MLCC工艺简介 - 图文(5)

2019-07-13 19:19

量设置为叠层工序Y轴错位数的一半,在电脑屏幕上显示的切割线图形以及切割部位见图4所示;如果采取切边的方式进行切割,则X轴的偏移量设置偏移量为0,切割的位置在交错部位的中心位置。

(2)切割时Y轴偏移量设置:

对于采用大错位丝网印刷的产品,切割时Y轴偏移量设置为叠层工序X轴的错位数或者0。例:采用丝网EYC0402L41印刷的产品切割偏移量设置为1.12或者0;采用丝网EYC0402L12印刷的产品切割偏移量设置为1.15或者0;

图4 Y轴有一定的错位数时,切割工序X轴不切边

对于采用小错位丝网印刷的产品,切割时Y轴偏移量设置为叠层工序X轴错位数值的一半。具体设置要视巴块切割时的放置方向而定,“线”为最上面一层切割线,“点”为侧切割线:如果切割X轴时放入机台的方式为“左点右线”, 则应该将Y轴偏移量设置为叠层工序X轴错位数值的一半;如果切割X轴时放入机台的方式为“左线右点”, 则应该将Y轴偏移量设置为叠层工序X轴错位数值的一半的负数。

2.3 切割不良现象

切割的不良品类型较多,在实际操作中要分类型挑出,对于可以下传的产品继续下传到烧结,对于已经报废的要单独列出。下面对各种不良现象进行图像示例说明。

(1)粗裂

(2)刮伤

3)切粗

4)底保切粗

5)电极不连续

(((

(6)杂物

(7)还有其他不良情况,比如:粘片、崩角、压痕、分层、切偏等,因为还没有图片资料,暂不列出。

排胶-烧结-倒角工序

切割后的电容器坯体经过QC检后的合格品,可以进行烧结工艺的处理。排胶是一种预烧结行为,目的在于使成型中采用的有机粘合剂以及添加剂等各种有机物从固态转变为液态或气态,缓慢的从坯体中排出。烧结过程是所有陶瓷制品生产中的决定性阶段,陶瓷在烧结过程中的行为,是使坯体在高温下发生致密化,发生物理化学反应以及晶粒生长与再结晶行为。倒角是对烧结完成后的样品进行的打磨棱角、表面精磨、露出端电极为封端做准备的过程。 1. 排胶

排出坯体中粘合剂等有机物的工艺,称为排胶。有机粘合剂在坯体中的大量快速熔化、分解、挥发,会导致坯体变形、开裂;且粘合剂在烧成过程中具有还原作用,因此,需要先将坯体中的粘合剂排出干净,然后再进行产品的烧成,以保证产品的形状、尺寸和质量要求。

坯片的大小、厚薄不同、粘合剂不同,排胶曲线也不同。一般来说,排胶过程具有阶段性,即不同温度阶段其排胶机理不同。在80℃以下,主要是坯体内部残余的溶剂(甲苯、乙醇)小分子的挥发,对坯体的强度和气孔率影响不大;在80℃~200℃之间,主要是形成内部网络的高分子以及小分子的添加剂的挥发,坯体内部网络发生软化但尚未遭到破坏,因而此过程中气孔率变化不大,强度略有降低;在200℃~400℃,坯体内部的高分子网络因为高温而分解,变为小分子气体而大量逸出,导致坯体内部通孔增多,气孔率明显增大,强度显著降低。

配料过程中所使用的粘合剂种类是设置排胶曲线的重要参考,对于温度区间的设定,升温速度的设定都具有重要影响。为此,对于我司使用的三种粘合剂进行了DSC/TGA测试,结果如图1所示。

图1 粘合剂的TGA/DSC曲线

ADP-05:F518N;ADW-07:宇阳;ADE-03:WB水性粘合剂

从图1的曲线可以看出,对于常用的福州粘合剂与宇阳粘合剂来说,80~170℃为溶剂以及小分子有机物的集中挥发区,失重量达55%,对应于该步骤的排胶升温速率要慢,时间要相对加长;在170~280℃温度区间,没有明显的吸热与放热峰,失重量仅有10%左右;在280~400℃温度区间,有明显的吸热峰,是残余高分子热分解过程,失重量在20%左右,因为伴随大量的气体冲出,升温速度也应放缓。

PVB树脂是应用的比较广泛的一种高分子材料,从防弹玻璃到粘合剂,都有它的存在。不同的配比对于其热性能影响很大。我公司目前设置的排胶最长时间段在170~280℃之间,时间长达17小时以上,对比上述差热/热重曲线,认为可以适当缩短中温区时间而增长初始低温区与高温区时间,对于改善气孔率和提高致密性应该有较大帮助。

排胶时要加强通风,使挥发气氛及时排出。排胶后的坯体因为失去了粘合剂同时晶粒又没有发生生长,因此强度很低,轻度的碰触即会碎裂,所以要尽量避免剧烈晃动与碰触。

烧结过程中的有机物是很难被完全排出干净的,即残留有灰分,这些灰分大多以C的形式留存,对介电性能影响很大。国外有很多残C对介电性、温度特性、晶相影响的研究论文,主要的检测手段为二次粒子质谱仪(SIM)。 2. 烧结

烧结一般包括三个阶段:从室温至最高烧成温度时的升温阶段;高温下的保温阶段;从最高温度降低至室温的冷却阶段。按照上述过程也把隧道炉分为3个区。

对于BME产品来说,最高烧成温度一般在1300℃左右。在从室温升高到最高温度的过程中,主要有残余有机物的碳化,无机物(比如碳酸盐等)的分解,以及晶相转变。除晶相转变外,其他过程都伴随有大量的气体排出。这个阶段升温不能太快,否则会造成结构疏松、变形和开裂。不过对于我司的排胶之后的产品来说,400℃以下基本上不会有气体产生。

升温阶段对应于隧道炉的1区,在坯体进入炉体后,首先要进入一个置换室,以大量的N2稀释混进的空气,为进入H2气氛的升温区做准备。

保温阶段又成为成瓷阶段,因为在高温保持过程中,各组分会进行充分的物理、化学变化,获得致密的瓷体。任何瓷料都有一最佳烧成温度范围,最高温度要保证在此范围之内,粘土类陶瓷温区宽至40~100℃,电子瓷一般只有10~20℃。只有在最佳烧成范围内烧成,瓷体的致密性好,晶粒细密,气孔率低,机械和电性能好。

隧道炉为动进式炉体,非程控升温方式。炉内不同阶段为不同的恒温区,坯体在炉内以恒定速率前进,依靠前进速率与炉体长度来达到控制升温速度与保温时间的目的。

T7之前一般为升温区,T8、T9为高温区,既是最高温区,又是保温区,T10、T11为降温区,T12、T13、T14为再氧化区。对于X7R料,一般要保证高温区2H,再氧化区3~3.5H。

过了高温区之后,都为冷却区,但是又分为再氧化区、快冷区。在冷却过程中,液相凝固、析晶、相变都伴随发生。

通入适当的气体,使炉体内保持所要求的气氛能促进瓷体的烧结或保证性能的烧结方式,称为通气烧结。对于氧化物陶瓷来说,在高温下的氧分压变化,可以改变坯体中的化学计量比。若氧分压过高,则晶粒中氧含量增大,正离子缺位增加,有利于以正离子扩散为主烧结的陶瓷;另一方面,还原气氛将使晶粒出现较多的氧缺位,有利于氧离子的扩散传质,这对绝大多数氧化物陶瓷的烧结来说都是有利的。

从促进烧结方面来说,还原气氛几乎对所有的氧化物瓷料都是有利的。但是对于Ti瓷来说,氧缺位的存在使得坯体中的4价钛被还原成3价或2价钛,使得瓷体呈现明显的电子电导。但这并不意味着含钛陶瓷不能采用还原气氛促进烧结。事实上,为了降低含钛陶瓷的烧结温度,生产上常采用还原气氛烧结,特别是在烧结后期,这种作用非常明显。即在保温结束后,温度降低到一定温度值后,将烧结气氛从还原性改为氧化性。

在烧结过程中,非常重要的就是确定气氛(氢气流量、氧分压)与温度的匹配。比如:D3料在烧结时,由8层板改为12层板,出现瓷体开裂,原因就是在气氛量不变的情况下,承烧板增多,降温滞后,进入再氧化区时坯体的温度由1050℃变为1100℃,造成Ni电极的氧化,进而造成开裂;降低氧气分压后该问题得到解决。 3. 倒角

倒角工序目前一般采用两步法,第一步为粗磨,目的在于去毛刺与粗磨电极端面;第二步为精磨,保证表面光滑度与电极暴露率符合要求。

在机械加工领域,特别是金属件加工中(切割、车、铣等),得到的尺寸与要求往往不能完全符合要求,经常在加工的表面的边棱处派生出一些多余的部分,这些多余的部分称为毛刺。加工完毕后的工件如果不去除毛刺将造成多方面不良影响,如影响电镀保护层的结合力、减少零件使用寿命、造成应力残余与累积等。所以,毛刺虽小,其影响却不容忽视。我司电容器坯体的毛刺主要产生于切割与烧结的不等量收缩。

到目前为止,工业上采用的去除毛刺的方法已有几十种,一般根据其原理和方法进行分类,主要方式如图2所示。

图2 去除毛刺的方式

我公司目前采用的倒角机其方式为机械法中的“滚磨法”,该方法是一种去毛刺、倒角度、提高表面质量(表面修饰、光洁)等多种目的的加工方法。它的工作原理是把一定比例的工件(陶瓷坯体)和磨料(碳化硅粉、倒角球)放在封闭的滚筒中,在滚筒转动、振动过程中使工件与工件、工件与磨料之间产生磨削。滚磨是去除毛刺最适宜于自动化的机械方式,一般的滚磨机是使得滚筒回转,离心滚抛机则使滚筒产生自转的同时还有公转。


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