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多层陶瓷电容器(MLCC)的制造工艺是材料科学与精密加工的高度融合,其核心流程涵盖陶瓷介质制备、精密叠层与高温共烧技术,支撑其在微型化、高容量与高频领域的卓越性能。
陶瓷介质制备
MLCC的性能核心在于陶瓷粉体的精密调控。钛酸钡基材料通过纳米级粉体(平均粒径约100纳米)与稀土元素掺杂改性,实现高介电常数(超过2000)与宽温稳定性(-55°C至125°C)。先进制备技术可调控粉体分散度与晶界结构,例如通过镁、钕掺杂改善介电损耗,使材料在高温下容值波动小于±15%。
精密叠层工艺
流延成膜:陶瓷粉体与有机溶剂混合形成均匀浆料,经流延机制成厚度1至20微米的介质薄膜,厚度误差控制在±0.1微米以内。
内电极印刷:采用微米级丝网印刷技术,将镍或铜浆料精确印制于薄膜表面,形成交错电极结构。高端工艺可实现10微米线宽精度,支撑0402封装电容的千层叠层需求。
叠层与压合:数百层介质膜与电极交替堆叠,经等静压工艺排除气泡,形成致密素坯。行业领先技术已实现单层介质厚度1微米、叠层数超1000层的突破,大幅提升单位体积容量。
高温共烧技术
素坯经脱脂(400°C)去除有机物后,在氮气保护下进行高温烧结(1100-1350°C)。此阶段需精准控制升温速率与气氛,以平衡陶瓷与金属电极的热膨胀差异,避免分层或裂纹。烧结后陶瓷体致密度达99%以上,介电强度超过50V/微米。
端电极与表面处理
切割后的陶瓷体经倒角暴露内电极,端部涂覆银铜浆料并二次烧结,最终通过电镀镍锡层增强焊接可靠性。先进工艺采用垂直电镀技术,确保端电极厚度均匀性±2微米,接触电阻低于0.1欧姆。
技术突破与行业趋势
超薄多层化:2微米介质叠加1000层技术,使0402封装容量突破100微法,体积较传统型号缩小80%;
高频低损耗:新型介质材料在5GHz频段的损耗角正切值(tanδ)低于0.002,适配5G毫米波通信需求;
高可靠性设计:车规级产品通过150°C高温与30G振动测试,寿命超1万小时,满足电动汽车动力系统严苛环境。
未来发展方向
材料端,低温共烧陶瓷(LTCC)与纳米复合介质推动层厚向0.5微米迈进;工艺端,全自动化生产线将良率提升至99.5%以上。随着AI与新能源需求激增,MLCC技术持续向高容、高频、高可靠三维突破,成为智能化电子生态的基石元件。