中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì)
China Electronic Components Association
聯(lián)系人：李鋒
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由于電子設(shè)備整機(jī)和電器、電力設(shè)備小型化、 輕量化進(jìn)程的加快，使電子元器件的體積必須向超小、超薄，即向片式化轉(zhuǎn)型。因此，多層片式陶瓷電容器(MLCC)制作技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展順應(yīng)了現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，并已成為世界上用量最大、發(fā)展最快的片式元器件之一。
MLCC是高性能電子整機(jī)、電器設(shè)備中必不可少的基礎(chǔ)元件 ，廣泛用于電視機(jī)、錄像機(jī)、音響、計(jì)算機(jī)終端設(shè)備 、通訊設(shè)備、節(jié)能光源、汽車電子、電器設(shè)備、電子系統(tǒng)等領(lǐng)域。隨著電子工業(yè)的高速發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步 ，在對(duì)MLCC需求量日益增大的同時(shí)，對(duì)其品種、結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸、安全和可靠性等也提出了更高的要求。
MLCC的結(jié)構(gòu)及電極制備
MLCC是由多個(gè)單層電容以疊層方式連接而成，它由內(nèi)電極、介質(zhì)材料、端電極組成，結(jié)構(gòu)如圖所示。
其介質(zhì)薄膜的主要制作方法有絲網(wǎng)印刷 、Soufill膜 、流延法。MLCC的生產(chǎn)工藝流程：漿料配制→陶瓷薄膜流延→內(nèi)電極薄膜圖案絲印→圖案切割剝離→按工藝要求疊層電極圖案→電容體層壓→電容體切割→電容體燒結(jié)→端電極→燒結(jié)電極→電鍍→測試分選編號(hào)→成品。
MLCC內(nèi)、外(端 )電極漿料的主要成分是由金屬粉體、玻璃相及有機(jī)載體3個(gè)部份組成。內(nèi)、外(端)電極生產(chǎn)所用的粉體材料要求純度高、粉體顆粒近球形、粒徑小及分散性好等特性。
電極漿料的組成與功能
電極是通過電極漿料印刷、固化而成，通常要求漿料具備合適的粘度、觸變性和流平性，保證在涂敷過程中不流掛，堆積部份在烘干前迅速流平。要求燒成的膜光滑致密、無鱗紋 、無針孔，有良好的導(dǎo)電性，附著力強(qiáng)。
1.導(dǎo)電相
要求制作導(dǎo)電相的金屬粉體粒度細(xì)小 、顆粒圓整、分布均勻及具有一定的比表面積等特點(diǎn)。電極漿料中廣泛使用的導(dǎo)電相是貴金屬Au，Ag，Pd純金屬或其合金粉末，以及其它金屬Ni，cu等。
Au電極
Au的主要優(yōu)點(diǎn)是具有良好的穩(wěn)定性和導(dǎo)電性，是高穩(wěn)定貴金屬材料中導(dǎo)電性能最好的導(dǎo)體，它的方阻為0.002～0.03mΩ／□。
Ag電極
Ag是導(dǎo)電性能最好的金屬材料，電阻率低， 氧化速度慢，而且銀的氧化物也具有導(dǎo)電性。
Ag—Pd電極
在Ag中加入一定量的Pd，制備的Ag～Pd導(dǎo)體漿料可有效地抑制Ag的遷移。在Ag～Pd漿料中，Ag＋的擴(kuò)散速度僅為純Ag的幾分之一，甚至低一個(gè)數(shù)量級(jí)。
Cu電極
銅具有電阻率小，與基片附著力強(qiáng)，可焊性好，比金更為優(yōu)良的高頻特性和導(dǎo)電性，而且也 沒有 銀離 子遷移的缺陷，還具有價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。
Ni電極
由于M金屬與陶瓷在高溫空氣中進(jìn)行燒結(jié)時(shí)，Ni電極將被氧化進(jìn)而擴(kuò)散到陶瓷介質(zhì)中，所以Ni作為內(nèi)電極在MLCC的燒結(jié)過程中必須采用還原性氣氛。
2. 玻璃相(粘結(jié)相)
玻璃相通常由玻璃、氧化物晶體或二者的混合物組合而成 ，其主要作用是使固化膜層與基體牢固結(jié)合起來 ，大致可分為玻璃型、無玻璃型、混合物型3類 。
玻璃型粘結(jié)相主要作用是改善電極燒滲工藝， 增強(qiáng)電極與瓷體的附著強(qiáng)度，防止金屬氧化，提高抗腐蝕性。當(dāng)有機(jī)溶劑揮發(fā)完時(shí)，它能提供金屬顆粒和瓷體浸潤的玻璃相，增強(qiáng)金屬顆粒和瓷體表面的接觸，同時(shí)提高金屬導(dǎo)電層的附著性和致密性。但是，由于它形成的?；瘜幼陨淼慕^緣性而影響了電極的電導(dǎo)率，所以玻璃粉的含量必須適當(dāng)。
無玻璃型粘結(jié)相主要是通過氧化物與基片起化學(xué)反應(yīng)形成并結(jié)合，這種粘結(jié)相一般為銅的氧化物 ，如CuO或Cu20，有時(shí)加入一些Cd，形成Cu— Cd鋁酸鹽 ，使反應(yīng)溫度降低 。
混合物型粘結(jié)相就是將上述玻璃型與無玻璃型兩種相混合，發(fā)揮其各自的優(yōu)點(diǎn)。
3. 有機(jī)載體
有機(jī)載體由有機(jī)溶劑、增稠劑、觸變劑、表面活性劑以及流延性控制劑組成，使其具有合適的流動(dòng)性、觸變性、絕緣性等。最簡單的載體也應(yīng)包括有機(jī)溶劑和增稠劑兩種成分。有機(jī)載體的功用是粘結(jié)和懸浮漿料中的金屬粉和玻璃粉，調(diào)整漿料的粘度、流性、觸變性等工藝性能，在燒結(jié)過程中有機(jī)載體將全部揮發(fā)和燃燒掉。
一般，要求漿料有良好的觸變性，即漿料在外力(剪切應(yīng)力)作用下粘度下降，外力作用消失后粘度復(fù)原，這樣有助于浸入后，電極能豐滿，并保持一定厚度，邊緣界面清晰，不流淌。同時(shí)，該特性也有助于漿料放置過程中不會(huì)發(fā)生金屬微粒沉降， 防止聚團(tuán)。
電極漿料研究及應(yīng)用
根據(jù)科技發(fā)展的需求，MLCC的技術(shù)進(jìn)步主要向著以下幾個(gè)方面努力：元器件小型化；更適用于高頻電路；具有高可靠性、高性能；高的熱穩(wěn)定性；低的制造成本；廣泛應(yīng)用于中高壓元器件和超薄瓷介質(zhì)膜。
MLCC小型化
實(shí)現(xiàn)片式多層陶瓷電容器的重要途徑是采用超薄的介質(zhì)陶瓷膜片。其尺寸已由1206、0805發(fā)展為0603和0402，進(jìn)而向0201(0.5mmx0.25mm) 與01005(0.25mmx0.125mm)邁進(jìn)。
MLCC多層化
實(shí)現(xiàn)MLCC多層化即大容量化，就必須開發(fā)出高介電常數(shù)的陶瓷介質(zhì)，使介質(zhì)層厚度越來越薄， 疊層數(shù)越來越多。
高頻、高性能化
現(xiàn)在電子移動(dòng)設(shè)備、彩電、錄像機(jī)等對(duì)片式電 容器的高頻特性有較高的要求，需要使用高頻特性良好的片式電容器。將MLCC直接貼裝與印刷在電路板上，可極大地提高電路和功能組件的高頻特性。
以賤金屬替代MLCC貴金屬電極
隨著技術(shù)的發(fā)展和競爭的加劇，MLCC使用賤金屬電極對(duì)降低生產(chǎn)成本來說是一種非常有效的措施，并在世界范圍內(nèi)被接受。賤金屬粉末表面常覆蓋氧化膜，幾乎不導(dǎo)電，尤其在大氣條件下經(jīng)高溫灼燒后，氧化更為嚴(yán)重，從而限制了賤金屬在電子漿料領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用。
MLCC的無鉛化
MLCC端電極的連接材料(焊料)中常含有鉛，因此，對(duì)電子材料及封裝技術(shù)的環(huán)境無鉛化要求勢在必行；這主要有兩個(gè)方面，一方面是開發(fā)不含鉛和其它有害物質(zhì)的陶瓷介質(zhì)材料，另一方面是使用無鉛焊料。
