1 結構
MLCC呈長方體結構,由兩邊端子電極和內部電極組成。
1.1 端子電極結構
底層 銅Cu或Ag/AgPd鍍層用於連接, AgPd含量高可以防硫化;
中層 鎳(Ni)鍍層,以阻擋Ag/AgPd和外層Sn發生反應);
外層 錫(或SnPb)鍍層構成的,主要利於焊接。
1.2 內電極結構
內電極由極薄的陶瓷介質膜片和印刷在陶瓷片上面的電極材料以錯位方式層疊而成,一層連接一邊端電極,下層連接另一邊端電極,交替層疊。層數越多,層面積越大電容存儲總電荷越多,容值越大。電極材料多為鎳。
陶瓷介質膜片成分:鋯酸鍶、鈦酸鋇,鈦酸鍶鋇等,統稱陶瓷粉。陶瓷中添加鈦酸鹽可使介電常數成倍增長。
鋯酸鍶SrZrO3摻雜改性主要制造NPO(COG)類MLCC。
鈦酸鋇BaTiO3摻雜改性,是X7R、X5R類MLCC。
鈦酸鍶鋇BaSrTiO3摻雜改性
2 工藝
2.1 工藝流程圖
2.2 村田MLCC的制作工藝
①介電體板的內部電極印刷: 對卷狀介電體板塗敷金屬焊料,以作為內部電極。 近年來,多層陶瓷電容器以Ni內部電極為主。所以,將對介電體板塗敷Ni焊料。
②層疊介電體板: 對介電體板塗敷內部電極焊料后,將其層疊。
③沖壓工序: 對層疊板施加壓力,壓合成一體。在此之前的工序為了防止異物的混入,基本都無塵作業。
④切割工序:④切割工序 將層疊的介電體料塊切割成1.0mm×0.5mm或1.6mm×0.8mm等規定的尺寸。
⑤焙燒工序:用1000度~1300度左右的溫度對切割后的料片進行焙燒。通過焙燒,陶瓷和內部電極將成為一體。
⑥塗敷外部電極、燒制: 在完成燒制的片料兩端塗敷金屬焊料,以作為外部電極。如果是Ni內部電極,將塗敷Cu焊料,然后用800度左右的溫度進行燒結。
⑦電鍍工序: 完成外部電極的燒制后,還要在其表面鍍一層Ni及Sn。一般采用電解電鍍方式,鍍Ni是為了提高信賴性,鍍Sn是為了易於貼裝。貼片電容在這道工序基本完成。
⑧測量、包裝工序(補充): 確認最后完成的貼片電容器是否具備應有的電氣特性,進行料卷包裝后,即可出貨。
2.3 補充資料
MLCC 生產過程中,首先需調漿,即將陶瓷粉和粘合劑、溶劑等按一定比例經過球磨,形成陶瓷漿料。之后將陶瓷漿料通過流延機的澆注口,將其塗布在繞行的 PET 膜(Film)上,形成一層均勻的漿料薄層,再通過高溫、干燥、定型、剝離,脫膜成型得到陶瓷膜片,一般厚度在 10-30μm。然后在介質薄膜上進行內部電極印刷,並將印有內電極的陶瓷介質膜片堆疊熱壓形成多電容器並聯,切割、去粘結劑后高溫燒結成一個不可分割的整體電子元器件,然后在電子元器件的端部沾塗外電極,使之與內電極形成良好的電氣連接,形成 MLCC 的兩極。
值得注意的是轉移膠帶的材料要求較高,不能與陶瓷漿料成分之間產生化學反應,需要匹配陶瓷漿料的表面張力,確保陶瓷塗層厚度均勻;此外其平整度要求凸點需控制在 0.2μm 以內。該膠帶原料為 PET 原膜,國內目前主要從日本進口,原膜約占成本 60%,未來隨產品越來越薄,預計成本降低,更多被工藝成本取代。多層介質薄膜疊層印刷技術難度高。為了迎合電子發展需求在小尺寸基礎上制造更高電容值的 MLCC,多層介質薄膜疊層印刷技術應運而生。日本公司工藝已能實現在 2μm 的薄膜介質上疊 1000 層,生產出單層介質厚度為1μm 的 100μFMLCC,它具有較片式鉭電容器更低的 ESR 值和更寬的工作溫度范圍(-55℃-125℃)。國內風華高科 MLCC 制作水平最高,能夠完成流延成3μm 厚的薄膜介質,燒結成瓷后 2μm 厚介質的 MLCC。但與國外先進的疊層印刷技術相比國內技術還有一定差距,設備自動換程度和精度也有待提高。
陶瓷粉料&金屬電極共燒技術壁壘高。MLCC 由多層陶瓷介質印刷內電極漿料,疊合共燒而成,為解決不同收縮率的陶瓷介質和內電極金屬如何在高溫燒成后不會分層、開裂,即陶瓷粉料和金屬電極共燒問題。低溫陶瓷共燒技術就是解決這一難題的關鍵技術,掌握好該技術可以生產出更薄介質(2μm 以下)、更高層數(1000 層以上)的 MLCC。當前日本公司不僅有各式氮氣氛窯爐(鍾罩爐和隧道爐),在設備自動化、精度方面有明顯的優勢,在低溫陶瓷共燒技術方面也領先於其他各國。