CN103093958A

CN103093958A - 一种多层片式陶瓷电容器制备方法

Info

Publication number: CN103093958A
Application number: CN 201210577940
Authority: CN
Inventors: 陈烁烁
Original assignee: Chaozhou Three Circle Group Co Ltd
Current assignee: Chaozhou Three Circle Group Co Ltd
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2013-05-08

Abstract

本发明涉及多层片式陶瓷电容器制备方法技术领域，更具体地，属于现有多层片式陶瓷电容器制备方法的改进。本发明采用先在PET离型膜上印刷内电极图案，后在印刷上内电极图案的PET离型膜上流延陶瓷生片的方式。与传统的先流延陶瓷生片、再印刷电极的方法相比，该方式可防止电极浆料在印刷过程中腐蚀陶瓷生片，造成产品短路，同时可消除高积层产品由于电极层的叠加造成产品各区域的厚度差问题。采用本发明方法可大大减少高积层多层片式陶瓷电容器对PET离型膜的使用量，大幅降低制造成本，同时，使用本发明方法制作的高积层多层片式陶瓷电容器击穿电压值得到明显提高，且一致性较好。

Description

一种多层片式陶瓷电容器制备方法

技术领域

本发明涉及多层片式陶瓷电容器制备方法技术领域，更具体地，属于现有多层片式陶瓷电容器制备方法的改进。

背景技术

多层片式陶瓷电容器MLCC（Multi-Layer Ceramic Capacitor）是由印好电极(内电极)的陶瓷介质膜片以错位的方式叠合起来，经过一次性高温烧结形成陶瓷芯片，再在芯片的两端封上金属层(外电极)，从而形成一个类似独石的结构体，故也叫独石电容器。多层片式陶瓷电容器MLCC除有电容器 “隔直通交”的通性特点外，其还有体积小，比容大，寿命长，可靠性高，适合表面安装等特点。随着社会的发展，多层片式陶瓷电容器已在电子信息、计算机、自动控制及通讯等领域广泛应用，而且多层片式陶瓷电容器也向着超薄膜、高积层的方向发展。

目前，多层片式陶瓷电容器传统的成型工艺流程如图1所示,此工艺适用于一般规格产品，但对于大容量用超薄陶瓷生片，该工艺流程存在难以克服的缺点：内电极浆料中的溶剂，对陶瓷生片具有腐蚀、溶解作用，当陶瓷生片越薄，其影响越明显，最终会造成多层片式陶瓷电容器产品短路。

因此，对于超薄陶瓷生片产品，有采用如图2所示的工艺流程，此工艺流程将印刷内电极的对象由超薄陶瓷生片变成专用PET膜，再将PET膜上的印刷图形转印到超薄陶瓷生片上。该方式可完全避免内电极浆料中的溶剂对陶瓷生片的腐蚀作用，但同时也带来了一定的问题：叠层的数量及PET离型膜的使用量都变成原来的2倍，效率下降而成本提高。

对于高积层产品，由于电极层数量较多，造成电极层叠加区域、留边区域与内外电极连接区域的厚度差较大，此差异会造成瓷体的共烧性能差，甚至引起烧结开裂。因此，该类产品往往引入填充层，在留边区域上叠上一层与陶瓷生片材料相同的填充层，其工艺流程如图3所示，但该种方式同样具有较大的问题：叠层时，由传统工艺的一层变成了三层，且PET离型膜的使用量也变成原来的三倍，叠层的生产效率降低大幅降低，且成本也大幅提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多层片式陶瓷电容器制备方法，其先在PET离型膜上印刷内电极图案，再进行流延陶瓷浆料的工艺，不仅可防止由传统工艺带来的电极浆料腐蚀陶瓷生片的问题，亦可防止内电极图案被陶瓷浆料腐蚀，同时解决高积层产品各区域厚度差问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种多层片式陶瓷电容器制备方法，其中包括以下步骤，

S1.将陶瓷粉、粘合剂、溶剂按比例经过球磨，形成陶瓷浆料；再通过印刷方法将内电极浆料印刷在PET离型膜上，形成内电极图案；

S2.将陶瓷浆料流延覆盖于已经印刷有内电极图案的PET离型膜上，并对陶瓷浆料烘干；

S3. 陶瓷浆料烘干后PET离型膜上形成多个单元的单层陶瓷生片，对PET离型膜上的单层陶瓷生片按单元切开，再将多个单层陶瓷生片叠层；

S4.将叠层好的多个单层陶瓷生片静水压合；

S5.将压合后的多层陶瓷生片切割，再经排胶、烧结、端头处理，形成多层片式陶瓷电容器。

本发明中，步骤S1中内电极浆料的粘合剂为高分子量的聚乙烯醇缩丁醛，高分子量的聚乙烯醇缩丁醛中还添加增塑剂，该增塑剂为邻苯二甲基丁苄脂，步骤S1中离型剂为硅油，采用硅油，可保证涂覆的厚度较薄，而且其印刷结合力较高，另外，该内电极浆料在上述PET离型膜上可以印刷出良好外观的内电极图案，并且在流延过程中该内电极浆料的粘合剂难以被陶瓷浆料中的溶剂所腐蚀。

进一步的，所述的步骤S1中粘合剂为低分子量的聚乙烯醇缩丁醛，步骤S1中溶剂为重量比为3：2的甲苯与无水乙醇混合溶剂，该陶瓷浆料的混合溶剂具有快速挥发的特点，在PET离型膜上涂覆后可快速挥发，使得不会对内电极图案进行腐蚀，有效的保护了内电极图案。

进一步的，步骤S2、S3中，PET离型膜是以卷使用的，一卷大概2000米，1米上又有多个独立的单元，连续印刷后可以有上万个单元，经步骤S1后PET离型膜的每个单元上均印刷有内电极图案；流延时，以已经印刷有内电极图案的PET离型膜作为载体进行流延，流延后烘干，陶瓷浆料烘干后在PET离型膜上形成多个单元的单层陶瓷生片，将PET离型膜与单层陶瓷生片分离；叠层时，将单层陶瓷生片按单元切开，根据设定的层数再将多个单层陶瓷生片叠层。

进一步的，本发明的多层片式陶瓷电容器制备方法中，印刷方法有丝网印刷法和凹版印刷法，多层片式陶瓷电容器的产品对印刷涂布量的精度要求及其高，因此，丝网印刷法对印刷平面水平的要求也很高，在其它平面无法进行；而凹版印刷法的主要优点是效率高速度快，但是其墨层厚实。本发明中，采用凹版印刷法的内电极浆料的粘度要求比丝网印刷法的粘度要求低，凹版印刷法时可增加陶瓷浆料的混合溶剂量，丝网印刷法可减少陶瓷浆料的混合溶剂量。

进一步的，所述的步骤S2中，将陶瓷浆料通过流延机的浇注口，使陶瓷浆料覆盖于已经印刷有内电极图案的PET离型膜上，再通过流延机的烘干箱，对陶瓷浆料烘干；将陶瓷浆料覆盖于PET离型膜上的流延速率大于等于30m/min，优选的，流延速率大于等于40m/min，当陶瓷浆料流延至PET离型膜上后，快速进入流延机烘干箱中，陶瓷浆料的混合溶剂快速挥发，避免对内电极图案造成腐蚀；由于陶瓷浆料具有触变性，流延过程中，从浇注口经过一定剪切力涂布时，其粘度大大降低，具有良好的流动性。当其将覆盖于具有凹凸不平印刷内电极图案的PET离型膜表面后，具有较好的流平性，能自动填补印刷内电极图案之间的空白处，形成平整的单层陶瓷生片平面。

进一步的，步骤S2中陶瓷生片的厚度为1.2－3.0微米，将多个单层陶瓷生片叠层，静水压合，切割，再经排胶、烧结、端头处理，最后形成多层片式陶瓷电容器。其中，将叠层好的多个单层陶瓷生片静水压合是利用普通的水压机，其基本工作原理是帕斯卡定律，利用水为工作介质，以静水压力传递进行工作，通过静水压合后形成多层陶瓷生片。

与现有技术相比，有益效果是：

（1）可防止内电极图案被陶瓷浆料腐蚀，提高超薄陶瓷生片产品的质量。

（2）自动填补内电极形成的凹凸不平的内电极图案，形成平整的单层陶瓷生片平面，从而解决高积层产品各区域厚度极差问题。

（3无需加倍使用PET离型膜与增加叠层数，对于制作超薄膜、高积层产品来说，其生产效率大大提高，生产成本大幅降低。

附图说明

图1是现有的多层片式陶瓷电容器制备流程示意图。

图2是现有的超薄多层片式陶瓷电容器制备流程示意图。

图3是现有的高积层多层片式陶瓷电容器制备流程示意图。

图4是现有的印刷叠层后的结构示意图。

图5是本发明的印刷叠层后的结构示意图。

图6是本发明的单层结构示意图。

图7是本发明的多层片式陶瓷电容器制备流程示意图。

具体实施方式

如图4所示，传统工艺印刷叠层后的产品结构图，从图上可看到，各层陶瓷生片在印刷上内电极图案之后，其有效面积部分电极相互叠加，当层数较大时，其厚度将明显高于边缘端头部分，容易造成产品烧结开裂等缺陷。

如图5所示，本专利提出的新方式叠层的结构图。由于电极层与介质层各部位不存在厚度差，因此不存在各区域间厚度不均问题，较为平整，制成了超薄膜、高积层多层片式陶瓷电容器。

如图6所示，包括PET离型膜1，在PET离型膜1上印刷的内电极图案2，通过流延等工艺形成的陶瓷生片3。

制作的工艺流程如图7所示：

S1.将陶瓷粉、粘合剂、溶剂按比例经过球磨，形成陶瓷浆料；粘合剂为低分子量的聚乙烯醇缩丁醛，步骤S1中溶剂为重量比为3：2的甲苯与无水乙醇混合溶剂，该陶瓷浆料的混合溶剂具有快速挥发的特点。再通过印刷方法将内电极浆料印刷在PET离型膜1上，形成内电极图案2；内电极浆料的粘合剂为高分子量的聚乙烯醇缩丁醛，高分子量的聚乙烯醇缩丁醛中还添加增塑剂，该增塑剂为邻苯二甲基丁苄脂，步骤S1中离型剂为硅油，采用硅油涂布厚度较薄的PET离型膜，确保膜表面与印刷电极之间的结合力较高，而且其印刷结合力较高，另外，该内电极浆料在上述PET离型膜1上可以印刷出良好外观的内电极图案2，并且在流延过程中该内电极浆料的粘合剂难以被陶瓷浆料中的溶剂所腐蚀，因此，很好的保护了内电极图案2，提高了超薄陶瓷生片产品的质量。另外，印刷方法为丝网印刷法或凹版印刷法，两者方法均可在PET离型膜1上印刷出良好外观的内电极图案2。

S2. 将陶瓷浆料通过流延机的浇注口，使陶瓷浆料覆盖于已经印刷有内电极图案2的PET离型膜上1，再通过流延机的烘干箱，对陶瓷浆料烘干；本实施例中，采用off roll模式流延成为2.5微米厚度的单层陶瓷生片3，流延速率为40 m/min，当陶瓷浆料流至PET离型膜1上后，快速进入流延机烘干箱中，快速挥发，不至于对内电极图案2造成腐蚀，因此，很好的保护了内电极图案2，提高了超薄陶瓷生片产品的质量。而且，流延过程中陶瓷浆料能填充内电极图案2的凹陷部分，形成平整的单层陶瓷生片3平面。

S3. 陶瓷浆料烘干后PET离型膜1上形成多个单元的单层陶瓷生片3，对PET离型膜1上的单层陶瓷生片3按单元切开，再将多个单层陶瓷生片3叠层；流延时，以已经印刷有内电极图案2的PET离型膜1作为载体进行流延，流延后烘干，陶瓷浆料烘干后在PET离型膜1上形成多个单元的单层陶瓷生片3，将PET离型膜1与单层陶瓷生片3分离；叠层时，将单层陶瓷生片3按单元切开，根据设定的层数再将多个单层陶瓷生片3叠层。本实施例中，叠280层后叠层体外观仍然良好，无高低起伏状出现，各区域间厚度均匀，较为平整，从而解决高积层产品个区域厚度极差问题。

S4.将叠层好的多个单层陶瓷生片3静水压合；由于印刷层与流延层的密度差，表面有轻微起伏现象出现，但是整体的效果仍然良好。

S5.将压合后的多层陶瓷生片3切割，再经排胶、烧结，烧结后的产品外观良好，无烧结开裂的问题，再经端头处理后，形成多层片式陶瓷电容器。产品各项性能测试合格，击穿电压集中，这得益于产品介质厚度均匀性较高，边缘电场均匀。与常规产品相比，击穿电压数值整体提高约14%，且集中度从原来的80V降低到20V，具体数值如下表格所示：

测试序列	本专利产品击穿电压（V）	传统工艺产品击穿电压（V）
			1	160	100
2	150	130
			3	160	130
4	170	130
			5	150	140
6	150	180
			7	160	120
8	170	150
			9	170	170
10	170	160
			最大值	170	180
最小值	150	100
			平均值	161	141
极差	20	80

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，对发明的技术方案可以做若干适合实际情况的改进。因此，本发明的保护范围不限于此，本领域中的技术人员任何基于本发明技术方案上非实质性变更均包括在本发明保护范围之内。

Claims

1.一种多层片式陶瓷电容器制备方法，其特征在于包括以下步骤，

S3. 陶瓷浆料烘干后，在PET离型膜上形成多个单元的单层陶瓷生片，对PET离型膜上的多个单元的单层陶瓷生片按单元切开，再将切开的多个单元的单层陶瓷生片叠层；

S4.将叠层好的多个单层陶瓷生片静水压合；

2.根据权利要求1所述的一种多层片式陶瓷电容器制备方法，其特征在于：所述的步骤S1中粘合剂为低分子量的聚乙烯醇缩丁醛。

3.根据权利要求1所述的一种多层片式陶瓷电容器制备方法，其特征在于：所述的步骤S1中内电极浆料的粘合剂为高分子量的聚乙烯醇缩丁醛。

4.根据权利要求3所述的一种多层片式陶瓷电容器制备方法，其特征在于：所述的高分子量的聚乙烯醇缩丁醛中还添加增塑剂，该增塑剂为邻苯二甲基丁苄脂。

5.根据权利要求1所述的一种多层片式陶瓷电容器制备方法，其特征在于：所述的步骤S1中溶剂为重量比为3：2的甲苯与无水乙醇混合溶剂。

6.根据权利要求1所述的一种多层片式陶瓷电容器制备方法，其特征在于：所述的步骤S2中，将陶瓷浆料通过流延机的浇注口，使陶瓷浆料覆盖于已经印刷有内电极图案的PET离型膜上，再通过流延机的烘干箱，对陶瓷浆料烘干。

7.根据权利要求6所述的一种多层片式陶瓷电容器制备方法，其特征在于：将陶瓷浆料覆盖于PET离型膜上的流延速率大于等于30m/min。

8.根据权利要求7所述的一种多层片式陶瓷电容器制备方法，其特征在于：所述的流延速率大于等于40m/min。

9.根据权利要求1所述的一种多层片式陶瓷电容器制备方法，其特征在于：所述的步骤S2中陶瓷生片的厚度为1.2－3.0微米。

10.根据权利要求1所述的一种多层片式陶瓷电容器制备方法，其特征在于：所述的步骤S1中离型剂为硅油。