隨著電子信息產業的快速發展，電子計算機、移動終端、智能穿戴等通訊設備越來越小型化和多功能化，為了滿足需求，多層陶瓷電容器(MLCC)也在不斷向小型化、高容量的方向發展。

圖 MLCC容量計算公式，來源 techclass.rohm

從以上公式中可以看出，MLCC的容量正比于陶瓷介質的相對介電常數、內電極層數、內電極的疊加面積，反比于介質陶瓷的厚度，因此，為了使MLCC大容量化，就需要使每層電介質越來越薄，使介電常數提高，增加疊層數。在保證單層薄片大容量化的同時，提高薄片層數可以盡可能地提高MLCC產品的容量。目前領先的MLCC廠商已經實現堆疊層數達1000層以上，這對于疊層工藝技術提出更高的要求。艾邦建有MLCC微信群，誠邀MLCC生產企業、設備、材料企業參與。

1.疊層設備的工作原理

疊層設備主要完成圖案切割剝離、按工藝要求疊層電極圖案、電容體生料層壓等工序，其工作原理是:

設備將絲印好電極圖案的薄膜以設定的恒張力展開，以規定尺寸切割好薄膜電極圖案，利用特定工作臺真空吸附、剝離薄膜，通過圖像定位系統掃描定位后搬送到預定的疊層工作臺，將薄膜疊壓在定位好的載板上，按產品生產工藝將圖案錯位形成兩電極，并以預壓壓力疊夠所需層數形成電容體生料，然后由輸送機構把載板連同電容體生料一起送到保護膜覆蓋工位加好保護膜，再送到壓實工位施加大的壓力，保壓一定時間以使電容體生料組織致密，最后送到收料框收料，完成整個工作循環。

圖 MLCC層壓工藝，來源TDK

疊層工藝對疊層機的可疊層數和疊層精度要求很高，目前高端的疊層機仍以進口為主。

2.MLCC疊層工藝難度

隨著MLCC的小型化、高容化發展，其疊層的技術難度很大，主要有以下難點：

1) 在將膜片從PET載帶上剝離時，疊層設備對介質膜片的剝離效果是實現內電極精確對位的一個重要前提。剝離效果不好一般有兩種情況。一是膜片被撕裂，不能完整地被剝離。二是膜片雖然被完整剝離，但疊層設備的吸著板對膜片的吸附不牢，被吸著在吸著板上的膜片輕微起皺，疊層后內電極的對位發生偏移，即疊層移位現象。較大規格MLCC使用的介質膜片一般比較厚，強度較大，不容易被撕裂，而微型MLCC因受尺寸限制，介質膜片較薄，強度較低，剝離時受力不均勻時很容易被撕裂。

圖 MLCC印刷、切分、疊層，來源Micro-tec

2) 介質膜片為幾個μm時，印刷的內電極的厚度與介質膜片的厚度接近，介質膜片上有內電極的區域和沒有內電極的區域之間的厚度差的影響不可忽視，“臺階效應”變得顯著。由于微型MLCC的絲網的電極圖案區域較小，在電極圖案區域的外圍的空白區域較大，剝離介質膜片時，空白區域在“臺階效應”下處于微觀的懸空狀態，所以吸著板對膜片邊緣區域的吸力相對不足，容易發生剝離不良。

3) 由于微型MLCC的內電極尺寸大幅縮小，而芯片的邊量(即芯片中沒有印刷內電極的空白部分)的尺寸卻不適宜過多地減小，以保證足夠的切割工藝余量，于是芯片中單個內電極的面積占比顯著減小。由此帶來的問題是，將印刷有內電極的介質膜片進行疊層時，相鄰膜片之間的接觸面較小，結合不夠牢固，容易產生相對滑動，造成移位。

要解決以上問題，需要提高疊層設備的性能，除此之外，還需要改善介質膜片的強度、韌性等物理參數以及優化絲網圖案設計。

3.疊層對MLCC容量的影響

疊層是將印刷好內電極的陶瓷膜片，根據設計要求，按照一定的錯位方式交錯的疊壓在一起，形成一個巴塊。疊層的對位精度，將直接影響到上下電極的正對面積，進而影響產品的容量。疊層對MLCC容量的影響主要是體現在以下幾個方面：

對位精度：疊層設備對位精度差，產生移位會影響上下兩層電極間的正對面積，正對面積變小，相應的容量變小。

設計層數：通常設備會按照設計層數進行堆疊，但電腦或者傳感器出現異常，導致計數錯誤，就會造成實際疊層層數和設計層數的有偏差，影響產品容量；

疊層巴厚：疊層時的溫度越高，壓力越大，巴塊的巴厚越薄，相應的介質膜片變薄，容量變大。但是壓力過大，會造成整體斜移，嚴重的介質膜片開裂，正對面積變小，容量變小。

介質夾膜碎、折角、起皺：在疊層過程中普遍存在夾膜碎的情況，夾膜會造成相應的介質膜片變厚，同時引起一定程度上的移位，介質膜片變厚，有效正對面積變小，相應的容量變小。折角或起皺，會使相應的正對面積變小，同時介質厚度變大，造成容量變小。

資料來源：

1.制備工藝對多層陶瓷電容器容量的影響研究，林顯竣，等.

2.片式多層陶瓷電容器生產用疊層設備的研究和開發，黃浩，等.

3.01005型MLCC關鍵制備工藝研究，卓金麗，等.

原文始發于微信公眾號（艾邦陶瓷展）：MLCC高容量化關鍵技術——疊層工藝