中國粉體網訊 近日，據《日刊工業(yè)新聞》報道，MLCC龍頭廠商村田制作所社長中島規(guī)巨受訪時表示，至少未來3年內，MLCC市場增長率將超過10%，公司將持續(xù)增產以響應需求。在先進產品方面，致力打造讓同行難以模仿的技術研發(fā)；針對海外同行，則希望能領先3-4年。量價齊升下，行業(yè)景氣度持續(xù)上升，國內ML CC產業(yè)鏈迎來黃金發(fā)展期。
多層陶瓷電容器（MLCC）是世界上發(fā)展最迅速、用量最大的一種片式元件，可大大提高電路組裝密度。傳統(tǒng)的 MLCC 內外電極均使用貴金屬制作，隨著貴金屬價格的上漲和 MLCC 利潤的下降，賤金屬電極多層陶瓷電容器已經成為傳統(tǒng)貴金屬電極設計更經濟的替代品。
圖片來源：潮州三環(huán)
MLCC電極用金屬粉末的技術要求
為了滿足MLCC電極使用要求，金屬粉末應具有以下性能特點：
1）所用金屬顆粒熔點要高（1000℃以上），以防止與陶瓷介質同時燒結時發(fā)生金屬粉末的熔化現(xiàn)象，保持好金屬裝料層在燒結成膜后的連續(xù)性；端電極由于不必與瓷料共燒，其熔點可比瓷料燒結溫度低；
2）所用金屬忌有高遷移性，以防止與陶瓷介質同時燒結時向介質中擴散，對其擴散的容忍限度為不會與介質發(fā)生反應，同時不會影響介質的介電性能；
3）所用金屬粉末的純度要高，以保證其良好的導電性；
4）所用金屬顆粒的形貌要求為球形或類球形，并且要分散性好，粒徑控制在微米級或以下，并且要分布均勻。端電極用的金屬粉末粒徑可以大一些，為數微米。粒徑均勻的球形金屬粉末可保證導電漿料的均勻性，使金屬顆粒在燒結后接觸良好；同時可以防止粉末中偶爾存在的大顆粒穿透介質層造成無疊層的結構缺陷。
5）所用金屬粉末的振實密度要足夠大，金屬粉末的振實密度越大，在燒結過程中抗收縮能力越強，越適于制作合格的漿料層。
銅粉具有導電性好、電化學遷移行為低、材料成本低等優(yōu)點，越來越受到研究者的關注。純度高、分散性好、粒徑小且窄粒級分布、導電性良好的超細銅粉是制備 MLCC 電極的良好材料。
MLCC電極用超細銅粉的制備工藝
MLCC 電極用超細銅粉的制備方法按反應體系的狀態(tài)大體上可分為固相法、氣相法和液相法。
1 固相法
固相法主要包括物理粉碎法、機械化學法等。
1.1 物理粉碎法
物理粉碎法主要是利用硬質媒介物的攪拌研磨，或是粉末在高速氣流中的強大的壓縮力和摩擦力來進行金屬粉的磨碎。球磨法是最常見的物理粉碎法，其原理是利用球狀硬質材料對銅物料進行強烈的撞擊，使物料經破碎、研磨后粒度減小，從而制得超細銅顆粒。
1.2 機械化學法
機械化學法是在物理粉碎法的基礎上發(fā)展起來的，該法將物理粉碎法與化學反應相結合制備超細銅粉。將干燥的細銅粉、CuCl2以及鈉粉混合后在充滿氮氣的密封鋼瓶中進行高能球磨，在固態(tài)下發(fā)生CuCl2與Na的取代反應，生成銅和氯化鈉的混合物，清洗去除氯化鈉后得到超細銅粉。該法在穩(wěn)定反應時所得銅粉的粒徑在20~50nm之間，若球磨過程中發(fā)生燃燒，銅顆粒的粒徑將會增大。
用固相法制備超細銅粉的優(yōu)點是操作簡便，產能較大；缺點是產品的粒徑分布較寬，生產過程容易引入雜質對設備進行改進后將有很廣闊的應用前景。
2 液相法
液相法制備超細銅粉是目前實驗室和工業(yè)上廣泛采用的方法，主要包括γ-射線輻照法、微乳液法、電化學法以及液相還原法等。
2.1 γ-射線輻照法
γ-射線輻照法通過γ-射線輻照金屬鹽溶液生成具有還原性的自由基和活性粒子，進而將金屬離子還原，生成的金屬原子經過核長大形成超細粒子。γ-射線在常溫常壓下易于操作，易于擴大生產規(guī)模，但是制得的金屬粉末多為離散膠體。
2.2 微乳液法
微乳液法是指由兩種分別包有不同反應物的微乳液在攪拌下發(fā)生反應生成金屬沉淀的方法。水分子被表面活性劑分離成一個個極小的反應空間，即“微反應器”，在該空間反應形成的一定形態(tài)的納米銅粒子一般包裹有一層表面活性劑，不僅非常微小，而且粒徑均勻。該反應也經歷了金屬分子的成核，生長，聚結等過程。研究表明利用十二烷基硫酸鈉 / 異戊醇 / 環(huán)己烷 / 水微乳液體系可制備出粒度分布范圍為 7~13 nm，平均粒徑約為 10 nm 的球形銅微粒。
2.3 電化學法
電化學法是目前工業(yè)上生產超細銅粉的一種常用方法。在二價銅鹽溶液中通入電流，控制一定的電流密度以及槽電壓等條件，在極板上析出銅粉。普通的電解方法制得的銅粉粒徑較大，粒度分布不均，多呈枝晶狀。用超聲波探頭作為電化學電沉積金屬的陰極，通過降低陰極電流密度制得的超細銅粉平均粒徑能低至 100 nm，粒度分布均勻，該粒徑的銅粉顯示出高抗菌性。超聲電解法也解決了普通電解中的刮粉問題。
2.4 液相還原法
液相還原法是指通過控制一定的反應條件，金屬陽離子溶液在還原劑的作用下析出微米甚至納米級的金屬單質。近年來，液相還原法由于具有加工溫度低，生產成本低，成分容易控制以及其制得的銅粉粒度均勻、分散性好等優(yōu)點而備受關注，具有很好的工業(yè)化發(fā)展前景。但是液相法制備超細銅粉時，后處理程序經常遇到固液分離困難的問題。
采用固相法的例如用熱分解甲酸銅制取銅粉，分散性較差。氣相法制取銅粉需要專用的制備裝置，投資較大，銅粉粒徑分布較寬。液相還原法制備銅粉具有設備投資少，操作簡單等優(yōu)點，得到了廣泛的研究應用。
3 氣相法
氣相法是指反應氣體在熱、激光等作用下發(fā)生化學反應生成超細粉體的方法。其中，低溫化學氣相沉積法（CVD）相比物理方法中的氣相蒸發(fā)法所需溫度較低。乙酰丙酮銅作反應前驅物沉積于介孔材料 SBA-15 孔道內，通入作還原氣的氫氣，將先驅物連續(xù)地還原成金屬銅，從而生成納米級別的超細銅粉。氫氣的連續(xù)通入也減小了乙酰丙酮銅的粒度，因而該方法制得的粉體分散度好，粒徑小。
受益于5G手機、基站、物聯(lián)網、新能源汽車等多領域需求旺盛，MLCC步入高速增長期。我國不少研究者進行過銅粉的制備研究，但多數是制備納米銅粉，直接以制備 MLCC 電極用銅粉為目的的研究很少。隨著MLCC行業(yè)的飛速發(fā)展，MLCC 電極用銅粉的研究也必定有更廣闊的空間。
參考來源：
【1】劉銀，等. MLCC 電極用超細銅粉制備工藝研究.世界有色金屬.2017.
【2】王岳俊.氫化還原氧化銅制備MLCC用均分分散銅粉.2012.
【3】MLCC或保持10%以上增長 龍頭村田擬持續(xù)擴產響應需求.
（中國粉體網編輯整理/星耀）
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