MLCC配料工藝簡介

1、配料工序工藝基礎(chǔ)知識簡介配料工序工藝基礎(chǔ)知識簡介配配 料料配料定義：將陶瓷粉、粘合劑及溶劑和各種添加劑按一定比一定比例例經(jīng)過一定時間一定時間的球磨或砂磨球磨或砂磨，形成陶瓷漿料，以供流延制膜流延制膜用。漿料中各組分及其作用主要設(shè)備分散方式及過程配料瓷漿的控制項目及常見異常一、漿料中各組分及其作用漿料是個比較復(fù)雜的系統(tǒng)，一般由瓷粉、溶劑、分散劑、粘合劑、增塑劑和消泡劑組成。瓷粉：瓷介電容的主要材料，燒結(jié)后變硬變脆，成為多晶多相結(jié)構(gòu)的瓷體。它是產(chǎn)品質(zhì)量水平高低的決定性因素，這些陶瓷介質(zhì)，在電場作用下，極化介電儲能，電場變化時極化率隨之發(fā)生變化，不同介質(zhì)種類由于它的主要極化類型不一樣，其對電場變化的

2、響應(yīng)速度和極化率亦不一樣。瓷粉的選擇必須考慮到以下技術(shù)參數(shù)：化學純度；顆粒大小、尺寸分布和顆粒形貌；硬團聚和軟團聚程度；組分的均一性；燒結(jié)活性；規(guī)模生產(chǎn)的能力；制造成本。瓷粉按材料特性分類可分為：NPO（COG）、X7R（X5R）、Y5V三種各種材料主要成分如下表：瓷粉類型材料成分目前公司所用瓷粉C0GSrZrO3 、CaZrO3 、SiO2GE Q1 G7X7R（X5R）BaO TiO2 、CaO（少量） 、Y2O3（很少量）KM KF Z1 Z3 TJ KTY5VBaO TiO2 、 CaOZrO2（少量）、Y2O3（少量）K4 KL KQ GF GK溶劑：濕潤瓷粉，使瓷粉與粘合劑更好地均

3、勻結(jié)合，使之具有合適的粘度（即有調(diào)整瓷漿粘度的作用）。在溶劑的選擇上首先要考慮如下幾個因素：必須能夠溶解分散劑、粘合劑、增塑劑等；在漿料中具有一定的化學穩(wěn)定性，能夠充分分散粉料而不與粉料發(fā)生反應(yīng)；能夠提供漿料系統(tǒng)合適的粘度；易于揮發(fā)；我公司目前使用的為混合有機溶劑：甲苯+乙醇。其主要優(yōu)點：其表面張力越小，對瓷粉顆粒的濕潤性能越好；其對分散劑、粘合劑和增塑劑的溶解性能較佳；混合溶劑的沸點低，有利于流延過程中膜片的干燥。缺點：甲苯本身的毒性較大。分散劑：又稱為解凝劑、解膠劑、反絮凝劑等。分子內(nèi)具有親油性和親水性兩種相反性質(zhì)的界面活性劑，可在瓷粉顆粒表面形成吸附層，提高漿料系統(tǒng)的zeta電位（電動電

4、位），進而提高形成立體阻礙的顆粒間的反作用力，改善漿料的流動性。分散劑可以強化分散過程，保證瓷粉粒徑，從而使瓷粉在樹脂溶劑中保持穩(wěn)定，有效的分散劑具有潤濕、分散、穩(wěn)定潤濕、分散、穩(wěn)定的功能。分散劑的選擇主要依據(jù)瓷粉和樹脂溶劑的化學性質(zhì)來決定，選擇分散劑必須考慮瓷粉粉體性能，漿料體系、粘合劑以及其他添加劑的影響。目前我公司所用的分散劑：C料：AKM-0531 R、B料和F料：PSEY-3 分散劑在一個較低濃度下使用，表面能效應(yīng)降低并且其它性能也會突然的惡化。但是，如果加入量過多，微粒就互相糾纏在一起，表面激活作用消失。 一般分散劑的用量在0.4%-0.8%（相對瓷粉的質(zhì)量）之間。選擇粘合劑應(yīng)考慮

5、的因素：素胚膜的厚度；所選溶劑類型及匹配性，有利于溶劑揮發(fā)和不產(chǎn)生氣泡應(yīng)易燒除，不留有殘余物；能起到穩(wěn)定料漿和抑制顆粒沉降的作用；要有較低的塑性轉(zhuǎn)變溫度，以確保在室溫下不發(fā)生凝結(jié)；考慮所用基板材料的性質(zhì)，要不相粘結(jié)和易于分離。有適當寬窄的揮發(fā)溫度范圍，防止排膠時在很窄的溫度范圍內(nèi)劇烈揮發(fā)導(dǎo)致開裂粘合劑：通過球磨或砂磨過程，粘合劑均勻地包裹著每一粒瓷粉，使每一粒瓷粉具有粘性，以便制作合格的膜片。并且是陶瓷具有一定的塑性我公司的粘合劑全部實現(xiàn)自制，而且根據(jù)材料特征不同，采用的粘合劑體系也不一樣。目前公司使用的全部為PVB（聚乙烯醇縮丁醛）類粘合劑。PVB樹脂粉為乙縮丁醛基、羥基和乙酰基三種結(jié)構(gòu)單元

6、形成的嵌段共聚物，結(jié)構(gòu)式如下： 69-88 % weight % 11-27 % weight % 1-4 weight % 乙縮丁醛基 羥基 乙?；鵆3H7OCHOCH2CHCH2CHCH2CHCHOHOCOCH3xyzCH2羥基含量對性能的影響羥基21 36 mol%粘度（影響流延效果）低高薄帶強度（影響疊層）弱強吸濕性（影響疊層，膜片質(zhì)量）低高聚合度（分子量）對性能的影響聚合度2503500粘度（影響流延效果）低高薄帶強度（影響疊層）低高熱壓著性（影響疊層、層壓）高低乙?；繉π阅艿挠绊懸阴；?.513 mol%粘度（影響流延效果）高低薄帶柔軟性（影響疊層，層壓）低高熱壓著性（影響疊層

7、，層壓）低高乙縮丁醛基含量對性能的影響乙縮丁醛基63 78 mol%粘度（影響流延效果）高低和增塑劑的相容性（影響漿料均勻性）弱強薄帶柔軟性（影響疊層，層壓）低高熱壓著性（影響疊層，層壓）低高耐溶劑性（影響漿料均勻性）強弱品牌型號分子量羥基（mol%）乙縮丁醛基（mol%）乙?；╩ol%）羥基（wt%）乙?；╳t%）Tg（）粘度（mPas）SekisuiBM-SZ5300022733 4-6/6080-150BM-252000317833max/67100-170BH-692000306933max/6740-90BH-A1150002958311-15/6235-65BH-3110000

8、346533max/7160-120SolutiaB-7690000-120000 11-13880-2.5/62-67200-450B-7950000-8000010.5-13880-2.5/62-6775-200KurarayB30HH28000-3800016.6-20.976-82.60.8-3.1 11-14 1-46335-60SB60HH50000-6000018-23.773.3-81.20.8-3.0 12-13 1-465125-140B70HH80000-9000016.7-20.976-82.60.8-3.1 11-14 1-468280-400B60H50000-60

9、00026.2-30.266.9-73.10.7-2.9 18-21 1-470160-260B75H95000-10500018-2175-820-4/7360-100增塑劑：增加粘合劑的流動性，并使膠膜具有柔韌性的物質(zhì)都稱為增塑劑。 大多數(shù)的聚合物粘合劑有遠高于室溫的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg，導(dǎo)致膜帶脆性很大，不能滿足可靠的加工要求。增塑劑最重要的作用就是降低粘合劑的Tg。增塑劑分子插入到聚合物分子鏈之間,削弱聚合物分子鏈間的氫鍵和范德華力, 增加聚合物分子鏈的移動性、降低聚合物分子鏈的結(jié)晶度,從而降低聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）,增加聚合物的塑性。另外增塑劑對陶瓷粉體顆粒還起到潤滑和橋聯(lián)作用

10、，有利于漿料的分散穩(wěn)定。但加入增塑劑會使生帶的強度降低，其使用量需適中。一般用量范圍為 2.5%-3.5%。電子陶瓷生帶用增塑劑需要滿足的性能：與樹脂粘合劑具有良好的相容性（sp值），高的沸點和低的蒸汽壓（流延烘干過程中穩(wěn)定），高的可塑效率，熱、光、化學的穩(wěn)定，低溫下良好的彎曲性，增塑劑與其它材料接觸時不快速移動等。我公司所用的增塑劑為DOP，其分子結(jié)構(gòu)如右圖：鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)消泡劑：較低表面張力和較高表面活性、能抑制或消除液體中泡沫的物質(zhì)。消泡劑具有低的表面張力，不溶于發(fā)泡介質(zhì)中，但又能均勻分散于泡沫介質(zhì)中，產(chǎn)生持續(xù)、均衡持續(xù)、均衡的消泡能力。 泡沫體系要產(chǎn)生泡沫時，存在于體系中的

11、消泡劑立刻破壞氣泡的彈性膜，抑制氣泡的產(chǎn)生。若氣泡已產(chǎn)生，添加的消泡劑接觸泡沫后，進一步擴展，層狀侵入，取代原泡沫的膜壁。 消泡劑本身低表面張力使膜壁逐漸變薄，從而導(dǎo)致氣泡的破裂。 理想消泡劑的物化性能：具有比泡沫介質(zhì)更低的表面張力； 不溶于泡沫介質(zhì)，不與泡沫介質(zhì)起反應(yīng)，不能被泡沫介質(zhì)分解降解；具有正的擴散系數(shù)，以便其擴散到氣液界面上；低毒或無毒；貯存穩(wěn)定；具有良好的消泡能力與泡沫控制能力；成本低。我公司用的消泡劑為DC-350CS，在MLCC行業(yè)中，一般使用有機硅消泡劑，它具有較高的界面活性，故它能分布在涂料系統(tǒng)內(nèi)的氣液界面起抑泡和消泡的作用。本身不溶解在漿料中設(shè)備名稱制造廠家數(shù)量適用規(guī)格設(shè)

12、備產(chǎn)能相同點區(qū)別重要參數(shù)及對產(chǎn)品質(zhì)量影響工藝質(zhì)量控制點控制方法球磨機臺灣臺溢6非020130Kg/天都是對瓷粉進行分散，制成瓷漿球磨機分散方式為球磨，而日本三井砂磨機分散方式為臥式砂磨，DNTEK砂磨機分散方式為立式砂磨。砂磨/球磨頻率；泵頻率；分散時間；氧化鋯球尺寸及裝載量；泵的密封性；轉(zhuǎn)子的磨損程度；鋯環(huán)間隙等；分散過程泵壓力。砂磨/球磨頻率；泵頻率；分散時間；氧化鋯球尺寸及裝載量；泵的密封性；轉(zhuǎn)子的磨損程度；鋯環(huán)間隙；分散過程泵壓力；砂磨A步瓷漿粒度；AB步結(jié)束時機頭溫度；按配方設(shè)定頻率、時間，到時報警；裝鋯球前過篩、稱重；洗機后稱量轉(zhuǎn)子重量，測試泵密封性，鋯環(huán)用塞尺測試間隙；分散過程通

13、過流量調(diào)整泵壓力，設(shè)定報警上限。A步取樣測粒度；通過熱電偶監(jiān)控壓力。SC-100砂磨機日本三井1所有規(guī)格36Kg/天SC-220砂磨機2360Kg/天DNS-030砂磨機DNTEKCO.,LTD150Kg/天雙軸砂磨機1/二、主要設(shè)備：臺灣臺溢球磨機 6臺球磨：制備過程中耗時較長、生產(chǎn)效率較低的一個工序。非主要設(shè)備，主要用于回收膜類、Z1材料漿料配制。SC-100小砂磨機1臺小砂磨機產(chǎn)能較小，主要用于工藝試驗開發(fā)。該砂磨機沒有循環(huán)泵，瓷漿靠重力下落到機頭。機頭SC-220砂磨機2臺配料主要設(shè)備，效率較高。主要用于配 制 2 R 1 0 4 、2F104及C類各規(guī)格產(chǎn)品的漿料。循環(huán)泵機頭循環(huán)泵S

14、C-220砂磨機泵隔膜循環(huán)泵零件機頭內(nèi)部SC-220型砂磨機轉(zhuǎn)子鋯環(huán)泵，循環(huán)動力提供系統(tǒng)機頭，砂磨，分散腔體韓國DNTEK砂磨機2臺目前公司有兩臺DNTEK砂磨機，砂磨能力強，但是比耗時。主要用于研發(fā)中高容及0201規(guī)格產(chǎn)品。機頭循環(huán)泵循環(huán)泵DNTEK砂磨機機頭DNTEK砂磨機鋯棒三、分散方式及過程分散方式：目前公司采用球磨及砂磨兩種方式分散瓷粉。砂磨：利用泵將預(yù)先在漿料桶內(nèi)經(jīng)攪拌混合的瓷漿輸入密閉的研磨腔體內(nèi)，與高速轉(zhuǎn)動的研磨介質(zhì)接觸，從而使物料中的固體微粒和研磨介質(zhì)相互間產(chǎn)生更加強烈的碰撞、摩擦和剪切作用，達到加快磨細微粒和分散聚集體的目的。從研磨腔體內(nèi)流出的漿料回到漿料桶，再次重復(fù)前述的

15、分散過程。經(jīng)過多次循環(huán)，從而瓷漿達到要求的細度和很窄的粒度分布范圍。砂磨機的磨削能力強，可以在很短的時間（相比球磨）內(nèi)造成顆粒的粉碎磨削。因此，對砂磨機的砂磨時間要有準確的概念。 臺灣臺溢球磨機球磨：制備過程中耗時較長、生產(chǎn)效率較低的一個工序。通過球磨作旋轉(zhuǎn)運動使罐內(nèi)介質(zhì)被提起后呈傾流狀態(tài)滾邊滑下，球體或相互碰撞或相互摩擦而過，提供撞擊作用和剪切作用，使瓷漿料中大顆粒解聚，同時使球間的漿料處于高度流狀態(tài)，使瓷漿得到分散。A：滑流：滑流B：傾流：傾流C：離心運動：離心運動分散過程：配料過程分主要為A、B兩步進行。（部分配方采用三步法） A步主要原料：瓷粉、甲苯、乙醇、分散劑、（稀釋劑）。主要把團

16、聚的瓷粉顆粒打散，以及潤濕瓷粉。分散劑和粘結(jié)劑對陶瓷粉的吸附有競爭性，先加入分散劑使其吸附在陶瓷粉顆粒表面后不易解吸，可使?jié){料分散效果好，使?jié){料粘度低以利于成膜。B步主要原料：甲苯、乙醇、粘合劑、增塑劑、消泡劑。加入粘合劑，起到包裹瓷粉，抵制其沉降，保持整個分散體系的穩(wěn)定。1、領(lǐng)料：原材料核對 原材料收取配料主要流程：領(lǐng)料A步加料A步分散B步加料B步分散出料慢磨2、A步物料稱量及加料：設(shè)置分散頻率、時間、壓力3、A步分散：B步加料4、B步物料稱量及加料：設(shè)置分散頻率、時間、壓力5、B步分散：出料 慢磨6、出料慢磨：分散效果影響因素除了原料組成，以下因素也影響分散效果：砂磨材質(zhì)和直徑。在MLCC

17、瓷漿的研磨分散中，通常選用Y2O3穩(wěn)定的四方相氧化鋯球，磨損較小。磨球直徑的大小由原料粒徑及研磨分散的目標值決定。 研磨介質(zhì)填充率。磨球填充量低，磨球之間互相碰撞的機率也小，從而使研磨分散效果降低，隨著磨球填充率增高，研磨分散效果明顯增大，但磨球填充量超過一定限度（一般為70%-80% 體積比），瓷漿容積減少，磨球自身摩擦加劇，瓷漿溫度升高，瓷漿易團聚反而不利于分散。研磨機轉(zhuǎn)速。隨著轉(zhuǎn)速增加，磨球運動速度增大，與瓷漿顆粒碰撞、摩擦和剪切幾率增大，有利于瓷漿的分散，但過快的轉(zhuǎn)速會導(dǎo)致顆粒破損的程度增大，粉碎作用大于分散作用。泵頻率。泵速越大，進去機頭的瓷漿量越多，當達到一定程度時，導(dǎo)致砂磨不完全

18、。泵速小，機頭可能局部空轉(zhuǎn)，降低了效率。不同研磨時間。隨著研磨時間增加，粒徑進一步減少的速度減緩，之后瓷漿粒徑趨于穩(wěn)定。但隨著研磨時間增加，粒徑小的顆粒相對增加，達到一定的數(shù)量后，分散和團聚呈現(xiàn)動態(tài)的平衡，此時粒徑達到極限值，研磨效率明顯下降。分散方式設(shè)備磨介（氧化鋯球）尺寸及裝載量A步分散時間B步分散時間球磨球磨機 5mm 160Kg約12h約12h砂磨小砂磨機 0.5mm 750g約1h約1h大砂磨機 0.5mm 6700g約1h約1h立式砂磨機 0.1、0.3、0.5mm4#機 6.38Kg 5#機12.8Kg以循環(huán)數(shù)計算，砂磨能力強臥式及立式砂機分散效果A步瓷粉粒度分布圖一種合適的流延漿料必須滿足以下幾個條件：干燥過程中沒有缺陷(如裂紋等)；流延片干燥后要有一定的強度，如可切割、鉆孔等；流延片要有非常均勻的微觀結(jié)構(gòu)和光滑平整的表面；流延片中的有機物可以通過熱分解后完全排除；流延片要有好的疊層性能，可用于疊層工藝；流延片要有非常好的燒結(jié)性能等。 四、配料瓷漿的控制項目及常見異常配料關(guān)鍵質(zhì)量控制點配料A步粘合劑質(zhì)量（PVB用量）瓷粉水分（氣