MLCC三层端电极与焊接性

MLCC三层端电极与焊接性能1.MLCC三层端电极•片式元件三层端电极是制作电子元件端电极的重要工序,端头底层电极为Ag、Ag2Pd或Cu电极,中间电极层为镍层,外部电极层为锡(铅)层。底层电极为电极浆料经涂敷、干燥、烧结完成;中间电极和外部电极一般由电镀完成。1.1底层电极银或铜层•底层电极层的作用是把内电极外露部分连接起来,并牢固附着在端头上,形成底层端电极。•它必须要把有效的电极区域密封,以防止电镀时镀液渗透。底层对片式元件焊接性能的影响：只有选择合适的浆料、烧成曲线和烧成气氛,才能形成质量优良、可镀性好的底层电极,如果浆料选择不当或烧结不当,会造成底层不致密,出现气泡、针孔、发黑或排胶不充分等现象,经电镀后镀层耐焊接热、可焊性、附着力下降。1.2中层电极镍层中间电极镍层的作用是把基底电极整个包住,起保护作用。镍熔点高,稳定性好,可使基层电极承受高温焊料的热浸蚀,阻挡潮气进入电子元件内部,防止热老化过程中焊料向底层扩散,增强电极层的热附着力,提高端头电极耐焊接热性能。电镀后的镍层要求具有低应力,否则会由于镍层的应力作用将底层从基体剥离,破坏了端电极。对于瓷介片式电子元件,固瓷介质是超细介电微粉压片烧结形成的,表面活性较高,容易被酸、碱腐蚀,所以要求镀镍液近中性。氨基磺酸体系镀镍能够得到低应力镀层，且PH近中性。•为了确保镀层质量,必须严格控制镀液中无机杂质、有机杂质、pH值等,以上各项均会影响镀层内应力。金属杂质可用0.2～0.4A/dm2小电流电解处理;有机杂质用双氧水和活性炭联合处理。•中间层对片式元件焊接性能的影响：主要影响MLCC的耐焊接热性能。1.3外部电极锡层•外部电极锡层的作用是改善端头电极的可焊性能以适应表面快速焊接技术。要求外观均匀细致，可焊性优良，抗气蚀能力强。•外部电极层对片式元件焊接性能的影响：主要影响MLCC的可焊性能。2.可焊性能及影响因素•2.1可焊性•可焊性是指材料易于采用焊料进行软钎焊连接的能力，又称为软钎焊性。可焊性的优劣，在很大程度上取决于母材—钎料体系的润湿状态。一般来说，如果钎料对母材的润湿性能良好，则可焊性通常也比较好。所以，可以用润湿情况来评价。接触角＜30○接触角＜90接触角＞90○•电子部件钎焊时，母材表面的氧化物在加热过程中被助焊剂去除。加热不仅使助焊剂活化，而且使钎料的表面张力减小，使润湿作用增强。如果母材与钎料之间没有良好的润湿作用，将导致不润湿。•2.2可焊性能影响因素•造成焊点润湿不良的原因及解决方法:•①由于母材表面的氧化物未被助焊剂去除干净，使得钎料难以在这种表面上铺展，从而导致接触角大于90°，造成润湿不良，从而影响元器件的可焊性。通过增强助焊剂活性的方法来解决。•②钎料本已良好润湿材料，但由于工艺或操作不当（如加热时间过长或温度过高等），使得母材表面易于被钎料润湿的金属镀层完全溶解到液态钎料中，并裸露出不易被钎料润湿的基体金属表面。•通过设计合理的工艺及管控操作来解决。•③高温下镍锡生成金属间化合物，钎料在化合物表面上的润湿性是很差，影响元器件的焊性。•保证镀层具有一定的厚度，使其在高温过程中化合物不致于生长到表面。•④镀层多孔、粗糙及在镀层表面下有一些有机物质都会影响到可焊性。•对于多孔性、粗糙问题，可以通过控制电镀工艺，形成尺寸细小的晶粒来解决。较小的晶粒可以保证镀层表面致密光洁。•对于镀层表面的有机物可采用充分冷水与热水清洗。3.锡镀工艺与可焊性能•基本原理•极化：电流通过电极时，电极电位偏离平衡电位的现象。•镀层结晶的致密程度、整平度与分散能力等是评定镀层质量的主要指标，直接受电极极化的影响。•极化程度大，镀层越致密，其可焊性能越好。•影响锡镀层的因素•1.镀液•1主盐溶度：主盐溶度越低，则浓差极化越大，导致结晶形核速率提高，所得组织较细致。在允许的工艺范围内降低主盐浓度，以增强极化。•2配离子的影响：配离子使阴极极化作用增强，所以镀层比较致密，镀液的分散能力也较好，整平能力较高。•3附加盐的作用：除可提高镀液的电导性外，还可增强阴极极化能力，有利于获得细晶的镀层。•2.温度•温度降低，扩散减慢，浓差极化增强，同时，温度降低，使离子的脱水过程减慢，离子和阴极表面活性减弱，也增强了电化学极化，所以，温度降低，阴极极化作用提高。•但在实际生产中常采用加温措施，这主要是为了增加盐类的溶解度，从而增加导电能力和分散能力，允许提高电流密度上限，并使阴极效率提高，减少镀层吸氢量。不同的镀液有其最佳的温度范围。•3.电流•电流密度对镀层结晶情况、沉积速度影响较大。•电流密度较小沉积速度慢，甚至无镀层。•在允许的电流密度范围内，采用高电流密度电镀，增强极化程度，晶核的生成速度增加，得到致密的镀层。•4.前处理•镀件电镀前，需对镀件表面作精整和清理，去除毛刺、夹砂、残渣、油脂、氧化皮、钝化膜，使基体金属露出洁净、活性的晶体表面。这样才能得到健全、致密、结合良好的镀层。参考文献1.庄立波等.MLCC端电极Sn镀层的焊接失效分析[J].电子元件与材料2.李东豪等.MLC端头三层电极技术的应用[J].电子元件与材料3.罗维等.片式元件三层镀技术[J].电子元件与材料4.吴懿平.可焊性及其评价方法[J].环球SMT与封装5.杨雯,俞守耕.片式MLC三层端电极中的Sn-Pb合金电镀[J].电子元件与材料