貼片電容(MLCC)生產(chǎn)流程詳解
貼片電容(MLCC)是現(xiàn)代電子設(shè)備中不可或缺的基礎(chǔ)元件,其生產(chǎn)是一個高度精密?自動化的復(fù)雜過程,主要包含以下幾個核心步驟:
- 材料制備:
陶瓷粉體合成: 這是核心起點?將特定比例的氧化物原料(如鈦酸鋇基或其他高介電材料)通過固相反應(yīng)法或化學(xué)合成法(如溶膠-凝膠法?水熱法)制備成具有高純度?特定粒徑分布和介電性能的陶瓷粉體?
漿料配制: 將陶瓷粉體與有機粘合劑?溶劑?增塑劑?分散劑等按精確配方混合,在球磨機中充分研磨分散,形成均勻穩(wěn)定?具有合適流變特性的陶瓷漿料(用于流延)和內(nèi)電極漿料(通常是鎳或銅漿,用于印刷電極)?
- 生坯成型:
流延成型: 將陶瓷漿料通過精密流延機的刮刀(Doctor Blade)均勻涂布在移動的載體基帶(如聚酯薄膜)上?漿料厚度被精確控制(通常在幾微米到幾十微米),然后通過烘干區(qū)蒸發(fā)溶劑,形成一層薄而柔韌的?干燥的陶瓷生坯膜?
內(nèi)電極印刷: 在干燥的陶瓷生坯膜上,使用高精度絲網(wǎng)印刷或凹版印刷技術(shù),將內(nèi)電極漿料(鎳漿或銅漿)按照設(shè)計的圖案印刷上去?圖案通常是長方形陣列,對應(yīng)未來電容器的內(nèi)電極?
疊層與層壓: 將多張印刷好內(nèi)電極的生坯膜精確對齊堆疊起來?堆疊時,相鄰膜層的內(nèi)電極位置錯開(即一層電極向左延伸,下一層向右延伸),形成交錯結(jié)構(gòu)?堆疊到設(shè)計要求的層數(shù)(幾十層到上千層不等)后,在加熱加壓下進行層壓,使各層生坯膜緊密粘合,形成一個整體的多層生坯塊(Green Block)?
- 切割:
將層壓好的多層生坯塊,按照設(shè)計尺寸(如0402?0603?0805等標(biāo)準(zhǔn)尺寸或定制尺寸),用精密劃片機或激光切割機切割成一個個獨立的?包含內(nèi)部電極和陶瓷介質(zhì)的微型長方體單元?這些單元就是單個電容器的生坯單體(Green Chip)?
- 排膠:
將切割好的生坯單體放入排膠爐中?在嚴(yán)格控制的氧氣氛圍和緩慢升溫曲線下(通常在200°C - 500°C范圍內(nèi)),生坯中的有機粘合劑?增塑劑等被逐漸加熱分解?氧化并揮發(fā)排出?此步驟至關(guān)重要,目的是徹底去除有機物,防止后續(xù)高溫?zé)Y(jié)時產(chǎn)生氣泡?變形或碳殘留,導(dǎo)致產(chǎn)品缺陷?
- 燒結(jié):
排膠后的生坯單體進入高溫?zé)Y(jié)爐(通常使用隧道窯)?在還原性或中性氣氛(如氮氫混合氣)和精確控制的溫度曲線(峰值溫度通常在1100°C - 1300°C以上,具體取決于材料)下,陶瓷顆粒發(fā)生致密化燒結(jié),晶粒長大,形成堅硬?致密的陶瓷介質(zhì)體?同時,內(nèi)電極金屬(鎳/銅)顆粒也燒結(jié)熔融,形成連續(xù)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)?燒結(jié)過程決定了電容器的最終機械強度?介電性能和可靠性?
- 端電極形成:
涂覆端漿: 在燒結(jié)好的陶瓷芯片的兩端,涂覆上主要由銀或銅粉?玻璃粉和有機載體組成的端電極漿料?端電極需要覆蓋住芯片端面并部分延伸到側(cè)面,確保與所有交錯的內(nèi)電極層都實現(xiàn)良好接觸?
端電極燒成: 將涂好端漿的芯片再次送入低溫?zé)Y(jié)爐(通常在700°C - 900°C),使端電極漿料中的金屬顆粒燒結(jié)并與陶瓷體及內(nèi)電極形成牢固的歐姆接觸,玻璃相則起到密封和增強附著力的作用?
- 電鍍:
鍍鎳: 在燒成的端電極(銀或銅)表面電鍍上一層鎳?鎳層主要起到阻擋層的作用,防止焊接時焊料中的錫向端電極內(nèi)部擴散,同時提供良好的可焊性基礎(chǔ)?
鍍錫(或錫合金): 在鎳層表面再電鍍上一層錫或錫鉛/錫銅合金?這層鍍錫提供優(yōu)異的可焊性?抗氧化性和外觀保護,確保電容器能可靠地通過回流焊或波峰焊工藝焊接到電路板上?
- 測試與分選:
電性能測試: 使用自動化測試設(shè)備對每個電容進行100%測試?關(guān)鍵參數(shù)包括:電容值(C)?損耗角正切值(Df/DF)?絕緣電阻(IR)?耐電壓(Rated Voltage/Withstand Voltage)等?
外觀檢查: 通過機器視覺或人工抽檢,檢查是否有裂紋?崩邊?端電極不良等外觀缺陷?
分選/編帶: 根據(jù)測試結(jié)果(如容值落在哪個精度檔位內(nèi))和尺寸規(guī)格,將合格的電容器自動分選到不同的Bin(等級)中?然后按照客戶要求,將電容裝入載帶(Tape)和卷盤(Reel)中,便于SMT貼片機自動取用?不良品則被剔除?
- 包裝與出貨:
將編帶好的卷盤裝入防潮?防靜電的包裝袋中,并放入干燥劑?密封后貼上標(biāo)簽(包含型號?規(guī)格?數(shù)量?生產(chǎn)批號?環(huán)保標(biāo)識等信息),然后裝箱出貨給客戶?
關(guān)鍵特點總結(jié)
材料科學(xué)為核心: 陶瓷粉體和漿料的配方是性能(介電常數(shù)?溫度特性?損耗等)的決定性基礎(chǔ)?
精密制造工藝: 從流延厚度控制?印刷精度?疊層對準(zhǔn)到切割尺寸,無不要求極高的精度(微米級)?
高溫工藝關(guān)鍵: 排膠和燒結(jié)的溫度曲線控制對產(chǎn)品良率和最終性能至關(guān)重要?
高度自動化: 從印刷?疊層?切割?測試到編帶,大部分環(huán)節(jié)依賴高精度自動化設(shè)備完成,以保證效率和一致性?
多層化趨勢: 為了在更小體積內(nèi)實現(xiàn)更大容量,不斷追求更薄的介質(zhì)層?更多的疊層數(shù)和更精細的電極?
這個流程體現(xiàn)了現(xiàn)代電子元器件制造的精密性和復(fù)雜性,每一個環(huán)節(jié)的嚴(yán)格控制都是確保貼片電容高性能?高可靠性的基礎(chǔ)?
