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电极是MLCC制作的重要组成部分,内电极是通过印刷、固化而成,通常要求浆料具备合适的黏度、触变性和流平性,保证在涂敷过程中不流挂,堆积部份在烘干前迅速流平,要求烧成后光滑、均匀、无堆积。(更多关于多层陶瓷精彩内容敬请关注7月3日艾邦第四届多层陶瓷(LTCC/HTCC/MLCC)产业论坛)

MLCC在实际使用中发生的失效,除了常见的电应力失效之外,大部分情况是MLCC自身存在缺陷。

其中薄介质MLCC的内电极堆积为影响其可靠性的常见问题,多为生产制程和过程管控不稳定导致出现部分内电极层堆积,引起电极的绝缘下降,影响了产品的可靠性能。

内电极堆积缺陷是薄介质MLCC失效的一个重要因素,缺陷的产生与内电极浆料质量、印刷工艺、丝网乳胶厚度和丝网目数都有密切关系。

影响因素一:浆料分散对内电极堆积的影响

MLCC内电极浆料的主要是由金属粉体、无机粉体及有机载体3个部份组成。其中内电极生产所用的粉体材料要求纯度高、粉体颗粒近球形、粒径小及分散性好。良好的分散可以使浆料具有合适的流动性,从而在印刷过程中形成清晰、均匀的图案。分散效果不佳可能导致浆料中存在团聚的大颗粒,这会影响产品的耐压性能和加速寿命试验(HALT)等可靠性能,进而影响MLCC的整体性能和产品质量。(更多关于多层陶瓷精彩内容敬请关注7月3日艾邦第四届多层陶瓷(LTCC/HTCC/MLCC)产业论坛)

工艺优化:因此,在生产过程中,必须严格控制内电极浆料的分散质量。为得到分散效果最好的印刷浆料,上机印刷前一般会进行慢磨分散,使得分散剂对纳米粉体实现完全的表面覆盖,能均匀包裹粉体,在溶剂中形成较大的保护空间,使粉体在溶液中稳定分散。

不同慢磨时间对内电极堆积的影响

影响因素二:印刷工具洁净度对内电极堆积的影响

MLCC的丝网印刷过程中,清洗丝网是一个关键步骤,由于内电极浆料带一定的黏度,在印刷过程中容易在刮胶和外围网版上黏附上干浆,同时在印刷过程由于静电的作用丝网容易黏附上杂质,内电极浆料混有杂质或有机物的分散不均匀易导致内电极堆积。随着印刷次数的增加,内电极浆料黏度上升,屈服值增大,流动性和转移性变化,造成内电极浆料沉淀在网版上。

工艺优化:为了保持丝网的最佳性能,员工需定时对印刷一定次数后的丝网使用酒精进行清洗,以减少在印刷过程中干浆掉落,或黏附的杂质混入内电极浆料中,使得内电极堆积,下图为不同清洗刮胶和丝网频率,对应产品DPA磨片切片的结果。

▲ 印刷丝网不同清洗频率对内电极堆积的影响

通过数据对比,在内电极浆料印刷过程中,每印刷不到4000张时,清洗1次刮刀和丝网,可以有效解决内电极堆积的问题。

影响因素三:丝网乳胶厚度对内电极堆积的影响

在多层陶瓷电容器(MLCC)的制造过程中,感光胶的厚度起很关键的因素,涂感光胶厚度对图像再现的肩锐性、架桥性、平整性也有很大的影响。如图2所示,感光乳胶的厚度增加,可以提高肩部的锐利程度,使得内电极图形的边缘更加清晰,从而提高内电极堆积的精度和一致性,同时还有助于减少印刷缺陷如针孔、白点、锯齿和毛刺的问题。但过厚的感光乳胶层,可能会导致印刷出的内电极浆料过多沉淀,或出现内电极堆积的问题。

▲ 不同感光乳胶厚度印刷图形

影响因素四:丝网目数对内电极堆积的影响

丝网目数是指每平方英寸的丝网内网孔的数量,它是衡量丝网细度和密度的一个重要指标,下图所示。MLCC的制造过程中丝网目数的选择直接影响印刷的清晰度和内电极厚度。在网孔大小与颗粒通过方面,低目数的丝网网孔较大,允许较大的颗粒通过,这可能导致更多的颗粒堆积在内电极上,影响其性能。

高目数的丝网意味着网孔较小,能够过滤更细小的颗粒,这在内电极堆积过程中可能有助于防止细小颗粒的通过,从而减少堆积的可能性。在透水性和透气性方面,低目数的丝网透水性和透气性较差,可能会导致气体或液体流通不畅,增加堆积的可能性。高目数的丝网通常具有较好的透水性和透气性,因其网孔较多,能让液体或气体更容易通过,在内电极堆积过程中可能有助于保持良好的气体或液体流通,减少堆积现象。

在印刷图形清晰度方面,低目数的丝网虽然可以获得较厚的介质沉积量,但会降低印刷的清晰度。相反,高目数的丝网能够提供更清晰的图像,但可能会降低内电极浆料的沉积厚度。同时,高目数丝网适合于需要较薄内电极层的MLCC,而低目数丝网则适用于需要较厚电极层的MLCC。

不同丝网目数印刷的解像度

针对上述影响因素,可对薄介质MLCC的印刷过程对内电极堆积进行优化,

1)内电极浆料印刷前进行慢磨,可使获得分散稳定、黏度合适的浆料,在印刷过程中更容易获得均匀涂敷、不堆积的内电极图形;

2)印刷工具的洁净度影响内电极内电极堆积,提高清洗丝网频率可减少浆料黏附在网版上,形成干浆混入芯片内电极上;

3)为了获得高质量的MLCC产品,需要精确控制丝网乳胶的厚度,以确保内电极的均匀印刷和高质量;

4)高目数目丝网适合于薄介质MLCC的内电极浆料印刷,可获得清晰度更高的内电极图形。

文章内容来源:电子工艺技术——薄介质MLCC的一种常见缺陷及其制备工艺优化

封面图源:三环集团

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第四届多层陶瓷(LTCC/HTCC/MLCC)产业论坛(2025年7月3日·合肥)

2025年7月3日

合肥

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一、会议议题

第四届多层陶瓷(LTCC/HTCC/MLCC)产业论坛

 

开幕式

08:30-08:40

开场词

艾邦智造创始人江耀贵

08:40-08:45

领导致辞

合肥圣达电子科技实业有限公司胡竹松CTO

08:45-08:50

领导致辞

合肥恒力装备有限公司奚思副总经理

时间

议题

演讲嘉宾

08:50-09:10

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合肥圣达电子科技实业有限公司陶瓷封装专业部部长集团专家党军杰

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低温共烧陶瓷(LTCC)技术新进展

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茶歇

10:30-11:00

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深圳飞特尔科技有限公司董事长王洪洋博士

11:00-11:20

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合肥圣达电子科技实业有限公司部长集团专家许海仙

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午餐

13:20-13:50

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基于纳米导电墨水高温厚膜电极电路喷墨制造技术

北京大华博科智能科技有限公司CEO 张兴业 

15:20-15:50

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加力新能源科技(上海)有限公司发展部部长李晓冬

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作者 ab, 808

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