片式多層陶瓷電容器（MLCC）是世界上用量最大、發(fā)展最快的基礎(chǔ)元件之一，是電子元器件領(lǐng)域的重要組成部分，被稱為“工業(yè)大米”。其制作工藝復(fù)雜，生產(chǎn)流程大致為：配料、流延、絲印、層壓、切割、排膠、高溫?zé)?、研磨倒角、封端、燒端、電鍍、測(cè)試、編帶等。排膠和燒結(jié)是MLCC制備的關(guān)鍵工序。
一、MLCC的排膠燒結(jié)工藝
1.排膠
排膠指的是，在對(duì)切割后陶瓷生坯進(jìn)行熱處理，將添加在陶瓷粉體內(nèi)起黏結(jié)作用的PVB樹脂和DOP等有機(jī)物在一定溫度條件下分解排出的過程。排膠的目的是避免瓷體燒結(jié)時(shí)有機(jī)物的快速揮發(fā)導(dǎo)致分層和開裂等缺陷。排膠主要流程：裝缽排片→進(jìn)排膠爐排膠→出排膠爐。
選擇合適的溫度、升溫速率和排氣量會(huì)直接影響MLCC芯片的排膠效果。鎳電極MLCC一般采用空氣排膠的方式，由于鎳在空氣中300℃以上會(huì)被氧化，通常將鎳內(nèi)電極MLCC在空氣中的排膠溫度設(shè)定在250℃-280℃之間，具體溫度與尺寸規(guī)格以及配方有關(guān)，氮?dú)馀拍z的溫度可以更高，約400℃-500℃。銅比鎳在空氣中更容易氧化，甚至在室溫下就很容易被氧化。因此對(duì)于將銅作為內(nèi)電極的產(chǎn)品，通常采用高溫氮?dú)馀拍z工藝，一來在高溫條件下，有機(jī)樹脂分解排出，二來在高溫條件下，氮?dú)獗Ｗo(hù)銅內(nèi)電極不被氧化。
排膠的惰性氣氛不利于生坯中的有機(jī)成分徹底分解，排膠后的生坯中一般仍有0.3%~3.0%的殘留碳。為進(jìn)一步降低生坯中的碳?xì)埩?，在燒結(jié)前進(jìn)行預(yù)燒工藝，預(yù)燒工序是在適當(dāng)?shù)臍夥罩?，以相?duì)于燒結(jié)的溫度的較低溫度加熱MLCC生壞，以將生壞中的碳?xì)埩袅拷档椒弦蟮姆秶?，為燒結(jié)后獲得致密的陶瓷體打好基礎(chǔ)，改善介質(zhì)致密性和電極連續(xù)性，有效提高M(jìn)LCC的介電強(qiáng)度。
2.燒結(jié)
燒結(jié)是在一定溫度、氣氛及氣壓條件下陶瓷體燒結(jié)致密化的過程，同時(shí)產(chǎn)生一定的機(jī)電性能，可以使排膠后的芯片成為內(nèi)電極完好，致密性好，尺寸合格，高機(jī)械強(qiáng)度和優(yōu)良電性能的陶瓷體。燒結(jié)主要流程：擺放→燒結(jié)→出燒結(jié)→卸缽
MLCC燒結(jié)可分為兩個(gè)階段：致密化階段與再氧化階段。燒結(jié)過程是在氣氛爐中進(jìn)行，一般燒結(jié)溫度在1100℃~1350℃之間。由于是高溫?zé)Y(jié)，為了防止氧化等，燒結(jié)爐里面需要填充氮?dú)?氫氣。燒結(jié)的關(guān)鍵就是爐膛內(nèi)的溫度與其均勻一致性，還有就是應(yīng)在一個(gè)熱動(dòng)態(tài)平衡中進(jìn)行，空氣應(yīng)充分流動(dòng)，使瓷體的晶相生長均勻與致密。
燒結(jié)介質(zhì)和鎳電極在共燒過程中，必須保證鎳和氧化鎳的動(dòng)態(tài)平衡。由于鎳的氧化與氧分壓和溫度有關(guān)，在空氣中，氧分壓較高，在300℃，鎳開始氧化，但在高溫?zé)Y(jié)條件下(>1200℃)，氧分壓大于10-8MPa時(shí)，鎳也能發(fā)生氧化現(xiàn)象，導(dǎo)致芯片開裂。但是，當(dāng)氧分壓小于10-14MPa時(shí)，BaTiO3介質(zhì)會(huì)在還原氣氛下，Ti4+被還原成Ti3+發(fā)生半導(dǎo)化。
二、排膠燒結(jié)對(duì)MLCC的品質(zhì)的影響
燒結(jié)前若MLCC芯片內(nèi)有機(jī)物分解不充分，殘?zhí)歼^多，在燒結(jié)快速升溫的過程中因有機(jī)物快速分解揮發(fā)，導(dǎo)致MLCC 燒結(jié)過程產(chǎn)生內(nèi)部裂紋、分層或者開裂，同時(shí)芯片內(nèi)部存在的殘?zhí)迹瑲埩籼紝?duì)MLCC的燒結(jié)質(zhì)量產(chǎn)生不利影響，一方面妨礙陶瓷介質(zhì)的晶粒生長，燒結(jié)介質(zhì)層致密性差，另一方面殘留的碳在高溫?zé)Y(jié)時(shí)產(chǎn)生局部的還原氣氛，容易使內(nèi)電極團(tuán)聚斷裂，破壞內(nèi)電極的連續(xù)性。從而會(huì)影響芯片的可靠性。
排膠氧化：理論上，鎳在空氣中的氧化溫度為280℃，實(shí)際上在280℃條件下，由于大量有機(jī)物的排出，導(dǎo)致排膠箱子內(nèi)氧的濃度較低，排膠溫度可提高到300℃左右。在高于300℃或在280℃有充足的氧氣條件下，發(fā)生鎳氧化現(xiàn)象，導(dǎo)致容量偏低。
排膠開裂：單缽裝載量過多，排膠溫度過高，排膠升溫速率太快，或設(shè)備密封性不足易造成芯片在排膠階段出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象，導(dǎo)致容量偏低。
燒結(jié)氧化、分層、開裂：內(nèi)電極和介質(zhì)收縮率差異過大導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力過大，印刷膜片烘干不足或太干導(dǎo)致內(nèi)部開裂，未排膠或殘?zhí)歼^高，燒結(jié)升溫段升溫速率過快，升溫段氫氣含量過低或氧分壓過高，燒結(jié)溫度過高，高溫區(qū)氫氣含量過低，最高溫降溫速率過快，再氧化階段氧含量過高或時(shí)間過長，加濕溫度過高等均會(huì)造成鎳電極的氧化、分層、或開裂現(xiàn)象，導(dǎo)致容量降低或分散。對(duì)于薄層介質(zhì)的高容產(chǎn)品(<3um)，內(nèi)電極和介質(zhì)之間的收縮率差異更明顯，通常采用RHK快速燒結(jié)工藝(25℃/min)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)電極和介質(zhì)共燒，減少了電極漿料團(tuán)聚和孔洞現(xiàn)象的產(chǎn)生，改善了內(nèi)電極的連續(xù)性，從而提高了產(chǎn)品容量。
燒結(jié)飛鎳：燒結(jié)溫度高于內(nèi)電極的熔化溫度，升溫速率過快，瓷體的收縮率大于內(nèi)電極的收縮率，導(dǎo)致內(nèi)電極溢出現(xiàn)象。
燒結(jié)殘?zhí)迹?/span>殘?zhí)歼^高，首先會(huì)阻礙晶粒生產(chǎn)，影響燒結(jié)致密性；其次，殘?zhí)歼^高燒結(jié)時(shí)形成局部還原氣氛，容易使內(nèi)電極團(tuán)聚斷裂，甚至，殘?zhí)寂c鎳電極發(fā)生反應(yīng)，影響電容的電極連續(xù)性，容量降低。
假燒溫度、燒結(jié)溫度：假燒溫度過低(<800℃)，殘?zhí)歼^高，影響電極連續(xù)性，假燒溫度過高(≥900℃)，假燒階段晶粒成長致密化，堵塞排氣通道，燒結(jié)時(shí)，氣孔無法排出，影響瓷體致密化，從而降低芯片的容量；燒結(jié)溫度過低，燒結(jié)收縮率過小，瓷體不致密，容量偏低；燒結(jié)溫度過高，瓷體收縮偏大，容量偏高。
氣氛燒結(jié)對(duì)MLCC電氣性能有著至關(guān)重要的影響。在去除粘合劑進(jìn)行燒成時(shí)，除要注意Ni金屬氧化問題外，也要考慮 Ni電極與介質(zhì)燒成收縮曲線的差異，要選擇理想的燒結(jié)曲線以及氧分壓、露點(diǎn)等控制條件。燒結(jié)工藝影響MLCC性能。燒結(jié)時(shí)間過短，溫度過低，爐內(nèi)的氣氛不夠等，都會(huì)造成晶粒生長不良，瓷體不夠致密，造成電氣性能降低。反之，如果燒結(jié)時(shí)間過長，溫度過高，氣過濃就會(huì)使晶粒異常長大，且產(chǎn)生附加的晶相，從而使MLCC的電氣性能變差。只有嚴(yán)格控制燒成參數(shù)。才能形成均勻，致密的陶瓷介質(zhì)結(jié)構(gòu)。
資料來源：
1.制備工藝對(duì)薄介質(zhì)MLCC介電強(qiáng)度的影響，陸亨.
2.燒結(jié)工藝對(duì)MLCC容量及微觀結(jié)構(gòu)的影響，周鋒，等.
3.排膠優(yōu)化改善MLCC開裂問題及可靠性分析，黃翔，等.
4.微型高容量MLCC工藝技術(shù)，賴永雄，周少榮.
艾邦建有MLCC微信群，誠邀MLCC生產(chǎn)企業(yè)、設(shè)備、材料企業(yè)參與。
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第三屆高端片式多層陶瓷電容器（MLCC）產(chǎn)業(yè)論壇
地址：深圳市寶安區(qū)沙井路118號(hào)
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時(shí)間
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演講主題
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演講嘉賓
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08:45-09:00
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開場(chǎng)致辭
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艾邦創(chuàng)始人 江耀貴
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主題報(bào)告
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09:00-09:30
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車規(guī)MLCC端電極對(duì)可靠性的影響
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風(fēng)華高科 研究院元器件研發(fā)中心副主任 陳濤
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突破超高容MLCC、助力高質(zhì)量發(fā)展
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三環(huán)集團(tuán) 潮州三環(huán)事業(yè)部助理總經(jīng)理 王亞超
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10:00-10:30
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信諾超分散劑在鈦酸鋇納米化制備及MLCC制漿中的應(yīng)用
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安徽嘉智信諾 董事長 陳永康
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茶歇
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MLCC的漿料過濾技術(shù)研究與應(yīng)用
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邁博瑞 董事長 陳冠龍博士
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C0G型MLCC用可低溫共燒的陶瓷-玻璃復(fù)合粉體研究
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贛州中傲新瓷 研發(fā)總監(jiān) 繆錫根
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午餐
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MLCC電極用超細(xì)金屬粉體的研發(fā)與改性
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712所 主任 陳大鵬
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人工智能加速高性能介電材料研發(fā)
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佛山（華南）新材料研究院 戚俊磊 博士
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電子級(jí)高純納米二氧化鈦形態(tài)結(jié)構(gòu)調(diào)控及應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)
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上海大學(xué)納米中心 教授 施利毅博士
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茶歇
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光學(xué)篩選機(jī)中 AI 人工智能技術(shù)的應(yīng)用細(xì)節(jié)
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岳一科技 總經(jīng)理 岳來鵬
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MLCC超薄瓷片制備技術(shù)
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深圳金岷江半導(dǎo)體設(shè)備事業(yè)部總監(jiān) 李保華
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“全球首款”無間隙滾筒印刷機(jī)在MLCC中的應(yīng)用
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SERIA 銷售技術(shù)支持 蔡兵華
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致敬卓越，共鑄未來——精密陶瓷行業(yè)領(lǐng)軍者榮耀之夜
頒獎(jiǎng)典禮暨答謝晚宴
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