随着电子信息产业的快速发展，电子计算机、移动终端、智能穿戴等通讯设备越来越小型化和多功能化，为了满足需求，多层陶瓷电容器(MLCC)也在不断向小型化、高容量的方向发展。

图 MLCC容量计算公式，来源 techclass.rohm

从以上公式中可以看出，MLCC的容量正比于陶瓷介质的相对介电常数、内电极层数、内电极的叠加面积，反比于介质陶瓷的厚度，因此，为了使MLCC大容量化，就需要使每层电介质越来越薄，使介电常数提高，增加叠层数。在保证单层薄片大容量化的同时，提高薄片层数可以尽可能地提高MLCC产品的容量。目前领先的MLCC厂商已经实现堆叠层数达1000层以上，这对于叠层工艺技术提出更高的要求。艾邦建有MLCC微信群，诚邀MLCC生产企业、设备、材料企业参与。

1.叠层设备的工作原理

叠层设备主要完成图案切割剥离、按工艺要求叠层电极图案、电容体生料层压等工序，其工作原理是:

设备将丝印好电极图案的薄膜以设定的恒张力展开，以规定尺寸切割好薄膜电极图案，利用特定工作台真空吸附、剥离薄膜，通过图像定位系统扫描定位后搬送到预定的叠层工作台，将薄膜叠压在定位好的载板上，按产品生产工艺将图案错位形成两电极，并以预压压力叠够所需层数形成电容体生料，然后由输送机构把载板连同电容体生料一起送到保护膜覆盖工位加好保护膜，再送到压实工位施加大的压力，保压一定时间以使电容体生料组织致密，最后送到收料框收料，完成整个工作循环。

图 MLCC层压工艺，来源TDK

叠层工艺对叠层机的可叠层数和叠层精度要求很高，目前高端的叠层机仍以进口为主。

2.MLCC叠层工艺难度

随着MLCC的小型化、高容化发展，其叠层的技术难度很大，主要有以下难点：

1) 在将膜片从PET载带上剥离时，叠层设备对介质膜片的剥离效果是实现内电极精确对位的一个重要前提。剥离效果不好一般有两种情况。一是膜片被撕裂，不能完整地被剥离。二是膜片虽然被完整剥离，但叠层设备的吸着板对膜片的吸附不牢，被吸着在吸着板上的膜片轻微起皱，叠层后内电极的对位发生偏移，即叠层移位现象。较大规格MLCC使用的介质膜片一般比较厚，强度较大，不容易被撕裂，而微型MLCC因受尺寸限制，介质膜片较薄，强度较低，剥离时受力不均匀时很容易被撕裂。

图 MLCC印刷、切分、叠层，来源Micro-tec

2) 介质膜片为几个μm时，印刷的内电极的厚度与介质膜片的厚度接近，介质膜片上有内电极的区域和没有内电极的区域之间的厚度差的影响不可忽视，“台阶效应”变得显著。由于微型MLCC的丝网的电极图案区域较小，在电极图案区域的外围的空白区域较大，剥离介质膜片时，空白区域在“台阶效应”下处于微观的悬空状态，所以吸着板对膜片边缘区域的吸力相对不足，容易发生剥离不良。

3) 由于微型MLCC的内电极尺寸大幅缩小，而芯片的边量(即芯片中没有印刷内电极的空白部分)的尺寸却不适宜过多地减小，以保证足够的切割工艺余量，于是芯片中单个内电极的面积占比显著减小。由此带来的问题是，将印刷有内电极的介质膜片进行叠层时，相邻膜片之间的接触面较小，结合不够牢固，容易产生相对滑动，造成移位。

要解决以上问题，需要提高叠层设备的性能，除此之外，还需要改善介质膜片的强度、韧性等物理参数以及优化丝网图案设计。

3.叠层对MLCC容量的影响

叠层是将印刷好内电极的陶瓷膜片，根据设计要求，按照一定的错位方式交错的叠压在一起，形成一个巴块。叠层的对位精度，将直接影响到上下电极的正对面积，进而影响产品的容量。叠层对MLCC容量的影响主要是体现在以下几个方面：

对位精度：叠层设备对位精度差，产生移位会影响上下两层电极间的正对面积，正对面积变小，相应的容量变小。

设计层数：通常设备会按照设计层数进行堆叠，但电脑或者传感器出现异常，导致计数错误，就会造成实际叠层层数和设计层数的有偏差，影响产品容量；

叠层巴厚：叠层时的温度越高，压力越大，巴块的巴厚越薄，相应的介质膜片变薄，容量变大。但是压力过大，会造成整体斜移，严重的介质膜片开裂，正对面积变小，容量变小。

介质夹膜碎、折角、起皱：在叠层过程中普遍存在夹膜碎的情况，夹膜会造成相应的介质膜片变厚，同时引起一定程度上的移位，介质膜片变厚，有效正对面积变小，相应的容量变小。折角或起皱，会使相应的正对面积变小，同时介质厚度变大，造成容量变小。

资料来源：

1.制备工艺对多层陶瓷电容器容量的影响研究，林显竣，等.

2.片式多层陶瓷电容器生产用叠层设备的研究和开发，黄浩，等.

3.01005型MLCC关键制备工艺研究，卓金丽，等.

原文始发于微信公众号（艾邦陶瓷展）：MLCC高容量化关键技术——叠层工艺