极银钯或全钯内电极-氧化气氛氧化气氛n镍内电极需还原（惰性）气氛与镍内电极需还原（惰性）气氛与BaTiO3 基材料在还原（惰性）气氛下基材料在还原（惰性）气氛下会半导化构成了一对矛盾会半导化构成了一对矛盾n各大各大MLCC生产厂家将其烧成的工艺生产厂家
30、将其烧成的工艺技术视为企业的核心保密技术技术视为企业的核心保密技术n要点是烧结气氛以及温度曲线的选取要点是烧结气氛以及温度曲线的选取 48贱内电极技术贱内电极技术(BME)-原因原因n金属钯价格，金属钯价格，150 200/troy ounce (1995年年)，400/troy ounce (1999)，700 1000/troy ounce (2001)n虽然每层介质片只印刷很少的银虽然每层介质片只印刷很少的银-钯浆料，但钯浆料，但MLCC有很多层有很多层n使用使用BME（Ni/Cu）技术是降低）技术是降低MLCC生产成生产成本有效手段，可节省本有效手段，可节省60 70%电极成本，电电极
31、成本，电容器成本降低容器成本降低20%49贱内电极技术贱内电极技术(BME)-优点优点n成本成本n镍原子或原子团的电迁移速度较镍原子或原子团的电迁移速度较Ag或或Pd-Ag小，因而具有良好的电化学稳定性小，因而具有良好的电化学稳定性n镍电极对焊料的耐腐蚀性和耐热性好镍电极对焊料的耐腐蚀性和耐热性好n镍电极的电导率优于镍电极的电导率优于Pd-Ag系电极，可以降系电极，可以降低低MLCC的等效串联电阻，提高阻抗频率特的等效串联电阻，提高阻抗频率特性性。50贱内电极技术贱内电极技术(BME)-难度难度nPd-Ag系电极抗氧化程度高，系电极抗氧化程度高，MLCC可以在空可以在空气气氛下排胶、烧结气气氛
32、下排胶、烧结nNi电极为活泼金属，在常温下空气中氧化缓电极为活泼金属，在常温下空气中氧化缓慢，但在温度达到慢，但在温度达到280且氧气充足时就会迅且氧气充足时就会迅速被氧化速被氧化 nBME-MLCC应该在保持（中性或还原）气氛应该在保持（中性或还原）气氛下排胶与烧结下排胶与烧结51贱内电极技术贱内电极技术(BME)-难度难度（2）n若在还原气氛中烧结带来新问题：钙钛矿结构若在还原气氛中烧结带来新问题：钙钛矿结构（BaTiO3 ）的陶瓷的介质被还原，产生氧空）的陶瓷的介质被还原，产生氧空位而变成半导体：陶瓷体产生失氧，出现氧空位而变成半导体：陶瓷体产生失氧，出现氧空位使位使Ti4+易捕获电子而
33、成易捕获电子而成Ti3+（Ti4+e），由于），由于是弱束缚，此电子容易吸收能量而由禁带跃迁是弱束缚，此电子容易吸收能量而由禁带跃迁至导带成为载流子。至导带成为载流子。n常规下常规下BaTiO3在在N2/H2 中烧结时其绝缘电阻下中烧结时其绝缘电阻下降降10 12个数量级个数量级52贱内电极技术贱内电极技术(BME)-办法办法n目标：提高目标：提高BaTiO3陶瓷抗还原性陶瓷抗还原性n方法方法:1.向材料中添加外来离子捕获氧空位电向材料中添加外来离子捕获氧空位电离出的自由电子以降低载流子的浓度离出的自由电子以降低载流子的浓度 2.对还原气氛下烧结后的对还原气氛下烧结后的BME-MLCC在一定在
34、一定温度、一定氧分压下进行再氧化处理温度、一定氧分压下进行再氧化处理 53贱内电极技术贱内电极技术(BME)-办法办法n(Ba1-xCax) (Ti1-yZry)O3(Y5V),A位二价阳位二价阳离子过量，一定数目的钙离子进入到离子过量，一定数目的钙离子进入到B位的钛离子，并与之结合。这些钙离子位的钛离子，并与之结合。这些钙离子作为受主掺杂物，抑制了钛酸钡的还原，作为受主掺杂物，抑制了钛酸钡的还原，保证了高介电常数。保证了高介电常数。54贱内电极技术贱内电极技术(BME)-办法办法(Y5V)n添加受主杂质添加受主杂质Mn、Zn 少量少量Mn2+或或Mn3+进入进入Ti位，可以补偿少位，可以补偿
35、少量氧空位造成的电价不平衡，是很强的量氧空位造成的电价不平衡，是很强的电子陷阱限制了电子电导。电子陷阱限制了电子电导。55贱内电极技术贱内电极技术(BME)-办法办法n掺杂稀土元素。掺杂稀土元素。Y3+、Dy3+、Ho3+、Gd3+（g）等稀土离子具有相对小的离子半径，）等稀土离子具有相对小的离子半径，它们既可以进入钙钛矿结构中的它们既可以进入钙钛矿结构中的A位，也可位，也可以进入以进入B位，在位，在A位起施主离子作用，在位起施主离子作用，在B格格点起受主离子作用。在不同的格点位置，这点起受主离子作用。在不同的格点位置，这些离子相互影响，组成施主些离子相互影响，组成施主-受主联合体，受主联合体
36、，从而使氧空位数目相当小。从而使氧空位数目相当小。56贱内电极技术贱内电极技术(BME)-办法办法n在BaTiO3系统中添加系统中添加MgO。由于。由于Mg2+电电价、电负性与价、电负性与Ba2+接近，接近， Mg2+进入进入A位位属于同价取代，对材料电导无贡献。但属于同价取代，对材料电导无贡献。但Mg2+半径较小，它的大部分进入半径较小，它的大部分进入B位取代位取代Ti4+,进入进入B位的位的Mg2+起受主作用，受主电起受主作用，受主电离产生空穴，与氧空位电离产生的电子离产生空穴，与氧空位电离产生的电子复合，从而限制电子电导。复合，从而限制电子电导。57贱内电极技术贱内电极技术(BME)-办
37、法办法n回火处理：对还原气氛下烧结后的回火处理：对还原气氛下烧结后的BME-MLCC在一定温度、一定氧分压下进行再在一定温度、一定氧分压下进行再氧化处理氧化处理 回火，又称再氧化。通过回火处理将瓷料回火，又称再氧化。通过回火处理将瓷料在还原气氛中烧结时产生的氧空位进行补在还原气氛中烧结时产生的氧空位进行补偿。回火温度偿。回火温度900 1100 ，保温，保温2 5h，氧含量，氧含量5 50ppm。58烧结成瓷烧结成瓷-烧成烧成空气烧结立式炉空气烧结立式炉气氛烧结钟罩炉气氛烧结钟罩炉间间隙隙式式窑窑炉炉59烧结成瓷烧结成瓷-烧成烧成空气烧结长炉空气烧结长炉气氛烧结长炉气氛烧结长炉连续式窑炉连续式
38、窑炉60烧结成瓷烧结成瓷-烧成烧成隧道窑隧道窑辊道窑辊道窑连续式窑炉连续式窑炉61镍电极镍电极MLCC烧成工艺流程烧成工艺流程烧成曲线中主要有烧成曲线中主要有排胶升温排胶升温、高温及保温高温及保温、降降温温、保温回火保温回火四个过程四个过程 62镍电极镍电极MLCC烧成烧成-排胶升温排胶升温 n残余有机黏合剂的排除，升温速率太快残余有机黏合剂的排除，升温速率太快容易产生开裂及内电极挥镍容易产生开裂及内电极挥镍 n通入氮和氢的混合气体来实现还原气氛通入氮和氢的混合气体来实现还原气氛n内电极与陶瓷体的收缩存在一定差异，内电极与陶瓷体的收缩存在一定差异，减弱烧结过程中内电极与陶瓷体之间的减弱烧结过程
39、中内电极与陶瓷体之间的应力应力 n有机黏合剂的挥发，坯体的气孔率增加，有机黏合剂的挥发，坯体的气孔率增加，重量减轻，同时体积稍有收缩重量减轻，同时体积稍有收缩 63n另外升温速率对另外升温速率对MLCC的烧结有着关键影响，的烧结有着关键影响，因为在因为在MLCC烧结过程中，内电极金属与陶烧结过程中，内电极金属与陶瓷体的收缩存在一定差异，为使二者收缩曲瓷体的收缩存在一定差异，为使二者收缩曲线更接近，达到共烧的目的，通常在内电极线更接近，达到共烧的目的，通常在内电极浆料中加入一些超细陶瓷粉，这样可改善内浆料中加入一些超细陶瓷粉，这样可改善内电极的收缩曲线，减弱烧结过程中内电极与电极的收缩曲线，减弱
40、烧结过程中内电极与陶瓷体之间的应力。但仅仅是在内浆中的调陶瓷体之间的应力。但仅仅是在内浆中的调整还不能完全缓解其内应力，还要在烧结曲整还不能完全缓解其内应力，还要在烧结曲线中进行调节。线中进行调节。64镍电极镍电极MLCC烧成烧成-高温及保温高温及保温n陶瓷形成的主要阶段，坯体内的物理化学反应更陶瓷形成的主要阶段，坯体内的物理化学反应更加迅速和充分加迅速和充分 n体积显著收缩，气孔大大减少，表面光泽改变，体积显著收缩，气孔大大减少，表面光泽改变，机械强度增加机械强度增加 n通常贱金属通常贱金属MLCC的烧结温度为的烧结温度为1200-1350，保温时间为保温时间为2-4小时小时 n氮和氢的混合
41、气体来实现还原气氛，选择氮和氢的混合气体来实现还原气氛，选择P(O2)为为10-8-10-12之间之间 65镍电极镍电极MLCC烧成烧成-降温降温n液相凝固、析晶相变液相凝固、析晶相变n快速冷却，可防止细小晶粒变粗以及发快速冷却，可防止细小晶粒变粗以及发生晶型转变，保持其致密结构，提高产生晶型转变，保持其致密结构，提高产品机械性能品机械性能 n冷却过快可能造成产品散热不均匀而开冷却过快可能造成产品散热不均匀而开裂，降温速率在裂，降温速率在2.0-5.0/min左右左右 n还原气氛还原气氛 66镍电极镍电极MLCC烧成烧成-保温回火保温回火n目的：对烧结过程中陶瓷由于还原性气氛下目的：对烧结过程
42、中陶瓷由于还原性气氛下产生的氧空位进行补偿产生的氧空位进行补偿n根据材料和烧结气氛的不同，回火温度及内根据材料和烧结气氛的不同，回火温度及内电极的氧化程度来决定。通常氧含量为电极的氧化程度来决定。通常氧含量为5-50ppm n回火通常是针对回火通常是针对BME中的中的BaTiO3 基。对于非基。对于非BaTiO3基的陶瓷材料以及在烧结过程中不易基的陶瓷材料以及在烧结过程中不易产生氧空位的材料，回火过程就相对不那么产生氧空位的材料，回火过程就相对不那么重要了。重要了。 67烧结成瓷烧结成瓷-倒角倒角n将烧结好的将烧结好的MLCC 通过球磨的方式，引通过球磨的方式，引出内电极层的过程，称为倒角出内
43、电极层的过程，称为倒角n既要保证倒角效果，又不能对产品造成既要保证倒角效果，又不能对产品造成损伤损伤 n高层数的较难高层数的较难68烧结成瓷烧结成瓷-倒角倒角行星式球磨机行星式球磨机69外电极制作外电极制作Cu/Ag引出层，引出层，Ni热阻挡层，热阻挡层，Sn可焊层可焊层70外电极制作外电极制作-封端封端 n封端是在封端是在MLCC芯片两端分别涂敷上外电极芯片两端分别涂敷上外电极浆料，经烘干后，形成固化的浆料，经烘干后，形成固化的MLCC银银/铜铜外电极的过程外电极的过程n封端直接影响到封端直接影响到MLCC的尺寸与端电极外观的尺寸与端电极外观质量，对于质量，对于MLCC的电性能、端电极附着力
44、的电性能、端电极附着力、焊接性能都有较大影响、焊接性能都有较大影响 n手动封端机、全自动封端机和半自动封端机手动封端机、全自动封端机和半自动封端机 71外电极制作外电极制作-封端封端-端浆端浆n端浆主要含有银粉或铜粉、玻璃料、树脂载体、溶剂端浆主要含有银粉或铜粉、玻璃料、树脂载体、溶剂等，其成分对于端电极烧结后内外电极的连续性能、等，其成分对于端电极烧结后内外电极的连续性能、端电极附着力、端电极的致密性有非常重要的影响。端电极附着力、端电极的致密性有非常重要的影响。n根据环保的要求，端浆中不允许含有铅、镉等元素，根据环保的要求，端浆中不允许含有铅、镉等元素，对于银端浆，原来作为降温助烧作用的铅
45、、镉元素被对于银端浆，原来作为降温助烧作用的铅、镉元素被锌、硼等元素取代，不影响锌、硼等元素取代，不影响MLCC的基本性能；而铜的基本性能；而铜端浆一直都是采用锌、硼、硅等元素玻璃料，符合环端浆一直都是采用锌、硼、硅等元素玻璃料，符合环保要求。保要求。 72外电极制作外电极制作-封端封端-手动封端手动封端手手动动封封端端机机封封端端板板封封端端针针床床整整平平机机73外电极制作外电极制作-封端封端-半自动封端半自动封端半自动封端机半自动封端机贴胶纸贴胶纸整平机整平机74外电极制作外电极制作-烧端烧端n目的：排除有机物，端电极致密，更好目的：排除有机物，端电极致密，更好连接内外电极连接内外电极n
46、银钯内电极采用空气烧结银钯内电极采用空气烧结n镍内电极采用的氮气保护铜端电极烧结镍内电极采用的氮气保护铜端电极烧结 75外电极制作外电极制作-烧端烧端-银端烧结银端烧结空气烧端炉空气烧端炉烧成板烧成板76外电极制作外电极制作-烧端烧端-铜端烧结铜端烧结镍网镍网铜端电极氮气保护铜端电极氮气保护气氛烧端炉气氛烧端炉77外电极制作外电极制作-烧端烧端-铜端烧结技术铜端烧结技术n公开的资料中很少见公开的资料中很少见Ni/Cu电极电极烧端技术的详烧端技术的详细报道细报道 n分解有机物过程分解有机物过程:若氧低若氧低 有机物分解不完有机物分解不完全全 残留碳残留碳 烧结不充分烧结不充分 电极多孔电极多孔
47、镀液进入电极内部镀液进入电极内部 恶化焊接性能恶化焊接性能 外电外电极结合性极结合性,电容可靠性和稳定性电容可靠性和稳定性 n既要有机物充分燃烧掉，又要保证铜不被氧既要有机物充分燃烧掉，又要保证铜不被氧化化 (加入硅、硼化物加入硅、硼化物)78烧端后剖面烧端后剖面SEM79外电极制作外电极制作-电镀电镀n烧端后，在其银或铜端电极表面上，利用烧端后，在其银或铜端电极表面上，利用电镀沉积法分别镀第一层镍底层和覆盖镍电镀沉积法分别镀第一层镍底层和覆盖镍层的锡金属层层的锡金属层n镍层的作用在于作为热阻挡层镍层的作用在于作为热阻挡层 n锡层的作用是作为可焊接金属层锡层的作用是作为可焊接金属层 80外电极
48、制作外电极制作-电镀电镀81外电极制作外电极制作-电镀电镀n电镀是一种电化学过程，也是一种氧化还原电镀是一种电化学过程，也是一种氧化还原反应的过程。作为阳极的金属失去电子，成反应的过程。作为阳极的金属失去电子，成为金属离子，在电场作用下，金属离子向阴为金属离子，在电场作用下，金属离子向阴极方向扩散和迁移，并被吸附到阴极附近极方向扩散和迁移，并被吸附到阴极附近（也即（也即MLCC端电极表面），并在阴极得到端电极表面），并在阴极得到电子被还原为金属，形成一定晶格的金属晶电子被还原为金属，形成一定晶格的金属晶体，从而实现将阳极的金属镀到电容表面。体，从而实现将阳极的金属镀到电容表面。82外电极制作外
49、电极制作-电镀电镀-生产流程生产流程n除油除油 漂洗漂洗 活化活化 漂洗漂洗 镀镍镀镍 镍回收镍回收 漂洗漂洗 预浸预浸 镀锡镀锡 锡回锡回收收 漂洗漂洗 中和中和 漂洗漂洗 水煮水煮 清清洗洗 吹干吹干 分选分选 83外电极制作外电极制作-电镀电镀-生产流程生产流程n1.除油：作用是除去除油：作用是除去MLCC表面的各种油表面的各种油污，确保后续的电镀质量污，确保后续的电镀质量n2.活化：作用是除去金属端电极表面的氧活化：作用是除去金属端电极表面的氧化膜，使电极金属表面裸露，有利于电化膜，使电极金属表面裸露，有利于电镀及提高镍层与端电极金属的结合力。镀及提高镍层与端电极金属的结合力。n3.预
50、浸：在镀锡前要预浸，目的是避免锡预浸：在镀锡前要预浸，目的是避免锡槽药水受镍槽污染槽药水受镍槽污染.84分选分选在在MLCC制作完成后，要对其外观分选，剔除制作完成后，要对其外观分选，剔除外观不良产品。如端头大小不一，瓷体开裂等。外观不良产品。如端头大小不一，瓷体开裂等。人工分选一般是采用显微镜目测。具有投资小人工分选一般是采用显微镜目测。具有投资小优点，但分选不彻底。优点，但分选不彻底。目前采用自动化分选设备投资巨大，目前采用自动化分选设备投资巨大，40000片片/h,设备价格设备价格200W元以上，分选质量相对较高。元以上，分选质量相对较高。85测试测试n对对MLCC的的容量容量、损耗角损
51、耗角正切正切、绝缘电阻绝缘电阻、耐电压耐电压等等进行测试。进行测试。n将电性能不合格产品剔除将电性能不合格产品剔除n损耗角正切、绝缘电阻、耐损耗角正切、绝缘电阻、耐电压性能合格的产品为合格电压性能合格的产品为合格产品，容量符合相应允许偏产品，容量符合相应允许偏差要求称为命中产品差要求称为命中产品四参数测试机四参数测试机86包装包装nMLCC有两种包装方式，有两种包装方式，一是散装，一是编带包装一是散装，一是编带包装n编带包装又可以分为纸带包编带包装又可以分为纸带包装与塑胶带包装，可用于装与塑胶带包装，可用于SMTn散装产品主要用于手工焊接散装产品主要用于手工焊接自动编带包装机自动编带包装机87包装卷盘结构包装卷盘结构88谢谢！谢谢！谢谢 谢！谢！ 放映结束 感谢各位的批评指导！让我们共同进步89母母爱爱母爱是伞，为你遮风挡雨。母爱是伞，为你遮风挡雨。 母爱是衣，为你送去温暖。母爱是衣，为你送去温暖。 母爱是灯，为你送去光明。母爱是灯，为你送去光明。 母爱是光，照亮你的心灵。母爱是光，照亮你的心灵。 在寒冷的年代里，母爱是温暖。在寒冷的年代里，母爱是温暖。 在温暖的年代里，母爱是关怀。在温暖的年代里，母爱是关怀。 在文明的年代里，母爱是道德。在文明的年代里，母爱是道德。 在欢乐的年代里，母爱是幸福。在欢乐的年代里，母爱是幸福。90
