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電極材料的基本知識

閱讀:2075        發(fā)布時間:2012/7/24
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  內(nèi)外電極是電容器的重要組成部分。內(nèi)電極主要是用來貯存電荷,其有效面積的大小和電極層的連續(xù)性是影響電容質(zhì)量的兩大因素。外電極主要是將相互平行的各層內(nèi)電極并聯(lián),并使之與外圍線路相連接的作用。片容的外電極就是芯片端頭。
  用來制造內(nèi)外電極的材料一般都是金屬材料。
  一、內(nèi)電極材料
  大家知道,片式電容的內(nèi)電極是通過印刷而成。因此,內(nèi)電極材料在燒結(jié)前是以具有流動性的金屬或金屬合金的漿料的形式存在,故叫內(nèi)電極漿料,簡稱內(nèi)漿。由于片式多層瓷介電容器采用BaTiO3系列陶瓷作介質(zhì),此系列陶瓷材料一般都在950℃~1300℃左右燒成;故內(nèi)電極也一般選用高熔點(diǎn)的貴金屬Pt、Pd、Au等材料,要求能夠大1400℃左右高溫下燒結(jié)而不致發(fā)生氧化、熔化、揮發(fā)、流失等現(xiàn)象。
  幾種金屬的熔點(diǎn)
    
  目前,世界上常用的漿料有Ni,Ag/Pd、純Pd的漿料,Ag/Pd、純Pd均為貴重金屬材料,價格昂貴。純Ag的內(nèi)電極因燒結(jié)溫度偏低,制造的產(chǎn)品可靠性相對較差。因此,現(xiàn)在一般很少使用。針對銀的低熔點(diǎn)和高溫不穩(wěn)定性,一般用金屬Pd和Ag的合金來提高內(nèi)電極的熔點(diǎn)和用Pd來抑制Ag的流動性。目前常用的內(nèi)漿中Pd與Ag的比例有3/7,6/4,7/3(分子為金屬Pd,分母為金屬Ag),而純Pd的內(nèi)電極因價格昂貴也很少使用。
  對于片式電容而言,其內(nèi)電極成本占到電容器的30%~80%,從而采用廉價的金屬作為內(nèi)電極,是降低獨(dú)石電容器成本的有效措施。因此,在日本和其他一些國家,早在60年代開始研制開發(fā)以賤金屬為內(nèi)外電極的電子漿料。目前用Ni作內(nèi)電極,Cu作外電極的工藝已十分成熟。這樣,高燒高可靠且用賤金屬可降低成本,使得他們的片式電容目前在世界上具有很強(qiáng)的競爭力。日本已有太陽誘電、村田制作所、TDK三家公司已將Ni電極產(chǎn)品投入到大生產(chǎn)中,并已投放市場。村田GRM600系列溫度補(bǔ)償獨(dú)石電容器是用Cu作內(nèi)電極,月生產(chǎn)量為1億支。
  金屬鎳作為內(nèi)電極是一種非常理想的賤金屬,而且具有較好的高溫性能,其作為電極的特點(diǎn):(1)Ni原子或原子團(tuán)的電子遷移速度較Ag和Pd-Ag都小。(2)機(jī)械強(qiáng)度高。(3)電極的浸潤性和耐焊接熱性能好。但它在高溫下易氧化成綠色的氧化亞鎳,從而不能保證內(nèi)電極層的質(zhì)量。因此,它必須在還原氣氛中燒成。然而,恰恰相反,含鈦陶瓷如果在還原氣氛中燒結(jié),則Ti4+將被還原成低價的離子而使陶瓷的絕緣下降。因此,要使Ni電極的質(zhì)量和BaTiO3含鈦陶瓷的介電性能同時得到保證的話,一般采用保護(hù)性氣氛狀態(tài)燒結(jié)。
  二、端電極材料
  端電極起到連接瓷體多層內(nèi)電極與外圍線路的作用,其對片容zui大的影響主要表現(xiàn)在芯片的可焊與耐焊性能方面。我們目前有兩種基本形式:
 ?。?)純銀端電極。因為銀與錫的熔點(diǎn)相差比較大,困此,此端電極一般只適于手工烙鐵焊。此焊接方式的優(yōu)點(diǎn)在于焊接時,只有芯片的兩端承受烙鐵的高溫?zé)釠_擊,而瓷體受熱沖擊相對較小,因此,電容器受熱沖擊的影響較小,但效率較低,端電極附著力差。
 ?。?)三層電極,常用的有Ag-Ni-Sn、Ag-Ni-Au、Cu-Ni-Sn(BME)共三層。*層銀層是通過封端工序備上去的;第二層鎳層和第三層錫層(或金)是通過電鍍工藝鍍上去的。因為此端電極zui外層為錫層,因此,適合所有的焊接。三層電極的作用:
  Ag:與內(nèi)電極良好接觸,其直接影響芯片的可靠性,厚度一般在50um。
  Ni:熱阻礙層,其厚度對芯片耐焊接熱有直接的影響,厚度2~4um。
  Sn:與外圍線路有良好接觸。直接影響芯片可焊性能,厚度4~7um。
  此焊接方式的優(yōu)點(diǎn)是適合大規(guī)模自動化生產(chǎn),即SMD貼片系統(tǒng)。
  另外,片式電容在線路板上焊接時,焊膏的選擇也是很重要的。目前zui常用的焊膏是Sn62?,F(xiàn)將國內(nèi)外其他幾種焊料列舉如下:

主營產(chǎn)品:pH計;工業(yè)電導(dǎo)率儀;溶氧儀;余氯儀


 

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