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带你看多层片式陶瓷电容(MLCC) 的技术---三环总代理新宝辉

作者: admin 时间:2019-08-31 来源:未知
摘要:多层陶瓷电容器(MLCC),也可称之为片式电容器、积层电容、叠层电容等,归属于陶瓷电容器的一种。MLCC具备体型小、电容量大、高频使用时损失率低、适宜大批量生产加工、质优价廉...

多层陶瓷电容器(MLCC),也可称之为片式电容器、积层电容、叠层电容等,归属于陶瓷电容器的一种。MLCC具备体型小、电容量大、高频使用时损失率低、适宜大批量生产加工、质优价廉和稳定性高等优点。近些年,消费电子产品、通讯设备及汽车制造业迅猛发展,尤其是手机、新能源汽车的使用量和销量提高推动MLCC需求强劲。依据《MLCC陶瓷粉体材料行业分析报告》统计分析,大多数4G手机的MLCC使用量约300-400颗,iPhone7的MLCC使用量约900颗,而iPhone的MLCC使用量高达1000-1100颗。平均每台纯电动车所需1.7万颗到1.8万颗,比大多数燃油车3000颗到3700颗增加近6倍。当今来看,消费电子产品、汽车电子等行业仍将迅猛发展,而多层陶瓷电容器被看作“电子行业的大米”,行业发展前景非常的看好。


 
简易的平行板电容器一般空间结构是由1个绝缘的中间介质层再加上外部2个导电的金属电极,而MLCC的空间结构主要分为三大部分:陶瓷介质,金属内电极,金属外电极。从空间结构上看,MLCC是多层叠合空间结构,能够 当作很多个简易平行板电容器的并联体。空间结构平面图如下图所示。

 
MLCC制作的生产流程:以电子陶瓷材料被看作介质,将预制好的陶瓷浆料利用流延方法做成要求厚度的陶瓷介质薄膜,随后在介质薄膜上印刷内电极,并将印有内电极的陶瓷介质膜片交替叠合热压,行成很多个电容器并联,并在持续高温下1次烧结成1个不可分割的一体化芯片,随后再芯片的端部涂覆外电极浆料,使之与内电极行成优良的电气连接,行成MLCC的两极。

 
从图3的生产流程能够 知道,MLCC的生产加工与陶瓷粉体密切相关,而当中涉及到的包括电介质陶瓷瓷粉的制备、流延成膜陶瓷膜的薄膜化和陶瓷粉料与金属共同烧结技术,都将很大程度上影响最终MLCC的质量。那么接下来我们简要介绍这几类技术。

电介质陶瓷粉料制备技术
当前,MLCC的至关重要原料是钛酸钡、氧化鈦、钛酸镁、钛酸镁等,形成COG、Y5V、X7R、NPO等类别,依电气特性使用各不相同确定MLCC的特性,来确定不一样的烧结温度与烧结气体。除此之外,从MLCC生产成本结构角度,瓷粉在全部MLCC中生产成本占相对比较大,特别是在是高容MLCC的生产制造,高容MLCC对瓷粉的纯度、粒径、粒度和形貌有严格要求。

图4 多层陶瓷电容器的成本结构

国瓷材料(300285)是继日本堺化学工业之后全球第二家已完成使用高温高压水热工艺大批量生产高纯度、纳米级钛酸钡粉体的生产厂家,也是国内最大的高纯纳米级电子陶瓷材料钛酸钡系列和MLCC用系列功能陶瓷材料的生产商。围绕着水热法超细粉体核心技术,企业已完成了电子陶瓷、陶瓷墨水、结构陶瓷、催化剂、电子浆料五大业务布局,塑造多元化材料平台。截止2018年底,国瓷材料MLCC成份粉产销两旺,产量超过1万吨/年以上。

图5 国瓷材料供应的不同MLCC配方粉

 
国内的研究力量也在探讨超细钛酸钡的制备。广东工业大学的鲁圣国教授课题组对通过水热法制备了四方相钛酸钡,并发觉反应温度的提高,溶液的黏度降低及其液体的饱和蒸汽压增大相互促使反应的进行,有益于合成高四方相含量的钛酸钡;除此之外,乙醇的加上促使体系中脱水反应的进行,也可以提高钛酸钡的四方相含量。

图6 鲁圣国制备钛酸钡所用到的主要原料



图7 鲁圣国教授课题组采用水热法制备四方钛酸钡的工艺流程

 
但是,中高端电介质瓷粉产业化生产制造的核心技术仍控制在日本为首发达国家。日本生产厂家(例如村田)根据大容量(10μF以上)的需求,在粒径为100纳米的湿法BaTiO3 基础上加上稀土金属氧化物改性,形成高可靠性的X7R陶瓷粉料,最终制作出10μF-100μF小尺寸(如0402、0201等)MLCC。

图8 MLCC配方粉是通过钛酸钡基础粉改性得到
 
介质薄层化技术
提高容量是MLCC代替别的类别电容器的根本途径,在相应的体积上怎样制作更大容量的MLCC,一直以来是MLCC领域的至关重要研发课题。
MLCC的容量与内电极交叠面积、电介质瓷料层数及使用的电介质陶瓷材料的相对介电常数成正比相互关系,与单层介质厚度成反比相互关系。为此,在相应体积上提高容量的方式至关重要有两种,其一是降低介质厚度,介质厚度越低,MLCC的容量越高;其二是增加MLCC内部的叠层数,叠层数越多,MLCC的容量越高。
陶瓷粉体与金属电极共烧技术
MLCC元件在加工过程中,陶瓷介质和印刷内电极浆料需开展叠合共烧,因而难以避免地需处理不一样收缩率的陶瓷介质和内电极金属怎样在高温烧制环节中不分层、开裂的难题,即所说的陶瓷粉料和金属电极共烧难题。共烧难题的处理,不仅需在烧结设备上开展连续研发;而且也需用MLCC瓷粉供应商在瓷粉制备环节就与MLCC厂商开展密切的协作,利用调整瓷粉的烧结伸缩曲线,使之与电极搭配良好、更容易与金属电极共同烧结。

技术总结
多层陶瓷电容器当作被动元件中的至关重要一员,广泛运用于消费电子产品、汽车电子等众多方面。在多层陶瓷电容器的加工过程中,与陶瓷粉体有关的配方粉制备、介质薄膜化及其陶瓷粉体与金属电极共烧技术对於MLCC的影响非常大。在这当中,其钛酸钡基础粉的制备及其改性是MLCC上游产业最重要的一个环节。

小结:

这里只是为大家介绍了多层片式陶瓷电容(MLCC) 的技术,电子元件的相关知识远远不止这些,我们会定期为大家更新文章,方便大家学习

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深圳新宝辉(www.cctcsz.com)

简介:深圳市新宝辉供应链有限公司 / 新宝辉供应链有限公司(香港) 简称:SSC 是一家专业代理分销电子元器件公司,成立于2015年,注册资金1000万,公司注册地位于广东省深圳市宝安区,在香港,深圳福田和广东中山有办公和仓储。

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