मल्टीलेयर सिरेमिक कैपेसिटर (एमएलसीसी) के लेमिनेशन में हीटिंग प्लेट्स का उपयोग कैसे किया जाता है?

सिरेमिक और निकल की सैकड़ों अति पतली परतें हर स्मार्टफोन के अंदर छोटे कैपेसिटर बनाती हैं। इन परतों को एक ठोस ब्लॉक में जोड़ने के लिए असामान्य सपाटता और सफाई की गर्म प्लेट के साथ एक लेमिनेशन प्रेस आवश्यक है। धूल का सिर्फ एक कण पूरे बैच को नष्ट कर सकता है। मल्टीलेयर सिरेमिक कैपेसिटर (एमएलसीसी) के बड़े पैमाने पर उत्पादन में, हीटिंग प्लेट गर्मी के स्रोत से कहीं अधिक है; यह एक सटीक उपकरण है जो घटक विश्वसनीयता, कैपेसिटेंस घनत्व और विनिर्माण उपज निर्धारित करता है।

एमएलसीसी लेमिनेशन प्रक्रिया
एमएलसीसी सिरेमिक ढांकता हुआ और आंतरिक धातु इलेक्ट्रोड (आमतौर पर निकल या तांबा) की वैकल्पिक परतों से बना है। सबसे पहले इन परतों को लचीली 'हरी' सिरेमिक टेप के रूप में बनाया जाता है। टेप इलेक्ट्रोड के साथ स्क्रीन पर मुद्रित होते हैं। ऐसे मुद्रित टेपों को दर्जनों या सैकड़ों की संख्या में इकट्ठा किया जाता है, संरेखित किया जाता है, और फिर गर्मी और दबाव के तहत एक ठोस अखंड ब्लॉक में टुकड़े टुकड़े किया जाता है। फिर ब्लॉक को अलग-अलग कैपेसिटर चिप्स में काट दिया जाता है। इसके बाद, डिबाइंडरिंग (बाइंडर्स को हटाना), सिंटरिंग और समाप्ति होती है।

लैमिनेटिंग प्रक्रिया बहुत महत्वपूर्ण है. स्टैक गुहाओं, प्रदूषण या मोटाई में परिवर्तन से मुक्त होगा। असमान दबाव या तापमान के कारण सिरेमिक परतें ख़राब हो सकती हैं, इलेक्ट्रोड शिफ्ट हो सकते हैं, या बाइंडर प्रणाली असमान रूप से प्रवाहित हो सकती है, और ये कारक तैयार संधारित्र में विद्युत दोष पैदा कर सकते हैं। हीटिंग प्लेट एक समान और उच्च दबाव वाली गर्मी देती है जो इन परतों को एक सुसंगत संरचना में बांध देती है।

हीटिंग प्लेट: यह एक सटीक भाग क्यों है?
एमएलसीसी लेमिनेशन के लिए हीटिंग प्लेट असेंबली एमएलसीसी लेमिनेशन असेंबली में आम तौर पर हाइड्रोलिक या मैकेनिकल प्रेस में दो गर्म प्लेटें (ऊपरी और निचले) होते हैं। सिरेमिक टेप स्टैक को प्लेटों के बीच डाला जाता है। प्रेस द्वारा लगाए गए दबाव को नियंत्रित किया जाता है, अक्सर 50-200 किग्रा/सेमी² की सीमा के भीतर, और प्लेटों को 60-100 डिग्री के तापमान तक गर्म किया जाता है। हल्का तापमान सिरेमिक टेप में पॉलीमेरिक बाइंडर को नरम कर देता है, जिससे परतें इलेक्ट्रोड को पिघलाए बिना दबाव में बंध जाती हैं।

हीटिंग प्लेट की आवश्यकताएं कठिन हैं:

समतलता - कार्य क्षेत्र की सतह आम तौर पर टोटल इंडिकेटेड रनआउट (टीआईआर) होनी चाहिए<0.010 mm (10 microns) across the entire platen area and often as tight as 0.005 mm for high-layer-count MLCCs. The deviation is transferred directly onto the laminated stack, resulting in changes in thickness and therefore in capacitance.

तापमान एकरूपता - संपूर्ण प्लेटन सतह पर तापमान निर्दिष्ट बिंदु के ±1 डिग्री के भीतर बनाए रखा जाएगा। गर्म या ठंडे क्षेत्रों के कारण असमान बाइंडर प्रवाह के कारण झुर्रियाँ या प्रदूषण उत्पन्न होता है। बड़े प्रारूप वाले प्लैटेंस (उदाहरण के लिए . 200 मिमी × 200 मिमी) के लिए कई व्यक्तिगत रूप से नियंत्रित हीटिंग ज़ोन का उपयोग संभव हो सकता है।

सतह की सफाई और कठोरता - प्लेट की सतह आमतौर पर हार्ड क्रोम प्लेटेड टूल स्टील या पॉलिश स्टेनलेस स्टील होती है जिसमें नॉन {{1}स्टिक कोटिंग होती है (उदाहरण के लिए पीटीएफई या हीरे जैसा कार्बन)। इसे कण मुक्त होना चाहिए क्योंकि कोई भी संदूषक नरम हरे सिरेमिक में समा जाएगा और एक दोष पैदा करेगा जो सिंटरिंग से बच जाएगा और शॉर्ट सर्किट या लीक पैदा करेगा।

पहनने का प्रतिरोध - लाखों चक्रों के लिए एक ही प्लेटें का उपयोग किया जाता है। सतह सिरेमिक किनारों के टुकड़ों से खरोंच का विरोध करेगी और वर्षों की सेवा के लिए समतलता विनिर्देश में रहेगी।

एमएलसीसी लेमिनेशन सामग्री और निर्माण के लिए हीटिंग प्लेटिन डिजाइन
अधिकांश MLCC लेमिनेशन प्लेटें या तो कठोर टूल स्टील (जैसे AISI D2 या O1) या स्टेनलेस स्टील (जैसे . 420 या 440 C) से बनाई जाती हैं। स्टील को तनाव से राहत दी जाती है, खुरदुरी मशीन से तैयार किया जाता है, अधिकतम कठोरता (आमतौर पर 55-60 एचआरसी) तक गर्म किया जाता है और फिर सटीकता से परिष्कृत किया जाता है और अंतिम समतलता तक लेपित किया जाता है। प्लेटिन बॉडी में एंबेडेड कार्ट्रिज हीटर होते हैं या हीटिंग तत्वों में डाले जाते हैं, जो आमतौर पर तापमान के अंतर को कम करने के लिए एक पैटर्न में व्यवस्थित होते हैं। बंद - लूप नियंत्रण के लिए कई स्थानों पर थर्मोकपल की आवश्यकता होती है, आमतौर पर 9 या अधिक।

वैक्यूम चैनल और रिलीज़ फ़िल्म
कई एमएलसीसी लेमिनेशन प्रेस में निचले प्लेटन में एक वैक्यूम चैनल होता है जो वैक्यूम स्रोत से जुड़ा होता है। ये खांचे सिरेमिक स्टैक की निचली परत को अपनी जगह पर बनाए रखते हैं ताकि प्रेस बंद होने पर यह हिले नहीं। चिपकने से बचने और दबाव को समान रूप से फैलाने के लिए प्लेटन और स्टैक के बीच एक छिद्रपूर्ण रिलीज फिल्म (उदाहरण के लिए, पीटीएफई लेपित पॉलिएस्टर) डाली जाती है। रिलीज़ फ़िल्म को साफ़ रखने के लिए उसे समय-समय पर बदला जाता है।

सफ़ाई कक्ष प्रक्रियाएँ
एमएलसीसी लेमिनेशन एक साफ-सुथरे वातावरण में किया जाता है (आमतौर पर कक्षा 10,000 या इससे अधिक)। संचालक गाउन और दस्ताने में हैं। प्रत्येक उत्पादन चलाने से पहले हीटिंग प्लेटों को विलायक और लिंट मुक्त वाइप्स से साफ किया जाता है। नियमित प्रोफिलोमेट्री परीक्षणों से पता चलता है कि सतह खत्म (आरए) 0.4 µm से नीचे रखी गई है और कोई खरोंच या गड्ढा नहीं बना है।

तापमान एकरूपता और रैंप दरें यह क्यों मायने रखती हैं
एमएलसीसी ब्रह्मांड में, हीटिंग प्लेटन वह निहाई है जिस पर प्रदर्शन को प्रभावित किया जाता है। लेमिनेशन के थर्मल पहलू में, दो मुख्य कारक हैं:

तापमान एकरूपता - पूरे कार्य क्षेत्र पर ±1 डिग्री का विनिर्देश बड़ी मात्रा में एमएलसीसी निर्माण के लिए विशिष्ट है। इसके लिए हीटिंग तत्वों की वास्तुकला को सावधानीपूर्वक डिजाइन करना होगा, संभवतः प्रेस फ्रेम में गर्मी के नुकसान को कम करने के लिए अलग-अलग किनारे वाले हीटरों के साथ। कुछ परिष्कृत प्लैटन बेहतर एकरूपता के लिए द्रव चैनल हीटिंग (तेल या पानी) का उपयोग करते हैं, लेकिन पीआईडी ​​ज़ोन नियंत्रण वाले कार्ट्रिज हीटर अधिक प्रचलित हैं।

रैंप दर नियंत्रण - सिरेमिक टेपों में ऑर्गेनिक बाइंडरों को धीरे से नरम करना चाहिए। तापमान को बहुत जल्दी बढ़ाने से बाइंडरों की गैस तेजी से बाहर निकल सकती है या असमान रूप से प्रवाहित हो सकती है जिससे खाली जगह बन सकती है। इसलिए, हीटिंग प्लेट को सावधानीपूर्वक विनियमित रैंप दर के साथ डिज़ाइन किया गया है - आम तौर पर 2-5 डिग्री/मिनट - और सेटपॉइंट पर 5-20 मिनट के लिए भिगोया जाता है। थर्मल शॉक को रोकने के लिए लेमिनेशन के बाद प्लेटन को धीरे-धीरे ठंडा किया जाता है।

प्रक्रिया नोट: धीमी सुसंगत रैंप दरें अत्यंत महत्वपूर्ण हैं। तेज़ हीटिंग से सिरेमिक और धातु इलेक्ट्रोड परतों का अलग-अलग थर्मल विस्तार उत्पन्न होता है, जिसके परिणामस्वरूप आंतरिक तनाव होता है। सिंटरिंग के बाद ये स्वयं को दरारों या प्रदूषण के रूप में प्रस्तुत करते हैं। प्रोग्राम योग्य रैंपिंग हीटिंग प्लेट जो उच्च उपज उत्पन्न करने के लिए अच्छी तरह से नियंत्रित है।

एमएलसीसी गुणवत्ता और उपज पर प्रभाव
हीटिंग प्लेट सीधे तीन महत्वपूर्ण एमएलसीसी प्रदर्शन मापदंडों को प्रभावित करती है:

कैपेसिटेंस सहनशीलता - इलेक्ट्रोड (ढांकता हुआ मोटाई) के बीच का स्थान लेमिनेशन के बाद सिरेमिक टेप की मोटाई से परिभाषित होता है। एक गैर -फ्लैट प्लेटन संधारित्र की गैर -समान मोटाई का कारण बनता है इसलिए कैपेसिटेंस चिप से चिप में भिन्न होता है।

वोल्टेज और लीकेज करंट का सामना करें - लेमिनेटेड स्टैक में रिक्तियां या प्रदूषण कमजोर क्षेत्र हैं जो वोल्टेज के तहत टूट जाते हैं। बाइंडर के पूर्ण संलयन की गारंटी के लिए संपूर्ण इंटरफ़ेस को समान रूप से गर्म किया जाता है और दबाव डाला जाता है।

यांत्रिक शक्ति - खराब लेमिनेशन के कारण पिकिंग {1}और {{2}प्लेस असेंबली के दौरान या क्षेत्र में थर्मल साइक्लिंग के दौरान भंगुर एमएलसीसी टूट सकते हैं। एक अच्छी तरह से बंधे हुए स्टैक के लिए सटीक प्लेटन तापमान और दबाव आपूर्ति की आवश्यकता होती है।

उच्च मात्रा में विनिर्माण (प्रति दिन लाखों कैपेसिटर) में, लेमिनेशन से संबंधित दोषों में 0.1% सुधार हजारों डॉलर की बचत और कम फ़ील्ड विफलताओं से मेल खाता है।

हीटिंग प्लेटें: रखरखाव और योग्यता
एमएलसीसी निर्माता आमतौर पर एक समर्पित लैमिनेटर पर नई हीटिंग प्लेटों को अर्हता प्राप्त करते हैं। टेस्ट रन इंस्ट्रूमेंटेड स्टैक (एम्बेडेड थर्मोकपल और दबाव संवेदनशील फिल्म के साथ) का उपयोग करके किया जाता है। परतों की एकरूपता और इंटरफेस की अखंडता के लिए कट आउट लेमिनेटेड ब्लॉक का माइक्रोस्कोप के तहत मूल्यांकन किया जाता है। केवल टीआईआर और तापमान एकरूपता परीक्षण पास करने वाली प्लेटें ही स्वीकार की जाती हैं

नियमित रखरखाव में शामिल हैं:

सतह प्लेट पर डायल गेज का उपयोग करके मासिक समतलता की जाँच करें।

साप्ताहिक तापमान मानचित्रण के लिए हैंडहेल्ड थर्मोकपल ऐरे

रोजाना आइसोप्रोपिल अल्कोहल से साफ करें और सतह पर खरोंच की जांच करें।

ऑपरेशन के हर 5,000-10,000 घंटे में कार्ट्रिज हीटर बदलें। पुराने हीटर हॉट पैच उत्पन्न कर सकते हैं।

When a platen is out of flatness spec (say TIR >0.015 मिमी), इसे पुनः सतह पर चढ़ाने के लिए भेजा जाता है<0.010 mm. The platen can be surfaced a number of times until it is too thin.

अन्य विकल्प और नवीन विधियाँ
एमएलसीसी लेमिनेशन की मुख्य प्रक्रिया गर्म धातु प्लेटें हैं, जबकि कुछ विक्रेता आइसोस्टैटिक लेमिनेशन का प्रयास कर रहे हैं। इस प्रक्रिया के साथ स्टैक को एक लचीली झिल्ली में रखा जाता है और बाहरी हीटरों द्वारा गर्म किए गए दबाव वाले तरल पदार्थ (तेल या गैस) द्वारा कुचल दिया जाता है। यह बिल्कुल एक समान दबाव देता है लेकिन धीमा और अधिक जटिल है। अपने तेज़ चक्र समय और सरल यांत्रिक निर्माण के कारण गर्म प्लेटें अभी भी मध्यम से बड़ी मात्रा में उत्पादन के लिए उद्योग मानक हैं।

एक अन्य प्रवृत्ति बेहतर पहनने के प्रतिरोध और सफाई में आसानी के लिए सिरेमिक लेपित प्लेटें (उदाहरण के लिए एल्यूमीनियम नाइट्राइड या सिलिकेट) का उपयोग है। लेकिन वे अधिक भंगुर और महंगे हैं।

सारांश: मैक्रो-माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स में परिशुद्धता
एमएलसीसी बड़े पैमाने पर उत्पादन में सामान्य हीटिंग प्लेटन एक महत्वपूर्ण सटीक हिस्सा है। इसकी समतलता और तापीय एकरूपता सीधे संधारित्र की उपज और निर्भरता को प्रभावित करती है। आपको माइक्रोन में मापी गई समतलता और पूरी प्लेट में ±1 डिग्री के तापमान की एकरूपता की आवश्यकता है-विकल्प के रूप में नहीं बल्कि एक अखंड चिप में सैकड़ों नाजुक परतों को जोड़ने के लिए आवश्यक है। एमएलसीसी लेमिनेशन के लिए हीटिंग प्लेटों को सावधानीपूर्वक डिजाइन, निर्मित और रखरखाव किया जाता है, जो इस बात का एक अच्छा उदाहरण है कि माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स मैक्रो {{5}सटीक टूलींग पर कैसे निर्भर करता है। आज के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में उपयोग किए जाने वाले प्रत्येक अच्छे कैपेसिटर का मूक भागीदार एक साफ, सपाट, समान रूप से गर्म प्लेटिन है।