Asosiy metall elektrod (BME) texnologiyasidagi yutuq nikel kukunini palladiy yoki kumush{0}}palladiy qotishmalari kabi qimmatbaho metallarni almashtirib, ichki elektrodlar uchun asosiy materialga aylantirdi. BME-MLCC hozirda global MLCC mahsulotining 90% dan ortig'ini tashkil qiladi. Bugungi kunda, 5G aloqalari, yangi energiya vositalari va AI hisoblash uskunalari yanada tarqalishi bilan MLCC'lar miniatyura va yuqori sig'imga qarab tezlashmoqda. Asosiy asosiy material sifatida ichki elektrodlarda ishlatiladigan nikel kukuniga qo'yiladigan texnik talablar ham chuqur o'zgarishlarga uchraydi.
Miniatyuradagi yuqori{0}}sig'imli MLCClar uchun nano-nikel kukuniga qo'yiladigan asosiy talablar
MLCC miniatyurasi va undan yuqori sig‘imning mohiyati o‘ta yupqa dielektriklar, tozalangan elektrodlar va-katta qatlamlarni yig‘ishdir. Qo'pol zarrachalar ta'sirida dielektrik parchalanishi va elektrod qisqa tutashuvlarini bartaraf etish uchun elektrod bosilgan qoplamalarning bir xilligini ta'minlash bilan birga, nikel ichki elektrod qatlamining qalinligi ultra yupqa dielektrikning qalinligiga aniq mos kelishi kerak. Shuning uchun, nikel kukunini qo'llash uchun eng muhim talab ultra-zarrachalar hajmiga moyillikdir. Sanoat ma'lumotlariga ko'ra, nanonikel kukuni zarrachalari hajmining har 10 nm qisqarishi uchun MLCC dielektrik qatlamining qalinligi mos ravishda 5-8 nm ga kamayishi mumkin.
An'anaviy o'rta- dan past-gacha bo'lgan MLCClar odatda dielektrik qatlam qalinligi 1 mkm dan oshadi va qatlamlar soni 200 dan oshmaydi. Elektrod qalinligi uchun jarayonning ortiqchaligi yuqori va nikel kukunining ishlashi uchun bardoshlik nisbatan yuqori. 200-300 nm zarracha hajmiga ega an'anaviy nikel kukuni ommaviy ishlab chiqarish talablarini qondirish uchun etarli. Biroq, yuqori darajadagi MLCClarning takroriy yangilanishi bilan 100 nm nikel kukuni yuqori sig'imli MLCClar uchun asosiy tanlovga aylandi va 0,5 mkm-qalinlikdagi elektrod qatlamlari uchun-katta miqyosdagi ommaviy ishlab chiqarish jarayonlariga barqaror moslasha oladi. Ba'zi yuqori{15}}ilovalar qalinligi 0,35–0,5 mkm bo'lgan dielektrik qatlamlarning texnologik talablariga javob berish uchun nikel kukuni zarrachalarining hajmini 80 nm gacha kamaytirishni ham talab qiladi. Shu bilan birga, zarrachalar hajmining taqsimlanishi juda tor bo'lishi kerak, D90 2 marta D50 ichida nazorat qilinadi.
Zarrachalarning juda nozik o'lchami va tor taqsimoti asosida miniatyuralashtirilgan MLCClarning qattiq yonish va ishonchlilik shartlari ham nikel kukunining umumiy sifatini har tomonlama oshirishga yordam beradi:
(1) Yuqori sferiklik: Yupqa elektrod qatlamlarining zich shakllanishiga va yuqori{1}}haroratda-otishga moslashish uchun nikel kukuni mukammal sharsimonlikka muhtoj. Muntazam sferik zarralar elektrod qatlamidagi bo'shliqlar va qalinlikdagi og'ishlardan qochib, atala oqimini va bir xil qadoqlashni ta'minlaydi.
(2) Yaxshi monodisperslik: elektrod atalasining bir tekis qoplanishini va atalada nikel kukunining bir xil tarqalishini ta'minlash. Biroq, nikel kukuni qanchalik nozik bo'lsa, uning sirt energiyasi shunchalik yuqori bo'ladi va ko'pincha sirtni o'zgartirish texnologiyalari orqali hal qilinishi kerak bo'lgan aglomeratsiya muammosi ko'proq namoyon bo'ladi.
(3) Yuqori kristallik: Kukun strukturasi sinterlashning qisqarish tezligini va termal kengayish xususiyatlarini barqaror tartibga solishi mumkin, keramik dielektrik bilan mukammal moslashishga erishadi va qatlamlararo yorilish va delaminatsiya kabi strukturaviy nuqsonlarni oldini oladi.
(4) Yuqori tozalik: past kislorodli va past iflosliklarga ega yuqori-tozalikdagi nikel kukuni yuqori harorat sharoitida oksidlanish/yogʻin va qarshilikning siljishini samarali ravishda inhibe qilishi mumkin, bu esa yuqori{{4}miniatyura MLCClarning uzoq muddatli xizmat koʻrsatish barqarorligini va ob-havoga chidamliligini sezilarli darajada yaxshilaydi.
Qaysi tayyorlash usullari MLCC uchun nano-nikel kukunini ishlab chiqarishi mumkin?
Yuqoridagi qat'iy talablarga asoslanib, kimyoviy pasaytirish va buzadigan amallar piroliz kabi an'anaviy{0}}fazali va qattiq{1}}faza usullari nano{2}}miqyosdagi, ultra-yuqori{4}}yuqori darajali miniatyura MLCClar uchun yuqori darajada bir xildagi nikel kukuni ishlab chiqarish talablariga to'liq javob bera olmaydi. Shu sababli, CVD va PVD tomonidan taqdim etilgan gaz{6}}fazali tayyorlash texnologiyalari aniq boshqariladigan zarrachalar hosil bo'lishining afzalligi bilan yuqori darajadagi MLCClar uchun nanonikel kukunini tayyorlashning asosiy texnik yo'nalishlariga aylandi.
01 Karbonil nikelning parchalanish usuli
Karbonilnikel kukunining mohiyati gaz{0}}qattiq teskari reaksiyaning selektivligidan foydalanishdir. Nisbatan past harorat va ma'lum bosimda qattiq fazadagi metall nikel CO bilan reaksiyaga kirishib, uchuvchi nikel tetrakarbonil (Ni(CO)₄) hosil qiladi, aralashmalar esa qattiq fazada qoladi. Keyin nikel tetrakarbonil qattiq sof nikel zarralari va uglerod oksidi gazini qayta tiklash uchun yuqori harorat va past bosimda termal parchalanadi va nihoyat ultra nozik sharsimon nikel kukuni hosil qiladi.
Ushbu jarayonning eng katta afzalliklari juda yuqori tozalik, mukammal sferiklik va yuqori sinterlash faolligidir. Zarrachalar hajmini 1–20 mkm oralig‘ida aniq nazorat qilish mumkin, zarrachalar hajmining tor va bir xil taqsimlanishi, uni 1 mkm dan past bo‘lgan ultra yupqa dielektriklarga ega-qatlamlar-sonli, yuqori-sig‘imli MLCClarning ommaviy ishlab chiqarish talablari uchun juda mos keladi. Biroq, uning asosiy kamchiliklari jarayon xavfsizligi va atrof-muhitni nazorat qilishning qiyinligi. Nikel tetrakarbonil o‘ta zaharli va xavfli muhit bo‘lib, ishlab chiqarishni cheklash, portlashdan himoyalangan{10}}qurilmalar, chiqindi gazni tozalash va xavfsizlikni ishlatish va texnik xizmat ko‘rsatish tizimlariga o‘ta yuqori talablar qo‘yadi va u bosqichma-bosqich bekor qilindi.
02 CVD Kimyoviy bug'larni joylashtirish usuli
CVD kimyoviy bug'ini cho'ktirish Yaponiya kompaniyalari tomonidan monopollashtirilgan{0}}nikel kukunini tayyorlashning yuqori texnologiyali texnologiyasidir. Uning asosiy printsipi shundan iboratki, nikel xlorid kabi prekursor gazlar yuqori haroratli gaz-fazali muhitda elementar nikel atomlariga qaytariladi va keyin bir xilda yadrolanadi, o'sadi va ultra-nozik nanonikel kukuniga aylanadi.
Ushbu jarayonning asosiy afzalliklari - bir xil reaksiya muhiti, boshqariladigan yadrolanish, yuqori tozalik, aglomeratsiyaning yo'qligi va mukammal yonish mosligi. Hozirda u xalqaro miqyosdagi yuqori{2}}ultra{3}}yupqa dielektrik, ultra-yuqori-qatlamli-sonli MLCClar uchun asosiy yordamchi kukun hisoblanadi. Biroq, uning asosiy uskunalari va texnologik texnologiyasi xorijda monopollashtirilgan bo'lib, uskunalarga investitsiya xarajatlari juda yuqori, ommaviy ishlab chiqarish jarayonining yuqori chegaralari va yuqori ishlab chiqarish xarajatlari-bo'lgan.
03 PVD fizik bug 'kondensatsiyasi usuli
PVD nikel kukuni mahalliy almashtirish uchun asosiy yutuq yo'nalishi hisoblanadi. Bu jarayon kimyoviy reaksiyalardan voz kechadi. Buning o'rniga, vakuumda yoki inert gaz (masalan, argon) himoya muhitida qattiq metall nikel nikel atomi bug'ini hosil qilish uchun yuqori haroratli isitish (masalan, qarshilik isitish, plazma isitish, yoyni tushirish, lazer isitish va boshqalar) orqali bug'lanadi. Keyin gaz atomlari bir-biri bilan to'qnashadi va energiyani yo'qotadi, tez yadro hosil bo'ladi va nihoyat past{5}}haroratli mintaqada nano-ga tez kondensatsiyalanib, submikron-o'lchamdagi nikel kukuni zarrachalariga aylanadi.
PVD tomonidan nano nikel kukunini tayyorlash printsipi
Ushbu usul bilan ishlab chiqarilgan nano nikel kukuni yuqori tozalik, yaxshi kristallik, silliq sirt va kuchli oksidlanish qarshiligiga ega. MLCC ichki elektrodlarida ishlatiladigan nikel kukuniga qo'yiladigan talablarga to'liq javob berishi mumkin va ishlab chiqarish jarayoni ekologik jihatdan qulaydir. Biroq, murakkab ishlab chiqarish uskunalari va past samaradorlik tufayli,-keng miqyosdagi ommaviy ishlab chiqarishda barqarorlikni nazorat qilish va xarajatlarni optimallashtirish hal qilinishi kerak bo'lgan dolzarb muammolar bo'lib qolmoqda.