MLCC用镍粉超细化后，与BaTiO₃介质层的共烧匹配难题如何解决？

发布时间 | 2026-09-02 15:49 分类 | 粉体加工技术点击量 | 13

MLCC 稀土

导读：目前，超细镍粉品质优化、表面包覆设计、电极浆料制备优化、BaTiO₃介质掺杂等多种解决方案正在协同推进。随着高端粉体与浆料国产化持续深入，以及前沿工艺逐步成熟，MLCC共烧匹配这一关键瓶颈有...

MLCC（Multi-layer Ceramic Capacitor，多层陶瓷电容器）是一种由陶瓷介质膜片与内部金属电极交替叠层、共烧而成的高频贴片式电容器。随着AI芯片算力与功耗持续提升，服务器电源系统对MLCC的高频响应、高耐压及高可靠性的需求日益增长。同时，消费电子终端在轻薄化趋势下对高容量的要求也不断提高，驱使MLCC持续向更小尺寸、更大容量发展，其介质层和内部镍电极也随之不断变薄，单层电极厚度已进入亚微米尺度。然而，当电极与介质层厚度降至微纳尺度后，共烧过程中的收缩失配、界面扩散及应力累积等问题急剧放大，成为制约超薄层MLCC可靠性的关键瓶颈。

多层陶瓷片电容器（MLCC）的内部结构

多层陶瓷片电容器（MLCC）的内部结构（图源：三星电机）

在这一过程中，作为内电极核心原料的镍粉也必须同步细化，以满足更薄电极层对颗粒尺寸和堆积致密性的要求。但随着镍粉粒径减小，其比表面积增大、表面能升高，烧结活性随之增强，使镍电极更容易在较低温度下发生烧结、收缩和晶粒长大。问题在于，镍与BaTiO₃存在明显的共烧收缩动力学失配：超细镍粉在约400-600°C开始烧结，而BaTiO₃介质层的显著致密化通常要到约1000 °C以上。镍电极先于介质层发生收缩，在相邻BaTiO₃的约束下容易产生局部应变和微观结构失稳；同时，镍颗粒发生重排、表面/界面扩散以及孔隙粗化，使原本均匀的超薄电极逐渐形成孔洞、通道甚至局部断裂，最终导致电极不连续。

因此，MLCC进一步微型化后，如何通过镍粉体设计、表面调控及共烧工艺，使超细镍粉的烧结行为与BaTiO₃介质层实现动力学匹配已成为核心技术挑战之一。接下来，我们将从镍粉粉体设计、镍粉表面包覆、电极浆料制备优化、BaTiO₃介质配方协同设计四个方向介绍一些解决途径。

方向一：镍粉粉体设计

第一个解决方案是，通过镍粉粒径和粒度分布调控烧结动力学。对于MLCC内电极而言，真正关键的是细而均匀：粒径过大难以形成超薄、连续的电极，而粒度分布过宽，又会导致不同颗粒在烧结过程中收缩不同步，加剧局部孔隙和电极失稳。实验数据显示，工业粉末（400.2±183.4nm）的烧结速度远远高于BaTiO₃层，而对于实验者研磨制备的镍粉（183.2±53.8nm），由于较窄的粒度分布，烧结速率延迟，可以获得与BaTiO₃层收缩平行的离散层。因此，镍粉的粒径控制从单纯追求纳米化，转向控制粒径与粒径分布和烧结动力学相匹配。

纳米镍粉D99/D50≤1.5

纳米镍粉D99/D50≤1.5（图源：广州盛立新材料）

方向二：镍粉表面包覆

另一种解决思路是在镍粉表面包覆钝化层，以降低镍粉的烧结活性。如：杭州新川新材料通过在镍粉表面包覆一层致密的Al₂O₃薄壳，物理阻隔氧气与镍核的直接接触，从而延缓镍粉的过早氧化和异常烧结，使其收缩行为更接近BaTiO₃介质层；同时Al₂O₃层作为扩散势垒，还能抑制Ni/BaTiO₃界面处的元素互扩散，减少界面反应层的形成。

粉体表面钝化处理，形成致密氧化层

粉体表面钝化处理，形成致密氧化层。（图源：杭州新川新材料）

方向三：电极浆料制备优化

镍粉需制成具有特定流动性和印刷性能的膏状浆料，才能用来印刷电极。在制备浆料时，直接在镍浆中混入BaTiO₃等超细陶瓷粉，可以有效延缓镍电极的低温收缩，使其收缩曲线与介质更接近。选用粒度均匀、结晶度高、分散性好的纳米镍粉，并搭配适配的无机阻缩助剂与烧结调节剂，可从源头抑制异常收缩。然而，单纯添加BaTiO₃存在局限：BaTiO₃颗粒无法在镍粉颗粒间形成有效的绝缘层，且过量添加可能导致镍粉在烧结过程中逐渐扩散进入介质层。风华高科生产的镍浆产品烧结温度在1250±150℃范围，能够与BaTiO₃介质层的收缩特性匹配，保证烧结后的电极连续性。

MLCC用镍内电极浆料

MLCC用镍内电极浆料（图源：广东风华高新科技）

方向四：BaTiO₃介质配方协同设计

除了对MLCC用镍粉进行设计调控，还可以BaTiO₃介质成分进行设计。如在BaTiO₃介质中掺杂稀土及过渡金属元素，改变晶粒/晶界结构和缺陷状态，使其在镍内电极的还原烧结条件下实现稳定致密化。例如，村田制作所公开的MLCC专利显示，会在介电层掺杂钇（Y）、镨（Pr）、钯（Dy）、钼（Ho）等稀土元素进行改性。

稀土元素在BaTiO₃中的典型占位示意图