CN103531356A - 安规片式多层陶瓷电容器的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种安规片式多层陶瓷电容器制备方法，在陶瓷介质膜上平行印刷内电极图形，层叠预订数量的陶瓷介质膜使相邻陶瓷介质膜相对同一位置的内电极图形错开交替层叠、形成层叠板，对层叠板进行切割获取安规片式多层陶瓷电容器生坯，在对层叠板进行切割时，使切割面具有间隔出现的内电极图形，且切割后的层叠板内部包括相对切割后的层叠板表面悬浮的内电极。通过上述安规片式多层陶瓷电容器制备方法制备的安规片式多层陶瓷电容器的内部具有悬浮的电极，保证电路处于开路状态，避免了电容器在受到应力开裂时容易出现短路的问题，也避免了因电容器短路、导致电击危及人身安全的问题发生。

Description

安规片式多层陶瓷电容器的制备方法

技术领域

本发明涉及电容器制备领域，特别是涉及一种安规片式多层陶瓷电容器制备方法。

背景技术

片式多层陶瓷电容器（Multi-layer Ceramic Capacitors，MLCC）是由陶瓷介质和金属内电极交互叠层构成的多层陶瓷电容器。其中交替又不相连的内电极分别与两端的外电极相连形成多个电容器的并联结构。

常规的片式多层陶瓷电容器受应力作用时容易开裂，电容器会失效，使所在电路容易造成短路，导致电击，危及人身安全。

发明内容

基于此，有必要针对常规的片式多层陶瓷电容器受应力作用时容易开裂、电容器会失效、使所在电路容易造成短路、导致电击危机人身安全问题，提供一种避免上述问题的安规片式多层陶瓷电容器制备方法。

一种安规片式多层陶瓷电容器制备方法，包括如下步骤：

在陶瓷介质膜上平行印刷内电极图形；

层叠预订数量的所述陶瓷介质膜使相邻陶瓷介质膜相对同一位置的内电极图形错开交替层叠，形成层叠板；

切割所述层叠板，使切割面具有间隔出现的内电极图形，且切割后的层叠板内部包括相对所述切割后的层叠板表面悬浮的内电极。

在其中一个实施例中，在所述在陶瓷介质膜上平行印刷内电极图形之前还包括制备所述陶瓷介质膜的步骤，具体包括如下步骤：

配置瓷浆，所述瓷浆包括瓷粉、粘合剂、增塑剂、分散剂、消泡剂和溶剂，其中所述粘合剂、所述增塑剂、所述分散剂、所述消泡剂与所述瓷粉的重量百分比分别为36%、5%、0.8%、0.5%；

对所述瓷浆进行磨砂分散获得所述陶瓷介质膜。

在其中一个实施例中，所述在陶瓷介质膜上平行印刷内电极图形的步骤为在所述陶瓷介质膜上平行印刷具有平滑型菱角的内电极图形。

在其中一个实施例中，所述平行印刷的内电极之间的间距不小于0.35mm。

在其中一个实施例中，在切割所述层叠板的步骤之前还包括对所述层叠板进行层压的步骤，所述对所述层压板进行层压的压力在150MPa以上。

在其中一个实施例中，在所述切割所述层叠板的步骤之后还包括对所述切割后的层叠板进行倒角、并进行抛光的步骤。抛光料为碳硅化合物。

在其中一个实施例中，所述对切割后的层叠板进行抛光的步骤为通过硅类研磨介质对所述切割后的层叠板的表面进行干粉研磨抛光。

在其中一个实施例中，在所述对切割后的层叠板进行倒角、抛光的步骤之后还包括在所述切割后的层叠板露出内电极的两端制备端电极的步骤，且每个所述端电极与所述切割后的层叠板的接触线均为直线。

在其中一个实施例中，所述端电极的厚度为0.3mm-0.4mm。

在其中一个实施例中，在所述制备端电极的步骤之后还包括通过表面整理剂对制备端电极后的层叠板进行表面处理、并通过封闭剂制作表面保护膜的步骤。

上述安规片式多层陶瓷电容器制备方法，在陶瓷介质膜上平行印刷内电极图形，层叠预订数量的陶瓷介质膜使相邻陶瓷介质膜相对同一位置的内电极图形错开交替层叠、形成层叠板，对层叠板进行切割获取安规片式多层陶瓷电容器生坯，在对层叠板进行切割时，使切割面具有间隔出现的内电极图形，且切割后的层叠板内部包括相对切割后的层叠板表面悬浮的内电极。通过上述安规片式多层陶瓷电容器制备方法制备的安规片式多层陶瓷电容器的内部具有悬浮的电极，保证电路处于开路状态，避免了电容器在受到应力开裂时容易出现短路的问题，也避免了因电容器短路、导致电击危及人身安全的问题发生。

附图说明

图1为一实施例的安规片式多层陶瓷电容器制备方法流程图；

图2为图1所示实施例步骤S110的流程图；

图3为传统印刷内电极图形的陶瓷介质膜平面示意图；

图4为使用图1所示实施例的制备方法印刷内电极图形和基准标记的陶瓷介质膜平面示意图；

图5为另一实施方式中印刷内电极图形和基准标记的陶瓷介质膜平面示意图；

图6为印刷绝缘介质的陶瓷介质膜的平面示意图；

图7为层叠陶瓷介质膜示意图；

图8为层叠板切面图；

图9为层叠板剖面图；

图10为另一实施例的层叠板剖面图；

图11为常规片式多层陶瓷电容器内部结构示意图；

图12为一级悬浮非屏蔽式安规片式多层陶瓷电容器内部结构示意图；

图13为一级悬浮屏蔽式安规片式多层陶瓷电容器内部结构示意图；

图14为多级悬浮屏蔽式安规片式多层陶瓷电容器内部结构示意图；

图15为图1所示实施例制备的安规片式多层陶瓷电容器的一侧俯视图；

图16为常规片式多层陶瓷电容器的一侧俯视图。

具体实施方式

一种安规片式多层陶瓷电容器制备方法，制备的安规片式多层陶瓷电容器内部含有悬浮的内电极，保证电路处于开路状态，避免了电容器在受到应力开裂时容易出现短路的问题，也避免了因电容器短路、导致电击危及人身安全的问题发生；通过上述安规片式多层陶瓷电容器制备方法制备的安规片式多层陶瓷电容器采用平滑型菱角的内电极，有效的增大了端头的间距，使接触点平整，防止尖端放电现象和电弧的出现，保证了电容器在高压下的安全性；通过上述安规片式多层陶瓷电容器制备方法制备的安规片式多层陶瓷电容器，在倒角过程中采用抛光技术对切割后的层叠板进行抛光，使之形成光洁的表面，以保证电容器的内电极充分暴露，保证内外电极的连接；并通过表面处理技术对安规片式多层陶瓷电容器进行表面处理，除掉瓷体表面的金属和粉尘，从而减少电容器表面飞弧，提高电容器的安全可靠性能。并且，在上述制备安规片式多层陶瓷电容器的过程中，在印刷内电极图形步骤后增加了印刷绝缘物质的步骤，防止陶瓷介质膜叠压时内电极图形变形，从而避免因内电极变形引起的电容器内部损伤、电气性能恶化等质量缺陷问题。

下面结合附图和实施例对安规片式多层陶瓷电容器制备方法进行进一步详细的说明。

图1所示，为一实施例的安规片式多层陶瓷电容器制备方法流程图。参考图1，一种安规片式多层陶瓷电容器制备方法，具体包括如下步骤：

步骤S110：制备陶瓷介质膜。

图2所示，为图1所示实施例步骤S110流程图。参考图2，上述制备陶瓷介质膜的步骤具体包括如下步骤：

步骤S112：配置瓷浆。

上述瓷浆的组成成分包括：瓷粉、粘合剂、增塑剂、分散剂、消泡剂和溶剂，其中溶剂与瓷粉的重量百分比为45%-55%，粘合剂、增塑剂、分散剂、消泡剂与瓷粉的重量百分比分别为36%、5%、0.8%、0.5%。通过上述比例的组成成分配置而成的瓷浆膜片膜片的电子显微镜图（SEM）很好，并且成瓷后的气孔率较低。

步骤S114：对瓷浆进行磨砂分散获得陶瓷介质膜。具体的，通过上述磨砂方式进行分散后的瓷浆流延膜片分散良好。

制作好瓷浆之后进行流延，将陶瓷浆料通过流延机的浇注口，使其涂布在绕行的聚对苯二甲酸类塑料（Polyethylene Terephthalat，PET）膜上，从而形成一层均匀的浆料薄层，再通过热风区将浆料中绝大部分溶剂挥发，经干燥后可得到陶瓷介质膜110（参考图4），一般膜片的厚度在10um-30um之间。

步骤S120：在陶瓷介质膜上平行印刷内电极。具体的，上述内电极120（参考图4）为镍内电极。

图3所示，为传统印刷内电极的陶瓷介质膜平面示意图。图4所示，为使用图1所示实施例的制备方法印刷内电极和基准标记的陶瓷介质膜平面示意图。

参考图3，传统印刷内电极的形状为长方形。具体的，参考图4，在陶瓷介质膜110上平行印刷内电极120为在陶瓷介质膜110上平行印刷菱角为平滑型菱角的内电极120。采用平滑型菱角的内电极120，有效的增大了端头的间距，使接触点平整，防止尖端放电现象和电弧的出现，保证了电容器在高压下的安全性。

具体的，上述平行印刷的内电极120之间的间距不小于0.35mm。一般在后续的切割程序中，在相邻内电极120之间进行切割。内电极120之间的距离增大，那么切割后的内电极120距离边缘的距离增大，即内电极120侧边的留边量增大。通过加大内电极120的留边量，减小电容器受到外部应力造成开裂等物理问题时受到的影响。

具体的，上述内电极120是通过丝印的方法印制在上述陶瓷介质膜110上。

具体的，可通过丝网印刷的方法在每个陶瓷介质膜110上平行印刷内电极120。利用专门设计的印刷设备，将流延制好的陶瓷介质膜110的PET膜以恒张力展开，根据丝网印刷原理，在陶瓷介质膜110表面以一定排列的方式，将内电极120浆料印刷成若干一定形状与尺寸的内电极120。参考图4，若干矩形内电极120以平行排列的方式印刷在陶瓷介质膜110上。在其他实施方式中，可以根据需要，以其他形状或其他排列方式印刷内电极120。参考图5，若干矩形内电极120以平行交错排列的方式印刷在陶瓷介质膜110上。

并且，在丝印上述内电极120的同时印制基准标记130。基准标记130用于在进行绝缘介质140（参考图6）填充时进行定位，保证绝缘物质能够准确填充到内电极120间隙。如图4所示，在陶瓷介质膜110相对方向分别印刷矩形的基准标记130。在其他实施方式中，也可通过其他方式设置基准标记130的位置和形状。在其他实施方式中，也可在印刷内电极120之后印刷基准标记130。

具体的，在印制内电极120之后还包括丝印绝缘物质的步骤（图未示）。参考图6，为印刷绝缘介质的陶瓷介质膜110的平面示意图。

具体的，也可通过丝网印刷方法在印刷有内电极120的陶瓷介质膜110上印刷绝缘介质140。通过具有机器视觉的高精密重复定位全自动薄膜丝网印刷设备，将在陶瓷介质膜110表面上印刷好内电极120的PET膜以恒张力展开，通过设置于丝网印刷机的机器视觉系统内的工业相机识别基准标记130，丝网印刷机将PET膜校准、定位，利用丝网印刷原理，在内电极120之间的间隙，通过印刷方式填充绝缘介质140。参考图6，上述填充绝缘介质140也就是“填平”内电极120之间的空隙，得到高平整度的印刷内电极120的陶瓷介质膜110，即电极图形膜片。

上述绝缘介质140为具有绝缘性能的混合物，也可为制备陶瓷介质膜110的瓷浆。图8所示，为层叠板切面图。参考图8，填充的绝缘介质140为制备陶瓷介质膜110的陶瓷浆料，制作过程中只引入一种绝缘物质，使制作工序更加简单。

步骤S130：层叠预订数量的陶瓷介质膜110使相邻陶瓷介质膜110相对同一位置的内电极120错开交替层叠，形成层叠板。

具体的，上述预订数量可根据需要确定，根据制作电容的容量不同其相应的数量不同。

图7所示，为层叠陶瓷介质膜示意图。片式多层陶瓷电容器是由陶瓷介质和金属内电极120交互叠层构成的多层陶瓷电容器。把印刷有内电极120的陶瓷介质膜110按预先设计的错位要求，叠压在一起，使之形成MLCC的巴块（Bar）。其中交替又不相连的内电极120分别与两端的外电极相连形成多个电容器的并联结构（参考图13），通过错开交替层叠每个陶瓷介质膜110，在切割后形成图13所示内电极120交错的结构。

具体的，层叠每个所述陶瓷介质膜110时，间隔相邻的每个陶瓷介质膜110的相对同一位置的内电极120在同一轴线上。参考图9，为层叠板剖视图。间隔相连的陶瓷介质膜110的外边缘在空间同一垂直线上。

具体的，上下相邻陶瓷介质膜110相对同一位置的内电极120的重叠区域以保证电容器的电气性能为宜，图9所示为重叠50%的示意图。在其他实施例中，重叠区域可根据需要进行调整。

步骤S140：对层叠板进行层压。

叠层好的巴块（Bar），用层压袋将巴块（Bar）装好，抽真空包封后，用等静压方式加压使巴块（Bar）中的层与层之间结合更加紧密，严实，以便于进行切割。填充绝缘介质140后的巴块即使进行加压，内电极120也不会因层压的压力作用产生变形，可充分提高片式多层陶瓷电容器的堆叠层数，容易生产出小尺寸、大容量的MLCC产品，且保证片式多层陶瓷电容器的质量。

具体的，上述对层压板进行层压的压力在150MPa以上。通过提高层压时的压力，让层叠板的介质充分致密，防止内部产生气泡造成击穿。

步骤S150：切割层叠板，使切割面具有间隔出现的内电极120，且切割后的层叠板内部包括相对切割后的层叠板表面悬浮的内电极120。

图10所示，为另一实施例的层叠板剖面图。图11所示，为传统片式多层陶瓷电容器结构示意图。图12所示，为一级悬浮非屏蔽式安规片式多层陶瓷电容器结构示意图。图13所示，为一级悬浮屏蔽式安规片式多层陶瓷电容器结构示意图。图14所示，为多级悬浮屏蔽式安规片式多层陶瓷电容器结构示意图。

参考图8，为图9所示切割方式的一侧切割面的示意图，切割面具有间隔出现的内电极120，每两个内电极120的切割面之间为填充的绝缘材料和陶瓷介质膜110，图8显示，上述绝缘物质为制造陶瓷介质膜110的瓷浆。

参考图11，为传统的片式多层陶瓷电容器结构示意图，每个电容器包括若干层叠的内电极120，在电容器内部每一个内电极120层只包括一个内电极120，并间隔排列。上述电容器，在收到外界应力开裂时，上下电极容易连接到一起造成短路，易出现电击现象，危及人身安全。

图1所示实施例，切割后的层叠板内部包括相对切割后的层叠板表面悬浮的内电极120，上述悬浮是指电容器内部的内电极120的表面全都不外露，包括一级悬浮（参考图9、图12和图13）和多级悬浮（参考图10和图14）。图9所示，为一级悬浮内电极120的切割示意图。图10所示，为三级悬浮内电极120的切割示意图。在对层叠板进行切割时，通过采用悬浮式的结构，可以保证电路处于开路状态，有效解决电容器在受到外界应力的作用下开裂失效的情况下出现短路的问题，避免了出现电击危机人身安全的情况发生。

步骤S160：对切割后的层叠板进行倒角、并进行抛光。

在完成巴块的切割后还要进行一系列的后续处理才能得到完整的片式多层陶瓷电容器。上述一系列后续处理包括排胶、烧结、倒角、封端即步骤S170制备端电极、烧端、电镀和性能测试等步骤。

排胶：将上述切割后的层叠板（即安规片式多层陶瓷电容器生坯）放置在承烧板上，按一定的温度曲线（最高温度一般在400度℃左右），经高温烘烤，去除芯片中的粘合剂等有机物质。通过排胶排除芯片中的粘合剂有机物质，以避免烧成时有机物质的快速挥发造成产品分层与开裂，以保证烧出具有所需形状的完好的瓷件，消除粘合剂在烧成时的还原作用。

烧结：排胶完成的电容器生坯进行高温处理，一般烧结温度在1140℃～1340℃之间。

倒角：烧结成瓷的电容器与水和磨介装在倒角罐，通过球磨、行星磨等方式运动，使之形成光洁的表面，以保证产品的内电极120充分暴露，保证内外电极的连接。

上述实施例，在完成倒角之后还包括进行抛光的步骤。上述抛光是指通过硅类研磨介质对切割后的层叠板（安规片式多层陶瓷电容器生坯）的表面进行干粉研磨抛光，可去除安规片式多层陶瓷电容器生坯的表面的金属和粉尘，有效地减少了电容器表面飞弧，提高了电容器的安全可靠性能。具体的，上述抛光材料为碳硅化合物。

步骤S170：在切割后的层叠板露出内电极120的两端制备端电极，且上述每个端电极与切割后的层叠板的接触线均为直线。

图15所示为图1所示实施例制备的安规片式多层陶瓷电容器的一侧俯视图。图16为传统制备方法制备的片式多层陶瓷电容器的一侧俯视图。参考图15和图16，端电极与切割后的层叠板的接触线为直线较端电极直接包裹切割后的层叠板，两个端电极之间的间距增大，使接触点平整，防止尖端放电和电弧的出现，保证了电容在高压下的安全性。一般的，上述端电极之间的距离d1不小于4.85mm。

具体的，参考图15，WB表示切割后的层叠板端部到所封的端电极内棱边的距离，其中WB为0.3mm-0.4mm。当WB范围在0.3mm-0.4mm之间时，生产的安规片式多层陶瓷电容器不会产生表面飞狐及焊接不良的现象，生产的安规片式多层陶瓷电容器的安全性能更好。

一般的，在进行封端（即制备端电极）的步骤之后还包括烧端和电镀的步骤（图未示）。

烧端：封端后产品经过低温烧结后才能确保内外电极的连接。并使端头与瓷体具有一定的结合强度。

电镀即端头处理，在端头表面镀上一层复合有机涂料（图未示）。具体的，上述有机涂料可为镍层、锡层或镍层和锡层的复合层。

步骤S180：通过表面整理剂对制备端电极后的层叠板进行表面处理、并通过封闭剂制作表面保护膜。

通过表面整理剂对制备端电极后的层叠板进行表面处理，可以除掉电容器表面的金属和粉尘，从而减少电容器的表面飞弧，提高电容器的安全可靠性能。通过封闭剂制作表面保护膜，使得安规片式多层陶瓷电容器的外观效果好，并且焊接效果以及固化效果良好。具体的，上述表面整理剂为酸性溶液。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种安规片式多层陶瓷电容器制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

在陶瓷介质膜上平行印刷内电极图形；

层叠预订数量的所述陶瓷介质膜使相邻陶瓷介质膜相对同一位置的内电极图形错开交替层叠，形成层叠板；

切割所述层叠板，使切割面具有间隔出现的内电极图形，且切割后的层叠板内部包括相对所述切割后的层叠板表面悬浮的内电极。

2.根据权利要求1所述的安规片式多层陶瓷电容器制备方法，其特征在于，在所述在陶瓷介质膜上平行印刷内电极图形之前还包括制备所述陶瓷介质膜的步骤，具体包括如下步骤：

配置瓷浆，所述瓷浆包括瓷粉、粘合剂、增塑剂、分散剂、消泡剂和溶剂，其中所述粘合剂、所述增塑剂、所述分散剂、所述消泡剂与所述瓷粉的重量百分比分别为36%、5%、0.8%、0.5%；

对所述瓷浆进行磨砂分散获得所述陶瓷介质膜。

3.根据权利要求1所述的安规片式多层陶瓷电容器制备方法，其特征在于，所述在陶瓷介质膜上平行印刷内电极图形的步骤为在所述陶瓷介质膜上平行印刷具有平滑型菱角的内电极图形。

4.根据权利要求1所述的安规片式多层陶瓷电容器制备方法，其特征在于，所述平行印刷的内电极之间的间距不小于0.35mm。

5.根据权利要求1所述的安规片式多层陶瓷电容器制备方法，其特征在于，在切割所述层叠板的步骤之前还包括对所述层叠板进行层压的步骤，所述对所述层压板进行层压的压力在150MPa以上。

6.根据权利要求1所述的安规片式多层陶瓷电容器制备方法，其特征在于，在所述切割所述层叠板的步骤之后还包括对所述切割后的层叠板进行倒角、并进行抛光的步骤。

7.根据权利要求6所述的安规片式多层陶瓷电容器制备方法，其特征在于，所述对切割后的层叠板进行抛光的步骤为通过硅类研磨介质对所述切割后的层叠板的表面进行干粉研磨抛光。

8.根据权利要求6所述的安规片式多层陶瓷电容器制备方法，其特征在于，在所述对切割后的层叠板进行倒角、抛光的步骤之后还包括在所述切割后的层叠板露出内电极的两端制备端电极的步骤，且每个所述端电极与所述切割后的层叠板的接触线均为直线。

9.根据权利要求8所述的安规片式多层陶瓷电容器制备方法，其特征在于，所述端电极的厚度为0.3mm-0.4mm。

10.根据权利要求8所述的安规片式多层陶瓷电容器制备方法，其特征在于，在所述制备端电极的步骤之后还包括通过表面整理剂对制备端电极后的层叠板进行表面处理、并通过封闭剂制作表面保护膜的步骤。

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