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應力緩沖金屬電極芯片電容
發布者 : admin 發布時間 : 2020/11/19 08:11:20


芯片電容,因其尺寸小、電容量大、一致性好,被廣泛應用于微波通訊線路、微波功率放大器以及微波集成電路中,起到隔直通交、RF旁路、濾波、調諧等作用?,F有的芯片電容的制備工藝,大多為陶瓷粉料配料→球磨→等靜壓成型→燒結陶瓷錠→切片→絲網印刷法印刷銀漿→烘干→燒銀→劃切。然而,用此工藝制作的芯片電容存在以下問題:


一、在冷熱沖擊的環境下,在使用焊料高溫焊接芯片電容的金屬電極時,焊點附近的溫度發生驟變,金屬電極因熱脹冷縮產生的應力容易使其出現龜裂,影響產品外觀;


二、由于金屬電極與陶瓷基片的熱膨脹系數不同,它們脹縮的程度不一致也產生了應力作用,這種應力在牢固的焊點上無法得到釋放,容易導致陶瓷基片產生微裂紋,甚至發生斷裂,從而大大影響芯片電容的性能,降低其可靠性和穩定性,導致產品合格率較低,增加了生產成本。


為了解決上述問題,愛晟電子推薦一種應力緩沖金屬電極芯片電容,其具有耐冷熱沖擊、結構穩定、可靠性高的優點。該芯片電容包括有陶瓷基片以及兩個分別設于陶瓷基片的兩表面上的復合電極,復合電極是由第一金屬電極層、應力緩沖層和第二金屬電極層從內向外依次在陶瓷基片表面上層疊而成,應力緩沖層由金屬漿料與高嶺土粉末混合得到的材料制成。


相對于現有的芯片電容,這款芯片電容采用第一金屬電極層—應力緩沖層—第二金屬電極層的復合電極結構。其中:


第一金屬電極層與陶瓷基片結合,不易從陶瓷基片表面脫落,其厚度為3~20μm。


應力緩沖層采用添加了高嶺土的金屬漿料制備,其具備類似海綿的疏松多孔結構,可以緩沖外界環境變化產生的應力,保護第一金屬電極層以及基片不受應力的破壞??梢蕴岣咝酒娙菡w的穩定性和可靠性,該應力緩沖層也有一定的阻隔作用。應力緩沖層的材料中,高嶺土粉末與金屬漿料的質量比為1~20:100。在該比例范圍下制得的應力緩沖層的性能較為適宜,若高嶺土添加量過少則很難形成海綿狀的疏松多孔結構,應力緩沖層起不到緩沖應力的作用;若添加量過多則會影響應力緩沖層的附著力,從而影響芯片電容的可靠性。根據不同金屬漿料,高嶺土的添加量在該比例范圍內相應調整。應力緩沖層的厚度為3~20μm。在該厚度范圍下的應力緩沖層的性能較為適宜,過薄則不能起到緩沖作用,過厚則增加成本,同時還可能影響芯片的可靠性。


第二金屬電極層作為表面焊接層,具有焊接作用,其厚度為0.1~1μm。


應力緩沖金屬電極芯片電容的制備方法如下:


S1:制備陶瓷基材:

按常規芯片電容配方配得陶瓷粉末,再對陶瓷粉末進行球磨、等靜壓成型、燒結、切片,即可得到片狀的陶瓷基材。


S2:印刷第一金屬電極層:

采用絲網印刷法在陶瓷基材的兩表面印刷金屬漿料,金屬漿料干燥后,得到印刷在陶瓷基材上的第一金屬電極層。


S3:印刷應力緩沖層:

按配比在金屬漿料中加入高嶺土粉末,充分攪拌均勻后采用絲網印刷法印刷在第一金屬電極層表面,然后進行烘干并700~1000℃下燒結,得到印刷在第一金屬電極層表面的應力緩沖層。


S4:一次清洗:

使用清洗液處理陶瓷基材,再使用超聲波機清洗,清洗時間為5±1分鐘,然后烘干,烘干溫度為100±5℃,烘干時間為30±5分鐘。


S5:二次清洗:

將一次清洗得到的陶瓷基材放到等離子清洗機中進行二次清洗,清洗時間為5±1分鐘,烘干溫度為100±5℃,烘干時間為30±5分鐘,同時活化表面。


S6:濺射第二金屬電極層:

先將真空濺射鍍膜機抽真空到工藝范圍,再充入氬氣作為工作氣體,以貴金屬作為靶材,在電場作用下,Ar+加速轟擊靶材,將靶材原子濺射到陶瓷基材上,在陶瓷基材兩表面的應力緩沖層表面上分別濺射第一、第二金屬電極層。


S7:劃切:

對陶瓷基材進行劃切,得到單個的芯片電容。


應力緩沖金屬電極芯片電容耐冷熱沖擊,在冷熱沖擊環境下,如高溫焊接時,應力緩沖層能大幅度減少傳遞到陶瓷基片和第一金屬電極層的破壞性應力,復合電極整體上受到的應力作用較小,不易發生龜裂,并且陶瓷基片受應力作用而開裂的可能性也降低了,從而提高了該芯片電容的結構穩定性和可靠性,能夠在保證芯片電容的可靠性的同時,實現成本最少化。




 



參考數據:


CN111180204A 《一種應力緩沖金屬電極結構芯片電容》


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