多层贴片陶瓷电容烧结原理及工艺
mlcc叠层工艺
mlcc叠层工艺MLCC（多层陶瓷电容器）叠层工艺是一种常见的电子组件制造工艺，用于制造高性能的陶瓷电容器。
MLCC是一种电子元件，它由多个薄层陶瓷片和金属电极交替叠加而成。
这种结构使得MLCC具有高电容密度、低损耗、良好的温度稳定性和可靠性等优点。
在本文中，我们将探讨MLCC叠层工艺的相关内容。
我们来了解一下MLCC的基本结构。
MLCC由多个薄层陶瓷片和金属电极交替叠加而成。
陶瓷片通常采用氧化铝等陶瓷材料，具有良好的绝缘性能和稳定性。
金属电极通常采用银浆或铜浆制成，用于连接电路。
通过多层叠加，可以实现较高的电容密度，满足各种电子设备对小型化和高性能的要求。
MLCC的制造过程中，叠层工艺是关键步骤之一。
首先，需要准备好陶瓷片和金属电极。
陶瓷片通常通过切割成薄片的方式制备，而金属电极则通过印刷或涂覆的方式施加在陶瓷片上。
然后，将陶瓷片和金属电极按照一定的顺序叠加在一起，形成多层结构。
在叠层的过程中，需要注意控制每一层的厚度和位置，以确保电容器的性能和可靠性。
在叠层过程中，还需要考虑陶瓷片和金属电极之间的粘结问题。
通常情况下，陶瓷片和金属电极之间使用玻璃粉或有机胶粘结，以确保层与层之间的粘合牢固。
粘结的质量对于电容器的性能和可靠性至关重要，因此需要严格控制粘结剂的质量和使用方法。
叠层完成后，还需要进行烧结和电极处理等后续工艺。
烧结是将叠层结构加热到一定温度，使陶瓷片和金属电极之间形成致密的结合。
烧结的温度和时间需要根据具体的材料和工艺要求进行控制。
电极处理是在烧结后对金属电极进行加工，以便与外部电路连接。
总结一下，MLCC叠层工艺是制造高性能陶瓷电容器的关键工艺之一。
通过多层陶瓷片和金属电极的叠加，可以实现较高的电容密度和良好的性能。
在叠层过程中，需要注意控制层的厚度和位置，以及陶瓷片和金属电极之间的粘结质量。
叠层完成后，还需要进行烧结和电极处理等后续工艺。
通过优化叠层工艺，可以生产出满足各种电子设备要求的高性能陶瓷电容器。
MLCC片式多层陶瓷电容器工艺技术(doc 35页)
C = εr×ε0×A×n / T
The rated voltage depends on the structure of the device, the thickness and strength of the dielectric Figure 1 shows the structure of a multi-layer capacitor.
General Introduction Multi-layer ceramic chip capacitor is a kind of ceramic dielectric capacitor with small size, high capacitance per volume, high accuracy, suited surface mounted technology (SMT). It is widely used in electronic circuitry, mounted printed circuit board, and hybrid IC. These different functions require specific capacitor properties.
MLCC 片式多层陶瓷电容器工艺 技术(doc 35 页)
简介 Brief Introduction
▉ MLCC 简介： 片式多层陶瓷电容器（MLCC）是适合于表面贴装技术（SMT）的小尺寸、
mlcc烧结工艺
mlcc烧结工艺MLCC（多层陶瓷电容器）是一种常见的电子元器件，广泛应用于电子设备中。
MLCC的制造过程中，烧结工艺是其中关键的一环。
烧结工艺是指将陶瓷粉末通过高温加热处理，使其在一定时间内发生烧结反应，形成致密的陶瓷结构。
这个过程中，陶瓷粉末中的颗粒相互结合，形成强度高、电性能稳定的陶瓷基片。
而对于MLCC来说，烧结工艺是决定其电性能和可靠性的关键因素之一。
烧结工艺包括原料制备、成型、烧结和后处理等环节。
首先，原料制备是烧结工艺中的第一步，主要是将陶瓷粉末和其他添加剂按照一定比例混合，并进行筛分和干燥处理，以保证原料的纯度和均匀性。
接下来，通过成型工艺将原料制备成具有特定形状和尺寸的陶瓷基片。
常见的成型方法有注塑成型、压制成型和挤出成型等。
制备好的陶瓷基片经过成型后，需要进行烧结处理。
烧结是将成型后的陶瓷基片置于高温炉中，在一定时间内进行加热处理。
烧结温度和时间的控制非常重要，过低的温度和时间无法使陶瓷颗粒充分结合，而过高的温度和时间则可能导致过度烧结和损坏。
因此，烧结的过程参数需要经过精确的控制和调整，以确保陶瓷基片的质量和性能。
烧结完成后，还需要进行后处理工艺。
后处理工艺主要是对烧结后的陶瓷基片进行表面处理，以提高其电性能和可靠性。
常见的后处理工艺有镀银、镀镍和涂覆介质等。
这些处理能够提高陶瓷基片的导电性能和抗氧化性能，从而提高MLCC的整体性能。
总结起来，MLCC烧结工艺是通过高温加热处理陶瓷粉末，使其形成致密的陶瓷基片的过程。
这个工艺中包括原料制备、成型、烧结和后处理等环节。
通过精确控制和调整烧结过程的温度和时间，以及进行适当的后处理工艺，可以获得质量稳定、性能优良的MLCC产品。
烧结工艺的优化和改进对于提高MLCC的性能和可靠性具有重要意义，也是MLCC制造过程中不可或缺的一步。
多层陶瓷片式电容
多层陶瓷片式电容多层陶瓷片式电容是一种常用的电子元件，广泛应用于电子设备中。
它具有体积小、容量大、质量轻、稳定性好等特点，被广泛应用于通信、计算机、汽车、医疗等领域。
本文将从多层陶瓷片式电容的结构、工作原理、特点及应用等方面进行介绍。
多层陶瓷片式电容由许多薄片状的陶瓷层和金属电极交替堆叠而成。
这些陶瓷层通常由氧化铁、氮化铁、氧化锆等材料制成，而金属电极则由铜、铝等导电材料制成。
这种层叠结构使得多层陶瓷片式电容能够在相对较小的体积中实现较大的电容量。
多层陶瓷片式电容的工作原理是基于电容器的原理。
当电容器两端施加电压时，金属电极上的电子会被电场作用而移动，形成电流。
而陶瓷层则起到绝缘的作用，阻止电流的流失。
由于多层陶瓷片式电容中陶瓷层的数量较多，因此电容量较大。
多层陶瓷片式电容具有许多特点。
首先，它具有良好的温度稳定性和频率特性，能够在不同的温度和频率下保持较稳定的电容值。
其次，多层陶瓷片式电容的损耗角正切值较小，能够提供较低的功率损耗。
此外，它还具有较高的绝缘电阻和较低的介质损耗，能够有效防止电流泄漏和能量损耗。
多层陶瓷片式电容在各个领域都有广泛的应用。
在通信领域，它常被用于电路板上的滤波器、耦合器等电子元件中，用于滤除噪声和提高信号质量。
在计算机领域，多层陶瓷片式电容被广泛应用于内存模块中，用于存储和传输数据。
在汽车领域，它常被用于汽车电子系统中，如发动机控制单元、车载娱乐系统等，用于提供稳定的电源和信号传输。
在医疗领域，多层陶瓷片式电容被应用于医疗设备中，如心脏起搏器、血压监测器等，用于提供稳定的电源和信号传输。
多层陶瓷片式电容是一种重要的电子元件，具有体积小、容量大、质量轻、稳定性好等特点。
它在通信、计算机、汽车、医疗等领域有广泛应用。
随着科技的不断进步，多层陶瓷片式电容的性能将进一步提高，应用领域也将更加广泛。
我们相信，在未来的发展中，多层陶瓷片式电容将发挥更大的作用，为人们的生活带来更多的便利和创新。
mlcc的烧结再氧化阶段
mlcc的烧结再氧化阶段
MLCC（多层陶瓷电容器）的烧结再氧化阶段是制造MLCC的关键
步骤之一。
在烧结再氧化阶段，陶瓷粉末和电极材料被烧结在一起，形成多层结构，然后再进行氧化处理，以确保电容器的性能和稳定性。
首先，在烧结阶段，陶瓷粉末和电极材料被压制成片状，然后
在高温下进行烧结，使其结合成坚固的陶瓷多层结构。
这个过程中，需要严格控制温度、压力和时间，以确保陶瓷的致密性和均匀性，
从而影响电容器的介电性能和稳定性。
接下来是氧化阶段，烧结后的多层结构需要进行氧化处理，以
提高其介电常数和绝缘性能。
氧化过程通常在高温下进行，可以改
善陶瓷的晶体结构，增强其绝缘性能，同时提高电容器的介电常数，从而提高电容器的性能和稳定性。
在整个烧结再氧化阶段，工艺参数的控制非常重要，包括烧结
温度、时间、氧化气氛等，这些参数的合理控制可以影响到电容器
的电性能、稳定性和可靠性。
此外，材料的选择和制备工艺也对烧
结再氧化阶段的效果有着重要影响。
总的来说，烧结再氧化阶段是MLCC制造过程中至关重要的一步，通过严格控制工艺参数和材料特性，可以确保电容器具有优良的电
性能和稳定性。
多层片式瓷介电容器工艺流程
图 3-实物结构图
4
第二章 瓷介的基本知识 一、 陶瓷介质的特性
陶瓷是一个绝缘体，而作为电容器介质用的陶瓷除了具有绝缘特性外， 还有一个很重要的特性：就是极化。即它在外加电场的作用下，正负电荷 会偏离原有的位置，从而表现出正负两个极性。绝缘体的极化特性我们一 般用介电常数ε来表示，即介质的 K 值。下面例举不同材料的介电常数：
Ag: 与内电极良好接触，其直接影响芯片的可靠性，厚度一般在 50um。 Ni: 热阻碍层,其厚度对芯片耐焊接热有直接的影响, 厚度 2～4um。 Sn: 与外围线路有良好接触。直接影响芯片可焊性能, 厚度 4～7um。 此焊接方式的优点是适合大规模自动化生产，即 SMD 贴片系统。 另外，片式电容在线路板上焊接时，焊膏的选择也是很重要的。目前最常 用的焊膏是 Sn62。现将国内外其他几种焊料列举如下：
布氏硬度 30 28 33 24 22 115 15 107 12
第四章 生产工艺过程 我国自八十年代从美国引进独石电容的生产线以来，至今已有十多年 的生产经验。在生产工艺的某些方面，比如低烧独石电容器的生产、研究， 已取得了不小的成绩。介质层数在 150 层以下的常规产品的电性能及可靠
9
性，已与世界先进国家的水平相差无几。只是在更高层数、更高耐压、高 可靠的产品性能方面同世界先进国家还存在一定的差距。
4.1.1 产品类型：CC41 表示 I 类多层片式瓷介电容器
CT41 表示 II 类多层片式瓷介电容器
4.1.2 尺寸代号：0805 表示长 0.08 英寸(2.03mm)，宽 0.05 英寸
(1.27mm)，依此类推；
4.1.3 介质种类代号：
介质材料 COG（NPO）
X7R
Z5U
片式多层陶瓷电容器简介介绍
应用领域
通信设备
用于信号处理、滤波、去耦等电路中，提高 信号质量。
汽车电子
用于汽车发动机控制、安全气囊等汽车电子 系统中。
消费电子
广泛用于智能手机、平板电脑、数码相机等 电子产品中。
工业控制
用于工业自动化设备、电机驱动控制等电路 中。
02
片式多层陶瓷电容器的制造工 艺
片式多层陶瓷电容器的制造工艺
智能化与自动化
随着智能化和自动化技术的不断 发展，片式多层陶瓷电容器的生 产工艺也在不断改进，提高生产 效率和产品质量。
技术挑战与解决方案
技术挑战
片式多层陶瓷电容器的技术挑战主要 包括提高性能、减小体积、降低成本 等方面。
解决方案
针对这些挑战，企业可以通过研发新 材料、优化生产工艺、提高生产效率 等方式来应对。同时，加强与高校、 科研机构的合作也是解决技术难题的 重要途径。
它利用陶瓷介质的高介电常数特性，实现小型化、高容量的电容器。
特性
高容值
由于采用多层叠加结构，片式 多层陶瓷电容器的容值较高。
小型化
体积小巧，有利于电子设备的 小型化和集成化。
高频特性好
具有较低的等效串联电阻（ESR ）和等效串联电感（ESL），适 用于高频电路。
可靠性高
经过严格的质量控制和可靠性 测试，具有较长的使用寿命。
• 片式多层陶瓷电容器（MLCC）是一种电子元件，广泛应用于各类电子设备中，具有小型化、高性能、高可靠性的特点。 MLCC由多层陶瓷介质和金属电极叠合而成，具有高介电常数、低损耗、温度稳定性好等优点。
03
片式多层陶瓷电容器的性能参 数
片式多层陶瓷电容器的性能参数
• 片式多层陶瓷电容器（MLCC）是一种电子元件，广泛应 用于各类电子设备中，作为微型、高精度、高可靠性的电 容元件。它由多层陶瓷介质和金属电极叠加而成，具有体 积小、容量大、成本低、一致性好等优点。
MLCC烧结工艺
MLCC烧结工艺引言多层陶瓷电容器（Multilayer Ceramic Capacitor，简称MLCC）是一种常见而广泛应用于电子产品中的电子元器件。
MLCC具有体积小、容量大、频率响应性能好等特点，在电子设备中起着重要的作用。
而MLCC的制造过程中的一个重要环节就是烧结工艺。
本文将介绍MLCC烧结工艺的基本原理、工艺流程以及注意事项。
基本原理烧结是指将陶瓷粉末加热至足够高的温度，使其颗粒间形成结合，从而形成坚固的陶瓷体。
MLCC的烧结工艺是将陶瓷粉末通过高温加热，使其粒子间生成颗粒间结合力，从而形成多层陶瓷结构。
工艺流程MLCC烧结工艺流程主要包括以下几个步骤：1.制备陶瓷浆料：将陶瓷颗粒与有机添加剂混合，并加入适量的溶剂，通过搅拌和研磨等工艺制备成浆料。
2.制备电极浆料：根据需要，制备陶瓷器件的正负极材料，并通过搅拌和研磨等工艺制备成电极浆料。
3.印刷工艺：将陶瓷浆料和电极浆料印刷在陶瓷衬片上，形成多层的陶瓷与电极层叠。
4.叠层和压缩：将印刷好的多层陶瓷与电极衬片叠层，经过压缩使其紧密结合。
5.切割和整形：将叠层完成的陶瓷与电极结构切割成相应的尺寸，并进行整形。
6.烧结：将切割完成的陶瓷和电极结构置于高温烧结炉中进行烧结，使其颗粒间形成结合。
7.涂覆保护层：在烧结完成后，对陶瓷器件进行涂覆保护层，提高其耐电压和耐热性能。
8.测试与封装：对已烧结完成的陶瓷器件进行测试，判断其性能是否符合要求，并进行封装，以便后续的应用。
注意事项在进行MLCC烧结工艺时，需要注意以下几个方面：1.烧结温度：烧结温度的选择应根据具体的陶瓷材料和工艺要求进行，过高的温度可能导致陶瓷烧结过度，从而影响性能。
2.烧结时间：烧结时间应适中，过长的烧结时间可能导致陶瓷器件的尺寸缩小、电容值变化等问题。
3.烧结气氛：烧结过程中的气氛对陶瓷烧结结果有着重要影响，适当的气氛有助于提高烧结效果。
4.材料选择：在制备陶瓷浆料和电极浆料时，需要选择合适的材料，并进行充分的筛选和测试，以确保材料的质量和性能满足要求。
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多层贴片陶瓷电容烧结原理及工艺
多层陶瓷电容器(MLCC)的典型结构中导体一般为Ag或AgPd，陶瓷介质一般为(SrBa)TiO3，多层陶瓷结构通过高温烧结而成。
器件端头镀层一般为烧结Ag/AgPd，然后制备一层Ni阻挡层(以阻挡内部Ag/AgPd材料，防止其和外部Sn发生反应)，再在Ni层上制备Sn或SnPb层用以焊接。
近年来，也出现了端头使用Cu的MLCC产品。
根据MLCC的电容数值及稳定性，MLCC划分出NP1、COG、X7R、Z5U等。
根据MLCC 的尺寸大小，可以分为1206，0805，0603，0402，0201等。
MLCC 的常见失效模式
多层陶瓷电容器本身的内在可靠性十分优良，可以长时间稳定使用。
但如果器件本身存在缺陷或在组装过程中引入缺陷，则会对其可靠性产生严重影响。
陶瓷多层电容器失效的原因分为外部因素和内在因素
内在因素主要有以下几种：
1.陶瓷介质内空洞(Voids)
导致空洞产生的主要因素为陶瓷粉料内的有机或无机污染，烧结过程控制不当等。
空洞的产生极易导致漏电，而漏电又导致器件内部局部发热，进一步降低陶瓷介质的绝缘性能从而导致漏电增加。
该过程循环发生，不断恶化，严重时导致多层陶瓷电容器开裂、爆炸，甚至燃烧等严重后果。
2.烧结裂纹(firing crack)
烧结裂纹常起源于一端电极，沿垂直方向扩展。
主要原因与烧结过程中的冷却速度有关，裂纹和危害与空洞相仿。
3.分层(delamination)
多层陶瓷电容器的烧结为多层材料堆叠共烧。
烧结温度可以高达1000℃以上。
层间结合力不强，烧结过程中内部污染物挥发，烧结工艺控制不当都可能导致分层的发生。
分层和空洞、裂纹的危害相仿，为重要的多层陶瓷电容器内在缺陷。
外部因素主要为：
1.温度冲击裂纹(thermal crack)
主要由于器件在焊接特别是波峰焊时承受温度冲击所致，不当返修也是导致温度冲击裂纹的重要原因。
2.机械应力裂纹(flex crack)
多层陶瓷电容器的特点是能够承受较大的压应力，但抵抗弯曲能力比较差。
器件组装过程中任何可能产生弯曲变形的操作都可能导致器件开裂。
常见应力源有：贴片对中，工艺过程中电路板操作；流转过程中的人、设备、重力等因素；通孔元器件插入；电路测试、单板分割；电路板安装；电路板定位铆接；螺丝安装等。
该类裂纹一般起源于器件上下金属化端，沿45℃角向器件内部扩展。
该类缺陷也是实际发生最多的一种类型缺陷。
MLCC器件的失效分析方法
扫描超声分析:
扫描超声方法是分析多层陶瓷电容器的最重要的无损检测方法。
可以十分有效地探测空洞、分层和水平裂纹。
由于超声的分析原理主要是平面反射，因而对垂直裂纹如绝大多数的烧结裂纹、垂直分量较大的弯曲裂纹的分辨能力不强。
同时一般多层陶瓷电容器的检测需要较高的超声频率。
图2为典型的空洞和分层的扫描超声检测结果。
甲醇检漏法:
对于严重的分层或开裂，可以使用甲醇检漏法，即将失效器件浸入甲醇溶液中。
由于甲醇为极性分子，且具有很强的渗透力，因而可以通过毛细管作用渗透进入严重分层或开裂部位。
加电后产生很大的漏电流，从而可帮助诊断。
金相剖面法:
金相剖面既是最经典，同时也是最有效的陶瓷电容器的失效分析方法。
其优点是通过剖面及相应的光学或扫描电子显微镜检测，可以得到失效部位的成分、形貌等精细结构，从而帮助失效机理的分析。
但其缺点是制备比较复杂，对制备技术要求比较高，同时为破坏性检测手段。
图3－5 为金相剖面分析多层陶瓷电容器的失效的典型案例。
多层陶瓷电容器的质量控制
多层陶瓷电容器的特点是在没有内在缺陷并且组装过程也未引入其它缺陷的前提下，可靠性优越。
但是如果存在缺陷，则无论是内在的还是外在的都可能对器件可靠性产生严重影响。
同时组装后的陶瓷电容器潜在缺陷很难通过无损、在线检测等发现，因而多层陶瓷电容器的质量控制主要必须通过预防性措施解决。
常见预防措施包括：
1.对供应商进行认真选择、对其产品进行定期抽样检测等。
2.对组装工艺中所有可能导致热应力、机械应力的操作进行认真的分析及有效的控制。
考虑到多层陶瓷电容器的特点，对器件进行的检测可以主要包括：
1.结构分析: 即采用金相剖面手段抽检样品。
可以对器件产生的制造水平，内在缺陷等
有一全面了解。
2.扫描超声分析: 可以十分有效地探测空洞、分层、水平裂纹等缺陷耐温度试验考察高温及温度冲击可能带来的器件开裂、Ag/Pd层外露等缺陷。
弯曲试验: 按照相关标准将器件组装在规定的印刷电路板上，进行弯曲试验，以考察器件抗弯曲能力。
当然陶瓷电容器还有很多其它检测指标，可根据具体情况增加或减少检查项目，以达到用最低的成本达到最有效的控制。
组装工艺中主要考察及控制项目：
1.回流或波峰焊温度曲线，一般器件工艺商都会提供相关的建议曲线。
通过组装良品率的积累和分析，可以得到优化的温度曲线。
2.在组装工艺中印刷线路板操作和流转过程中特别是手工插件、铆钉连接、手工切割等工艺需要特别加以注意。
必要时甚至需要对产品设计进行修改，以最大限度地使多层陶瓷电容器避开在工艺过程中可能产生较大机械应力的区域。
3.检查组装过程中的电检测ICT工艺，必须注意尽量减小测试点机械接触所带来的机械应力。
4.返修工艺中温度曲线的设置。
如使用烙铁返修，则焊头接触焊点的位置、时间等都必须加以规范。
多层陶瓷电容器的质量控制为一系统工程，首先必须对实际生产中的失效样品进行分析以确定失效的根本原因，在此基础上逐步提出改进措施并最终达到最优化的控制。
在中学阶段，有句话，就叫通交流，阻直流，说的就是电容的这个性质。
电容的作用:
1）旁路
旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件，它能使稳压器的输出均匀化，降低负载需求。
就像小型可充电电池一样，旁路电容能够被充电，并向器件进行放电。
为尽量减少阻抗，旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。
这能够很好地防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。
地电位是地连接处在通过大电流毛刺时的电压降。
2）去耦
去耦，又称解耦。
从电路来说，总是可以区分为驱动的源和被驱动的负载。
如果负载电容比较大，驱动电路要把电容充电、放电，才能完成信号的跳变，在上升沿比较陡峭的时候，电流比较大，这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流，由于电路中的电感，电阻（特别是芯片管脚上的电感，会产生反弹），这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声，会影响前级的正常工作，这就是所谓的“耦合”。
去耦电容就是起到一个“电池”的作用，满足驱动电路电流的变化，避免相互间的耦合干扰。
将旁路电容和去藕电容结合起来将更容易理解。
旁路电容实际也是去耦合的，只是旁路电容一般是指高频旁路，也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防途径。
高频旁路电容一般比较小，根据谐振频率一般取0.1μF、0.01μF 等；而去耦合电容的容量一般较大，可能是10μF 或者更大，依据电路中分布参数、以及驱动电流的变化大小来确定。
旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象，而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象，防止干扰信号返回电源。
这应该是他们的本质区别。
3）滤波
从理论上（即假设电容为纯电容）说，电容越大，阻抗越小，通过的频率也越高。
但实际上超过1μF 的电容大多为电解电容，有很大的电感成份，所以频率高后反而阻抗会增大。
有时会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电容，这时大电容通低频，小电容通高频。
电容的作用就是通高阻低，通高频阻低频。
电容越大低频越容易通过。
具体用在滤波中,大电容（1000μF）滤低频，小电容（20pF）滤高频。
曾有网友形象地将滤波电容比作“水塘”。
由于电容的两端电压不会突变，由此可知，信号频率越高则衰减越大，可很形象的说电容像个水塘，不会因几滴水的加入或蒸发而引起水量的变化。
它把电压的变动转化为电流的变化，频率越高，峰值电流就越大，从而缓冲了电压。
滤波就是充电，放电的过程。
4）储能
储能型电容器通过整流器收集电荷，并将存储的能量通过变换器引线传送至电源的输出端。
电压额定值为40～450VDC、电容值在220～150 000μF 之间的铝电解电容器（如EPCOS 公司的B43504 或B43505）是较为常用的。
根据不同的电源要求，器件有时会采用串联、并联或其组合的形式，对于功率级超过10KW 的电源，通常采用体积较大的罐形螺旋端子电容器。