多層陶瓷電容器質(zhì)量相關(guān)的微觀分析研究.pdf

1、多層陶瓷電容器（Multi-layers Ceramic Capacitor, MLCC）是廣泛應(yīng)用的貼片元件。隨著電子產(chǎn)品的不斷升級，對MLCC小型化、大容量、高壓高頻方面提出了更加嚴(yán)格的要求。在此背景下，在生產(chǎn)和使用過程中出現(xiàn)的質(zhì)量和可靠性等問題日益增多，而MLCC作為現(xiàn)代軍事武器裝備和航空航天系統(tǒng)中無可替代的片式元件，更好地保證和加強質(zhì)量和可靠性成為一個亟待解決的問題。本工作采用現(xiàn)代分析技術(shù)，圍繞生產(chǎn)當(dāng)中的原材料匹配性，工藝優(yōu)化試

2、驗，質(zhì)量和可靠性影響因素，以及產(chǎn)品失效等問題進行了系列分析和研究，開展的主要工作及取得的研究成果總結(jié)如下。
　?。?）以氯化銀形狀控制合成材料為研究對象，討論了電子束照射下氯化銀顆粒表面納米顆粒大量生長的現(xiàn)象及形成機理；并對克服該類材料電鏡觀察時其表面形貌改變進行了研究，從而在實際分析中得到真實的分析結(jié)果。
　?。?）以陶瓷介質(zhì)、內(nèi)電極和端電極銀漿燒結(jié)過程中出現(xiàn)的質(zhì)量和可靠性問題為研究對象，對燒結(jié)工藝中常見的內(nèi)電極分叉、分層

3、、連續(xù)性差、介質(zhì)/端電極界面分層、端電極孔洞、開裂和電鍍滲邊等缺陷背后的材料與工藝問題，以及微觀形成機理進行分析歸納。對DP1187型端電極漿料進行了燒結(jié)溫度試驗，通過對比不同燒結(jié)溫度下燒結(jié)銀端表面的微觀結(jié)構(gòu)和組成分布，電鍍后同鍍層界面的結(jié)合情況，找出滿足性能要求的最佳燒結(jié)工藝。
　?。?）針對端電極電鍍滲邊問題，對問題樣品的錫層和鎳層、燒結(jié)銀端、陶瓷介質(zhì)進行了微觀分析，并結(jié)合正常產(chǎn)品進行對比。討論了端電極電鍍滲邊的形成機理并提出

4、改進建議。結(jié)果表明電鍍滲邊是由于在端漿燒結(jié)過程中，其成分中玻璃相沿瓷體表面由兩端向中間擴展延伸，提高了介質(zhì)表面的導(dǎo)電性，導(dǎo)致電鍍工藝中鍍層金屬在介質(zhì)表面沉積，形成滲邊現(xiàn)象。
　　（4）通過對電鍍問題樣品的燒結(jié)銀電極進行微觀分析，結(jié)果顯示是由于端漿燒結(jié)后其表面出現(xiàn)明顯的Ag2S大晶粒，從而造成電鍍時鍍層厚度降低、不連續(xù)，界面結(jié)合變差等問題。結(jié)合生產(chǎn)工藝表明，銀端表面的S元素來源于燒結(jié)過程中爐壁表面的FeSx氧化分解，引起燒結(jié)氣氛中S

5、含量上升，最終導(dǎo)致在銀端表面形成 Ag2S。通過清潔燒結(jié)爐，銀端表面的Ag2S晶粒及產(chǎn)品端電極的鍍層質(zhì)量問題消失。
　?。?）通過對MLCC瓷體表面金屬沾污的成分分析并配合產(chǎn)品生產(chǎn)及性能檢測流程，確定了污染物的來源及形成原因為產(chǎn)品后期的測試篩選過程中將同批產(chǎn)品集中保存，從而引起產(chǎn)品端頭同介質(zhì)間相互摩擦，造成瓷體表面金屬沾污。通過采取相應(yīng)措施，該問題得到徹底解決。
　?。?）通過采用外觀檢查、破壞性物理分析（DPA）、電性能檢

6、測及微觀分析技術(shù)對使用過程中的燒毀MLCC進行失效分析，結(jié)果表明失效原因為介質(zhì)的熱擊穿。由于產(chǎn)品貼裝過程中受機械應(yīng)力作用造成瓷體損傷，進而產(chǎn)生裂紋，微裂紋在使用過程中引起漏電流增大、絕緣電阻下降，介質(zhì)損耗增加、發(fā)熱量上升，最終導(dǎo)致瓷體內(nèi)部形成熱擊穿。
　　通過上述分析工作，討論了氯化銀材料電鏡圖片的失真現(xiàn)象，切實解決了MLCC在原材料檢測，共燒、端電極燒結(jié)、電鍍等工藝的對比優(yōu)化，污染來源確定，產(chǎn)品質(zhì)量評價，失效原因分析等方面的問題