在消费电子、新能源汽车、工控设备全面轻薄化、高密化的当下，镍电极MLCC凭借性价比高、导电性能优异的优势，成为市场主流的贴片陶瓷电容，逐步替代了传统贵金属电极产品。但在量产制程中，镍电极与陶瓷介质层的高温共烧环节始终是制约产品良品率和长期可靠性的核心痛点，其中烧结收缩不匹配，是引发分层、开裂、电极断线、器件翘曲等不良的首要诱因。本篇文章，我们深入研究镍电极与介质层收缩不匹配的机理、影响，并梳理有效的调控方法。

烧结收缩不匹配的原因和影响

将印刷好镍电极的陶瓷介质生坯层层堆叠，经过高温一次性烧结致密，让电极和介质牢牢结合为整体。理想状态下，电极和介质应该同步收缩、同步致密，形变节奏保持一致。但实际生产中，镍金属电极和钛酸钡陶瓷介质的烧结特性完全不同。

MLCC内部结构

镍作为金属材料，其烧结收缩主要受金属颗粒的表面扩散和晶界扩散控制，镍电极的收缩温度更低，在中低温阶段就会快速收缩、提前变硬致密；而BaTiO₃等陶瓷介质层的致密化过程则依赖于固相扩散和晶粒生长，收缩滞后，需要达到1100℃以上的高温才会完成大幅度收缩和致密化。这种收缩温度窗口的不匹配，使得在共烧过程中电极层先于介质层发生致密化，随后在介质层收缩时受到约束，产生内应力，并在共烧过程中不断累积。

一方面，这些残余应力在后续的温度循环、湿度负载或机械冲击等服役条件下，可能成为裂纹萌生和扩展的驱动力，最终导致器件过早失效；另一方面则容易使得电极层在烧结过程中可能发生断裂，最终导致部分电容单元失效，产品容量下降，严重时，整个MLCC芯片都可能发生开裂。

如何改善？

针对镍电极与介质层收缩不匹配问题，主要可用过以下几种方法改善：

1、优化镍电极浆料配方

电极浆料的配方是影响收缩特性的关键。其中，镍粉的粒径、均匀度、浆料固含量，直接决定电极的收缩起始温度和收缩速率，可选用粒度均匀、结晶度高、分散性好的纳米镍粉，减少因颗粒团聚或结晶缺陷导致的异常收缩。此外，也可搭配适配的无机阻缩助剂和烧结调节剂，抑制镍粉表面扩散与颗粒融合，从而适当延后电极的收缩起始温度、放缓低温收缩速度，比如以往通常将 Ni 粉末与细TiO₂或BaTiO₃(BT) 粉末混合就可防止 Ni 层的早期收缩，还能有效缓冲界面处的热应力。但这种制备路线未能解决镍纳米粉体的分散和抗氧化问题。

2、镍粉的合金化与改性

近年来，研究者探索了多种合金化元素对镍收缩行为的调控作用，例如，向金属镍中引入纳米钨（W）粉体可实现多重调控效果：烧结初期钨颗粒能够阻隔镍颗粒间的直接接触；升温至600–1000 ℃区间时，钨可固溶进入镍基体；同时钨的加入可将氧化镍（NiO）的还原温度区间调整至 400–600 ℃。该体系可有效延缓镍基体致密化、提高镍的烧结温度，且掺杂钨后的镍电极方阻与纯镍电极基本持平，不会对内电极的导电性能造成不利影响。

此外，利用化学法（如化学共沉淀法、溶胶-凝胶法、溶剂热法等）在镍粒子表面生成一层BaTiO3，获得具有核壳结构的Ni/BaTiO₃复合粉体，不仅可以显著镍粉的收缩起始温度，还能在镍粉表面形成了一层致密的物理隔离屏障，有效降低镍粉的氧化速率。

相关阅读：MLCC内电极钛酸钡包覆纳米镍粉的制备方法浅析

3、采用低温烧结工艺

针对钛酸钡基介质体系，可采用低温烧结工艺降低其烧结温度，拉近电极与介质的收缩节奏，比如在介质材料价格了中添加低熔点玻璃相（如 Bi₂O₃-ZnO-B₂O₃，熔点 450℃），在低温下形成液相，促进金属颗粒润湿、融合；还可采用微波烧结、压力辅助烧结、热等静压烧结、等离子体烧结等低温烧结工艺，通过引入外场作为一部分传质驱动力，从而降低烧结温度，缩短保温时间，最终拉近电极与介质的收缩节奏。

小结

由于致密化温度窗口的固有差异，镍电极与陶瓷介质层烧结往往收缩不匹配的难题，，由此产生的内应力直接影响到MLCC的合格率与长期服役稳定性，电极材料改性、浆料体系迭代、烧结工艺革新等多方面协同优化，已然成为行业技术突破的核心方向，并将进一步拓展镍基MLCC在新能源、高端工控及精密电子等高精尖领域的应用空间，为高端电子元器件的国产化替代与产业提质增效提供关键技术支撑。

参考文章：

1、BaTiO₃基多层陶瓷电容器（MLCC）的材料改性、微观结构调控及性能优化研究.瞬态物理力学与能量转换材料.

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