1、配料工序工藝基礎知識簡介配料工序工藝基礎知識簡介配配 料料配料定義：將陶瓷粉、粘合劑及溶劑和各種添加劑按一定比一定比例例經過一定時間一定時間的球磨或砂磨球磨或砂磨，形成陶瓷漿料，以供流延制膜流延制膜用。漿料中各組分及其作用主要設備分散方式及過程配料瓷漿的控制項目及常見異常一、漿料中各組分及其作用漿料是個比較復雜的系統，一般由瓷粉、溶劑、分散劑、粘合劑、增塑劑和消泡劑組成。瓷粉：瓷介電容的主要材料，燒結后變硬變脆，成為多晶多相結構的瓷體。它是產品質量水平高低的決定性因素，這些陶瓷介質，在電場作用下，極化介電儲能，電場變化時極化率隨之發生變化，不同介質種類由于它的主要極化類型不一樣，其對電場變化的

2、響應速度和極化率亦不一樣。瓷粉的選擇必須考慮到以下技術參數：化學純度；顆粒大小、尺寸分布和顆粒形貌；硬團聚和軟團聚程度；組分的均一性；燒結活性；規模生產的能力；制造成本。瓷粉按材料特性分類可分為：NPO（COG）、X7R（X5R）、Y5V三種各種材料主要成分如下表：瓷粉類型材料成分目前公司所用瓷粉C0GSrZrO3 、CaZrO3 、SiO2GE Q1 G7X7R（X5R）BaO TiO2 、CaO（少量） 、Y2O3（很少量）KM KF Z1 Z3 TJ KTY5VBaO TiO2 、 CaOZrO2（少量）、Y2O3（少量）K4 KL KQ GF GK溶劑：濕潤瓷粉，使瓷粉與粘合劑更好地均

3、勻結合，使之具有合適的粘度（即有調整瓷漿粘度的作用）。在溶劑的選擇上首先要考慮如下幾個因素：必須能夠溶解分散劑、粘合劑、增塑劑等；在漿料中具有一定的化學穩定性，能夠充分分散粉料而不與粉料發生反應；能夠提供漿料系統合適的粘度；易于揮發；我公司目前使用的為混合有機溶劑：甲苯+乙醇。其主要優點：其表面張力越小，對瓷粉顆粒的濕潤性能越好；其對分散劑、粘合劑和增塑劑的溶解性能較佳；混合溶劑的沸點低，有利于流延過程中膜片的干燥。缺點：甲苯本身的毒性較大。分散劑：又稱為解凝劑、解膠劑、反絮凝劑等。分子內具有親油性和親水性兩種相反性質的界面活性劑，可在瓷粉顆粒表面形成吸附層，提高漿料系統的zeta電位（電動電

4、位），進而提高形成立體阻礙的顆粒間的反作用力，改善漿料的流動性。分散劑可以強化分散過程，保證瓷粉粒徑，從而使瓷粉在樹脂溶劑中保持穩定，有效的分散劑具有潤濕、分散、穩定潤濕、分散、穩定的功能。分散劑的選擇主要依據瓷粉和樹脂溶劑的化學性質來決定，選擇分散劑必須考慮瓷粉粉體性能，漿料體系、粘合劑以及其他添加劑的影響。目前我公司所用的分散劑：C料：AKM-0531 R、B料和F料：PSEY-3 分散劑在一個較低濃度下使用，表面能效應降低并且其它性能也會突然的惡化。但是，如果加入量過多，微粒就互相糾纏在一起，表面激活作用消失。 一般分散劑的用量在0.4%-0.8%（相對瓷粉的質量）之間。選擇粘合劑應考慮

5、的因素：素胚膜的厚度；所選溶劑類型及匹配性，有利于溶劑揮發和不產生氣泡應易燒除，不留有殘余物；能起到穩定料漿和抑制顆粒沉降的作用；要有較低的塑性轉變溫度，以確保在室溫下不發生凝結；考慮所用基板材料的性質，要不相粘結和易于分離。有適當寬窄的揮發溫度范圍，防止排膠時在很窄的溫度范圍內劇烈揮發導致開裂粘合劑：通過球磨或砂磨過程，粘合劑均勻地包裹著每一粒瓷粉，使每一粒瓷粉具有粘性，以便制作合格的膜片。并且是陶瓷具有一定的塑性我公司的粘合劑全部實現自制，而且根據材料特征不同，采用的粘合劑體系也不一樣。目前公司使用的全部為PVB（聚乙烯醇縮丁醛）類粘合劑。PVB樹脂粉為乙縮丁醛基、羥基和乙酰基三種結構單元

6、形成的嵌段共聚物，結構式如下： 69-88 % weight % 11-27 % weight % 1-4 weight % 乙縮丁醛基 羥基 乙酰基C3H7OCHOCH2CHCH2CHCH2CHCHOHOCOCH3xyzCH2羥基含量對性能的影響羥基21 36 mol%粘度（影響流延效果）低高薄帶強度（影響疊層）弱強吸濕性（影響疊層，膜片質量）低高聚合度（分子量）對性能的影響聚合度2503500粘度（影響流延效果）低高薄帶強度（影響疊層）低高熱壓著性（影響疊層、層壓）高低乙酰基含量對性能的影響乙酰基0.513 mol%粘度（影響流延效果）高低薄帶柔軟性（影響疊層，層壓）低高熱壓著性（影響疊層

7、，層壓）低高乙縮丁醛基含量對性能的影響乙縮丁醛基63 78 mol%粘度（影響流延效果）高低和增塑劑的相容性（影響漿料均勻性）弱強薄帶柔軟性（影響疊層，層壓）低高熱壓著性（影響疊層，層壓）低高耐溶劑性（影響漿料均勻性）強弱品牌型號分子量羥基（mol%）乙縮丁醛基（mol%）乙酰基（mol%）羥基（wt%）乙酰基（wt%）Tg（）粘度（mPas）SekisuiBM-SZ5300022733 4-6/6080-150BM-252000317833max/67100-170BH-692000306933max/6740-90BH-A1150002958311-15/6235-65BH-3110000

8、346533max/7160-120SolutiaB-7690000-120000 11-13880-2.5/62-67200-450B-7950000-8000010.5-13880-2.5/62-6775-200KurarayB30HH28000-3800016.6-20.976-82.60.8-3.1 11-14 1-46335-60SB60HH50000-6000018-23.773.3-81.20.8-3.0 12-13 1-465125-140B70HH80000-9000016.7-20.976-82.60.8-3.1 11-14 1-468280-400B60H50000-60

9、00026.2-30.266.9-73.10.7-2.9 18-21 1-470160-260B75H95000-10500018-2175-820-4/7360-100增塑劑：增加粘合劑的流動性，并使膠膜具有柔韌性的物質都稱為增塑劑。 大多數的聚合物粘合劑有遠高于室溫的玻璃化轉變溫度Tg，導致膜帶脆性很大，不能滿足可靠的加工要求。增塑劑最重要的作用就是降低粘合劑的Tg。增塑劑分子插入到聚合物分子鏈之間,削弱聚合物分子鏈間的氫鍵和范德華力, 增加聚合物分子鏈的移動性、降低聚合物分子鏈的結晶度,從而降低聚合物的玻璃化轉變溫度（Tg）,增加聚合物的塑性。另外增塑劑對陶瓷粉體顆粒還起到潤滑和橋聯作用

10、，有利于漿料的分散穩定。但加入增塑劑會使生帶的強度降低，其使用量需適中。一般用量范圍為 2.5%-3.5%。電子陶瓷生帶用增塑劑需要滿足的性能：與樹脂粘合劑具有良好的相容性（sp值），高的沸點和低的蒸汽壓（流延烘干過程中穩定），高的可塑效率，熱、光、化學的穩定，低溫下良好的彎曲性，增塑劑與其它材料接觸時不快速移動等。我公司所用的增塑劑為DOP，其分子結構如右圖：鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)消泡劑：較低表面張力和較高表面活性、能抑制或消除液體中泡沫的物質。消泡劑具有低的表面張力，不溶于發泡介質中，但又能均勻分散于泡沫介質中，產生持續、均衡持續、均衡的消泡能力。 泡沫體系要產生泡沫時，存在于體系中的

11、消泡劑立刻破壞氣泡的彈性膜，抑制氣泡的產生。若氣泡已產生，添加的消泡劑接觸泡沫后，進一步擴展，層狀侵入，取代原泡沫的膜壁。 消泡劑本身低表面張力使膜壁逐漸變薄，從而導致氣泡的破裂。 理想消泡劑的物化性能：具有比泡沫介質更低的表面張力； 不溶于泡沫介質，不與泡沫介質起反應，不能被泡沫介質分解降解；具有正的擴散系數，以便其擴散到氣液界面上；低毒或無毒；貯存穩定；具有良好的消泡能力與泡沫控制能力；成本低。我公司用的消泡劑為DC-350CS，在MLCC行業中，一般使用有機硅消泡劑，它具有較高的界面活性，故它能分布在涂料系統內的氣液界面起抑泡和消泡的作用。本身不溶解在漿料中設備名稱制造廠家數量適用規格設

12、備產能相同點區別重要參數及對產品質量影響工藝質量控制點控制方法球磨機臺灣臺溢6非020130Kg/天都是對瓷粉進行分散，制成瓷漿球磨機分散方式為球磨，而日本三井砂磨機分散方式為臥式砂磨，DNTEK砂磨機分散方式為立式砂磨。砂磨/球磨頻率；泵頻率；分散時間；氧化鋯球尺寸及裝載量；泵的密封性；轉子的磨損程度；鋯環間隙等；分散過程泵壓力。砂磨/球磨頻率；泵頻率；分散時間；氧化鋯球尺寸及裝載量；泵的密封性；轉子的磨損程度；鋯環間隙；分散過程泵壓力；砂磨A步瓷漿粒度；AB步結束時機頭溫度；按配方設定頻率、時間，到時報警；裝鋯球前過篩、稱重；洗機后稱量轉子重量，測試泵密封性，鋯環用塞尺測試間隙；分散過程通

13、過流量調整泵壓力，設定報警上限。A步取樣測粒度；通過熱電偶監控壓力。SC-100砂磨機日本三井1所有規格36Kg/天SC-220砂磨機2360Kg/天DNS-030砂磨機DNTEKCO.,LTD150Kg/天雙軸砂磨機1/二、主要設備：臺灣臺溢球磨機 6臺球磨：制備過程中耗時較長、生產效率較低的一個工序。非主要設備，主要用于回收膜類、Z1材料漿料配制。SC-100小砂磨機1臺小砂磨機產能較小，主要用于工藝試驗開發。該砂磨機沒有循環泵，瓷漿靠重力下落到機頭。機頭SC-220砂磨機2臺配料主要設備，效率較高。主要用于配 制 2 R 1 0 4 、2F104及C類各規格產品的漿料。循環泵機頭循環泵S

14、C-220砂磨機泵隔膜循環泵零件機頭內部SC-220型砂磨機轉子鋯環泵，循環動力提供系統機頭，砂磨，分散腔體韓國DNTEK砂磨機2臺目前公司有兩臺DNTEK砂磨機，砂磨能力強，但是比耗時。主要用于研發中高容及0201規格產品。機頭循環泵循環泵DNTEK砂磨機機頭DNTEK砂磨機鋯棒三、分散方式及過程分散方式：目前公司采用球磨及砂磨兩種方式分散瓷粉。砂磨：利用泵將預先在漿料桶內經攪拌混合的瓷漿輸入密閉的研磨腔體內，與高速轉動的研磨介質接觸，從而使物料中的固體微粒和研磨介質相互間產生更加強烈的碰撞、摩擦和剪切作用，達到加快磨細微粒和分散聚集體的目的。從研磨腔體內流出的漿料回到漿料桶，再次重復前述的

15、分散過程。經過多次循環，從而瓷漿達到要求的細度和很窄的粒度分布范圍。砂磨機的磨削能力強，可以在很短的時間（相比球磨）內造成顆粒的粉碎磨削。因此，對砂磨機的砂磨時間要有準確的概念。 臺灣臺溢球磨機球磨：制備過程中耗時較長、生產效率較低的一個工序。通過球磨作旋轉運動使罐內介質被提起后呈傾流狀態滾邊滑下，球體或相互碰撞或相互摩擦而過，提供撞擊作用和剪切作用，使瓷漿料中大顆粒解聚，同時使球間的漿料處于高度流狀態，使瓷漿得到分散。A：滑流：滑流B：傾流：傾流C：離心運動：離心運動分散過程：配料過程分主要為A、B兩步進行。（部分配方采用三步法） A步主要原料：瓷粉、甲苯、乙醇、分散劑、（稀釋劑）。主要把團

16、聚的瓷粉顆粒打散，以及潤濕瓷粉。分散劑和粘結劑對陶瓷粉的吸附有競爭性，先加入分散劑使其吸附在陶瓷粉顆粒表面后不易解吸，可使漿料分散效果好，使漿料粘度低以利于成膜。B步主要原料：甲苯、乙醇、粘合劑、增塑劑、消泡劑。加入粘合劑，起到包裹瓷粉，抵制其沉降，保持整個分散體系的穩定。1、領料：原材料核對 原材料收取配料主要流程：領料A步加料A步分散B步加料B步分散出料慢磨2、A步物料稱量及加料：設置分散頻率、時間、壓力3、A步分散：B步加料4、B步物料稱量及加料：設置分散頻率、時間、壓力5、B步分散：出料 慢磨6、出料慢磨：分散效果影響因素除了原料組成，以下因素也影響分散效果：砂磨材質和直徑。在MLCC

17、瓷漿的研磨分散中，通常選用Y2O3穩定的四方相氧化鋯球，磨損較小。磨球直徑的大小由原料粒徑及研磨分散的目標值決定。 研磨介質填充率。磨球填充量低，磨球之間互相碰撞的機率也小，從而使研磨分散效果降低，隨著磨球填充率增高，研磨分散效果明顯增大，但磨球填充量超過一定限度（一般為70%-80% 體積比），瓷漿容積減少，磨球自身摩擦加劇，瓷漿溫度升高，瓷漿易團聚反而不利于分散。研磨機轉速。隨著轉速增加，磨球運動速度增大，與瓷漿顆粒碰撞、摩擦和剪切幾率增大，有利于瓷漿的分散，但過快的轉速會導致顆粒破損的程度增大，粉碎作用大于分散作用。泵頻率。泵速越大，進去機頭的瓷漿量越多，當達到一定程度時，導致砂磨不完全

18、。泵速小，機頭可能局部空轉，降低了效率。不同研磨時間。隨著研磨時間增加，粒徑進一步減少的速度減緩，之后瓷漿粒徑趨于穩定。但隨著研磨時間增加，粒徑小的顆粒相對增加，達到一定的數量后，分散和團聚呈現動態的平衡，此時粒徑達到極限值，研磨效率明顯下降。分散方式設備磨介（氧化鋯球）尺寸及裝載量A步分散時間B步分散時間球磨球磨機 5mm 160Kg約12h約12h砂磨小砂磨機 0.5mm 750g約1h約1h大砂磨機 0.5mm 6700g約1h約1h立式砂磨機 0.1、0.3、0.5mm4#機 6.38Kg 5#機12.8Kg以循環數計算，砂磨能力強臥式及立式砂機分散效果A步瓷粉粒度分布圖一種合適的流延漿料必須滿足以下幾個條件：干燥過程中沒有缺陷(如裂紋等)；流延片干燥后要有一定的強度，如可切割、鉆孔等；流延片要有非常均勻的微觀結構和光滑平整的表面；流延片中的有機物可以通過熱分解后完全排除；流延片要有好的疊層性能，可用于疊層工藝；流延片要有非常好的燒結性能等。 四、配料瓷漿的控制項目及常見異常配料關鍵質量控制點配料A步粘合劑質量（PVB用量）瓷粉水分（氣