激光微纳加工在多层陶瓷电容器膜片中的应用研究

多层陶瓷电容器（MLCC）作为现代电子产业不可或缺的片式无源器件，具有小体积、高容量、低成本和良好稳定性的特点，因此被广泛应用于消费电子、工业电子和军用设备等多个领域。随着科技的快速进步，尤其是在消费电子产品如智能手机、平板电脑等设备的不断轻薄化与高集成化的推动下，元器件小型化的需求日益凸显。然而，进一步缩小电容器体积成为当下推动精密电子设备小型化的关键技术瓶颈。

MLCC的核心结构由内电极材料和陶瓷介质材料层层堆叠，并通过高温共烧成型后封接外电极。这种多层设计赋予了MLCC优异的能量存储与转换能力，但在制造过程中，如何精确切割每个陶瓷电容芯片以确保尺寸一致性和边缘完整性，是实现小型化生产的关键挑战。传统刀片切割法虽然成熟，但在应对更小尺寸的电容器切割时，容易产生切偏、崩边、崩角等问题。为此，2011年，吴晓东等人通过优化切割工艺显著提升了加工合格率，成功克服了传统切割带来的缺陷；而2021年，刘伟峰等人进一步改进切割流程，引入感温胶片载板和热离技术，使得切割精度和效率大幅提高。

近年来，激光微纳加工技术在MLCC生产中的应用引起了广泛关注。相比传统刀片切割，激光微纳加工采用非接触式的切割方式，具备极高的加工精度、较小的热影响区和高效的生产能力，使其成为MLCC小型化生产的理想选择。安徽大学的科研团队在这一背景下，详细探讨了激光微纳加工技术在MLCC制造中的应用潜力，通过技术革新助力电子产业在高精度、高效率的小型化生产道路上持续发展，为未来的精密电子设备提供更优质的解决方案。

   实验方法

实验中所使用的激光器为绿光纳秒激光器，型号为NSGR40W，由安徽华创光电科技有限公司生产，具有532nm的中心波长、40W的平均功率、40kHz的重复频率和24ns的脉冲宽度。振镜型号为GalvoTech 10，入光孔径10mm，打标速度可达8000mm/s，定位速度为20m/s。使用的远心场镜焦距为160mm，可实现100mm×100mm的大幅面加工。基于这些设备配置，该系统能够在较大幅面上实现高重复性的精确切割。

实验装置光路图 图源：公开网络

实验装置如图所示，由绿光纳秒激光器和振镜加工平台组成，通过视觉相机精确定位样品位置。平台上设有等间距的小孔阵列，结合供气系统可吸附固定样品，从而保证样品的水平度。确定好加工路径后，通过调整工艺参数（如加工速度、切割次数、激光功率等）进行样品切割，以优化切割效果和精度。

下图所示为多层陶瓷电容器膜片，厚度为0.52mm，分三层，正反面为生瓷中间夹层银电极。样品上下两侧窄边单线间距为1mm，左右两侧宽边单线间距为0.5mm，加工方式为沿黑色标识中心切割，上下左右对称切割，按水平、垂直两方向切割，加工路径如图中白色虚线所示。

样品及加工路径图 图源：公开网络

   实验结论

科研团队成功实现了对超小型MLCC的高精度切割，实验中采用的绿光纳秒激光器和视觉定位系统相结合，实现了对1x0.5mm矩形块的精确切割，切割精度达到±10um以内。优化的切割轨迹策略有效减少了热积累，改善了切片边缘的直角形态，提高了加工效率至每秒10个元件,最终通过后续高温烧结处理可得到干净光滑的成品。这一工艺突破不仅提升了MLCC的生产效率，而且为其在高性能电子设备中的的应用提供了技术保障，展现了激光微纳加工在现代电子制造中的重要性和应用前景。通过本次研究，可以预见激光微纳加工工艺将在未来电子元件的微型化和精细化生产中发挥更加关键的作用。

图文导览

MLCC膜片样品的 (a) 低倍和 (b) 高倍图 图源：公开网络

样品切片(a) 正面图(b) 侧端面图(c) 上端面图 图源：公开网络

高温烧结后样品图 图源：公开网络