一颗MLCC是如何做出来的:三类关键助剂介绍

发布时间 | 2026-10-08 11:19 分类 | 粉体应用技术 点击量 | 18
MLCC 稀土 干燥 氧化镁
导读:从介质粉体到流延浆料,再到内电极浆料,MLCC制造中的助剂分布在多个关键工艺环节。而随着MLCC向更小尺寸、更高容量以及更薄介质层方向发展,粉体粒径进一步细化,浆料中的分散稳定性、杂质控制...

MLCC(多层陶瓷电容器)内部由介质层和内电极交替叠层形成。随着介质层不断薄化、层数增加,材料体系对粉体粒径、分散状态、烧结行为以及各组分之间的匹配性提出了更高要求。

MLCC的小型/高容化趋势

MLCC的小型/高容化趋势

除了钛酸钡、镍粉等主要原材料外,MLCC制造过程中还需要使用多种助剂。按照其所处的工艺环节和作用,可以大致分为三类:介质材料中的掺杂与烧结助剂、流延浆料中的有机助剂,以及内电极浆料中的有机助剂和共料。

一、介质材料中的掺杂与烧结助剂

MLCC介质层的主要材料是钛酸钡(BaTiO₃)。但在实际应用中,通常需要通过掺杂和微量添加,对介电性能、温度特性、绝缘电阻、晶粒生长以及烧结行为进行调控。

钛酸钡粉体

钛酸钡粉体

其中,稀土氧化物是常见的添加组分之一,例如镝、钬、钇等。通过与钛酸钡体系中的其他组分共同作用,可以调节晶粒内部及晶界区域的组成和结构,从而改善介电性能的温度稳定性,并提高材料的可靠性。

氧化镁、氧化锰等氧化物也常用于介质配方中,可对晶粒生长、晶界特性以及绝缘电阻等进行调控,避免局部晶粒快速异常长大、保持微观结构均匀性。否则,一旦介电薄膜层产生缺陷,会造成耐电压性能不足以及击穿失效等问题。

此外,部分配方还会加入烧结助剂,通过促进液相形成或改变烧结过程中的扩散行为,降低烧结温度、促进陶瓷致密化。此外,对于采用镍内电极的MLCC,介质材料与镍电极会共同经历还原气氛下的烧结,因此二者的烧结行为还需相匹配。

MLCC 的示意图及瓷结构说明

MLCC 的示意图及瓷结构说明(来源:村田)

二、流延浆料中的有机助剂

钛酸钡粉体需要先制备成稳定的流延浆料,再通过流延工艺形成薄而均匀的陶瓷生带。浆料通常由陶瓷粉体、溶剂、粘结剂、增塑剂、分散剂等组成,不同组分分别承担分散、成膜、调节流变性能等作用。

溶剂用于溶解或分散有机组分,并调节浆料的黏度和固含量。常见体系包括醇类、芳香烃类和酮类等,具体选择取决于粘结剂体系及工艺要求。

粘结剂用于赋予干燥后的生带一定的机械强度,使其能够完成后续的叠层、切割等工序。聚乙烯醇缩丁醛(PVB)是部分陶瓷流延体系中常见的粘结剂之一。

PVB可与多种有机溶剂相容

PVB可与多种有机溶剂相容(来源:积水化学)

增塑剂用于改善生带的柔韧性和加工性能,降低材料在后续操作过程中发生开裂或脆断的风险。

分散剂则直接关系到陶瓷粉体在浆料中的分散状态。钛酸钡粉体粒径较细,如目前高容/小型化产品使用原料粒径在150 nm左右,部分高端应用甚至已经下探到120 nm甚至100 nm,很容易发生团聚,如果分散状态不稳定,可能造成浆料黏度变化、流延缺陷以及介质层厚度和微观结构的不均匀。

三、内电极浆料中的助剂

MLCC介质层之间需要形成连续的内电极,目前工业生产中主要采用镍作为内电极材料。镍粉与有机载体、分散剂以及其他功能组分混合后形成电极浆料,通过丝网印刷等工艺形成电极图案。其中,镍粉是电极的主要导电相,其粒径、粒度分布、形貌以及烧结行为都会影响电极层的连续性和致密性。

内电极薄而均匀的状态

内电极薄而均匀的状态(来源:太阳诱电)

共料是内电极浆料中的重要组分之一,通常采用与介质层组成相近的陶瓷粉体(如BaTiO3)。由于镍电极和陶瓷介质在烧结过程中的收缩行为存在差异,通过加入适量共料可以调节电极层的烧结收缩特性,使其与介质层更好地匹配,从而降低分层、开裂等结构缺陷的风险。

有机载体负责提供适合印刷的流变性能,使镍粉能够均匀分散并形成稳定的印刷浆料,具体配方则根据印刷方式和工艺要求进行调整。

此外,分散剂等助剂用于改善镍粉在浆料中的分散稳定性,降低团聚对印刷均匀性和电极连续性的影响。

结语

从介质粉体到流延浆料,再到内电极浆料,MLCC制造中的助剂分布在多个关键工艺环节。而随着MLCC向更小尺寸、更高容量以及更薄介质层方向发展,粉体粒径进一步细化,浆料中的分散稳定性、杂质控制、流变性能以及各组分之间的工艺匹配也变得更加重要。助剂虽然用量通常不高,但其对整个材料体系和制造过程的影响并不小。

 

粉体圈 NANA

作者:NANA

总阅读量:18