片式多層陶瓷電容器(MLCC)是電子整機中主要的被動貼片元件之一。具有極好的性能、多種不同的品種、規(guī)格齊全、尺寸小、價格便宜等特點,并且有可能取代鋁電解電容器及鉭電解電容器,得到極其廣泛的應(yīng)用。
MLCC的制造流程
MLCC的生產(chǎn)工藝
貼片電容MLCC制作工藝流程
1、原材料——陶瓷粉配料關(guān)鍵的部分(原材料決定MLCC的性能);
2、球磨——通過球磨機(大約經(jīng)過2-3天時間球磨將瓷份配料顆粒直徑達到微米級);
3、配料——各種配料按照一定比例混合;
4、和漿——加添加劑將混合材料和成糊狀;
5、流沿——將糊狀漿體均勻涂在薄膜上(薄膜為特種材料,保證表面平整);
6、印刷電極——將電極材料以一定規(guī)則印刷到流沿后的糊狀漿體上(電極層的錯位在這個工藝上保證,不同MLCC的尺寸由該工藝保證);
7、疊層——將印刷好電極的流沿漿體塊依照容值的不同疊加起來,形成電容坯體版(具體尺寸的電容值是由不同的層數(shù)確定的);
8、層壓——使多層的坯體版能夠結(jié)合緊密;
9、切割——將坯體版切割成單體的坯體;
10、排膠——將粘合原材料的粘合劑用390攝氏度的高溫將其排除。
MLCC的核心技術(shù)
1、材料技術(shù)(陶瓷粉料的制備)
現(xiàn)在MLCC用陶瓷粉料主要分為三大類(Y5V、X7R和COG)。其中X7R材料是各國競爭最激烈的規(guī)格,也是市場需求、電子整機用量最大的品種之一,其制造原理是基于納米級的鈦酸鋇陶瓷料(BaTiO3)改性。日本廠家(如村田muRata)根據(jù)大容量(10μF以上)的需求,在D50為100納米的濕法BaTiO3基礎(chǔ)上添加稀土金屬氧化物改性,制造成高可靠性的X7R陶瓷粉料,最終制作出10μF-100μF小尺寸(如0402、0201等)MLCC。國內(nèi)廠家則在D50為300-500納米的BaTiO3基礎(chǔ)上添加稀土金屬氧化物改性制作X7R陶瓷粉料,跟國外先進粉體技術(shù)還有一段差距。
2、疊層印刷技術(shù)(多層介質(zhì)薄膜疊層印刷)
如何在0805、0603、0402等小尺寸基礎(chǔ)上制造更高電容值的MLCC一直是MLCC業(yè)界的重要課題之一,近幾年隨著材料、工藝和設(shè)備水平的不斷改進提高,日本公司已在2μm的薄膜介質(zhì)上疊1000層工藝實踐,生產(chǎn)出單層介質(zhì)厚度為1μm的100μFMLCC,它具有比國巨電容器更低的ESR值,工作溫度更寬(-55℃-125℃)。代表國內(nèi)MLCC制作最高水平的風(fēng)華高科公司能夠完成流延成3μm厚的薄膜介質(zhì),燒結(jié)成瓷后2μm厚介質(zhì)的MLCC,與國外先進的疊層印刷技術(shù)還有一定差距。當(dāng)然除了具備可以用于多層介質(zhì)薄膜疊層印刷的粉料之外,設(shè)備的自動化程度、精度還有待提高。
3、共燒技術(shù)(陶瓷粉料和金屬電極共燒)
MLCC元件結(jié)構(gòu)很簡單,由陶瓷介質(zhì)、內(nèi)電極金屬層和外電極三層金屬層構(gòu)成。MLCC是由多層陶瓷介質(zhì)印刷內(nèi)電極漿料,疊合共燒而成。為此,不可避免地要解決不同收縮率的陶瓷介質(zhì)和內(nèi)電極金屬如何在高溫?zé)珊蟛粫謱印㈤_裂,即陶瓷粉料和金屬電極共燒問題。共燒技術(shù)就是解決這一難題的關(guān)鍵技術(shù),掌握好的共燒技術(shù)可以生產(chǎn)出更薄介質(zhì)(2μm以下)、更高層數(shù)(1000層以上)的MLCC。當(dāng)前日本公司在MLCC燒結(jié)專用設(shè)備技術(shù)方面領(lǐng)先于其它各國,不僅有各式氮氣氛窯爐(鐘罩爐和隧道爐),而且在設(shè)備自動化、精度方面有明顯的優(yōu)勢。