在质量要求较严苛的线路上,例如汽车电子、高温环境、电源线路、tft-led逆变器等场合,常规的mlcc抗弯曲能力较差。在表面贴装mlcc过程中,经过波峰焊或回流焊,电子线路板变形,使mlcc受到热冲击和机械变形应力作用而产生裂纹。“软端子”即柔性外电极mlcc是解决mlcc应力断裂的最优方案。
1、软端子mlcc的特点及应用
①软端子mlcc的结构
普通mlcc端电极的cu底材层均进行了镀ni及镀sn。软端子mlcc是在普通端电极的镀cu及镀ni层中加入导电性树脂层的结构,采用特殊的四层端电极结构设计,如下图所示:
图 软端子mlcc结构图 来源:四川华瓷
软端子mlcc通常选用低温固化型端电极浆料,形成的电极层由于还有树脂,相当于一层弹性层,因此能更有效的吸收外应力,可避免电路板的应力传递至刚性陶瓷体, 使得电容器在制造过程和外部环境影响下(如振动和温度变化等)所造成的pcb板弯曲变形的情况下依然不受破坏,提高产品的可靠性能。
②柔性端电极制作工艺
软端子mlcc的端电极制作是在电容器陶瓷体的铜层上涂覆柔性端电极浆料,经过干燥及固化后在铜层上形成树脂层,对树脂层进行表面技术处理后,再在树脂层上一次电镀上镍和锡层,工艺流程如下:
封端铜/银端浆→烧端铜/银端浆→封端柔性端电极浆料→固化柔性端电极浆料→对树脂层表面处理→镀镍→镀锡→测试。
制作工艺难点在于:柔性端的固化和固化后树脂层的表面处理:由于已封端的铜层极易被氧化,导电性会变差,所以在涂抹导电环氧树脂浆料的时候需要完全包裹住封端铜层,之后通过烘干技术将电极浆料牢牢固化在封端铜层上面。在电极浆料固化过程中,温度过低会导致固化后形成的柔性树脂层疏松,甚至还有电解液的存在,这样会严重影响电容器的电性能。烘干固化后含有树脂层的芯片需要再电镀上镍和锡,从而构成具有承受形变应力的柔性端头,防止镀镍层、锡层时电解液渗透树脂层,造成电容器的损坏。
③软端子mlcc的应用
软端子mlcc具有高可靠性、良好的抗机械应力和耐热冲击特性,适用于易受机械应力、热应力、高弯曲和振动的线路,特别是在安全性或高可靠性设计中:
● 汽车电子,如abs、esp、安全气囊及电池线路
● 通信基站
● 工业控制板
● led照明
● 变频器
2、软端子mlcc与常规mlcc对比
软端子mlcc和常规mlcc的端电极结构不同,在外电极增加了导电性树脂层。普通端子为铜、镍、锡3层结构,而树脂电极品在铜与镍之间添加了导电性树脂层,因此为4层结构。该导电性树脂层可缓解外部应力,抗弯曲强度好,从而避免发生裂纹。
图 软端子mlcc与常规mlcc结构对比 来源:tdk
图 软端子mlcc与常规mlcc抗弯曲强度对比 来源:四川华瓷
软端子mlcc虽然可以通过树脂层来有效缓和机械应力,但另一方面,树脂层比铜等金属的电阻高,因此有esr等电阻上升的缺点。为了解决这个问题,tdk公司采用的方案是不改变端电极成分结构,仅在基板安装面一侧涂抹树脂层。
图 软端子mlcc结构对比 来源:tdk
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