MLCC制作過程中分層開裂原因分析

侯玉森

（天津三星電機有限公司 天津 300210）

1 引言

MLCC具有多項優勢，在各類電子設備中均有使用。因此，一旦其存在質量缺陷，就會對其可靠性產生影響，不利于電子設備的正常使用。在MLCC的制作過程中，最常見的質量缺陷有分層開裂等等。所以，我們要著重分析產生分層開裂的原因，同時在制作過程中采取控制措施，避免MLCC出現質量缺陷，提高其可靠性，保證電子設備的正常運轉。

2 MLCC制作過程中分層開裂的影響因素

2.1 內漿與瓷粉的匹配性

在MLCC制作中，最基本的生產原則就是采用與瓷粉匹配更好的內漿，這個條件是確保MLCC不分層開裂的重要因素。在本次試驗中，選取NPO瓷粉以及三種不同的內漿進行匹配，其他制作條件全部一致，比如工藝、設備、環境等等，在此條件下進行樣品的試制，具體結果見表1。

表1 不同內漿下的分層開裂情況

圖1 未發現電極分層開裂

圖2 分層開裂

從表1中我么發現，瓷粉相同的情況下，使用三種內漿匹配出現分層開裂的情況有很大的差異。這也就是說，內漿與瓷粉的匹配度對于MLCC制作過程中的分層開裂程度具有直接影響。

2.2 排膠效果

選取NPO材料、MLCC芯片，選擇幾種不同的工藝進行排膠，排膠后芯片的質量減少率，排膠時間、分層開裂情況見表2。

表2 不同排膠工藝下的分層開裂情況

圖3 電極內部分層

圖4 未發現電極內部分層

根據表2的數據以及燒結倒角后分層開裂情況我們可以看出，排膠后的質量減少率低，使用排膠效果差的芯片出現開裂分層的概率明顯偏大；排膠后的質量減少率高，使用排膠效果好的芯片出現開裂分層的概率要小一些。

3 MLCC制作過程中分層開裂的控制措施

3.1 陶瓷電介質材料的選擇

進行陶瓷電容器電介質選擇的時候，比較常選的是鐵電，反鐵電和線性電介質。鐵電材料，剩余極化存在較多，造成其存儲能量利用率低，同時，鐵電材料存在極化疲勞現象，導致鐵電材料的可循環次數大大減少，壽命較低，擊穿場強也較低。反鐵電材料，由于存在鐵電相變，造成充放電循環中引起器件震動，造成其使用壽命降低。線性電介質的極化方式主要為離子位移極化和電子云畸變極化，如果介質完整無缺陷，那么其沒有極化疲勞的現象，并且介電損耗較低，擊穿場強明顯大于前兩種介質。通過分析極化特性曲線，線性電介質材料的能量轉換效率接近于1，與其他兩種介質相比，能源損耗明顯偏低。

3.2 提高晶粒的均勻性和陶瓷的致密度

在燒結過程中，燒結因素的選擇，與氣孔和晶粒的生長、運動都有極其緊密的關聯，對材料最終性質的形成造成很大的影響。目前，在燒結試驗中，把晶粒和氣孔當作同一對象，晶粒和氣孔之間存在相互作用，這種相互作用對材料的微觀結構影響比較大，主要是影響陶瓷致密化的過程。

氣孔，實際上就是由空氣組成的，因而相對介電常數極低（m），氣孔的出現使得晶體內部結構具有一定的不連續性，影響材料的介電性能，導致其擊穿場強下降。

初始陶瓷粉末的粒徑和晶粒的生長過程影響著晶粒的大小和均勻性，在燒結過程中由于各種因素的影響導致晶粒處于非正常長大狀態，微觀上講，就是出現局部晶粒粗大，其他晶粒細小的現象，使得材料性能逐漸惡化，介質損耗也隨之增加。

為了控制晶粒的生長，可以采取控制氣孔與晶粒之間的相對運動速度的方法，適當提高氣孔的運動速度，當其接近晶界運動速度的時候，就會對晶粒的生長具有控制作用。站在宏觀角度來看，根據燒結曲線能夠對兩者的運動速度進行控制，比如常見的二步燒結法。除了這種辦法，添加液相燒結助劑也可以控制兩者的相對運動速度，達到控制晶粒生長的目的。

3.3 提高介電常數和擊穿場強

關于介電常數，隨著其它元素的增加，則會造成電介質微觀極化機制的變化。如果晶格存在一定的缺陷，則采取一定的措施進行彌補，能夠在一定程度上降低電介質損耗，提高絕緣性能。當晶格完好無缺陷的時候，為了達到提高絕緣特性的目的，也會采取人為制造缺陷偶極子的方式來，增加介質的空間電荷極化，以此達到提高介電常數的目的。

通過摻入無機玻璃可以有效提高擊穿場強，在燒制階段，玻璃是處于液相狀態，可以一定程度上阻礙陶瓷晶粒的長大，同時能夠改變晶粒的外形，并細化晶粒大小，此外，之前的孔隙被玻璃相填滿，造成陶瓷致密度的提高，以此提高樣品的擊穿場強。

4 結語

綜上所述，在MLCC制作過程中，造成分層開裂的主要原因有兩個：第一，內漿與瓷粉的匹配性不佳；第二，排膠不良。為了保證MLCC的制作質量，提高其可靠性，本文從陶瓷電介質材料的選擇、提高晶粒的均勻性和陶瓷的致密度、提高介電常數和擊穿場強三個方面進行了分析。

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