摘要：隨著5G、工業物聯網、車聯網等技術的不斷地發展，新一輪的科技浪潮已經來臨，物聯網終端設備將迎來巨大的新增需求，但同時也對電子元件的耐高溫性、抗震性、柔韌性等性能提出了更高的要求。MLCC是下游電子元件中應用最為廣泛的被動元件之一，柔性端電極MLCC的研發及應用擁有著巨大的商用價值。

我國MLCC行業目前處在寡頭壟斷階段，廣東風華高新科技股份有限公司作為國內MLCC行業的龍頭制造商之一，為了獲得高抗彎曲性、高抗拉性、高可靠性的多層片式陶瓷電容器MLCC，在2018年的時候采用銀、環氧樹脂、聚乙烯醇縮丁醛樹脂以及無水乙醇等原材料制備出柔性端電極漿料，并結合特定的固化工藝和表面處理技術制作出了柔性端電極MLCC，填補了國內的技術空白。

傳統的貼片式MLCC可靠性差

如圖1所示，多層片式陶瓷電容器的兩端電極通過錫焊技術焊接在印刷線路板PCB上，從而形成一個整體。當PCB板所處工作環境比較惡劣時，容易發生變形，比如應用在汽車、工業設備上時，PCB板容易因外部環境的改變而發生彎曲和震蕩，或者在極高、極冷的環境下產生比較大的熱脹冷縮，這樣的話應力就會從PCB板傳導到貼片式陶瓷電容器的兩端，從而造成MLCC中絕緣介質陶瓷片的斷裂，引發整個電路的癱瘓，嚴重時還會熔毀。

圖1 多層片式陶瓷電容器固定于PCB板

（資料來源：公開資料整理）

以往的貼片式陶瓷電容器，無論是中間的絕緣介質陶瓷片還是貼片兩端均不具有柔韌性，抗震性與抗拉性較差，不能適應復雜多變的工作環境，所以在2018年的時候風華研發出了一種柔性端電極MLCC，經過改良后的柔性端貼片電容器的下彎強度由原來的＞1mm以上提升到＞3mm以上；可承受3000次以上的冷熱沖擊試驗，柔性端電極的出現大幅度提升了電容器自身的抗彎曲能力。

新型柔性端電極MLCC誕生

2018年，風華研制出了柔性端電極MLCC，改變了傳統貼片式MLCC兩端電極的無彈性，使得MLCC兩端電極變的具有柔韌性，這樣就相當于在多層片式陶瓷電容器兩端安裝上了“彈簧”，電容器整體的抗震性和抗拉性大大提高。

柔性端電極MLCC的制作工藝難點在于尋找到一種既能夠導電，又具有柔韌性的材料作為多層片式陶瓷電容器的柔性電極，并且能夠很好的涂覆在已封端的銅層上。而導電環氧樹脂具有導電性以及柔韌性，完全滿足上述條件。經過多次實驗，導電環氧樹脂漿料即固化后樹脂層的最優組分確定如下：50%~70%的銀（質量占比，下同）、10%~30%的環氧樹脂、10%~20%的聚乙烯醇縮丁醛樹脂以及5%~10%的無水乙醇。

圖2 柔性端電極MLCC整體構造

（資料來源：公開資料整理）

制作工藝難點：柔性端的固化和表面處理

柔性端電極MLCC整體制作工藝流程如下：

封端銅/銀端漿→燒端銅/銀端漿→封端涂覆柔性電極漿料→固化柔性端電極漿料→對樹脂層表面處理→鍍鎳→鍍錫→測試。

綜觀整個柔性端電極MLCC的制作流程，技術難點主要集中在兩個方面：首先是柔性端的固化，將已經確定適合成分的導電環氧樹脂漿料完整固化在封端銅層上面；其次是固化后樹脂層的表面處理，防止鍍鎳層、錫層時電解液滲透樹脂層，造成電容器的損壞。

表1 不同固化溫度以及時間柔性MLCC的電性能測試結果

                （資料來源：廣東風華高新科技股份有限公司）

由于已封端的銅層極易被氧化，導電性會變差，所以在涂抹導電環氧樹脂漿料的時候需要完全包裹住封端銅層，之后通過烘干技術將電極漿料牢牢固化在封端銅層上面。在電極漿料固化過程中，溫度過低會導致固化后形成的柔性樹脂層疏松，甚至還有電解液的存在，這樣會嚴重影響電容器的電性能。所以為了尋找電極漿液固化的適合溫度，在不同烘烤溫度以及時間下對制作出的柔性電極進行電性能測試。

結果如表1所示，固化溫度在250度以下時，不論固化時間多少，固化后形成的柔性樹脂層的電性能測試均未出現100%合格的現象；固化溫度在250度時，烘烤時間≥30分鐘才會100%合格；固化溫度在250度以上時，均未出現異常現象。從實驗結果也能看出，固化溫度越高，固化時間越長，固化后形成柔性樹脂層的合格率越高。

表2 各樣品在不同PCB板的彎曲高度下的測試結果

                         （資料來源：廣東風華高新科技股份有限公司）

導電環氧樹脂漿料固化后形成樹脂層的主要特性就是抗壓性和抗拉性，將在不同固化溫度以及固化時間下得到的樣品固定在PCB板上，然后對PCB板施加恒力使其彎曲不同程度，以用戶要求范圍內的容量變化率為范圍，得到表2的實驗結果：固化溫度在210度時，PCB板稍微發生彎折，電容器的容量變化就會超出用戶的適用范圍，隨著固化溫度的逐漸提高以及固化時間的逐漸拉長，電容器能承受PCB板更大的彎折程度，當烘烤溫度在290度，烘烤時間在50分鐘時，電容器樣本能夠承受PCB板3mm以上的彎折。

表3 各樣品經過表面處理之后的電性能及可靠性結果

                            （資料來源：廣東風華高新科技股份有限公司）

烘干固化后含有樹脂層的芯片需要再電鍍上鎳和錫，從而構成具有承受形變應力的柔性端頭，為了防止電鍍液滲透進樹脂層，需要對樹脂層進行表面處理，常用的技術手段包括抽真空以及填充兩種，目的都是為了使得樹脂層的質地更加緊密，防止電鍍液的滲透。通過表3的對照試驗結果可以看出，經過抽真空及填充處理之后的樹脂層，不會有電鍍液的滲透，從而能夠適應PCB板更大程度的彎折，并且在焊接的時候爆端頭的概率大大下降。

結語

近兩年村田、TDK、三星電機等國際一線MLCC制造商相繼宣布，將戰略重心移向能適應復雜環境的、可靠性更強的柔性MLCC的研發，我們也應該順應時代的發展，積極參與進來，早一步將柔性MLCC的制造技術及制造工藝推向成熟 ，就能早一步搶占國際市場份額。