多層陶瓷電容器質量相關的微觀分析研究.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格的要求。在此背景下，在生產(chǎn)和使用過程中出現(xiàn)的質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，圍繞生產(chǎn)當中的原材料匹配性，工藝優(yōu)化試

2、驗，質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果。
　?。?）以陶瓷介質、內(nèi)電極和端電極銀漿燒結過程中出現(xiàn)的質量和可靠性問題為研究對象，對燒結工藝中常見的內(nèi)電極分叉、分層

3、、連續(xù)性差、介質/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溫度試驗，通過對比不同燒結溫度下燒結銀端表面的微觀結構和組成分布，電鍍后同鍍層界面的結合情況，找出滿足性能要求的最佳燒結工藝。
　?。?）針對端電極電鍍滲邊問題，對問題樣品的錫層和鎳層、燒結銀端、陶瓷介質進行了微觀分析，并結合正常產(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。結果表明電鍍滲邊是由于在端漿燒結過程中，其成分中玻璃相沿瓷體表面由兩端向中間擴展延伸，提高了介質表面的導電性，導致電鍍工藝中鍍層金屬在介質表面沉積，形成滲邊現(xiàn)象。
　?。?）通過對電鍍問題樣品的燒結銀電極進行微觀分析，結果顯示是由于端漿燒結后其表面出現(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)，界面結合變差等問題。結合生產(chǎn)工藝表明，銀端表面的S元素來源于燒結過程中爐壁表面的FeSx氧化分解，引起燒結氣氛中S

5、含量上升，最終導致在銀端表面形成 Ag2S。通過清潔燒結爐，銀端表面的Ag2S晶粒及產(chǎn)品端電極的鍍層質量問題消失。
　?。?）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)品端頭同介質間相互摩擦，造成瓷體表面金屬沾污。通過采取相應措施，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、測及微觀分析技術對使用過程中的燒毀MLCC進行失效分析，結果表明失效原因為介質的熱擊穿。由于產(chǎn)品貼裝過程中受機械應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，介質損耗增加、發(fā)熱量上升，最終導致瓷體內(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、電鍍等工藝的對比優(yōu)化，污染來源確定，產(chǎn)品質量評價，失效原因分析等方面的問題