适合初学者!MLCC制造工序中温度测量的基本和降低不良的要点之4

温度异常引起的典型不良病例

如果在MLCC制造过程中未正确控制温度，可能会发生以下故障:。

裂缝 (裂纹)

• 热冲击裂纹

  如果将陶瓷材料放入或从烧结炉中取出，或者由于炉内温度的快速变化，陶瓷材料可能会产生热应力，从而导致开裂。这主要是因为烧制前后的急冷和急加热。

• 烧结收缩差裂纹

  如果介电层和内部电极层的烧结收缩率不同，则不正确的烧结轮廓可能会导致内部扭曲和开裂。

层叠

是层叠的绿色薄板在脱胶和烧制工序中层间不能很好地粘合，剥落的现象。特别是在去粘结剂工序中，如果有机物去除不充分或升温速度过快，由于产生气体，层之间容易产生间隙。

绝缘不良、泄漏电流的增加

• 烧制不足、过度烧制

  如果烧结温度太低，则陶瓷致密化不充分;如果太高，晶粒可能异常生长，介质层的绝缘性可能降低，泄漏电流可能增加。

• 异物混入

  原料调配或薄板成形时混入异物，在烧制过程中烧毁，形成针孔或空隙，可能会引起绝缘不良。

• 电极的氧化还原异常

  如果烧结气氛控制不当，内部电极可能会被氧化或还原，这会损害导电性或在与介电材料的界面处造成缺陷。

降低不良的温度测量活用法

为了减少这些缺陷，必须准确测量每个步骤的温度并采取适当的措施。

实时监控和异常检测

利用红外温度仪和热电偶，实时监测各加热炉的环境温度和产品的表面温度。一旦温度偏离设定值，系统会自动检测并发出警报，从而实现对异常情况的及早发现和应对。

温度分布的均匀性确认

特别是大型的烧结炉，确认炉内的温度分布是否有偏差是很重要的。通过在多个测量点放置传感器或使用热成像可视化整体温度分布，可以识别热点和冷点，以帮助调整炉子并改进运输方式。

数据记录和可跟踪性

通过监视温度传感器的经时变化、特定部位的温度上升趋势等，检测设备的故障预兆，进行计划性维护的预知保全。

在预知保全中的活用

如果烧结气氛控制不当，内部电极可能会被氧化或还原，这会损害导电性或在与介电材料的界面处造成缺陷。

温度轮廓最优化的思考方法

为了最大限度地提高MLCC的质量和生产率，必须不断优化每道工序的温度曲线。

了解材料属性

起点是深入了解所用介质陶瓷、内部电极和粘合剂的材料特性(热分解行为、烧结开始和结束温度、热膨胀率等)。根据这些数据，设计理想的温度曲线。

实验和数据分析

在原型设计和小批量生产期间，我们实际测试了各种温度曲线，并详细分析了产品的质量数据(电容、耐压、外观、结构缺陷等)和温度数据。这将找到最佳温度条件。

调节升温/冷却速度

在去粘结剂工序中，根据有机物的分解行为设定缓慢的升温率，防止因产生气体而导致的碎裂。对于烧成后冷却，请设置冷却速率以考虑材料的耐热冲击性，以避免热应力引起的开裂。

与大气控制集成

在烧结过程中，不仅温度曲线，炉内气氛（例如氧气浓度和水分含量）也对产品特性有显著影响。例如，随着内部电极逐渐变为贱金属，通常在还原气氛下进行烧结，但这需要精确控制温度和气氛，并配合后续的再氧化工艺。

模拟技术的应用

近年来，通过利用热流体分析和烧结模拟等技术虚拟地尝试各种温度曲线，正在努力实现有效的优化。

初学者想要记住的实用建议

对于初学者来说，MLCC制造过程中的温度测量可能很复杂。但是，通过坚持一些基本点，您可以对现场工作充满信心。

正确的温度测量操作顺序

• 测量点的选定

  • 了解每道工序的目标(例:脱粘合剂中的有机物去除、烧成中的致密化)，并选择对目标影响最大的温度(产品表面、炉内气氛、搬运部等)作为测量点。
  • 重点测量容易发生不良的地方和温度分布容易出现偏差的地方。

• 选择合适的设备

  • 对于非接触式、高速响应红外温度仪；对于精确控制炉内气氛，请选择热电偶；以此类推。根据被测物体和测量目的选择合适的测量仪器。
  • 查看测量范围、精度和响应速度等规格。

• 设备的校准和维护

  • 定期进行温度测量仪器的校正，始终保持能得到正确的值的状态。
  • 传感器脏污或劣化可能会导致测量误差，因此应进行日常检查和清洁，必要时进行更换。

• 数据记录和趋势监控

  • 必须记录测量数据，明确时间、地点、测量条件等。
  • 定期查看数据趋势，以便及早发现异常波动。

现场检查点

• 确认炉内的均匀性

  • 在烧结炉和干燥炉中，确认炉内的温度分布是否均匀是非常重要的。不仅是炉的入口、中央、出口，横向的温差也要有意识地检查。
  • 定期将假产品和测试件过炉，记录和评估其温度曲线。

• 确认升温/冷却曲线

  • 特别是在去粘结剂和烘烤中，请检查温度是否根据设定的升温/冷却曲线而变化。偏离曲线可能是故障的直接原因。
  • 通过使用可以记录实际产品接收的温度的数据记录器，可以获得更准确的信息。

• 大气气体管理

  在烧制工序中，气氛气体的种类、流量、露点等也很重要。与温度一起，确保这些元素也得到适当控制。

• 将产品状态与温度关联

  • 如果发现正在制造的产品有膨胀、翘曲、变色等异常现象，请对照前一工序的温度数据，作为查明原因的线索。
  • 出现不良品时，从其制造履历中详细分析温度数据。

常见问题及其对策

• 测量偏差

  • 原因:传感器污染、老化、放置不当或炉内温度分布不均。
  • 对策:传感器的定期清扫、校正、设置场所的重新评估、炉内温度分布的再评价和均匀化。

• 温度未达到或超过设定值

  • 原因：加热器故障、控制系统故障、炉子隔热层老化、排气量过大。
  • 对策：检查加热器和控制面板，维护炉子，优化排气量。

• 产品裂纹

  • 原因:急剧升温、冷却、热冲击、烧结收缩差。
  • 对策:调整升温和冷却速率，研究不易发生热冲击的输送方法，根据材料特性重新调整温度曲线。

• 脱落发生

  • 原因:脱粘合剂时产生气体，层叠时粘合不良。
  • 对策:放宽脱粘结剂工序的温升速率、导入老化处理(促进有机物成分的扩散·移动，去除粘合不良部分)、修改层压固定条件。

让我们将这些要点融入日常工作中，提高温度测量和管理的准确性，从而提高MLCC的质量并减少缺陷。