Kā sildīšanas plāksnes tiek izmantotas daudzslāņu keramikas kondensatoru (MLCC) laminēšanai?

Simtiem īpaši plānu keramikas un niķeļa slāņu veido sīkus kondensatorus katrā viedtālrunī. Lai šos slāņus savienotu cietā blokā, ir nepieciešama laminēšanas prese ar apsildāmu plāksni ar neparastu līdzenumu un tīrību. Tikai viens putekļu plankums var iznīcināt visu partiju. Daudzslāņu keramisko kondensatoru (MLCC) masveida ražošanā sildīšanas plāksne ir vairāk nekā siltuma avots; tas ir precīzs instruments, kas nosaka komponentu uzticamību, kapacitātes blīvumu un ražošanas ražu.

MLCC laminēšanas procedūra
MLCC ir izgatavots no mainīgiem keramikas dielektrisku un iekšējo metāla elektrodu slāņiem (parasti niķeļa vai vara). Vispirms šie slāņi tiek izgatavoti kā elastīgas "zaļas" keramikas lentes. Lentēm ir sietspiede ar elektrodiem. Šādas drukātas lentes tiek sakrautas, desmitiem vai simtiem, izlīdzinātas un pēc tam karstumā un spiedienā laminētas cietā monolītā blokā. Pēc tam bloks tiek sadalīts atsevišķās kondensatora mikroshēmās. Pēc tam notiek saistvielu noņemšana (saistvielu noņemšana), saķepināšana un pārtraukšana.

Laminēšanas process ir ļoti svarīgs. Kaudzītei nedrīkst būt dobumi, atslāņošanās vai biezuma izmaiņas. Nevienmērīgs spiediens vai temperatūra var izraisīt keramikas slāņu deformāciju, elektrodu nobīdi vai saistvielu sistēmas nevienmērīgu plūsmu, un šie faktori var izraisīt elektriskas darbības traucējumus gatavajā kondensatorā. Sildīšanas plāksne rada viendabīgu un augsta spiediena siltumu, kas savieno šos slāņus saskaņotā struktūrā.

Sildīšanas plāksne: kāpēc tā ir precīza daļa
Sildīšanas plākšņu komplekts MLCC laminēšanai MLCC laminēšanas bloks parasti sastāv no divām apsildāmām plāksnēm (augšējā un apakšējā) hidrauliskā vai mehāniskā presē. Keramikas lentes kaudze tiek ievietota starp plāksnēm. Preses radītais spiediens tiek kontrolēts, bieži vien diapazonā no 50–200 kg/cm², un plāksnes tiek uzkarsētas līdz 60–100 grādu temperatūrai. Maiga temperatūra mīkstina polimēru saistvielu keramikas lentē, ļaujot slāņiem savienoties zem spiediena, neizkausējot elektrodus.

Sildīšanas plāksnes prasības ir stingras:

Līdzenums – darba zonas virsmai jābūt kopējai norādītajai noskrējienai (TIR) ​​kopumā<0.010 mm (10 microns) across the entire platen area and often as tight as 0.005 mm for high-layer-count MLCCs. The deviation is transferred directly onto the laminated stack, resulting in changes in thickness and therefore in capacitance.

Temperatūras vienmērīgums - Temperatūra visā plāksnītes virsmā jāuztur ±1 grāda robežās no norādītā punkta. Grumbas vai atslāņošanās rodas no nevienlīdzīgas saistvielas plūsmas, ko izraisa karsti vai auksti reģioni. Lielformāta plāksnēm (piem., . 200 mm × 200 mm) var būt iespējams izmantot vairākas atsevišķi regulējamas sildīšanas zonas.

Virsmas tīrība un cietība - Plāksnes virsma parasti ir ciets, hromēts instrumenta tērauds vai pulēts nerūsējošais tērauds ar nepiedegošu pārklājumu (piemēram, PTFE vai dimantu līdzīgu oglekli). Tam jābūt bez daļiņām, jo ​​jebkurš piesārņotājs iekļūs mīkstajā zaļajā keramikā un radīs plaisu, kas pārdzīvo saķepināšanu un rada īssavienojumus vai noplūdes.

Nodilumizturība - Tās pašas plāksnes tiek izmantotas miljoniem ciklu. Virsmai ir jābūt izturīgai pret keramikas malu skrāpējumiem un jāsaglabā līdzenuma specifikācija kalpošanas gadiem.

Sildīšanas plāksnes dizains MLCC laminēšanai Materiāls un konstrukcija
Lielākā daļa MLCC laminēšanas plākšņu tiek apstrādātas vai nu no rūdīta instrumentu tērauda (piemēram, AISI D2 vai O1), vai no nerūsējošā tērauda (piemēram, . 420 vai 440 C). Tērauds ir atbrīvots no spriedzes, rupji apstrādāts, termiski apstrādāts līdz maksimālajai cietībai (parasti 55–60 HRC), pēc tam precīzi noslīpēts un noslīpēts līdz galīgai līdzenumam. Plāksnes korpusā ir iestrādāti kārtridžu sildītāji vai ielieti sildelementi, kas parasti ir sakārtoti tādā veidā, lai samazinātu temperatūras atšķirības. Slēgtas cilpas kontrolei ir nepieciešami termopāri vairākās vietās, parasti 9 vai vairāk.

Vakuuma kanāli un atbrīvošanas plēve
Daudzām MLCC laminēšanas presēm apakšējā plāksnē ir vakuuma kanāls, kas savienots ar vakuuma avotu. Šīs rievas notur keramikas kaudzes apakšējo slāni vietā, lai tas nepārvietotos, kad prese ir aizvērta. Lai izvairītos no pielipšanas un vienmērīgi izplatītu spiedienu, starp plāksni un skursteni ievieto porainu atbrīvošanas plēvi (piemēram, ar PTFE pārklātu poliesteru). Atbrīvošanas plēve tiek periodiski mainīta, lai tā būtu tīra.

Tīras telpas procedūras
MLCC laminēšana tiek veikta tīras telpas vidē (parasti klase 10 000 vai augstāka). Operatori ir tērpos un cimdos. Pirms katras ražošanas cikla sildīšanas plāksnes notīra ar šķīdinātāju un plūksnām nesaturošām salvetēm. Regulāri profilometrijas testi parāda, ka virsmas apdare (Ra) tiek uzturēta zem 0,4 µm un nav izveidojušies skrāpējumi vai bedrītes.

Temperatūras vienmērīgums un ātrumi, kāpēc tas ir svarīgi
MLCC Visumā sildīšanas plāksne ir lakta, uz kuras tiek izvirzīta veiktspēja. Laminēšanas termiskajā aspektā ir divi galvenie faktori:

Temperatūras vienmērīgums - Liela apjoma MLCC ražošanai ir raksturīga specifikācija ±1 grāds visā darba zonā. Šim nolūkam sildelementu arhitektūra ir rūpīgi jāizstrādā, iespējams, ar atsevišķiem malu sildītājiem, lai mazinātu siltuma zudumus presēšanas rāmī. Dažās izsmalcinātās plātnēs tiek izmantota šķidruma -kanāla sildīšana (eļļa vai ūdens), lai nodrošinātu labāku viendabīgumu, taču vairāk izplatīti ir kasetņu sildītāji ar PID zonas vadību.

Rampas ātruma kontrole - Organiskajām saistvielām keramikas lentēs ir maigi jāmīkstina. Pārāk ātra temperatūras paaugstināšana var izraisīt saistvielu enerģisku izvadīšanu vai nevienmērīgu plūsmu, radot tukšumus. Tādējādi sildīšanas plāksne ir izstrādāta ar rūpīgi regulētu rampas ātrumu – parasti 2–5 grādi minūtē – un mērcēšanu iestatītajā vērtībā 5–20 minūtes. Pēc laminēšanas plāksne tiek pakāpeniski atdzesēta, lai novērstu termisko šoku.

Procesa piezīme: ļoti svarīgi ir lēni konsekventi rampas ātrumi. Ātrā karsēšana rada atšķirīgu keramikas un metāla elektrodu slāņu termisko izplešanos, kas rada iekšējo spriegumu. Pēc saķepināšanas tās parādās kā plaisas vai atslāņošanās. Programmējama sildīšanas plāksne, kas ir labi-vadāma, lai nodrošinātu augstu-ražīgumu.

Ietekme uz MLCC kvalitāti un ienesīgumu
Sildīšanas plāksne tieši ietekmē trīs svarīgus MLCC veiktspējas parametrus:

Kapacitātes pielaide – atstarpi starp elektrodiem (dielektrisko biezumu) nosaka keramikas lentes biezums pēc laminēšanas. Ne-plakana plāksne rada ne-vienmērīgu kondensatora biezumu, tāpēc kapacitāte atšķiras atkarībā no mikroshēmas.

Izturēt spriegumu un noplūdes strāvu - Tukšumi vai atslāņošanās laminētajā slānī ir vājas vietas, kas sprieguma ietekmē sabojājas. Visa saskarne ir vienmērīgi uzkarsēta un pakļauta spiedienam, lai garantētu pilnīgu saistvielas saplūšanu.

Mehāniskā izturība - Slikta laminēšana var izraisīt trauslu MLCC saplīst, veicot montāžu-un-novietojot montāžu vai termiski apstrādājot laukā. Labi savienotai kaudzei ir nepieciešama precīza plātnes temperatūras un spiediena padeve.

Liela{0}}apjoma ražošanā (miljoniem kondensatoru dienā) ar laminēšanu saistīto kļūmju uzlabojums par 0,1% atbilst tūkstošiem dolāru ietaupītiem un mazākiem lauka defektiem.

Sildīšanas plāksnes: apkope un kvalifikācija
MLCC ražotāji parasti kvalificē jaunas sildīšanas plāksnes uz speciāla laminētāja. Testa palaišana tiek veikta, izmantojot instrumentētus skursteņus (ar iegultiem termopāriem un spiedienjutīgu plēvi). Izgrieztais laminētais bloks tiek novērtēts mikroskopā, lai noteiktu slāņu viendabīgumu un saskarņu integritāti. Tiek pieņemtas tikai plāksnes, kas iztur TIR un temperatūras viendabīguma testus

Regulāra apkope ietver:

Ikmēneša plakanuma pārbaude, izmantojot skalas mērītāju uz virsmas plāksnes.

Rokas termopāru masīvs iknedēļas temperatūras kartēšanai

Katru dienu notīriet ar izopropilspirtu un pārbaudiet, vai uz virsmas nav skrāpējumu.

Nomainiet kasetņu sildītājus ik pēc 5000–10 000 darbības stundām. Vecie sildītāji var radīt karstus plankumus.

When a platen is out of flatness spec (say TIR >0,015 mm), tas tiek nosūtīts seguma atjaunošanai-slīpēšanai un pārklāšanai uz<0.010 mm. The platen can be surfaced a number of times until it is too thin.

Citas iespējas un jaunas metodes
Galvenais MLCC laminēšanas process ir apsildāmas metāla plāksnes, savukārt daži pārdevēji izmanto izostatisku laminēšanu. Ar šo procesu skursteni ievieto elastīgā membrānā un sasmalcina ar spiediena šķidrumu (naftu vai gāzi), ko silda ārējie sildītāji. Tas rada precīzi vienmērīgu spiedienu, bet ir lēnāks un sarežģītāks. Apsildāmās plāksnes joprojām ir nozares standarts vidēja un liela apjoma ražošanai to ātrāka cikla laika un vienkāršākas mehāniskās konstrukcijas dēļ.

Vēl viena tendence ir ar keramikas pārklājumu pārklātu plākšņu izmantošana (piemēram, alumīnija nitrīds vai silikāts), lai nodrošinātu labāku nodilumizturību un vieglāku tīrīšanu. Bet tie ir trauslāki un dārgāki.

Kopsavilkums: Makro{0}}Precizitāte mikroelektronikā
Kopējā sildīšanas plāksne ir svarīga precizitātes daļa MLCC masveida ražošanā. Tās plakanums un termiskā vienmērība tieši ietekmē kondensatora jaudu un uzticamību. Jums ir nepieciešams līdzenums, ko mēra mikronos, un temperatūras viendabīgums ±1 grāds visā plāksnē-nevis kā opcija, bet gan nepieciešama, lai simtiem trauslu slāņu savienotu monolītā mikroshēmā. Sildīšanas plāksnes MLCC laminēšanai ir rūpīgi izstrādātas, ražotas un uzturētas, un tas ir labs piemērs tam, kā mikroelektronika balstās uz makro{5}precizitātes instrumentiem. Katra laba kondensatora klusais partneris, ko izmanto mūsdienu elektroniskajās iekārtās, ir tīra, plakana, vienmērīgi uzkarsēta plāksne.