CN108847353B - 一种多层陶瓷电容器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多层陶瓷电容器的制备方法，本发明将烧结块与层叠体混在一起放置在承烧板上，再将层叠体烧结，烧结块中的助烧成分挥发从而在层叠体周围形成挥发浓度较高的局部气氛，能防止层叠体中的助烧成分的过度挥发，使烧结后得到的陶瓷体均匀致密、一致性好；烧结块的制备经过压合的步骤，故密度较大，烧结时能够为层叠体提供足够的局部气氛；烧结块的其中四个面具有向内凹陷的区域，因此将烧结块与层叠体混在一起时，烧结块的这四个面与层叠体难以形成较大面积的接触；烧结块的其余两个面为平整面并且材料为氧化锆，能与层叠体形成较大面积的接触，但由于氧化锆化学稳定性好，在层叠体烧结过程中不与层叠体发生反应并且粘连。

Description

一种多层陶瓷电容器及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电容器及其制备方法，尤其是一种多层陶瓷电容器及其制备方法。
背景技术
制备铜内电极多层陶瓷电容器需要采用低温烧结的陶瓷材料，以便与铜内电极共烧，因此其陶瓷材料中一般含有较多含量的助烧成分，以便能在低于铜的熔点的温度下烧结致密。由于助烧成分在高温烧结时往往容易挥发，容易使装载在同一承烧板上的陶瓷芯片出现一致性恶化的问题。具体是，装载在同一承烧板上的陶瓷芯片在高温烧结时，装载密度较大的陶瓷芯片，由于助烧成分挥发气氛浓度较高，能妨碍挥发的进行，因此较多的助烧成分保留在陶瓷芯片中形成液相促进陶瓷芯片的致密化过程，从而烧结后的陶瓷芯片均匀致密；而装载密度较小的陶瓷芯片则因为助烧成分挥发气氛浓度较低，助烧成分挥发损失严重，陶瓷芯片难以烧结致密。所以上述一致性恶化的现象表现为部分陶瓷芯片或陶瓷芯片的局部颜色不一致，瓷体疏松，强度低，这种现象在装载于最外围的陶瓷芯片中表现尤其显著。
对于上述的烧结一致性问题，已经有本领域所知的埋粉烧结法作为应对措施，例如采用含有助烧成分的粉末填埋陶瓷电容器进行烧结，以达到改善烧结气氛的目的，但由于填埋的粉末处于比较松散的堆积状态，往往未能提供足够的局部气氛，故未能解决问题。
CN201510347332.1公开了一种多层陶瓷电容器的制备方法，将采用相同陶瓷材料制备得到的层叠体和生坯块一起放置在承烧板上并使生坯块包围层叠体外围对层叠体进行烧结，生坯块经过压合的步骤，密度较高，能够提供足够的局部气氛并保证处于外围的层叠体获得良好的烧结一致性，但对于承烧板中部位置的层叠体，当其装载密度较小时，仍然存在上述烧结一致性问题。另一方面，由于陶瓷材料中的助烧成分较多，各表面平整的层叠体和各表面平整的生坯块相互接触时，两者容易相互粘连。
CN201510347334.0公开了一种多层陶瓷电容器的制备方法，将层叠体放置在用相同陶瓷材料制备得到的经过压合的第二基板上，再将放置有层叠体的第二基板放置在承烧板上对层叠体进行烧结，如此则不论层叠体在承烧板上各处位置的装载密度大小如何，都能够解决上述烧结一致性问题。但是由于陶瓷材料中的助烧成分较多，存在烧结后陶瓷体和第二基板容易相互粘连的问题。
CN201510347333.6公开了一种多层陶瓷电容器的制备方法，同样能够解决上述烧结一致性问题，并且层叠体与第一基板之间设置有隔离薄膜，因此烧结后两者不会发生粘连。但是由于排粘是对较大体积的第三基板进行，存在层叠体中所含的粘合剂排除不彻底从而烧结后的陶瓷体的致密度和均匀性下降的问题。
发明内容
基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种多层陶瓷电容器的制备方法。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种多层陶瓷电容器的制备方法，包括如下步骤：
(1)将掺杂有烧结助剂的陶瓷粉、粘合剂、有机溶剂混合均匀后得到陶瓷浆料，以陶瓷浆料为原料制备得到陶瓷膜；
(2)将金属浆料印刷在陶瓷膜上形成内电极图案，烘干后得到印刷有内电极图案的陶瓷膜；
(3)将印刷有内电极图案的陶瓷膜层叠后得到第一层叠单元，接着在第一层叠单元相对的两个侧面分别层叠步骤(1)得到的陶瓷膜，得到第一基板；
(4)将第一基板压合后切割，得到层叠体；
(5)将氧化锆粉、粘合剂、有机溶剂混合均匀后得到氧化锆浆料，以氧化锆浆料为原料制备得到氧化锆膜；
(6)将多个步骤(1)得到的陶瓷膜层叠后得到第二层叠单元，在第二层叠单元相对的两个侧面分别层叠步骤(5)得到的氧化锆膜，得到第二基板；
或者
将步骤(5)得到的氧化锆膜层叠后得到第二层叠单元，在第二层叠单元相对的两个侧面分别层叠多个步骤(1)得到的陶瓷膜后得到第三层叠单元，然后在第三层叠单元相对的两个侧面分别层叠氧化锆膜，得到第二基板；
(7)将第二基板压合后切割，得到生坯块；
(8)将生坯块放置在承烧板上，对生坯块进行排粘和烧结，得到烧结块；
(9)将层叠体、烧结块混合放置在承烧板上，对层叠体进行排粘和烧结，得到陶瓷体；然后在倒角后的陶瓷体的两个端面附上两个外电极，即可得到本发明所述多层陶瓷电容器。
优选地，所述步骤(8)中，所述烧结块包括第一烧结部和第二烧结部；所述第一烧结部由第一层叠部经排粘和烧结形成，所述第一层叠部由陶瓷膜层叠而成；所述第二烧结部由第二层叠部经排粘和烧结形成，所述第二层叠部由氧化锆膜层叠而成；所述第二层叠部层叠在所述第一层叠部相对的两侧表面上。
优选地，所述第一烧结部的厚度小于所述层叠体最短棱边的长度，这样更容易防止烧结块与层叠体形成较大面积的接触；所述第一烧结部的厚度为所述第二烧结部厚度的3倍以上，从而第一烧结部在烧结块中的占比较大，可以提供较多的局部气氛。
优选地，所述步骤(1)中，所述陶瓷膜的厚度为5～40μm；所述步骤(5)中，氧化锆膜的厚度为20～50μm。选择这样的范围，使得可制备的静电容量范围较大，同时陶瓷膜的制备也比较容易。氧化锆膜厚度选择这样的范围，采用流延珐制备氧化锆膜比较容易，并且便于调整层叠后的总厚度，还可以提高层叠效率。
优选地，所述步骤(9)中，在将层叠体、烧结块混合放置在承烧板上时，使所述烧结块完全包围最外围的层叠体。
优选地，所述步骤(1)中，所述掺杂有烧结助剂的陶瓷粉、粘合剂、有机溶剂的重量比为：掺杂有烧结助剂的陶瓷粉：粘合剂：有机溶剂＝10：(3～5)：(6～9)。
更优选地，所述陶瓷粉为锆酸钙或锆酸锶；所述烧结助剂为SiO2或Bi2O3；所述粘合剂为聚乙烯醇缩丁醛；所述有机溶剂为甲苯和乙醇的混合溶剂，所述甲苯和乙醇的重量比为(1～1.5)：1。
更优选地，在所述掺杂有烧结助剂的陶瓷粉中，所述烧结助剂的质量百分含量为4～15％。
优选地，采用球磨法将掺杂有烧结助剂的陶瓷粉、粘合剂、有机溶剂混合均匀，球磨时间为10～16h。
优选地，所述陶瓷浆料中还包含改性添加剂，所述改性添加物为钙的氧化物、钛的氧化物、锰的氧化物中的至少一种，所述掺杂有烧结助剂的陶瓷粉与改性添加物的重量比为：掺杂有烧结助剂的陶瓷粉：改性添加物＝(96～97)：(3～4)。
本发明所述步骤(3)中，按预定的数量将印刷有内电极图案的陶瓷膜层叠，得到第一层叠单元。然后在第一层叠单元相对的两个侧面分别层叠陶瓷膜以形成分别覆盖第一层叠单元相对的两个侧面的两个保护层，形成保护层、第一层叠单元和保护层依次层叠的结构，得到第一基板。
一般的，第一层叠单元可以为1～40个印刷有内电极图案的陶瓷膜层叠得到。分别覆盖层叠单元相对的两个侧面的两个保护层可以为1～20个陶瓷膜层叠得到。
优选地，所述步骤(5)中，所述氧化锆粉、粘合剂、有机溶剂的重量比为：氧化锆粉：粘合剂：有机溶剂＝100:(40～45):(40～50)。
本发明所述步骤(5)中，将氧化锆粉、粘合剂、有机溶剂混合均匀的操作为：采用球磨法将氧化锆粉、粘合剂、有机溶剂混合均匀，球磨时间可以为7h～10h。
优选地，所述步骤(8)中，所述烧结块的其中四个面分别具有两处向内凹陷的区域；所述烧结面的其中两个面为平整的面；所述平整的面的材料为氧化锆。
优选地，所述步骤(6)中，将镍浆印刷在步骤(1)所得的陶瓷膜上形成附加层，将印刷有附加层的陶瓷膜层叠后得到第二层叠单元，接着在第二层叠单元相对的两个侧面分别层叠氧化锆膜，得到第二基板。
优选地，所述步骤(8)中，对生坯块进行排粘和烧结的操作中，排粘的具体过程为：在空气氛围下，将生坯块加热至260℃～450℃并保温2小时～4小时以排除粘合剂；或者在保护性气体氛围下，将生坯块加热至400℃～600℃并保温3小时～6小时以排除粘合剂；
烧结的具体过程为：在还原性气体氛围下，将排粘后的生坯块加热至980℃～1050℃并保温1.5h～3h进行烧结，烧结完成后得到烧结块。本发明所述烧结温度具有使烧结块的其中四个面形成凹陷区域的效果。
更优选地，所述保护性气体氛围为氮气气氛、氩气气氛或氦气气氛；还原性气体氛围为氮气和氢气的混合气体氛围，其中，氢气与氮气的体积比为(0.1～3)：100。
优选地，所述层叠体为长方体，所述烧结块为矩形体。
优选地，在将层叠体放置在承烧板上之前，还包括将层叠体与玉米淀粉充分混合的步骤。这样可以使层叠体的表面粘附有玉米淀粉，玉米淀粉起隔粘作用，有助于防止烧结后的陶瓷体之间、以及陶瓷体与烧结块粘连。
同时，本发明还提供一种所述制备方法制备得到的多层陶瓷电容器。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明所述多层陶瓷电容器的制备过程中，将烧结块与层叠体混在一起放置在承烧板上，再将层叠体烧结，烧结块中的助烧成分挥发从而在层叠体周围形成挥发浓度较高的局部气氛，能防止层叠体中的助烧成分的过度挥发，使烧结后得到的陶瓷体均匀致密、一致性好。
烧结块的制备经过压合的步骤，故密度较大，烧结时能够为层叠体提供足够的局部气氛。
承烧板上的层叠体被烧结块靠贴包围，则不论层叠体的装载密度如何，都处在烧结块形成的局部气氛的影响范围内，将层叠体放置在承烧板上的操作较为方便。
烧结块的其中四个面具有向内凹陷的区域，因此将烧结块与层叠体混在一起时，烧结块的这四个面与层叠体难以形成较大面积的接触。烧结块的其余两个面为平整面并且材料为氧化锆，能与层叠体形成较大面积的接触，但由于氧化锆化学稳定性好，在层叠体烧结过程中不与层叠体发生反应并且粘连。因此，烧结后的陶瓷体不易与烧结块粘连。
可以对体积较小的层叠体进行排粘，层叠体中的粘合剂排除得比较彻底，陶瓷体的致密度和介电性能较好。
附图说明
图1为本发明所述多层陶瓷电容器的制备方法的一种流程图；
图2为本发明第一实施方式中的生坯块的侧视图；
图3为本发明第一实施方式中的烧结块的侧视图；
图4为烧结层叠体时将层叠体放置在承烧板上的俯视图；
图5为烧结层叠体时层叠体、烧结块和承烧板的俯视图；
图6为本发明第二实施方式中的生坯块的侧视图；
图7为本发明第二实施方式中的烧结块的侧视图；
图8为本发明第三实施方式中的生坯块的侧视图；
图9为本发明第三实施方式中的烧结块的侧视图；
图10为实施例1～3和对比例1～4的多层陶瓷电容器的直流击穿电压曲线图；
其中，201、第一层叠部；202、第二层叠部；203、第一烧结部；204、第二烧结部；10、层叠体；20、烧结块；30、承烧板；22、附加层。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
第一实施方式
本发明所述多层陶瓷电容器的一种实施例，结合图1，本实施例所述多层陶瓷电容器通过以下方法制备所得：
步骤1：将掺杂有烧结助剂的陶瓷粉、粘合剂、有机溶剂混合均匀后得到陶瓷浆料，接着以陶瓷浆料为原料制备得到陶瓷膜。
本实施方式中，将掺杂有烧结助剂的陶瓷粉、粘合剂、有机溶剂混合均匀的操作为：采用球磨法将掺杂有烧结助剂的陶瓷粉、粘合剂、有机溶剂混合均匀，球磨时间可以为10h～16h。
陶瓷浆料中，掺杂有烧结助剂的陶瓷粉、粘合剂和有机溶剂的质量比为10：(3～5)：(6～9)。
本实施方式中，掺杂有烧结助剂的陶瓷粉中，烧结助剂的质量百分比为4％～15％。陶瓷粉的主要成分为锆酸钙或锆酸锶，烧结助剂可以为SiO2或Bi2O3，粘合剂为聚乙烯醇缩丁醛，有机溶剂为质量比为(1～1.5)：1的甲苯和乙醇的混合溶剂。
在一个优选的实施例中，陶瓷浆料中还包括改性添加物。改性添加物可以为钙的氧化物、钛的氧化物或锰的氧化物，掺杂有烧结助剂的陶瓷粉与改性添加物的质量比为(96～97)：(3～4)。
以陶瓷浆料为原料制备得到陶瓷膜的操作中，可以采用流延法将陶瓷浆料形成陶瓷膜，得到的陶瓷膜的厚度可以为5～40μm。
步骤2：将金属浆料印刷在陶瓷膜上形成内电极图案，烘干后得到印刷有内电极图案的陶瓷膜。
将金属浆料印刷在陶瓷膜上形成内电极图案的操作中，金属浆料中的金属可以为铜，印刷选择丝网印刷工艺。
步骤3：将印刷有内电极图案的陶瓷膜层叠后得到第一层叠单元，接着在第一层叠单元相对的两个侧面分别层叠陶瓷膜，得到第一基板。
按预定的数量将印刷有内电极图案的陶瓷膜层叠，得到第一层叠单元。然后在第一层叠单元相对的两个侧面分别层叠陶瓷膜以形成分别覆盖第一层叠单元相对的两个侧面的两个保护层，形成保护层、第一层叠单元和保护层依次层叠的结构，得到第一基板。
一般的，第一层叠单元可以为1～40个印刷有内电极图案的陶瓷膜层叠得到。分别覆盖层叠单元相对的两个侧面的两个保护层可以为1～20个陶瓷膜层叠得到。
步骤4：将第一基板压合后切割，得到层叠体。
步骤4具体可以为：将第一基板固定在不锈钢板上用等静压法压合，使第一基板内各膜层紧密粘接；然后按预定尺寸纵横切割第一基板，得到多个长方体的层叠体，最后将层叠体从不锈钢板上脱离下来。
步骤5：将氧化锆粉、粘合剂和有机溶剂混合均匀后得到氧化锆浆料，接着以氧化锆浆料为原料制备得到氧化锆膜。
本实施方式中，将氧化锆粉、粘合剂、有机溶剂混合均匀的操作为：采用球磨法将氧化锆粉、粘合剂、有机溶剂混合均匀，球磨时间可以为7h～10h。
氧化锆浆料中，氧化锆粉、粘合剂和有机溶剂的质量比为100:(40～45):(40～50)。
本实施方式中，粘合剂为聚乙烯醇缩丁醛，有机溶剂为质量比为(1～1.5)：1的甲苯和乙醇的混合溶剂。
以氧化锆浆料为原料制备得到氧化锆膜的操作中，可以采用流延法将氧化锆陶瓷浆料形成氧化锆膜，得到的氧化锆膜厚度可以为20微米～50微米。
步骤6：将多个陶瓷膜层叠后得到第二层叠单元，接着在第二层叠单元相对的两个侧面分别层叠氧化锆膜，得到第二基板。
一般的，第二层叠单元可以为4～40个陶瓷膜层叠得到，在第二层叠单元相对的两个侧面层叠的氧化锆膜的数量可以分别为1～10个。
步骤7：将第二基板压合后切割，得到生坯块。
步骤7具体可以为：将第二基板用等静压法压合，使第二基板内各膜层紧密粘接；然后按预定尺寸纵横切割第二基板，得到多个生坯块。
切割第二基板得到的生坯块如图2所示，为矩形体并且六个面均为平整的面。生坯块包括一个第一层叠部201和两个第二层叠部202。第一层叠部由多个陶瓷膜层叠而成。两个第二层叠部分别层叠在第一层叠部相对的两侧表面上，分别由氧化锆膜层叠而成。
步骤8：将生坯块放置在承烧板上，接着对生坯块进行排粘和烧结，得到烧结块。
将生坯块放置在承烧板上，最好是无重叠地放置以防止烧结块之间粘片。
对生坯块进行排粘和烧结的操作中，排粘的具体过程为：在空气氛围下，将生坯块加热至260℃～450℃并保温2小时～4小时以排除粘合剂；或者在保护性气体氛围下，将生坯块加热至400℃～600℃并保温3小时～6小时以排除粘合剂。
保护性气体氛围可以为氮气气氛、氩气气氛或氦气气氛。
对生坯块进行排粘和烧结的操作中，烧结的具体过程为：在还原性气体氛围下，将排粘后的生坯块加热至980℃～1050℃并保温1.5h～3h进行烧结，烧结完成后得到烧结块。
还原性气体氛围可以为氮气和氢气的混合气体氛围，其中，氢气与氮气的体积比为(0.1～3)：100。
生坯块在烧结过程中，第一层叠部发生收缩，而第二层叠部由于是由烧结温度相对较高的氧化锆组成，在烧结生坯块的加热温度下基本不发生收缩，结果生坯块平行于层叠方向的原本平整的四个面，分别形成向内凹陷的区域，而垂直于层叠方向的两个面则保持平整。烧结得到的烧结块如图3所示，大致为矩形体并且其中四个面具有向内凹陷的区域。烧结块包括第一烧结部203和第二烧结部204，第一烧结部由第一层叠部经排粘和烧结形成，第二烧结部由第二层叠部经排粘和烧结形成。第一烧结部的厚度为T，优选的，T小于层叠体的最短的棱边的长度，这样更容易防止烧结块与层叠体形成较大面积的接触。。优选的，T为第二烧结部的厚度的3倍以上，从而第一烧结部在烧结块中的占比较大，可以提供较多的局部气氛。烧结块优选为正方体。通过控制层叠的陶瓷膜和氧化锆膜的数量、压合第二基板所用的压力等工艺参数以及切割第二基板的切割步距，可以方便地控制烧结块的棱边尺寸以及第一烧结部和第二烧结部的厚度。
步骤9：将层叠体放置在承烧板上，接着将烧结块放置在承烧板上并与层叠体混在一起，再对层叠体进行排粘和烧结，得到陶瓷体。
如图4所示，将层叠体10放置在承烧板30上，最好是无重叠地放置以防止烧结后的陶瓷体之间粘片。接着可以用筛网将烧结块20均匀地撒在承烧板上，使烧结块与层叠体混在一起，如图5所示。再对层叠体进行排粘和烧结，得到陶瓷体。烧结时，烧结块的第一烧结部中的助烧成分挥发从而在层叠体周围形成挥发浓度较高的局部气氛，能防止层叠体中的助烧成分的过度挥发，使烧结后得到的陶瓷体均匀致密、一致性好。优选的，使烧结块完全包围最外围的层叠体，并且烧结块基本填满层叠体之间的空隙，进一步优选的，使烧结块完全包覆所有的层叠体，如此能保证烧结时所有的层叠体都处于由烧结块所提供的局部气氛的影响范围内。
当烧结块为正方体时，用筛网筛撒烧结块时，烧结块比较容易通过筛孔，操作较为方便。
对层叠体进行排粘和烧结的操作中，排粘的具体过程为：在保护性气体氛围下，将层叠体加热至400℃～600℃并保温3h～6h以排除粘合剂。
保护性气体氛围可以为氮气气氛、氩气气氛或氦气气氛。
对层叠体进行排粘和烧结的操作中，烧结的具体过程为：在还原性气体氛围下，将排粘后的层叠体加热至980℃～1050℃并保温1.5h～3h进行烧结，烧结完成后得到陶瓷体。
还原性气体氛围可以为氮气和氢气的混合气体氛围，其中，氢气与氮气的体积比为(0.1～3)：100。
由于烧结块的其中四个面具有向内凹陷的区域，将烧结块与层叠体混在一起时，烧结块的这四个面与层叠体难以形成较大面积的接触。烧结块的其余两个面为平整面并且材料为氧化锆，能与层叠体形成较大面积的接触，但由于氧化锆的化学稳定性好，在层叠体烧结过程中不与层叠体发生反应并且粘连。因此，烧结后的陶瓷体不易与烧结块粘连。优选的，第一烧结部的厚度要小于层叠体的最短的棱边的长度，这样更容易防止烧结块与层叠体形成较大面积的接触。。
根据需要，还可以在将层叠体放置在承烧板上之前，增加将层叠体与玉米淀粉充分混合的步骤，使层叠体的表面粘附有玉米淀粉，玉米淀粉起隔粘作用，有助于防止烧结后的陶瓷体之间、以及陶瓷体与烧结块粘连。烧结后可以利用尺寸差异将陶瓷体与烧结块筛分。
步骤10：将陶瓷体倒角后，分别在倒角后的陶瓷体的两个端面附上两个外电极，得到多层陶瓷电容器。
对陶瓷体进行倒角的操作可以为：将陶瓷体以行星磨或滚磨的方法倒角，使其边角变得圆滑。
分别在倒角后的陶瓷体的两个端面附上两个外电极的操作具体为：分别在倒角后的陶瓷体的两个端面涂覆铜金属浆料，在保护性气体氛围下，将涂覆有铜金属浆料的陶瓷体加热至750℃～850℃并保温10min～12min以烧结铜金属浆料，烧结后形成分别紧密附着在陶瓷体的两个端面的两个外电极。
保护性气体氛围可以为氮气气氛、氩气气氛或氦气气氛。
可以理解，上述多层陶瓷电容器的制备方法中，陶瓷体的制备和烧结块的制备可以同时执行，并且对层叠体进行排粘以及对生坯块进行排粘，可以采用相同的温度曲线和气氛制度，对层叠体进行烧结以及对生坯块进行烧结，可以采用相同的温度曲线和气氛制度，如此则制备更为方便。
第二实施方式
本发明所述多层陶瓷电容器的一种实施例，本实施例所述多层陶瓷电容器通过以下方法制备所得：
步骤1至步骤5与第一实施方式相同。
步骤6：将氧化锆膜层叠后得到第二层叠单元，接着在第二层叠单元相对的两个侧面分别层叠多个陶瓷膜得到第三层叠单元，然后在第三层叠单元相对的两个侧面分别层叠氧化锆膜得到第二基板。
步骤7：将第二基板压合后切割，得到生坯块。
步骤7具体可以为：将第二基板用等静压法压合，使第二基板内各膜层紧密粘接；然后按预定尺寸纵横切割第二基板，得到多个生坯块。
切割第二基板得到的生坯块如图6所示，为矩形体并且六个面均为平整的面。生坯块包括交替层叠的两个第一层叠部和三个第二层叠部。第一层叠部由多个陶瓷膜层叠而成。第二层叠部由氧化锆膜层叠而成。两个第一层叠部分别层叠在其中一个第二层叠部的相对两侧，其余两个第二层叠部分别层叠在两个第一层叠部的另一侧。
步骤8：将生坯块放置在承烧板上，接着对生坯块进行排粘和烧结，得到烧结块。
对生坯块进行排粘和烧结的操作中，排粘的具体过程为：在空气氛围下，将生坯块加热至260℃～450℃并保温2小时～4小时以排除粘合剂；或者在保护性气体氛围下，将生坯块加热至400℃～600℃并保温3小时～6小时以排除粘合剂。
保护性气体氛围可以为氮气气氛、氩气气氛或氦气气氛。
对生坯块进行排粘和烧结的操作中，烧结的具体过程为：在还原性气体氛围下，将排粘后的生坯块加热至980℃～1050℃并保温1.5h～3h进行烧结，烧结完成后得到烧结块。
还原性气体氛围可以为氮气和氢气的混合气体氛围，其中，氢气与氮气的体积比为(0.1～3)：100。
生坯块在烧结过程中，第一层叠部发生收缩，而第二层叠部由于是由烧结温度相对较高的氧化锆组成，在烧结生坯块的加热温度下基本不发生收缩，结果生坯块平行于层叠方向的原本平整的四个面，分别形成两处向内凹陷的区域，而垂直于层叠方向的两个面则保持平整。烧结得到的烧结块如图7所示，大致为矩形体并且具有四个分别具有两处向内凹陷的区域的面。烧结块包括第一烧结部和第二烧结部，第一烧结部由第一层叠部经排粘和烧结形成，第二烧结部由第二层叠部经排粘和烧结形成。第一烧结部的厚度为T，优选的，T小于层叠体的最短的棱边的长度，这样更容易防止烧结块与层叠体形成较大面积的接触。优选的，T为第二烧结部的厚度的3倍以上，从而第一烧结部在烧结块中的占比较大，可以提供较多的局部气氛。烧结块优选为正方体。通过控制层叠的陶瓷膜和氧化锆膜的数量、压合第二基板所用的压力等工艺参数以及切割第二基板的切割步距，可以方便地控制烧结块的棱边尺寸以及第一烧结部和第二烧结部的厚度。
步骤10至步骤11与第一实施方式相同。但需要说明的是，本实施方式中，由于烧结块的其中四个面均具有两处向内凹陷的区域，较之第一实施方式只有一处向内凹陷的区域，凹陷区域的厚度(即第一烧结部和第二烧结部的厚度)更小，因此将烧结块与层叠体混在一起时，更容易防止烧结块与层叠体形成较大面积的接触，从而烧结后的陶瓷体不易与烧结块粘连。可以理解，本实施方式的烧结块的尺寸以及第一烧结部的尺寸较之第一实施方式具有更宽的选择范围，尤其是在制备小尺寸陶瓷体时，仍然允许烧结块的尺寸较大，从而烧结块的制备比较方便。
第三实施方式
本发明所述多层陶瓷电容器的一种实施例，本实施例所述多层陶瓷电容器通过以下方法制备所得：
步骤1至步骤5与第一实施方式相同。
步骤6：将镍浆印刷在步骤1所得的陶瓷膜上形成附加层，将印刷有附加层的陶瓷膜层叠后得到第二层叠单元，接着在第二层叠单元相对的两个侧面分别层叠氧化锆膜，得到第二基板。
将镍浆印刷在陶瓷膜上形成附加层的操作中，印刷选择丝网印刷工艺。附加层的厚度可以为2～5μm。
一般的，第二层叠单元可以为4～38个印刷有附加层的陶瓷膜层叠得到，在第二层叠单元相对的两个侧面层叠的氧化锆膜的数量可以分别为1～10个。
步骤7：将第二基板压合后切割，得到生坯块。
步骤7具体可以为：将第二基板用等静压法压合，使第二基板内各膜层紧密粘接；然后按预定尺寸纵横切割第二基板，得到多个生坯块。
切割第二基板得到的生坯块的侧视图如图8所示，为矩形体并且六个面均为平整的面。生坯块包括一个第一层叠部201和两个第二层叠部202。第一层叠部由多个印刷有附加层22的陶瓷膜层叠而成。两个第二层叠部分别层叠在第一层叠部相对的两侧表面上，分别由氧化锆膜层叠而成。
步骤8至步骤10与第一实施方式相同。烧结块的侧视图如图9所示；需要说明的是，由于本实施方式的烧结块中含有镍，在步骤9中可以利用磁选法更方便地将陶瓷体与烧结块分离，而这时步骤8中对生坯块进行排粘最好采用保护性气体氛围，以防止镍被氧化而使得磁选困难。通过设定附加层的厚度、印刷有附加层的陶瓷膜的层叠数量以及附加层在陶瓷膜上的覆盖面积，可以控制烧结块中镍的含量从而保证实行磁选时产生足够的吸力。
将实施例1～3和对比例1～4的多层陶瓷电容器(0201规格，标称静电容量2.7pF，静电容量误差级别为B级)进行对比，其中，对比例1是采用粉末填埋的方法烧结层叠体，对比例2、3、4分别是按照CN201510347332.1、CN201510347334.0、CN201510347333.6的方法烧结层叠体。采用排水法测量1万个陶瓷体的平均密度，将陶瓷体形成外电极后用HP4278A电容表在25℃下以1MHz测试频率及1.0Vrms测试频率测试静电容量，并采用耐压测试仪测试直流击穿电压。测量测试结果见表1和图10。
表1测量测试结果
Figure BDA0001679039550000141
由表1和图10可见，实施例1～3中所有层叠体都受到烧结块所提供的局部气氛保护，粘合剂排除也较为彻底，所以烧结后的陶瓷体外观合格，一致性好，没有粘片现象，密度较高，介电性能良好并且集中度高。对比例1的填埋粉末因松散堆积，未能提供足够的局部气氛，造成较大比例的陶瓷体外观异常，密度降低，静电容量和直流击穿电压都严重分散。对比例2中，位于承烧板中部位置个别装载密度较小的层叠体没有受到生坯块提供的局部气氛保护，于是有一定比例的陶瓷体外观不一致、密度降低并且介电性能分散，并且由于层叠体和生坯块的接触面积较大，存在陶瓷体和烧结后的生坯块粘片的现象。对比例3虽然没有外观一致性问题，介电性能也良好，但由于陶瓷体和该例中的第二基板的接触面积大，故存在大比例粘片，不能适应大批量生产。对比例4的陶瓷体外观合格，也没有粘片，但因粘合剂排除不彻底，妨碍了烧结时层叠体的致密化，密度显著降低，因陶瓷体致密度和均匀性较差，静电容量和直流击穿电压都明显分散。综上可知，本发明制备得到的陶瓷体均匀致密、一致性好，介电性能优良。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种多层陶瓷电容器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将掺杂有烧结助剂的陶瓷粉、粘合剂、有机溶剂混合均匀后得到陶瓷浆料，以陶瓷浆料为原料制备得到陶瓷膜；
(2)将金属浆料印刷在陶瓷膜上形成内电极图案，烘干后得到印刷有内电极图案的陶瓷膜；
(3)将印刷有内电极图案的陶瓷膜层叠后得到第一层叠单元，接着在第一层叠单元相对的两个侧面分别层叠步骤(1)得到的陶瓷膜，得到第一基板；
(4)将第一基板压合后切割，得到层叠体；
(5)将氧化锆粉、粘合剂、有机溶剂混合均匀后得到氧化锆浆料，以氧化锆浆料为原料制备得到氧化锆膜；
(6)将多个步骤(1)得到的陶瓷膜层叠后得到第二层叠单元，在第二层叠单元相对的两个侧面分别层叠步骤(5)得到的氧化锆膜，得到第二基板；
或者
将步骤(5)得到的氧化锆膜层叠后得到第二层叠单元，在第二层叠单元相对的两个侧面分别层叠多个步骤(1)得到的陶瓷膜后得到第三层叠单元，然后在第三层叠单元相对的两个侧面分别层叠氧化锆膜，得到第二基板；
(7)将第二基板压合后切割，得到生坯块；
(8)将生坯块放置在承烧板上，对生坯块进行排粘和烧结，得到烧结块；
(9)将层叠体、烧结块混合放置在承烧板上，对层叠体进行排粘和烧结，得到陶瓷体；然后在倒角后的陶瓷体的两个端面附上两个外电极，即可得到所述多层陶瓷电容器；
所述步骤(8)中，所述烧结块包括第一烧结部和第二烧结部；所述第一烧结部由第一层叠部经排粘和烧结形成，所述第一层叠部由陶瓷膜层叠而成；所述第二烧结部由第二层叠部经排粘和烧结形成，所述第二层叠部由氧化锆膜层叠而成；所述第二层叠部层叠在所述第一层叠部相对的两侧表面上；所述第一烧结部的厚度小于所述层叠体最短棱边的长度，所述第一烧结部的厚度为所述第二烧结部厚度的3倍以上；
当步骤(6)为：将步骤(5)得到的氧化锆膜层叠后得到第二层叠单元，在第二层叠单元相对的两个侧面分别层叠多个步骤(1)得到的陶瓷膜后得到第三层叠单元，然后在第三层叠单元相对的两个侧面分别层叠氧化锆膜，得到第二基板；所得烧结块的其中四个面分别具有两处向内凹陷的区域；所得烧结块的其中两个面为平整的面；所述平整的面的材料为氧化锆；
所述步骤(1)中，所述陶瓷膜的厚度为5～40μm；所述步骤(5)中，氧化锆膜的厚度为20～50μm。
2.如权利要求1所述的多层陶瓷电容器的制备方法，其特征在于，所述步骤(9)中，在将层叠体、烧结块混合放置在承烧板上时，使所述烧结块完全包围最外围的层叠体。
3.如权利要求1所述的多层陶瓷电容器的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)中，将镍浆印刷在步骤(1)所得的陶瓷膜上形成附加层，将印刷有附加层的陶瓷膜层叠后得到第二层叠单元，接着在第二层叠单元相对的两个侧面分别层叠氧化锆膜，得到第二基板。
4.如权利要求1所述的多层陶瓷电容器的制备方法，其特征在于，所述步骤(8)中，对生坯块进行排粘和烧结的操作中，排粘的具体过程为：在空气氛围下，将生坯块加热至260℃～450℃并保温2～4小时以排除粘合剂；或者在保护性气体氛围下，将生坯块加热至400℃～600℃并保温3～6小时以排除粘合剂；
烧结的具体过程为：在还原性气体氛围下，将排粘后的生坯块加热至980℃～1050℃并保温1.5～3小时进行烧结，烧结完成后得到烧结块。
5.如权利要求1所述的多层陶瓷电容器的制备方法，其特征在于，所述层叠体为长方体，所述烧结块为矩形体。
6.一种由权利要求1～5任一项所述制备方法制备得到的多层陶瓷电容器。
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