贱金属电极(BME)技术的突破使镍粉取代钯或银钯合金等贵金属成为内电极主流材料,而BME-MLCC也已占全球MLCC产量的90%以上。如今,随着5G通信、新能源汽车和AI算力设备的进一步普及,MLCC还在加速向小型化、高容量化方向演进,内电极用镍粉作为关键基础材料的技术要求也在发生深刻变化.

微型高容MLCC用纳米镍粉的关键要求
MLCC微型化、高容化的本质是介质超薄化、电极精细化、叠层规模化,而为杜绝粗颗粒造成的介质击穿、电极短路问题,同时保障电极印刷涂层均匀性,内电极镍层厚度需与超薄介质精准匹配,因此,镍粉应用的最关键要求在于粒径往超细化发展。根据产业信息,纳米镍粉粒径每缩小10nm,可支撑MLCC介质层厚度同步降低5–8nm。

镍粉超细化所带来的优点(来源:铸潮)
传统中低端MLCC介质层厚度普遍在1μm以上、叠层数量维持在200层以内,电极厚度工艺冗余度高,对镍粉性能容忍度较高,仅需匹配200–300nm粒径的常规镍粉即可满足量产需求。但随着高端MLCC迭代升级,当前100nm粒径镍粉已成为高容MLCC的主流选型,可稳定适配0.5μm厚度电极层的规模化量产工艺。一些高端场景更是要求镍粉粒径降至80nm,以适配0.35–0.5μm厚度介质层的工艺需求。同时,粒径分布要求极窄,D90需控制在D50的2倍以内。

在粒径极致细化、窄分布的基础上,微型化MLCC的严苛共烧与可靠性工况,也同步推动镍粉综合品质全面升级:
(1)更高球形度:为适配薄层电极致密成型与高温共烧工艺,镍粉需具备优异的球形度,规则球状颗粒可保障浆料流动性与堆积均匀性,避免电极层出现空洞、厚薄偏差;
(2)良好的单分散性:为确保电极浆料涂覆的均匀性,保证捏发呢在浆料中均匀分散。但镍粉越细,其表面能越高,团聚问题越突出,往往需要通过表面改性技术解决。
(3)更高结晶度:粉体结构能够稳定调控烧结收缩速率与热膨胀特性,实现与陶瓷介质的完美匹配,规避层间开裂、剥离等结构性缺陷。
(4)更高纯度:高纯度、低氧低杂质的镍粉可有效抑制高温工况下的氧化析出与电阻漂移,大幅提升高端微型MLCC的长期服役稳定性与耐候可靠性。
哪些制备方法能制备MLCC用纳米镍粉?
基于上述严格要求,传统的化学还原法、喷雾热解法等液相法和固相法已完全无法满足纳米级超细、高均匀性的高端微型MLCC用镍粉的生产需求。因此,以CVD、PVD为代表的气相制备技术凭借精准可控的颗粒成型优势,成为高端MLCC纳米镍粉制备的核心技术路线。
1、羰基镍分解法
羰基化镍粉的本质,是利用气固可逆反应的选择性,在较低温度和一定压力下,将固相中的金属镍与CO 反应生成具有挥发性的四羰基镍(Ni(CO)₄),而杂质则留存于固相中,之后将四羰基镍置于较高温度和较低压力下进行热分解,重新生成固态纯镍颗粒与一氧化碳气体,最终得到超细球形镍粉。

该工艺最大优势为纯度极高、球形度优异、烧结活性高,粒径可精准控制在1~20μm,且粒度分布窄、均匀,能够完美适配1μm以下超薄介质、高叠层高容MLCC量产需求,但其核心短板在于工艺安全性与环保管控难度大,羰基镍属于剧毒高危介质,对生产密闭性、设备防爆、尾气处理、安全运维体系要求极高,现已经逐渐被淘汰。
2、CVD化学气相沉积法
CVD化学气相沉积法是日系企业垄断的高端镍粉制备技术,核心原理为氯化镍等前驱体气体在高温气相环境中还原为单质镍原子,随后均匀形核生长、冷凝成超细纳米镍粉。

该工艺的核心优势为反应环境均匀、形核可控,纯度高、无团聚,共烧适配性极佳,是目前国际高端超薄介质、超高叠层MLCC的核心配套粉体,但其核心设备与工艺技术被海外垄断,设备投入成本极高、量产工艺门槛高、生产成本昂贵。
3、PVD物理气相冷凝法
PVD法镍粉是国产替代重点突破方向。该工艺摒弃化学反应过程,而是在真空或惰性气体(如氩气)保护环境下,通过高温加热(如电阻加热、等离子体加热、电弧放电、激光加热等)将固态金属镍气化,形成镍原子蒸气。之后气体原子相互碰撞并失去能量,实现快速形核,最终在低温区域快速冷凝,凝结成纳米至亚微米级的镍粉颗粒。

PVD法制备纳米镍粉原理
这种方法生产出的纳米镍粉纯度高、结晶性好、表面光洁、抗氧化能力强。能够充分满足MLCC内电极用镍粉的要求,并且生产过程对环境友好。但由于生产设备复杂,效率低,其规模化量产稳定性控制与成本优化仍是亟待解决的问题。
小结
镍粉作为MLCC内电极核心材料,其性能与技术水平直接决定高端MLCC的产业上限。当前行业已彻底告别传统通用镍粉的应用时代,纳米化、高均匀、高适配、高可靠的专用型镍粉成为产业刚需。国内镍粉产业已在中低端市场实现全面突破,但高端超细镍粉仍面临技术、工艺、量产的多重壁垒。未来,还需持续攻克PVD、CVD等先进制备工艺,实现国产高端MLCC镍粉的技术追赶与产业化落地。
参考文献:
1、粉体圈.《MLCC领域需求的纳米镍粉该怎么制备?》;
2、投资一隅.《MLCC丨剔“贵”选“贱”,超细镍粉诠释材料平衡的艺术》
3、铸潮.《AI服务器MLCC用量约13倍,60—80nm纳米镍粉正在走到台前》
粉体圈Corange整理