廣東愛(ài)晟電子科技有限公司生產(chǎn)的單層芯片電容具有體積小、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、頻率特性?xún)?yōu)異等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于微波通訊線(xiàn)路及抗電磁干擾(EMI,Electro Magnetic Interference)器件。與多層陶瓷電容(MLCC)相比,單層芯片電容具有等效串聯(lián)電阻低、介質(zhì)損耗小和可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
單層芯片電容的基本結(jié)構(gòu)為金屬電極——陶瓷介質(zhì)基片——金屬電極的三層結(jié)構(gòu),其常規(guī)的制備工藝流程為:流延→疊片→層壓切塊→排膠→燒結(jié)→濺射→電鍍→切割。其中,切割一般采用機(jī)械切割方式,如旋轉(zhuǎn)刀片切割。然而,陶瓷材料脆性大,刀片切割時(shí)容易使陶瓷基片的切割面產(chǎn)生碎裂,不利于電容器的結(jié)構(gòu)完整性和可靠性?;诖耍瑦?ài)晟電子為大家介紹一款低應(yīng)力單層芯片電容,其陶瓷基片的切割面不易發(fā)生碎裂,具有結(jié)構(gòu)完整性好和可靠性高的特點(diǎn)。
低應(yīng)力單層芯片電容包括陶瓷基片、面電極、底電極以及設(shè)于陶瓷基片內(nèi)部的至少一個(gè)緩沖層。面電極被設(shè)置于陶瓷基片的頂面;底電極被設(shè)置于陶瓷基片的底面;各緩沖層在垂直于陶瓷基片的底面的方向上間隔設(shè)置,緩沖層為內(nèi)部中空的呈封閉框形的金屬層,其邊框沿陶瓷基片的側(cè)面布置,并外露于陶瓷基片的側(cè)面。緩沖層能減少切割應(yīng)力對(duì)陶瓷基片的切割面的影響,避免切割面產(chǎn)生碎裂,從而使單層芯片電容整體結(jié)構(gòu)完好,保證單層芯片電容的性能和可靠性。同時(shí),通過(guò)設(shè)置至少一個(gè)間隔設(shè)置的金屬層,能夠分散切割應(yīng)力,防碎裂效果更好。低應(yīng)力單層芯片電容的制備方法如下:
一、采用流延法將陶瓷漿料制成陶瓷膜。
陶瓷漿料可采用本行業(yè)所慣用的工藝技術(shù)用陶瓷粉料制備得到,陶瓷粉料可采用電容陶瓷用的Ⅰ類(lèi)瓷、Ⅱ類(lèi)瓷或Ⅲ類(lèi)瓷的粉末配成;制得陶瓷膜的厚度為5~60微米。
二、采用金屬漿料在步驟一制得的陶瓷膜表面印刷呈多個(gè)封閉框形的緩沖層。
金屬漿料可以為銀、鈀、銀鈀合金、鎳、銅、鎳銅合金等的漿料,優(yōu)先選用可與步驟一制得的陶瓷膜共燒的金屬漿料。采用絲網(wǎng)印刷法印刷緩沖層,得到的緩沖層呈縱橫交錯(cuò)的方格網(wǎng)狀,印刷緩沖層的厚度為0.5~3微米。
三、將步驟一制得的陶瓷膜與至少一個(gè)步驟二中得到的陶瓷膜進(jìn)行疊片、層壓,得到各緩沖層間隔設(shè)于底部的陶瓷生坯巴塊。
疊片為先將四個(gè)步驟二得到的陶瓷膜層疊在一起,并使四個(gè)陶瓷膜上的緩沖層相互間隔,然后在外露的緩沖層的一側(cè)再層疊多個(gè)步驟一制得的陶瓷膜直至達(dá)到芯片電容所需的厚度;所得陶瓷生坯巴塊中相鄰兩個(gè)緩沖層的間距相等且為5~ 20微米。
四、將步驟三得到的陶瓷生坯巴塊劃切成尺寸更小的陶瓷生坯小塊,然后從上至 下沿緩沖層的邊框中線(xiàn)對(duì)陶瓷生坯小塊預(yù)切割成槽,如圖1所示,圖中點(diǎn)劃線(xiàn)為切割線(xiàn),且所得切槽A底部為含緩沖層40的預(yù)留部分B,該預(yù)留部分B不切斷,如圖2所示。
劃切得到的陶瓷生坯小塊為矩形,其長(zhǎng)和寬分別優(yōu)選為2~10毫米,陶瓷生坯小塊面積較小,操作起來(lái)比較方便,不容易折斷,并且燒結(jié)時(shí)不容易變形,保證燒結(jié)后的平整度好;切槽A的深度為陶瓷生坯小塊的厚度的2/3~4/5,則預(yù)留部B的厚度為陶瓷生坯小塊的厚度的1/5~1/3;劃切和預(yù)切割可以采用旋轉(zhuǎn)刀片切割。
五、將步驟四得到的半成品進(jìn)行排膠、燒結(jié)。
排膠是將步驟四得到的半成品在空氣中以250~400℃進(jìn)行排膠,以保證燒結(jié)后的陶瓷均勻致密。燒結(jié)是將排膠后的半成品在空氣中或還原氣氛中以900~1350℃進(jìn)行燒結(jié)。
六、在步驟五得到的半成品的頂面和底面分別制作面電極和底電極。
采用濺射或電鍍方式制作面電極和底電極,材料可為鈦、鎢、鉑、鈷、銅、 鎳、鈀、金、錫中的至少一種金屬或任意幾種組合而成的合金,制得的面電極與底電極的厚度分別為2微米。
七、沿切槽對(duì)步驟六得到的半成品進(jìn)行貫穿式切割,切斷預(yù)留部B,得到單個(gè)低應(yīng)力單層芯片電容。
低應(yīng)力單層芯片電容的制備方法中,根據(jù)步驟一流延法得到的陶瓷膜面積較大,不方便后續(xù)的處理。因此,在步驟四中,利用陶瓷生坯可塑性的特點(diǎn),先將陶瓷生坯巴塊劃切成較小的陶瓷生坯小塊,并對(duì)得到的陶瓷生坯小塊預(yù)切割成槽,所以層壓后對(duì)其劃切和預(yù)切割就不會(huì)產(chǎn)生碎裂。完成步驟五和步驟六后,在步驟七中再切斷預(yù)留部,雖然此時(shí)切割對(duì)象為脆性較大的陶瓷熟料,但由于預(yù)留部分含有可緩沖切割應(yīng)力的緩沖層,因此切斷時(shí)能防止碎裂,而且相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù),對(duì)陶瓷熟料的切割厚度大為減少,更有效防止切割面發(fā)生碎裂。
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