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片式电容器镀层的电子显微研究

作　者: 庄立波
导　师: 包生祥
学　校: 电子科技大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 片式电容器镀层质量失效分析扫描电子显微镜
分类号: TM534.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

片式电容器是重要的无源电子元件,广泛应用于各种电子产品。随着应用范围的扩大和对其性能指标要求的进一步提高,出现的可靠性问题也日益增多,其中有相当一部分是由镀层的质量引起的。因而镀层质量的好坏直接影响到电子系统的可靠性,改善和提高镀层质量是片式电容器厂商面临的一个重要课题。本工作配合多层陶瓷电容器(MLCC)和有机薄膜电容器两种片式电容的研发工艺,采用显微分析手段,围绕影响镀层质量的因素开展了一系列分析研究。对银浆等原材料和工艺优化实验进行对比检测,对镀层的工序进行监控,对镀层的质量进行评价,并通过失效原因分析为工艺改进提供依据。开展的主要工作和取得了主要成果归纳如下。(1)通过分析对比,确定了适合MLCC破坏性物理分析的试样制备方法。(2)配合陶瓷电容器瓷料和端电极银浆料匹配问题,选用不同厂家生产的三种银浆料,分析对比这三种浆料的物理性能、封端效果、烧结质量及其电镀后端电极各项性能测试结果,找出和该瓷料匹配性能好的浆料,并结合浆料对工艺条件的要求,确定了和其匹配的专用浆料。(3)针对MLCC端电极的可焊性差和耐焊接热性能下降问题,采用扫描电镜和能谱仪进行微观分析,找出失效原因为:在电容器端电极底层银的烧结过程中,因烧结工艺的控制不当,导致烧结后银层表面有较多玻璃料物质溢出,由于这些物质不导电,电镀时影响了镀层的连续性,从而使电容器端电极的可焊性和耐焊接热性能下降。(4)对多层陶瓷电容器出现的焊接失效样品进行显微观察,可以看到问题样品的表面存在大量异常物质。用电子探针能谱做进一步分析,结果表明这些异常物质为锡镀层氧化产物。由于氧化锡的熔点较高,导热性差,在焊接时会造成焊料的浸润性差,影响MLCC的焊接效果。(5)通过对影响多层陶瓷电容器端电极质量的原材料选择和涂敷烧结工艺的分析研究,分析了电极的微观结构,归纳总结了端电极存在的问题和几种典型缺陷如端电极渗边、电极开裂、涂层孔洞、鼓泡和银层缺损等,实践证明这些微观结构反应出的问题是引起电容器质量问题和增加废品率的重要原因。(6)配合片式有机电容器无铅引线的热浸锡铅工艺,采用微观分析技术分析对比了浸镀时间和温度对镀层质量的影响,分析结果作为确定最佳工艺条件的依据。通过上述分析工作与电极涂覆和电镀工艺的紧密配合,切实解决了工艺过程中的条件对照、质量评价和失效原因查找等问题,对提高片式电容器可靠性和成品率,预防失效具有积极作用。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-20
  1.1 研究背景与意义  10-15
    1.1.1 片式电容器的应用  10-11
    1.1.2 片式电容器可靠性面临的问题  11-12
    1.1.3 研究现状  12-15
  1.2 显微分析技术与仪器  15-19
    1.2.1 显微分析技术简介  15-16
    1.2.2 扫描电子显微镜和能谱仪  16-19
  1.3 本文工作  19-20
第二章多层陶瓷电容器镀层焊接失效分析  20-33
  2.1 样品及失效现象  20
  2.2 样品微观分析  20-22
  2.3 端电极镀层失效原因分析  22-25
    2.3.1 端电极结构  22-23
    2.3.2 端电极浆料组成  23-24
    2.3.3 试验验证  24-25
  2.4 镀锡层氧化引起的焊接问题  25-29
    2.4.1 镀层金相显微镜分析  25-27
    2.4.2 镀层扫描电镜分析  27-29
  2.5 失效样品质量复查  29-31
    2.5.1 破坏性物理分析  29-30
    2.5.2 工艺过程检查  30
    2.5.3 验证试验  30-31
  2.6 镀层氧化原因分析  31-32
  2.7 本章小结  32-33
第三章片式电容端电极及浆料匹配问题  33-50
  3.1 涂端和烧结对端电极的影响  33-37
  3.2 内部孔洞对端电极的影响  37-43
    3.2.1 试样制备方法  37-40
    3.2.2 端电极镀层破坏性分析  40-42
    3.2.3 端电极耐温试验  42-43
  3.3 片式电容器瓷料与银浆料匹配问题  43-44
    3.3.1 浆料选择及测试仪器  43-44
    3.3.2 银浆物理性能和封端效果  44
  3.4 银电极烧结后性能对比  44-47
    3.4.1 烧结后表面形貌  44-46
    3.4.2 烧结后表面成分  46-47
  3.5 电镀后性能对比分析  47-49
  3.6 实验结果  49
  3.7 本章小结  49-50
第四章片式有机电容器无铅引线热浸镀锡铅工艺实验  50-58
  4.1 无铅封装技术  50-53
  4.2 样品描述及分析要求  53-55
    4.2.1 热浸后引线镀层形貌检测  54-55
    4.2.2 热浸后引线镀层成分检测  55
  4.3 热浸镀层形成工艺  55-57
    4.3.1 焊接要求  55
    4.3.2 工艺分析  55-57
    4.3.3 热浸镀前后容量和损耗的变化  57
  4.4 本章小结  57-58
第五章结论  58-60
致谢  60-61
参考文献  61-67
攻读硕士学位期间取得的研究成果  67-68

片式电容器镀层的电子显微研究

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