CN1129843A - 陶瓷电子器件的制造方法及制造装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陶瓷电子器件的制造方法及其制造装置,其是在有机类软性支撑体上,涂敷陶瓷涂料并形成未烧结陶瓷层。在该工序之前或之后,在软性支撑体上形成第一电极标记,接着,根据用第一电极标记的图像处理所获得的信息,进行电极的印刷定位,并在未烧结陶瓷层上印刷电极。由此,能使电极图形的位置偏差最小。
Description
本发明涉及陶瓷电子器件的制造方法及制造装置。
作为制造电容、压电元件、PTC热敏电阻、NTC热敏电阻及非线性电阻等陶瓷电子器件的方法的一,在软性支撑体上用流延法涂敷含有陶瓷粉、有机粘合剂、可塑剂及溶剂等的陶瓷涂料,形成被称为未烧结层的未烧结陶瓷层,并在其上用网印法形成钯、银、镍等的电极的方法是大家熟知的方法。在得到叠层构造时,在把得到的未烧结层堆叠到所希望的叠层数后,经加压切断工序获得未烧结陶瓷元件。将如此得到的未烧结陶瓷元件中粘合剂烧除并在1000℃-1400℃下烧结的,再在获得的烧结体上形成银、银-钯、镍、铜等终端电极后便得到陶瓷电子器件。
利用上述制造方法,例如,制造叠层陶瓷电容器时,作为小型化、大容量的手段,考虑减薄由每一层介质组成的陶瓷层的厚度,增多叠层数。但是,把未烧结陶瓷层从软性支撑体上剥离并叠层是很困难的。特别是薄膜未烧结陶瓷层的情况,不能从软性支撑体上很好地剥离未烧结陶瓷层,成品率非常低。此外,因为还要加工修整薄的未烧结陶瓷层,故所制造出的产品中,电极短路等不合质量情况多有发生。
作为解决这样问题的手段,特开昭63-188926号曾提出。在软性支撑体上热转印未烧结陶瓷层的方法。但是,在热转印方式时,位于未烧结陶瓷层一侧面的上侧电极和位于另一侧面的下侧的电极位置重合不好。而且,由于每次叠层都必须做热转印,制造效率不高。
进而,未烧结陶瓷层变薄,且越多叠层,为得到陶瓷电子器件,则需要软性支撑体的使用量越多,导致成本上升。
为改善这样的问题,例如:特开平6-342736号公报公布了在软性支撑体上,通过电介质陶瓷层形成工序和在电介质陶瓷层上印刷电极工序,只在所需要的叠层数上反复进行,来获得叠层体的方法。但是,该已有技术一直没有公布防止叠层体的电极图形位置偏离的有效的方法。
本发明的目的是提供既可减薄未烧结陶瓷层,又能显著减小剥离难度和发生产品特性不合格等问题的概率,并获得高精度,高可靠性陶瓷电子器件的制造方法及制造装置。
本发明的另一目的是提供既可用较少的软性支撑体使用量,又很好适用于批量制造的陶瓷电子器件的制造方法及制造装置。
本发明的又一目的是提供可得到使电极图形的位置偏差最小的陶瓷电子器件的制造方法和制造装置。
为达成上述目的,本发明采取以下技术方案:本发明提供的陶瓷电子器件的制造方法,其特征在于:包括未烧结陶瓷层形成工序;第一电极标记形成工序和印刷工序;
所述未烧结陶瓷层形成工序是在有机类软性支撑体上涂敷陶瓷涂料,并形成未烧结陶瓷层的工序,
所述第一电极标记形成工序是在所述软性支撑体上形成第一电极标记的工序;
所述印刷工序是根据由所述第一电极标记的图像处理所获得的信息,进行电极的印刷定位,并在上述未烧结陶瓷层上印刷所述的电极的工序。
所述的陶瓷电子器件的制造方法,其特征在于:所述陶瓷涂料是从电介质陶瓷材料以及非线性电压陶瓷材料群中至少选取一种陶瓷粉体作为主要成分。
所述的陶瓷电子器件的制造方法,其特征在于,所述陶瓷涂料含有5vol%-20vol%的陶瓷粉体。
所述的陶瓷电子器件的制造方法,其特征在于所述陶瓷涂料至少含有相对于陶瓷粉体为0.05-5%重量的磷酸脂型或磺酸型界面活性剂中的一种。
所述的陶瓷电子器件的制造方法,其特征是在所述软性支撑体上反复进行所述的未烧结层形成工序和所述的印刷工序。
所述的陶瓷电子器件的制造方法,其特征是在具有在多次进行所述的未烧结层形成工序和所述的印刷工序后,从所述的软性支撑体上剥离所得到的叠层未烧结层,然后,将所述剥离得到的多个叠层未烧结层进行叠层的工序。
所述的陶瓷电子器件的制造方法,其特征在于:所述的印刷工序包括在所述未烧结层上印刷第二电极标记的工序,
根据由所述第二电极标记的图像处理所得到的信息,对所述叠层未烧结层进行叠层。
所述的陶瓷电子器件的制造方法,其特征在于:由所述第二电极标记与所述第一电极标记的相对位置关系,算出被修正的电极印刷位置。
所述的陶瓷电子器件的制造方法,其特征在于:所述软性支撑体的一个面被用作陶瓷涂料涂敷面,上述陶瓷涂料涂敷面具有进行剥离处理的区域和不进行剥离处理的区域。
所述的陶瓷电子器件的制造方法,其特征在于所述不进行剥离处理的区域设在宽度方向的两侧。
所述的陶瓷电子器件的制造方法,其特征在于:所述软性支撑体在所述不进行剥离处理的区域外侧具有进行剥离处理的区域。
所述的陶瓷电子器件的制造方法,其特征在于:
所述软性支撑体至少在一侧表面上带有着色区域;
所述第一电极标记具有与所述着色区域的着色不相同的着色,且其形成在所述软性支撑体上的着色区域附近或者在该着色区域内。
所述的陶瓷电子器件的制造方法,其特征是:
在所述着色区域的表面,不进行所述的剥离处理,所述第一电极标记印刷在所述着色区域上。
所述的陶瓷电子器件的制造方法,其特征在于:
所述软性支撑体,至少在一侧表面上带有着色区域、上述第一电极标记具有与所述着色区域的着色不相同的着色,且其形成在所述软性支撑体的同所述着色区域相重叠的区域内。
所述的陶瓷电子器件的制造方法,其特征在于,
所述着色区域的着色是黄色,粉色、淡绿色或白色的任一种,而所述第一电极标记是黑色系列。
所述的陶瓷电子器件的制造方法,其特征是所述第一电极标记形成工序包含在所述印刷工序中。
本发明提供的陶瓷电子器件的制造装置,其特征在于:包括未烧结陶瓷层形成装置、第一电极标记形成装置和印刷装置,
所述未烧结陶瓷层形成装置,是在软性支撑体上涂敷陶瓷涂料并形成未烧结陶瓷层的装置;
所述第一电极标记形成装置是在所述软性支撑体上形成第一电极标记的装置;
所述印刷装置,是根据由所述第一电极标记的图像处理所获得的信息,进行电极的印刷定位,并在上述未烧结陶瓷层上印刷所述电极的装置。
所述的陶瓷电子器件制造装置,其特征在于具有供给装置、卷绕手段,
所述供给手段,在一侧面上带有未烧结陶瓷层的有机材料的软性支撑体,
所述印刷手段是在由所述供给装置提供的所述软性支撑体的未烧结陶瓷层上印刷电极的装置,
所述卷绕手段卷绕从所述供给装置经由所述印刷装置供给的软性支撑体。
所述的陶瓷电子器件的制造装置,其特征在于:
所述印刷手段具有印刷用工作台和工作台驱动装置,所述印刷用工作台带有承载所述软性支撑体的印刷支承面,所述印刷支承面构成真空吸附面,
所述工作台驱动装置驱动所述印刷用工作台。
所述的陶瓷电子器件制造装置,其特征在于:
所述工作台驱动装置,可沿在所述印刷支承面上有假想的两个垂直轴X方向和Y方向以及围绕与所述两轴都相垂直的轴旋转的θ方向上驱动所述印刷用工作台。
所述的陶瓷电子器件制造装置、其特征在于,
所述印刷装置包含有图像处理装置,所述图像处理装置包括多台摄像机,所述摄像机的受光部设在所述印刷用工作台上。
所述的陶瓷电子器件制造装置,其特征在于:
所述图像处理装置具有从所述摄像机的受光部到达所述摄像机的光学通路,所述光学通路包括有把从所述受光部来的光入射到所述摄像机的反射镜。
所述的陶瓷电子器件制造装置,其特征在于:
其具有定长给进装置,前述定长给进装置真空吸附由所述印刷装置处理后的所述软性支撑体,并进行定长的给进。
所述的陶瓷电子器件制造装置,其特征在于,所述印刷装置在所述未烧结层上印刷第二电极标记。
所述的陶瓷电子器件制造装置,其特征在于,所述未烧结陶瓷层形成装置具有引导所述软性支撑体的滚筒,所述滚筒与所述软性支撑体的印刷面完全不接触。
所述的陶瓷电子器件制造装置,其特征在于:所述未烧结陶瓷层形成装置包括涂敷头和多个滚筒,所述涂敷头在沿一个方向移动的软性支撑体的一侧面上涂敷陶瓷涂料;
所述各滚筒设置成只分别与同所述软性支撑体涂敷有陶瓷涂料的面相反的一面相接触。
所述的陶瓷电子器件制造装置,其特征在于所述涂敷头为挤压式结构。
所述的陶瓷电子器件制造装置,其特征在于,所述涂敷头并设有多个喷嘴。
所述的陶瓷电子器件制造装置,其特征在于包括有定量泵和质量流量计,通过前述定量泵及质量流量计,控制所述涂敷头的涂料供给量。
所述的陶瓷电子器件制造装置,其特征在于,对所述软性支撑体加有0,1-1.5kgf/(100mm宽)的张力。
所述的陶瓷电子器件制造装置,其特征在于具有干燥装置,用于干燥由所述软性支撑体承载着的未干燥的电极。
所述的陶瓷电子器件制造装置,其特征在于所述未干燥电极含有高沸点溶剂。
所述的陶瓷电子器件制造装置,其特征在于所述干燥装置带有通过所述软性支撑体的干燥室,在前述干燥室通有热风,以使前述未干燥的电极干燥。
所述的陶瓷电子器件制造装置,其特征在于所述干燥室中的热风温度设定在从约45℃到约80℃的范围内。
所述的陶瓷电子器件制造装置,其特征在于,所述干燥装置中,在所述干燥室内设有远红外线发热器。
本发明具有以下优良的效果:
本发明的陶瓷电子器件的制造方法包括:未烧结陶瓷层形成工序、第一电极标记形成工序和印刷工序。在前述未烧结陶瓷层形成工序中,在有机类软性支撑体上涂敷陶瓷涂料并形成未烧结陶瓷层(以下称为未烧结层)。前述第一电极标记形成工序是在前述软性支撑体上形成第一电极标记。在前述印刷工序中,根据用前述第一电极标记的图像处理所获得的信息,判定电极的印刷位置,并在前述未烧结层上印刷前述电极。
因为本发明是包括在软性支撑体上涂敷陶瓷涂料并形成未烧结层的未烧结层形成工序和在未烧结层上印刷电极的印刷工序,所以可提高批量生产能力。
而且,在软性支撑体上形成了供图像处理用的第一标记后,当印刷电极时,由于是根据用第一电极标记的图像处理得到的信息进行电极印刷的定位,所以,可在以第一电极标记为基准的一定位置上,高精度形成电极。因此,即使是复杂的电极叠层构造,也可以在短时间高精度地形成的。
如叠层陶瓷电容器等,在需要叠层时,只进行必需次数的未烧结层形成工序及印刷工序后,可采用把未烧结层从软性支撑体剥离,接着将剥离获得的多片陶瓷未烧结层叠层的工序。此时,因为是以厚的叠层带的状态来使用的,所以,没必要把单层未烧结层从软性支撑体剥离,也没有处理的必要。另外也不需要热转印工序。因此,可以简单地制造高精度、高可靠性的叠层陶瓷电子器件。还有,有电极部分和无电极部分的层差,由未烧结层的形成和电极印刷的反复进行而被吸收,为此,因层差而导致的裂纹等缺陷也得到改善。此外,因通过前述工序,可以得到多层未烧结层和电极形成一体叠层芯片,所以以前冲压后出现的脱层问题也就不存在了。
在需要叠层时,印刷工序可以包含在未烧结层上印刷第二电极标记的工序。而且,根据由该第二片电极标记的图像处理所获得的信息,带有电极的陶瓷生坯片进行叠层。如第二电极标记作为基准的一定位置关系那样可以高精度地进行相互电极的定位,将多个未烧结层叠层带重叠起来。另外,在因寿命等而更换制版时,也能够通过观察相对与电极同时形成的第二电极标记的第一电极标记的位置关系,短第一电极标记和电极的相对位置,由此进行图像处理。
以下参照附图,对本发明的实施例做详细说明:
图1表示本发明的陶瓷电子器件制造方法的流程图;
图2表示本发明的陶瓷电子器件制造方法的另一实施例的流程图;
图3是由本发明的制造方法制造的陶瓷电子器件产品的部分截面图;
图4是表示本发明的陶瓷电子器件制造方法中的未烧结层的形成工序示图;
图5表示本发明的陶瓷电子器件制造方法中的未烧结层形成工序的另一实施例主图;
图6是图4及图5所示工序中使用的挤压式涂敷头的截面图;
图7是在图4及图5所示工序中使用的挤压式涂敷头的另一实施例的截面图;
图8是经过图4及图5所示工序获得的软性支撑体的平面图;
图9是经过图4及图5所示工序获得的软性支撑体的截面图;
图10是在图4及图5所示工序中使用的软性支撑体另一实施例的截面图;
图11是在图4及图5所示工序中使用的软性支撑体的又一侧的截面图;
图12是由第一电极标记形成工序得到的软性支撑体的平面图;
图13是用图9所示的软性支撑体形成未烧结层时的局部放大截面图;
图14是用图10所示的软性支撑体形成未烧结层时的局部放大截面图;
图15是适用于第一电极标记形成工序的软性支撑体的截面图;
图16是用图15中所示的软性支撑体形成未烧结层及第一电极标记的截面图;
图17是用另外的软性支撑体形成未烧结层及第一电极标记的截面图;
图18是用又一个软性支撑体形成未烧结层及第一电极标记的截面图;
图19是用另外一个软性支撑体形成未烧结层及第一电极标记的截面图;
图20是用于本发明的陶瓷电子器件制造方法中的图像处理印刷装置示意图;
图21根据略表示包含于图20所示的图像处理印刷装置中的图像处理装置构成的示意图;
图22表示图20所示的图像处理装置中的用于图像处理的摄像机的配置的示意图;
图23表示图20所示的图像处理装置中用于图像处理的摄像机的视场区域图;
图24是由图20所示的图像处理印刷装置印刷第一次的电极后得到的软性支撑体的平面图;
图25是图24中所示的软性支撑体的侧视图;
图26是说明根据用图像处理摄像机的图像信息的位置重合示意图;
图27是说明根据利用图像处理用摄像机的图像信息进行位置重合时的修正θ的示意图;
图28是表示在根据利用图像处理用摄像机的图像信息进行位置重合时,修正θ后状态的示意图;
图29是说明根据利用图像处理用摄像机的图像信息进行位置重合时X轴方向位置重合的示意图;
图30是说明根据利用图像处理用摄像机的图像信息进行位置重合时Y轴方向位置重合的示意图;
图31表示校正用摄像机的设置台的示意图;
图32表示干燥装置实施例的示意图;
图33表示干燥装置另一实施例的示意图;
图34表示用于图32及图33所示的干燥装置的热风发生装置的实施例的示意图;
图35是由图20所示的图像处理印刷装置即刷第二次的电极后得到的软性支撑体的平面图;
图36是图35所示的软性支撑体的侧面图;
图37是其他例的由图20所示图像处理印刷装置所得到的电极的平面图;
图38是用本发明图1所示的制造方法获得的叠层体的截面图;
图39是用本发明用图2所示制造方法获得的另外叠层体的截面图;
图40表示图39所示的叠层体的切断工艺示意图;
图41是由图40所示的切断工艺得到的叠层体的截面图;
图42表示地把图41所示的叠层体进一步堆叠的工艺示意图;
图43表示在图42所示的叠层体上堆叠保护层的工艺图;
图44表示图38所示的叠层体的切断工艺的示意图;
图45是由图44所示的切断工艺得到的叠层体的截面图;
图46是从图43或图45所示的叠层体加压、切断得到的叠层原芯片立体图;以及
图47是说明电极的位置偏差量最大值ΔGmax含义的示意图。
本发明可广泛适用于陶瓷电容、压电元件、PTC热敏电阻、NTC热敏电阻或非线性电阻等陶瓷电子器件的制造。图1所示的制造流程,预先将陶瓷粉调制成涂料,然后将陶瓷涂料涂敷在软性支撑体上形成未经烧结的未烧结层。
陶瓷涂料的主要成分为至少从电介质陶瓷、压电陶瓷、正温度系数陶瓷、负温度系数陶瓷及电压非线性陶瓷等各种材料中选定的一种陶瓷粉。
陶瓷涂料应至少含磷酸脂型与磺酸型表面激活剂的一种,其含量为相对陶瓷粉0.05%-5%的重量。
在配制陶瓷涂料阶段,作为主要成分的陶瓷粉,使其含有磷酸脂型和磺酸型表面激活剂中至少一种的含量为陶瓷粉重量的0.05%-5%,由此在以"干上湿(Wet On Dry)"形成未烧结层时,均可完全避免出现针孔,从而几乎可以完全防止出现短路的毛病。如果表面激活剂的含量超过5%,未烧结层的干燥性就会很差,转印到软性支撑体等上面时成品率很低。添加量少于0.05%时,则无法达到添加效果。
未烧结层成型工序采用挤压式涂敷头时;所用陶瓷涂料最好含5vol%-20vol%的陶瓷粉。这种陶瓷涂料与以往使用的涂料相比,粘度低得多。因为粘度低的陶瓷涂料干燥收缩率大,为了在干燥后能够得到均匀的厚度,涂料的供给量要多,涂敷头前端与软性支撑体间的间隙也要大,可以避免出现涂敷头划出的条痕。
调制陶瓷涂料的溶剂可选用氯化亚甲基、醋酸乙基、丙酮、丁酮等。用于陶瓷涂料的胶合剂可以广泛选用已被用的溶于有机溶剂的胶合剂,比如可以是丙烯、聚乙烯醇缩丁醛、乙基纤维素等。
接着,使未烧结层干燥后在未烧结层上印刷电极。电极印刷工序中,采用图象处理技术印刷电极。印刷工序之前或在与第一道印刷工序同时,要在软性支撑体上形成图象处理用的第一电极标记。在印刷工序里根据由第一电极标记进行图象处理得出的信息来决定电极的印刷位置。这样,在以第1电极标记为基准一定的位置上,就可以形成高精度的电极。所以,即使是制造复杂的电极叠层结构,也可以做到精度高而时间短。电极印刷完毕后,便可转入干燥工序。
上述工序中,从未烧结层成型工序到经以图象处理的电极印刷工序到干燥工序,直至达到需要的设定叠层数为止,均在软性支撑体上重复进行。在达到设定的叠层数时,在位于最上层的电极和支撑电极的未烧结层的表面上,形成作为保护层的未烧结层。然后,将电极及未烧结层的叠层体切断,便得到叠层陶瓷电容,再经过烧结、从端部引出电极等必要工序后,即可得到叠层陶瓷电容产品。
依据图1所示的制造方法,包括在软性支撑体上涂敷陶瓷涂料形成未烧结陶瓷层的未烧结层成型工序,以及在未烧结层上印刷电极的电极印刷工序,因此可提高批量生产。
采用这种制造方法,并且不需要将未烧结层一层一层地从软性支撑体上剥下来,不需要加工修整,也不需要热转印工序,因而可以简便地制造出高精度、高可靠性的叠层陶瓷电子器件。另外,有电极部分与无电极部分之间的层差,通过重复进行未烧结层成型与电极印刷,被吸收,从而改善由层差引发的裂纹等缺陷问题得到改善。还有,由于可以得到多层未烧结层与电极两者形成一个整体的叠层原芯片,以前冲切后出现脱层的现象也就不存在了。
图2所示的制造方法与图1所示的制造方法不同之处在于,经过多次重复进行未烧结层成型工序与电极印刷工序而达到设定的叠层数之后,将叠层未烧结层从软性支撑体上剥下来,再将多剥离下来的叠层薄膜重叠起来。再经过加压切断工序、烧结工序及外加电极引线等必要的工序,即制成叠层陶瓷电容的成品。
图2所示的制造方法,其印刷工序包括在未烧结层上印刷第二电极标记根据对第二电极标记进行图象处理得出的信息,进行叠层未烧结层的重叠。这样,就成为把第二电极标记作为基准的一定位置关系,可以高精度地决定互电极的位置,将多个未烧结层叠层带重叠起来。保护层另外形成薄膜,用叠层机重叠。
下面要对图1与图2所示的各步骤,以叠层陶瓷电容的制造方法为例进一步加以详细说明。图3所示为采用本发明提出的方法制造出的叠层陶瓷电容。叠层陶瓷电容1在电介质层2的内部埋设有多个电极3。电极3每隔1个分别与端子电极4、4相连。
电介质陶瓷涂料的调制
将钛酸钡、氧化铬、氧化钇、碳酸锰、碳酸钡、碳酸钙、氧化硅等烧成颗粒直径为0.1μm-1.0μm的粉末后,以BaTiO3的摩尔百分数为100,换算成Cr2O3的摩尔百分数为0.3,换算为MnO的摩尔百分数是0.4,换算为BaO的摩尔百分数是2.4,换算为CaO的摩尔百分数为1.6,换算为SiO2的摩尔百分数是4,换算为Y2O3的摩尔百分数是0.1的组成混合在一起,用球式磨机研磨混合24小时,加以干燥处理后便制成电介质原料。按重量取此电介质陶瓷粉100份重量、聚丙烯脂5份重量、氯化亚甲基40份重量、丙酮25份重量和矿物溶剂油6份重量相混合。再添加磷酸酯型表面激活剂和磺酸型表面激活剂至少一种,加入量为电介质陶瓷粉重量的0.05%-5%的范围。然后,用与市场出售的φ10mm氧化锆小球,由台罐混合24小时,便得到成电介质陶瓷涂料。
未烧结层形成工序
将经过上述步骤调制成的电介质陶瓷涂料,涂敷于连续供给的软性支撑体上形成未烧结层。图4为未烧结层成型工序示意图。本发明的未烧结层成型工序采用挤压式涂敷头。
以前,形成各未烧结层的普通方法是日本专利“特开昭63-188926号公报”上提出的流延法,它对于允许未烧结层较厚的情况是一种有效的方法。但是,如果要用来制造干燥后厚度小于10μm的未烧结层,就会出现下述问题。
首先,流延法利用陶瓷涂料本身的重量流到支撑体上,当选用的涂料粘度较低而流动性较强时,涂料便在支撑体上过分漫延,因而无法形成所需厚度的未烧结层。陶瓷涂料的粘度主要由陶瓷粉的体积比决定,陶瓷粉的体积比越小粘度越低。流延法为了保证涂料的粘度与流动性符合要求,必须使陶瓷粉的体积比超过20%。因此,更低比决定的陶瓷涂料的流动性的体积比不能是比上述体积比。
因为陶瓷涂料的粘度越高干燥收缩率越小,所以涂料粘度高时要得到干燥后均匀的厚度就必须涂得很薄。必须使陶瓷粉的体积比超过20%的流延法,必须将其刮刀的刀口与支撑体之间的间隙设定于对应由上述体积比决定的涂料粘度的值上,或比其更小的值上。因此,形成的未烧结层有许多条状痕。
而且,因为不得不减小刮刀刀口与支撑体间的间隙,并以减小陶瓷涂料层的厚度,所以容易产生针孔。涂敷于支撑体上的陶瓷涂料层从软性支撑体的表面上剥离也会产生针孔。从软性支撑体剥离陶瓷涂料层时,涂料层越薄,越容易产生针孔。
另外,流延法的基本工作特点决定了它的刮刀宽度方向两侧会漏涂料,使得未烧结层宽度方向的两端粘附上涂层残渣。这种涂层残渣在糊制印刷电极时,粘附到筛网印板上,使网印版使用寿命缩短,而其落入叠层之间则造成针孔。针孔的存在容易导致叠层陶瓷电容短路或耐压性能差,是一个丞待解决的重要课题。
采用挤压式涂敷头的未烧结层形成工序可以解决用流延法的未烧结层形成工序而存在的上述问题。
如图4所示,涂敷头10将陶瓷涂料17a挤出涂敷到沿F1方向移动的软性支撑体19的一个面上。软性支撑体19可用透明,半透明或不透明的塑料薄膜制成。图中的11是供带滚筒,121-127是导引滚轴,161,162是,蛇行修正滚轴,14是干燥炉,13是卷带滚筒。
设置滚轴121-127、151、152、161、162各自只与软性支撑体19的陶瓷涂料17a涂敷面的反面相接触。为了得到均匀的未烧结层面,在吸力滚轴151-152间,控制张力,从而控制涂敷头10的挤入尺寸和喷嘴角度。
过去的陶瓷涂料涂敷装置,滚轴121-127、151、152、161、162中,总有某些滚轴与涂敷陶瓷涂料17a的一面相接触。在实施例中,设置滚轴121-127、151、152、161、162各自只与软性支撑体19的陶瓷涂料17a涂敷面的反面接触。由这种结构,滚轴121-127、151、152、161、162均不接触涂敷成型的未烧结层43,可以避免因损伤未烧结层43而产生针孔。
涂敷头10以挤压出陶瓷涂料17a来涂敷,它的基本特点就是不会从涂敷头宽度方向两侧泄漏陶瓷涂料17a。因此,它不会象流延法那样在未烧结层43宽度方向的两端附着涂层残渣。从而,不会有残渣在糊制印刷电极时粘到网印版上的问题,既可以延长网印版的寿命,还可以防止残渣造成针孔。结果,可以得到短路和耐压特性不会格率极低的叠层陶瓷电子器件。
图4所示的陶瓷涂料涂敷装置包括定量泵6和质量流量计9。定量泵6和质量流量计9对供给挤压式涂敷头10的涂料量进行控制。图中符号7代表精密的定量齿轮泵,8是过滤器。定量齿轮泵7是为提高定量泵控制涂料供给量的精度而设置的。过滤器8是为最终滤除杂质而设置的。所以,从挤压式涂敷头10出来的涂料17a的喷出是稳定,可以形成表面精度高且厚度偏差小的均匀未烧结层43。17是盛陶瓷涂料17a的容器,17b是搅拌机。
图5是与本发明有关的陶瓷涂料涂敷装置的另一个实施例。图5中与图4相同的部件用相同的符号表示,这里不再加以说明。容器17包括外筒171和内筒172,通过供给外筒惰性气体或氮气N2的压力,给与内筒172中的陶瓷涂料17a加挤压力。17是装陶瓷涂料17a的容器、17b是搅拌机。
图6是说明用涂敷头10来形成未烧结层43的情况的示意图。符号46是排出陶瓷涂料的缝隙,47是上流侧喷嘴,48是下流侧喷嘴,49是涂料积存槽,53是积存槽的涂料供给口。符号F1表示软性支撑体19的移动方向。
图7是使用另一种挤压式涂敷头形成未烧结层的情况的示意图。这种涂敷头有两个喷嘴461、462。符号491和492代表涂料积存槽,531和532分别是积存槽491和492的涂料供给口。使用这种挤压式涂敷头10时,如图7所示的那样,贮存在涂料积存槽491内的陶瓷涂料17a通过缝隙461涂敷于软性支撑体19上形成陶瓷涂料层431后,又通过缝隙462连续在被涂敷的陶瓷涂料层431上面,再重叠涂上一层陶瓷涂料层432。这样可以抑制出现针孔。
前面说过,挤压式涂敷头10可以形成没有条痕状的均匀未烧结层。除此之外,它还有下述优点,就是在一次形成的未烧结层43上面再次形成未烧结层是非常有效的。流延法中,因为刮刀经常接触软性支撑体19,虽然进行第一次未烧结层成型时没有什么问题,但在第二次以后形成未烧结层时刮刀必定会接触到第一层未烧结层43的干燥面。因此特别是第一层未烧结层的靠刀口侧被削的问题。而且,由于随着叠层数的增加,总的厚度也增加,则完全与刮刀的上流一侧相接触,最终完全剥离。
关于这点,对于挤压式涂敷头10,预先前形成的未烧结层43之上再次形成未烧结层43时,涂敷头10不与先前形成的未烧结层43相接触,可以得到没有切削完好无损的未烧结层43。
与上述挤压式涂敷头10配套使用的陶瓷原17a含有5vol%-20%的陶瓷粉。这种陶瓷涂料17a的粘度比过去使用的陶瓷涂料的粘度低得多。粘度低的陶瓷涂料干燥收缩率大,为了使其干燥后有均匀的厚度可以增加涂敷量,可以加大涂敷头10的前端与软性支撑体19之间的间隙,并可避免产生涂敷头划出的条痕。
另外,由于可以加大涂敷头10的前端与软性支撑体19之间的间隙并以增加涂料涂敷厚度,这确实能够防止针孔的产生。除了条状痕会产生针孔外,涂敷于软性支撑体19上的陶瓷涂料层从软性支撑体19的表面剥离开也会产生针孔。陶瓷涂料层从软性支撑体19上的剥离,陶瓷涂料层越薄越容易发生。如上所述,依据本发明,由于陶瓷涂料17a的涂敷厚度可以加大,因此不容易产生陶瓷涂料剥离,不容易产生针孔。
虽然在实施例中,所使用的陶瓷涂料为电介质陶瓷粉,但与挤压式涂敷头10配套使用的陶瓷涂料不受特别的限制,如前面所说的那样,除了电介质陶瓷以外,还包括压电陶瓷,非线性电阻陶瓷,热敏电阻陶瓷等各种陶瓷材料。
图8是已经涂敷有未烧结层43的软性支撑体19的平面图。
剥离工序
图1及图2已经说明,与本发明有关的制造方法包括将成形的未烧结层从软性支撑体上剥下来的工序。以前,在这种剥离工序中,要做到不损伤未烧结层而要将其从软性支撑体剥离是很困难的,得到的产品中,多有发生短路等性能不合格,叠层成品率低之类的问题。这一问题在未烧结层很薄的情况下尤为严重。比此,制造叠层陶瓷电容时,作为小型化和大容量化的手段,必须将每一层电介质层减薄,并增加叠层数。这种情况就不容易将很薄的未烧结层剥下来,叠层成品率非常低。而且,因为要对很薄的未烧结层进行加工修整,制造出来的成品有许多短路等质量不合格的。
为使剥离性好,考虑先对软性支撑体上要涂敷陶瓷涂料的整个面进行剥离处理。但是,如果太容易剥离,则相反,涂层稍受外力就会从软性支撑体上剥离开,破损的涂层碎片作为异物夹在叠层界面将造成结构缺陷。
下面介绍一种软性支撑体,它可以使未烧结层具有适当的剥离性与密着性,即使是很薄的涂层,出现剥离困难和制成品特性不合格的概率也明显减小。
图9是经过剥离处理的软性支撑体的横截面图。软性支撑体19的陶瓷涂料涂敷面上除了有剥离处理区190处,还有非剥离处理区191。剥离处理可以通过在软性支撑体19的一面薄薄地被覆上由例如象硅(Si)之类形成的用于剥离的膜。
如上所述,软性支撑体19的陶瓷涂料涂敷面上因为有剥离处理区190,所以在软性支撑体19上成型的未烧结层可以容易地从软性支撑体19上剥离下来。
而且,由于陶瓷涂料涂敷面除了剥离处理的区域190外,还有非剥离处理区191,所以又提高了未烧结层对软性支撑体的密着性。因此,印刷电极时未烧结层不会从软性支撑体上剥离开来粘附在制版上,也不会有破损的涂层碎片成为杂质夹在叠层界面里造成结构缺陷。还有,也不会因对未烧结层的喷嘴、刮刀等陶瓷涂料涂敷工具接触未烧结层,而使未烧结层从软性支撑体上剥离开。
当剥离膜190在完全覆盖软性支撑体19的整个面上时,未烧结层的边缘有可能从软性支撑体19上剥离开而粘附在制版上,破损的边缘在叠层时有可能成为异物夹在叠层界面里而造成结构缺陷。而且,针对未烧结层的喷嘴或刮刀等陶瓷涂料涂敷工具稍为碰到涂层也有可能使涂层从软性支撑体上剥离开。
软性支撑体19上如果象设非剥离处理区那样形成剥离用膜190,那未因为未烧结层的边缘软性支撑体19的密着性高,就可以避免出现上述问题。对这一类,后面还要进一步加以详细说明。
图9的实施例中,由于非剥离处理区191设在软支撑体19的宽度方向的两侧,所以未烧结层边缘对软性支撑体19的密着性高,上述作用进一步得到加强。非剥离处理191的宽度在通常的制造条件下为0.5-20mm。
图10是与本发明有关的软性支撑体的另一个实施例的截面图。在此实施例中,非剥离处理区191设在软性支撑体19宽度方向的两侧,其中包括标记形成区192。标记形成区192被着上颜色,可以通过把与软性支撑体19反差大的颜色涂料,沿软性支撑体长度方向附着成条状来形成标记形成区192。此标记形成区192的作用是在后面将要介绍的图象处理中用来准确检测电极标记和间隔标记。
图11是本发明的软性支撑体19的又一个实施例的横截面图。在此实施例中,非剥离处理区191设在软性支撑体19宽度方向的两侧,同时在非剥离处理区191的外侧还有剥离处理区190。
图12是已形成未烧结层43的软性支撑体平面图。图13是用图9所示的软性支撑体形成未烧结层43的截面图。图14是用图10所示的软性支撑体形成未烧结层的截面图。软性支撑体19如图9-图11所示的那样,在陶瓷涂料涂敷面设有剥离处理区190和非剥离处理区191。通过先实施这样的剥离处理,在完成必要层数的叠层工序之后,形成于软性支撑体19之上的最底层未烧结层43可以顺利地从软性支撑体19上剥下来。
如图9所示,用于剥离的膜190未覆盖软性支撑体19的整个面,在软性支撑体19宽度方向的两侧形成非剥离处理区191。
图13所示的软性支撑体19的优点已在图9-图11得到说明。也就是说用于剥离的膜190覆盖软性支撑体19整个面的情况,在后面将要介绍的内部电极印刷工序中,担心未烧结层43的边缘有可能从软性支撑体19上剥离而粘附在制版上,而破损的边缘可能在叠层时成为异物夹在叠层界面造成结构缺陷。另外,喷嘴10稍为碰到未烧结层43,未烧结层43也有可能从软性支撑体19上剥离开。
对此,如图13所示,为在软性支撑体19宽度方向的两边设置非剥离处理区191,一旦形成剥离用膜190,因为未烧结层43的边缘对软性支撑体的密着性高,就可以避免出现上述问题。非剥离处理区191的宽度在通常的制造条件下为0.5-20mm,比剥离处理区190小得多。
图14中,非剥离处理区191设在软性支撑体19宽度方向的两侧,在这个区191内形成标记形成区192。涂敷未烧结层43,使其宽度方向的端沿位于剥离用膜190与标记形成区192之间。不妨碍图象处理的范围内,未烧结层43的涂敷也可使其宽度方向的端沿与标记形成区192重叠。
未烧结层43形成后,软性支撑体19通过干燥炉14干燥,然后卷到收带卷筒上(见图4)。
第一电极标记形成工序
接着,在电极印刷之前,在具有未烧结层43的软性支撑体19上形成图象处理用的第一电极标记a1、b1、c1、d1和间隔标记e1上述的图12是已经形成第一电极标记a1-d1及间隔标e记的支撑体19的平面图。
在下一步电极印刷工序中,第一电极标记a1、b1、c1、d1用作,根据图象处理得到的信息进行电极印刷定位的目标。因而,在使用摄像机的图象处理中,为使电极图形的位置偏差最小,重要的是在一电极标记a1、b1、c1、d1的着色与软性支撑体19的着色之间,使颜色的组合适合得到有明显的光学上的反差。
19上着色区的颜色可以利用软性支撑体本身所着的颜色,但软性支撑体通常都是从市场上选购透明的聚乙烯对苯二酸酯薄膜制成。所以,最好还是在软性支撑体的一面涂上着色涂料或粘附一层着色薄膜,由此在软性支撑体上形成着色区。
图15是已有着色区的软性支撑体19的截面图。软性支撑体19,在由聚乙烯对苯二酸脂等构成的基体表面,有成了着色区(标记形成区)的着色层192。着色层192用粘附着色薄膜或涂上着色涂料等来形成。着色层192覆盖软性支撑体19的整个面。
图16是用图15所示的软性支撑体19形成未烧结层的截面图。图中,第一电极标记a1-d1及间隔标记e1在有着色层192及未烧结层43的一面,被形成于没有未烧结层43的软性支撑体19宽度方向的端部。第一电极标记a1-d1及间隔标记e1用网印刷、照相凹版印刷或喷墨印刷等方法形成,是可以进行图象处理的标记。
第一电极标记a1-d1及间隔标记e志的形成时间可以安排在进行图象处理的电极印刷之前任意时间,也可以与第一次电极形成同时进行。在此实施例中,采用在形成未烧结层之后,进行第一电极标记a、b1、c1、d1及间隔标记e1形成工序。
形成第一电极标记a1-d1的另一个合适的时间是在用切刀切断软性支撑体原片之前。如果在切刀切断软性支撑体用原片之前形成第一电极标记a1-d1,那末在用切刀按预定宽度切断原片时,就可以以第一电极标记a1-d1为基准进行切断。第一电极标记最好用与软性支撑体19反差大的颜色,而且设计成圆形。
在用摄像机的图象处理中,在软性支撑体19的着色层192与图象处理用的第一电极标记a1、b1、c1、d1之间,使颜色组合适当,以便有明显的光学反差。软性支撑体19的着色层192选用黄色、粉红色、浅绿色或白色之类的任一种,而第一电极标记a1、b1、c1、d1选用黑色进行组合。
图17是形成第一电极标记a1-d1及间隔标记e1另一个例子的示意图。第一电极标记a1-d1及间隔标记e1在没有着色层192的一面,位于软性支撑体19宽度方向的端部。未烧结层形成于没有着色层的一面。
图18是形成第一电极标标记a1-d1及间隔标记e1的又一个例子的示意图。第一电极标记a1-d1及间隔标记e1处在着色层的相反面上,形成于软性支撑体19宽度方向的端部。未烧结层43被形成于同有着色层192的相反面上。
图19是形成第一电极标记a-d1及间隔标记e1的再一个例子的示意图。着色层192间隔设置在形成未烧结层43的同一面上,第一电极标记a1-d1设于着色层192之上。
图15-图19中虽然没有对剥离处理加以表示,但根据图9-图11当然是可以进行剥离处理的。剥离处理因为在与未烧结层43的接触面上进行,所以对未烧结层43在与着色层192的表面接触的情况,剥离处理就在两者的接触面上进行。
利用图象处理的印刷电极
下一步是利用卷绕软性支撑体19的卷绕筒13在软性支撑体19上面的未烧结层43上印刷电极。印刷电极时,根据由第一电极标记a1-d1的图象处理得出的信息来进行电极的印刷定位。
图20概略表示带有本发明的图象处理印刷装置的陶瓷电子器件制造的结构示意图。在图中所示陶瓷电了器件的制造装置中,在一个面上形成型未烧结层的软性支撑体19从供带卷筒21沿箭头F1所示方向引出,通过导引滚轴22引导到印刷用工作台25上。符号23是支撑导引滚轴22的支架,24是支撑台。符号27表示制版,28表示其支撑体。
在印刷用工作台25上,在软性支撑体19的一个面形成的未烧结层上,用印刷装置A印刷带有一定图形的电极。用于电极印刷的电极胶剂含有作为导电成分的金属粉以及胶合剂、溶剂。众所周知,作为导电成分的金属粉一般至少采用钯、银或镍中的一种,或者使用这些金属的合金。这样的电极胶剂涂敷时呈黑色。
印刷上电极的软性支撑体19经过透射光目视检验台31、导引滚轴32,搭在从滚轴33到34之间运行的传送带36上,用干燥装置35进行干燥处理之后,通过导引滚轴37、切刀38,卷绕在卷筒39上。
印刷装置A包括图象处理装置26。图象处理装置26利用对形成于软带基19上的第一电极标记a1-d1的图象处理,决定软性支撑体19上的电极印刷位置。在软性支撑体19上形成第一电极标记a1-d1后印刷电极时,可以根据对第一电极标记a1-d1进行图象处理得出的信息来决定电极位置。因此,在以第一电极标记a1-d1为基准的一定的位置上,能以高精度形成电极。因此,即使是复杂的电极叠层结构,也可以在短时间高精度地形成。
实施例中,如图21的放大示意图所示,印刷装置A包括印刷用工作台25和工作台驱动装置261-264。工作台25有承载软性支撑体19的印刷支撑面251,印刷支撑面251构成真空吸附面。工作台驱动装置261-264驱动工作台25。根据这种结构相应于印刷定位,可将软性支撑体19准确地真空吸附于工作台25的印刷支撑面251上并不会产生位置偏差,然后可以在规定的位置上定位。因此,定位精度高。
假设在印刷支撑面251上添有设想的相互垂直的X轴方向和Y轴方向,以及围绕与上述两轴垂直的轴旋转的θ方向时,则工作台驱动装置261-263包括有X方向驱动装置261、Y方向驱动装置262及θ方向驱动装置23。依靠这些驱动装置261-263,工作台25在X方向、Y方向和θ方向上被驱动。由这种结构,可以使被真空吸附在印刷支撑面251上的软性支撑体19沿X方向、Y方向和θ方向移动以便定位。因此,无论什么方向出现位置偏差,都可以准确地进行校正。工作台驱动装置264沿Z轴方向驱动工作台25。工作台驱动装置261-264靠固定在支撑台24上面的导轨266和由导轨266支撑的支撑部件265支撑。
图象处理装置26包括多部摄像机26a-26d,摄像机26a-26d的受光部装在工作台25上。这种结构由于摄像机26a-26d的位置相对印刷支承面251是不变的,所以由摄像机26a-26d,总是可以在一定的位置上正确读取第一电极标记a1-d1。因此,可提高定位精度。
在实施例中,摄像机26a-26d如图21所示由支撑台24支撑,通过从靠近工作台25的印刷支撑面251的受光窗引入的光通路Pa-Pd,检测从印刷支撑面251上通过的软性支撑体19上的第一电极定位标记a1-d1。光通路Pa-Pd包括使来自受光部的光入射到摄像机26a-26d的反射镜260。
摄像机26a-26d的受光窗如图22所示装在工作台25的四个角上,嵌入孔洞56a、56b、56c、56d。如图23所示摄像机26a-26d读出进入检测区40内的第一电极标记a1-d1的座标(X,Y)。由图中未示出的计算机根据读出的数据进行数据处理,控制工作台25分别沿Q方向、X方向和Y方向作必要的移动。
图24表示用上述电极印刷工序得到的电极图形44,图25表示图24的侧视图。构成电极图形44的各电极由适当的电极材料。例如,以镍、铜等为主要成分的电极材料构成。电极图形44中的各个电极沿横向和纵向间隔排列。实施例中的各电极横向为m列,而纵向各奇数列是6行,各偶数列是5行。给电极的编号中,第一位数表示该电极所属的列,第二位数表示该电极所属的行。行数与列数是任何的。上述电极中,横向相邻的电极列例如在属第一列的电极211-261与属第二列的电极212-252中,相互对应的各个电极(211与212)(261与262)的排列只是在纵向相差一定的尺寸L。尺寸L取电极间距2L的1/2为宜。但是,电极图形因为可以利用工作台25移动成所要求的图形,所以不一定要图示的图形。比如,即使是各列电极重复同样排列的图形也可以。
印刷工序中,在印刷电极图形44的同时,印刷第二电极标记a2、b2、c2、d2及间隔标记e2。由于第二电极标记a2、b2、c2、d2及间隔标记e2与电极图形44同时印刷,所以在多次进行陶瓷层形成工序及印刷工序之后,将已形成的层叠陶瓷层从软性支撑体上剥离,接着进行将剥离的多个叠层陶瓷层重叠超来的工序时,相互电极图形44就是以第二电极标记a2、b2、c2、d2为基准的一定的位置关系,高精度地进行定位叠层。而更换制版时,通过查验相对于电极图形44同时印刷形成的第二电极定位标记a2、b2、c2、d2的第一电极标记a1、b1、c1、d1的位置关系,就可以确定第一电极标记a1、b1、c1、d1与电极图形44的相对位置,进行图象处理。
下面对由工作台25进行定位及位置对准的具体情况加以说明。图26表示4台摄像机26a-26d与工作台25的相对位置关系。摄像机26a-26d设置在与前述的软性支撑体19上第一电极标记a1-d1的位置相对应的4个点上。虽然摄像机26a-26d的设置位置通过设计确定,但实际上由于存在设置误差等,所以,原样来读出座标会有误差。修正误差的方法是在该制造工序过程开始之前,以工作台25下面的4台摄像机26a-26d中的一台、比如摄像机26a为基准,将其中心点定为原点(0,0)。
接着,使工作台25沿X轴方向移动,读出与原点(0,0)对应的位置到达摄像机26b的中心点的座标(Xb、Yb)。这样,就把以摄像机26a的中心点作为原点(0,0)时摄像机26b的位置表示为座标(Xb,Yb)。对其他摄像机26c、26d也用同样方法求出座标(Xc,Yc),(Xd,Yd)。上述的起始修正是同时利用显示器上的图象处理来进行的。这样,由于各摄像机26a-26d的座标,是通过驱动精度高的工作台25来确定的,所以座标的读出误差极小。图中符号O0是从表示摄像机26a-26d位置的座标(0,0)-(Xd,Yd)计算的中点。
即使第一电极标记a1-d1的印刷位置几乎没有位置偏差,但由于软性支撑体19处在移动过程中,所以常常有在工作台25的平面内出现的旋转角度θ,及在X轴或Y轴方向产生位置偏差。要修正这种位置偏差,以高的精确度印刷电极图形44。作为修正位置偏差的手段,是使用已经过上述初始误差修正的摄像机26a-26d,如图26所示的那样读出被真空吸附在工作台25上的软性支撑体19的第一电极标记a1-d1的座标。由摄像机26a-26d读出的值变换成考虑了由初始修正而设定的座标(Xb-Yb)-(Xd-Yd)的座标。
这样,就把由摄像机26a得到的第一电极标志a的座标作为(X1,Y1);把由摄像机26b得到的第一电极标记b的座标作为(X2,Y2);把由照相机26c得到的座标作为(X3,Y3);把由摄像机26d得到的座标作为(X4,Y4)。
根据得到的座标(X1,Y1)-(X4,Y4)的数据,如图27所示的那样求出由第一电极标记a1-d1所围的四边形的最中心点O1。最中心点O1可以取连结两对边的中点(M1)和(M2)的线段L1的中点求得。这个最中心点O1就成了印刷的进行位置对准的原点。然后,求出通过最中心点O1而与线段L1垂直的垂线L2。垂线L2通常与工作台25的Y轴之间有夹角θ。根据来自摄像机26a-26d并输入到图中未示出的计算机系统里的数据,计算机系统算出最中心点O1及角度θ。然后,根据计算机系统给出的控制信号驱动工作台25沿箭头方向转动到θ=0,以此来对角度θ进行修正。根据计算机系统发出的控制信号,进一步驱动工作台25沿X轴方向及Y轴方向移动,进行X轴方向及Y轴方向的位置对准,最后完成位置重合。
图28表示经过角度θ的修正后的状态;图29表示经X轴方向的位置对准后的状态;图30表示经Y轴方向的位置对准后的状态。但是,实际的位置对准动作是一边修正角度θ,一边使最中心点O1与摄像机26a-26d的中心点O0重合。
在这里,为了提高精度,而使用4台摄像机26a-26d,但即使是用2个第一电极标记、2台摄像机也可以求出2点间的中心点,及2点间的偏差角度θ,通过用计算机进行处理,可进行充分的图象处理印刷。由于工作台25成为真空吸附面,可以在X方向、Y方向、θ方向上分别准确移动。经过这样的图象处理后,工作台25就可以在Z方向只移动将要接触到软性支撑体的背面的任意距离,进行网印刷。
经过印刷以后,软性支撑体19由定长输送装置29(参见图20)只移动一定的距离接着就到达到有校正用摄像机30a-30d的位置。定长输送装置29与软性支撑体19接触的一面是真空吸附面,所以,软性支撑体19的背面被吸附固定在定长输送装置29的真空吸附面上。而,在检测器(摄像机)268读出间隔标记e1的同时,使软性支撑体19移动一定长度直至检测读出下一个间隔标记e1。这样,由于固定移动相邻的间隔标记e1与间隔标记e1之间间距那么长的距离,所以不会有第一电极标记a1-d1因为输送偏差而出现超出摄像机30a-30d视场范围等不协调的情况。而且,由于定长输送装置29与软性支撑体19的接触面是真空吸附面,所以在移动一定长度的动作中,软性支撑体19在定长输送装置29上不会出现位置偏差。
校正用摄像机30a-30d的设置位置不相同的位置关系与摄像机26a-26d是相同。图31表示校正用摄像机30a-30d的设置台的示意图。校正用摄像机30a-30d抓取从投光器301-304照射出的,并由第一电极标记a1-1d1和第二电极标记a2-d2反射出的光学图象。投光器301-304由支撑臂305及306支撑。这里图形制版安装时的位置偏差可以用与前述图象处理相同的方法,通过读出座标来检测第一电极标记a1-d1与第二电极标记a2-d2之间的偏差。然后,根据测试数据,利用图中未示出的计算机系统来进行数据处理,计算出所需的修正量,将数据反馈给工作台25的控制系统,驱动工作台25,进行位置修正。
上述说明中,说明了有关以使用4台摄像机30a-30d的情况。不过,也可以是用8台摄像机同时读出第一电极标记a1-d1和第二电极标记a2-d2。第一电极标记a1-d1与第二电极标记a2-d2的位置关系可以预先用印刷有第一电极标记a1-d1的标准版(比如玻璃标准版)来明确。
在实施例中,为了提高精度,校正用摄像机30a-30d也用了4台。不过,即使用第一电极标记2个、摄像机2台,也可以求出2点间的中心点,算出这两点间的偏差角度θ,可以用计算机进行处理。装校正用照相机30a-30d的台架由X方向驱动装置309、Y方向驱动装置310、支撑部件311、导引滚轴312及支撑台313构成。
另外,本实施例中,沿X、Y、θ方向移动印刷台,但要是知道第一电极标记与第二电极标记的位置关系。相反则也可以沿X、Y、θ方向移动制版。
这样得到的电极形成的陶瓷层19经透射光目视检验台31、导引滚轴32,使其搭在在滚轴33和34之间运行的传送带36上,用干燥装置35干燥后,通过导引滚轴37、切刀38、卷绕到卷筒39上。滚轴22、32、33、34和37完全不接触软性支撑体19的印刷面。因而可以避免滚轴22、32、33、34和37对印刷面造成不良影响。
干燥工序
以前的干燥装置使用远红外发热器,这是因为电极胶中的溶剂是萜品醇一类高沸点溶剂,所以用加热的方法来使高沸点溶剂达到沸点从而达到干燥的目的。但是,采用远红外发热器时,比如用90℃的干燥温度,干燥的时间需要180秒,干燥效率低。
而且,在干燥工序中还存在支撑未烧结层及电极的有机质软性支撑体19受热变形的问题。这种热变形出现在软性支撑体19厚度方向的一个面上,比如也有105μm。一旦出现热变形,那末在利用印刷等方法在未烧结层43上形成电极图形的工作中就会产生电极图形的位置偏差。例如,软性支撑体19产生100μm的收缩时,电极图形最多可出现100μm的位置偏差。
并且如果是设相制造叠层陶瓷电容等,就很明显。这种陶瓷电子器件的制造过程中,由于要对应的叠层数而反复进行未烧结层成型工序和在薄膜上面形成电极的工序,所以,其每一次都出现电极图形的位置偏差,这些偏差依叠层次数而积累,则制造过程无法获得需要的特性。
本发明为了解决上述问题而采用包括热风供给手段的干燥装置35。干燥装置35有让带有未干燥电极的软性支撑体19通过的干燥室350。而且,使热风在干燥室350内流通,以使软性支撑体19上的未干燥电极被热风干燥。干燥室350一端有进气通道351,另一端有排气通道352。以进气通道351顺着如箭头J1方向流入干燥室350的热风,通过干燥室350内部,然后从排气通道352顺着箭头J2所示的方向排出。
采用上述热风干燥,比如在45-80℃的较低温度下,只需用过去的大约1/3的干燥时间就可以完成干燥处理过程。而且,可以把软性支撑体19的变形量减到最低限度。软性支撑体19的变形量具体地说可以控制在20μm以下。
图32是干燥装置35的具体实施例。图32中,干燥装置35有多个干燥室350。各个干燥室350在软性支撑体19沿F1方向传送的出口一端有进气通道351,在作为入口的另一端有排气通道352。也就是说,软性支撑体19上的电极是依靠沿着与软性支撑体19移动方向F1相反的方向F2流动的热风来干燥的。
图33是干燥装置的另一个实施例的示意图。图33所示的实施例中,设置有多个干燥室350。每个干燥室350在软性支撑体沿F1方向移动的出口一端有进气通道351,在作为入口的另一端有排气通道352,同时还装有远红外发热器353。所以,图33所示的实施例中除了有从进气通道351供给的热风起干燥作用外,同时还有远红外发热器353起干燥作用。从供气通道351要供给空气的温度可以根据远红外发热器发散出的热量来改变。根据远红外发热器353发散出的热量,也可以供给大致与室温相同的空气。这种情况是使干燥室350内产生气流,由此,去除存在于干燥室350内的溶剂饱和蒸汽层,可以达到迅速地干燥。
图34是向干燥装置35供给热风的热风发生装置的构成示意图。热风发生装置包括热风发生器354和超级过滤器355。热风发生器354有图中未示出的发热器和送风机等,将从吸气通道356吸入的空气加热后送出。超级过滤器355使从热风发生器354送出的热风洁净度提高,通过供气通道351供给干燥室350。与干燥室350连通的排气通道352通过反馈通道357与吸气通道356合。利用这种循环方向可以提高热效率。干燥室350也可以装设另外的排气通道358。
获得设定叠层数的工序过程
a、按照图1所示的制造流程的情况
经过上述那样,将已印刷上电极的未烧结层转到图4所示的未烧结层成型工序中,再次装到送带卷筒11上,通过蛇行修正滚轴13,如同形成第一层未烧结层那样,对未烧结层的厚度进行控制,形成所需厚度的未烧结层。接着,根据由图20所示的图象处理印刷装置进行的图象处理仅以所需的叠层数重复进行印刷电极的工序。
图35及图36是表示第二次以后的电极印刷工序的电极印刷位置的示意图,相对第一次的电极,只错开一列位置进行印刷。电极图形改变时,对应电极图形,在X方向、Y方向或θ方向控制x-y-θ-z工作台25,以得到所需重叠的电极图形。
例如,如图37所示,电极图形44具有隔开间隔设置同一电极列而成的图形,这种情况,可以使第二次的电极图形44相对第一次的电极图形沿软性支撑体19的宽度方向移动。由于x-y-θ-z工作台25可在x方向、y方向、θ方向任意移动,所以用摄像机26a-26d得到的第一电极标记a1-d1的位置信息输入计算机系统,就可以利用计算机系统控制x-y-θ-z工作台25,实现需要的电极图形的重叠。这种第二次以后的未烧结层成型与图象处理印刷要重复进行,直到所需的叠层数为止。并且最后,以例如160μm的厚度形成第二保护层56B。
图38是经过上述工序以后得到的叠层体的截面图,叠层未烧结层55形成于软性支撑体19之上。56A是第一保护层43是未烧结层,54是干燥后的电极。
b、按照图2所示的制造流程的情况
按照图2所示的制造流程时,在多次进行未烧结层成型工序和印刷工序之后,将所得到的叠层未烧结层从软性支撑体上剥下来。接着,形成另外薄膜的第一保护层上重叠上剥离所得的多个叠层未烧结层。然后,在所得到的叠层体的最上层,重叠形成另外薄膜的第二保护层。
图39-图43表示其具体例子。如图39所示,在进行未烧结层成型工序和印刷工序Q次以后,将得到的叠层未烧结层561-56Q从软性支撑体上剥下来。剥离工序中,如图40所示用切刀38将叠层薄膜从宽度方向的两端切断后,把叠层未烧结层从软性支撑体19上剥下来。图41是剥下来的叠层未烧结层的截面图。叠层未烧结层用切刀38切断后,由于叠层未烧结层只是通过剥离膜190支撑于软性支撑体19上的,所以叠层未烧结层可以很顺利地从软性支撑体19上剥下来。
然后,如图42所示,将剥下来的多个叠层未烧结层重叠在形成另外薄膜的第一保护层56A上。并且最后以例160μm的厚度形成一第二保护层56B。图43是示出了其具体实施例。
得到设定的叠层数后的工序
a、按照图1所示的制造流程的情况
按照图1所示的制造流程时,将已得到的叠层未烧结层传送到导引滚轴37及切刀38之间,用切刀38将最后的叠层体从宽度方向的两端切断后,将叠层未烧结层从软性支撑体19上剥下来。图44是使用切刀38的切断工序的示意图,用顺着箭头r1方向旋转的切刀38将最后的叠层体从宽度方向的两端切断。切刀38的刀口推进到剥离膜190,将由未烧结层43和电极54构成的叠层未烧结层切断。然后,将由未烧结层43和电极54构成的叠层未烧结层从软性支撑体19上剥下来,卷绕到卷筒39上。由于叠层未烧结层仅是通过剥离膜190支撑于软性支撑体19之上,所以叠层未烧结层用切刀38切断后,可以很顺利地从软性支撑体19上剥离下来。剩下的软性支撑体19也由图中未示出的卷筒卷绕。图45表示剥下来的叠层体的截面图。
这以后,再进行切断工序、除胶合剂、烧结及形成端子电极等工序,就可制成叠层陶瓷电容。
b、按照图2所示的制造流程的情况
按照图2所示的制造流程时,得到有第一保护层56A和第二保护层56B的叠层未烧结层561-56Q后,再经过挤压切断、除胶合剂、烧结及形成端子电极等工序,就制成叠层陶瓷电容。
要进行除尘胶合剂和烧结,这是从过去就是众所周知的,例如,在280℃下保持12小时除尘胶合剂;在还原保护气体中用1300℃保持2小时烧结。在烧结后得到的叠层体上形成端子电极4(参见图3)。端子电极4的材料和形成方向也早是众所周知的,例如,以铜当为主要成分,在N2+H2中,用800℃烧结30分钟后进行电镀。
特性评价
下面根据数据来具体说明本发明的效果。
特性评价1:主要是通过滚轴无接触以及利用图象处理装置进行位置重合取得的效果。
用上述制造方法制成的叠层陶瓷电容和用过去的制造方法制成的叠层陶瓷电容的特性评价示于表1。表1中,
样品No.1-No.3是经过图1的制造工艺流程制成的叠层陶瓷电容;样品No.6是经过图2的制造工序流程制成的叠层陶瓷电容;样品No.4和No.5是用过去的制造方法制成的叠层陶瓷电容。
样品No.1的未烧结层厚度为8.0μm,烧结后的电介质层2的一层的厚度为5μm,叠层数是75层。样品No.2的未烧结层厚度为2.5μm,烧结后的介质层2的一层的厚度为1.5μm,叠层数是75倍。样品No.3的未烧结层厚度为2.5μm,烧结后的介质层2的单层的厚度为1.5μm,叠层数是150层。
样品No.4的未烧结层厚度为8.0μm,烧结后的电介质层2的每层的厚度为5μm,叠层数是75层。
样品No.5的未烧结层厚度为2.5μm,烧结后的电介质层2的每层的厚度为1.5μm,叠层数是150层。但是,因为样品No.5的未烧结层厚度只有2.5μm那么薄,无法叠层到作为陶瓷电容所能具有的必要特性的程度(无法叠层)。
样品No.6的未烧结层厚度为8.0μm,烧结后的电介质层2的每层的厚度为5μm,叠层数是75层。从样品No.1到No.6,外形尺寸都是3.2mm×1.6mm,而厚度则依据叠层数与电介质层每层的厚度而不相同。
对这些叠层陶瓷电容的针孔数(个/10m)、静电电容、电介质损耗、绝缘电阻、击穿电压、短路不合格率、印刷偏差及成品率进行了评价试验。表1所列内容是评价结果。提供试验的样品No.1-No.6每一种的抽样数是30000个。
关于表1所列的评论试验结果,在对本发明的制造方法和过去的技术进行比较时,将具有相同未烧结层数及相同叠层数的样品作对比。具体来说,是样品No.1,No.6同样品No.4的对比。样品No.2,No.3与样品No.5的对比。
a、静电电容、电介质损耗
使用HP公司制造的阻抗分析仪HP-4284A在20℃温度条件下进行测试。样品No.4的静电电容为0.91μF,而样品No.1的为1.01μF,样品No.6为1.03μF。用本发明的制造方法制成的样品No.1,No.6的静电电容均比用过去的制造方法制成的样品No.4大。这可能是因为本发明的内部电极的重叠精度好。
样品No.2、No.3与样品No.5相比,样品No.5的未烧结层厚度为2.5μm便出现叠层不合格,而用本发明的制造方法制成的样品No.2、NO.3使用2.5μm厚的未烧结层得到3.3μF、6.63μF的静电电容。
有关tanδ(%)值,样品No.4为1.88%,而对比样品No.1为1.86%,样品No.6为1.85%。样品No.1、No.6的电介质损耗均比样品No.4的小。样品No.2、No.3即使使用厚度只有2.5μm这样极薄的未烧结层,但电介质损耗值也不过1.87%和1.96%。
b、绝缘电阻和短路不合格率
用HP公司制造的高电阻表HP-4329A、在20℃温度条件下,外加10V电压经30秒后测量。绝缘电阻值在1000Ω以下的做为短路不合格;在各种样品No.1-No.6中,把对提供给测试的同样数中发生短路不合格数所占的比率表示为短路不合格率。
关于绝缘电阻样品No.为1.7×109Ω,样品No.1为2.0’×109Ω,样品No.6为3.1×109Ω。用本发明的制造方法制成的样品No.1、No.6均能比用过去的制造方法制成的样品No.4的绝缘电阻高。而且,就是样品No.2、No.3也可以分别确保有7.1×108Ω、4.6×108Ω的绝缘电阻。这是因为本发明的未烧结层厚度为均匀的。
有关短路不合格率,样品No.4的为33.2%,而对此,样品No.1为0.7%,样品No.6为0.4%。用本发明的制造方法制成的样品No.1、No.6均比用过去的制造方法制成的样品No.4的短路不合格率低。而且,即使是样品No.2、No.3也分别只有0.8%、1.0%的短路不合格率。
c、击穿电压
对击穿电压的评价用自动升压试验机来测试。样品No.4的击穿电压为150V,而样品No.1、N0.6为230V。用本发明的制造方法制成的样品N0.1、No.6均可以确保有比用过去的制造方法制成的样品No.4更高的击穿电压。而且,即使是未烧结层厚度只有2.5μm(干燥后厚度1.5μm)这样非常薄的样品No.2、No.3也能保证90v、80v的击穿电压。
d、印刷偏差
将叠层陶瓷电容沿图46中的虚线所示部位切断,测量10个电极的位置偏差量的最大值/ΔGmax(参见图47)的平均值ΔGmax-av。样品No.4的平均值ΔGmax-av为250μm,而样品No.1为8μm,样品No.6为11μm。由此可见,用本发明有关的制造方法制成的样品No.1、No.6均比用过去的制造方法制成的样品No.4的印刷偏差显著变小。即使样品No.2、No.3的平均值ΔGmax-av也只有12μm、13μm,印刷偏差显著减小。这是采用图象处理技术收到的效果。
e、针孔数(个/10m)
用本发明的制造方法制成的样品No.1-No.3及NO.6的针孔数均为0(个/10m)。相反,对用过去的制造方法制成的样品No.4,可以发现49个/10m的针孔,样品No.5可以发现84个/10m的针孔。由过去的制造方法,软性支撑体的电介质涂料涂敷面不管在涂敷前还是涂敷后都与滚轴相接触,所以未烧结层中多有产生因为剥离而出现的针孔,对此用本发明的制造方法,软性支撑体的电介质涂料涂敷面不管在涂敷前还是涂敷后都不与滚轴相接触,所以未烧结层不会因为剥离而出现针孔。
f、成品率
样品No.4的成品率为33%,而样品No.1为92%,即使是样品No.2、No.3的成品率也高达92%、90%,说明本发明的制造方法可以明显地提高成品率。
综上所述,利用本发明可以将过去无法叠层的2.5μm那么薄的未烧结层精确地形成叠层体,并且可以以高的成品率制成短路不合格率低、具有优良特性的叠层陶瓷电容。而且,即使是过去的制造方法勉强可以叠层的8μm未烧结层厚度,也能收到非常好的效果。
此外,用过去的方法在有电极与无电极的部分由于电极的厚度与电极条数的累积会形成层差。本发明中,由于在经过图象处理印刷的未烧结层上再次形成未烧结层(以下称为“干上湿”),所以层差可以消除。根据实验结果,每1个电极本来有2μm的层差变成了1.5μm的层差。虽说这只是相差一点,但层差被消减了。每1条电极的层差只是一点,但是随着叠层数增加,比如150层的情况,就可以消除0.5μm×150=75μm的层差。
特性评价2:陶瓷粉体积比的效果
a、陶瓷粉的体积比及其效果
在本发明的陶瓷涂料涂敷装置里,使用陶瓷粉体积比不同陶瓷涂料,利用质量计和定量泵控制涂料的流量,每种陶瓷涂料形成厚度不同的未烧结层。不同未烧结层厚度和各种陶瓷粉体积比相应的微小针孔数列于表2。
如表2所示,如果陶瓷涂料中陶瓷粉的体积比在5%-20%范围内,微针孔非常少。一旦陶瓷粉的体积比低于5%,就会出现很大的针孔。其原因,估计是溶剂量太多。如果陶瓷粉的体积比超过20%,那未在未烧结层厚度为15μm厚时针孔少,而如果要得到10μm以下薄的未烧结层时,则针孔就多起来。所以,为了得到10μm下薄的未烧结层,陶瓷涂料中陶瓷粉的体积比必须在5%-20%范围内。反过来说,只要将陶瓷涂料中的陶瓷粉体积比设定在5%-20%范围内,那么即使是10μm以下那么薄的未烧结层也可以抑制产生针孔。如果陶瓷涂料层薄,则陶瓷涂料在软性支撑体上的剥离处理面上沾不上,因此而产生针孔。对此,当陶瓷涂料中的陶瓷粉的体积比限定在5%-20%的范围时,由于可以将陶瓷涂料层涂得厚些,就可以抑制出现陶瓷涂料沾不上剥离处理面的现象,其结果是不会产生针孔。
b、条状痕的预防
利用本发明的陶瓷涂料涂敷装置,使用陶瓷粉体积比为20%的陶瓷涂料,形成3μm和10μm的未烧结层。为了比较,利用流延法,使用陶瓷粉体积比为25%的陶瓷涂料,形成3μm和10μm的未烧结层。对这样形成的1000m未烧结层进行了10000次电极印刷,然后测定无法印刷电极的次数。测定结果列于表3。
如表3所示,由流延法形成的3μm的未烧结层有42根条痕,因层缺陷而不能印刷的次数高达4611次。而与此的相反,用本发明的陶瓷涂料涂敷装置形成的3μm的未烧结层没有发生条痕,因层缺陷造成不能印刷的次数也是0次,得到了极其优异的防止条痕发生的效果。
另外,由流延法形成的10μm的未烧结层发现8根条痕,因缺陷造成不能印刷次数高达341次。与此相反,用本发明的陶瓷涂料涂敷装置形成的未烧结层没有发现条痕,因缺陷造成的不能印刷次数也是0次,由此能得到极其优异的防止条痕发生的效果。
进而,在100m的10μm未烧结层中,观察每100m间隔的未烧结层厚度偏差,由本发明的陶瓷涂料涂布装置获得的未烧结层,最大厚度和最小厚度的差是0.3μm。而由流延法获得的未烧结层,最大厚度和最小厚度的差是0.8μm。这是因为本发明的陶瓷涂料涂布装置可以通过质量流量计及定量泵,高精度地控制由涂敷头供给的陶瓷涂料的量,所以可使所形成的未烧结层的涂敷厚度是一致的。因此,通过使用由本发明的陶瓷涂料涂敷装置制造的未烧结层,可以把烧结后的层间厚度设置在一稳定值,而使耐压不合格现象锐减。
c、在叠层体上的效果
为确认在叠层体上的效果,用本发明的陶瓷涂料涂敷装置,由陶瓷粉的体积比是20%的陶瓷涂料,形成了10μm的未烧结层。一层层地堆叠该未烧结层,制造了75层的叠层陶瓷电容器。制造10000个大小为3.2mm×1.6mm的叠层陶瓷电容器,为了比较,由流延法用陶瓷粉的体积比是25%的陶瓷涂料形成10μm的未烧结层,用这种未烧结层制造75层的叠层陶瓷电容器,制造10000个大小为3.2mm×1.6mm的叠层陶瓷电容器,这里,由于10μm的未烧结层能够较容易地剥离,虽可以一层层地堆叠,但是随着未烧结层变得比10μm还要更薄,剥离将变得很困难。因此,在一次涂敷工艺中获得比10μm薄的未烧结层时,要多次反复生坯片的形成工序和电极印刷工序,最理想的是在此后采取剥离工序。经过该工序便能得到具有比10μm还薄的未烧结层(电介质层)的叠层陶瓷电容器。
所得到的叠层陶瓷电容器的短路不合格率,耐压不良率以及产品成品率示于表4。
如表4所示,用流延法得到的叠层陶瓷电容器的短路不合格率为33.2%,耐压不合格率为12.8%,成品率为42.7%。与的相反,用本发明的陶瓷涂料涂敷装置得到的叠层陶瓷电容器,在使用图6所示的挤压涂敷头时,短路不合格率为0.8%,耐压不合格率为0.2%,产品成品率为95.0%,显著地被改善。在使用图7所示的涂敷头时,短路不合格率为0.6%,耐压不合格率为0.6%,产品成品率为94.3%,也是显著地被改善。
在流延法方式中,针孔数多,条痕也多。另外,膜厚偏差也大。其表现的结果是,所造成的短路不合格率高达33.2%,耐压不合格率高达12.8%,产品成品率低至42.7%。与之相反,使用本发明的陶瓷涂料涂布装置,则可得到针孔及条痕少,而膜厚一致的未烧结层。因此可显著地改善短路不合格率,耐压不合格率及产品成品率。
特性评价3:添加界面活性剂的效果
对用所述制造方法获得的叠层陶瓷电容器,进行针孔数(个/10m)、静电容量、电介质损耗,绝缘电阻,击穿电压、短路不合格率及成品率的评价试验。表5所示为其评价结果。在表5,把磷酸酯型的界面活性剂或磺酸型界面活性剂分别以表5中所示的添加量(重量%)混合到陶瓷粉中,制成陶瓷涂料。使用该陶瓷涂料制做叠层陶瓷电容器。试样的No.21-No.27是其界面活性剂的添加量在本发明的范围内的叠层陶瓷电容器,试样的No.28-No.30是其界面活性剂的添加量不属于本发明范围的叠层陶瓷电容器。
从试样No.21-No.30,每层的未烧结层厚是8.0μm,叠层数是75层,根据图2所示的叠层方法制造。在试样No.21-No.30的各试样中,供试验用的抽样数是30000个。
表5中的数据,通过以下的各对比进行评价。其对比包括:以属于本发明范围内的0.05%重量-5.0%重量的添加量磷酸脂型界面活性剂的试样No.21-No.23的数据与以本发明范围外的7%重量的添加量而添加磷酸脂型界面活性剂的试样No.28的数据相对比;以属于本发明范围内的0.05%重量-5.0%重量的添加量而添加磺酸型界面活性剂的试样No.24-No.26的数据与用本发明范围以外7重量%的添加量而添加磺酸型界面活性剂的试样No.29的数据相比对;以及用本发明范围内的0.05%重量-5%重量的添加量而添加磷酸酯型界面活性剂或磺酸型界面活性剂中的至少一种的试样No.21-No.27的数据与既没添加磷酸酯型界面活性剂也没添加磺酸型界面活性剂的试样No.30的数据相对比。
a、静电容量、电介质损耗
利用HP公司制的阻抗分析仪HP-4284A在20℃下进行了测定。
关于静电容量,在利用本发明添加磷酸脂型界面活性剂的试样No.21-No.23与比较例试样No.28之间,以及利用本发明添加磺酸型界面活性剂的试样No.24-No.26与比较例试样No.29的间,所得到的静电容量几乎没有差别。另外,本发明含有磷酸脂型及磺酸型界面活性剂中的某一种的试样NO.21-No.27和作为不含有界面活性剂的比较例的试样No.30之间所得到的静电容量也没有实质上的差异。
有关tanδ,本发明添加磷酸脂型界面活性剂的试料No.21-No.23、以及本发明的含有磷酸脂型和磺酸型两种界面活性剂的试样No.27是1.85-1.89(%),对此,比较例的试样No.28则变坏成1.93(%)。另外,本发明的添加磺酸型界面活性剂的试样No.24-No.26的tanδ是1.81-1.83(%),对此,比较例试样No.29则变坏成为1.91(%)。
b、绝缘电阻及短路不合格率
用惠普公司制造的高阻抗测量仪HP-4329A,在20℃下,外加10V电压,经30秒后进行了测量。假设绝缘电阻在1000Ω以下的为短路不合格,在试样No.21-No.30的各试样中,把相对于供试验用抽样数的短路不合格发生次数的比例作为短路不合格率来表示。数据明确地表示;本发明的试样No.21-No.27比已有技术的试样No.30的短路不合格率降低了。
绝缘电阻在本发明的含有磷酸脂型及磺酸型界面活性剂的某一种的试样No.21-No.26和本发明的含有以上两种界面活性剂的试样No.27之间,几乎没有差别。本发明的添加磷酸脂型界面活性剂的试样NO.21-No.23,以及本发明添加磷酸脂型和磺酸型两种界面活性剂的试样No.27中,绝缘电阻是1.8-2.3×109(Ω),对比比较例试样N0.28则是变坏成1.1×109(Ω)。这种情况可能是因为磷的含有量过多。另外,将不添加界面活性剂的试样No.30也与试样No.21-No.27相比较,其绝缘电阻也有所变差。
c、击穿电压
击穿电压的评价用自动升压试验机测定的。,在本发明添加磷酸脂型界面活性剂的试样No.21-No.23以及用本发明会有添加磷酸脂型及磺酸型两种界面活性剂的试样No.27中,击穿电压是250-280V,对此在比较例试样No.28中则击穿电压为240V的低值。另外,在以本发明添加磺酸型界面活性剂的试料No.24-No.26中,击穿电压是250-280V,对此,比较例试样No.29的击穿电压则变坏成240V,而在未添加界面活性剂的已往的试样No.30的击穿电压中则更明显变差轮为150V。
在以本发明至少添加有磷酸脂型及磺酸型界面活性剂之一的试样No.21-No.27中,短路不合格率是0(%),对此在不含界面活性剂的已往的试样No.30中则明显是33.2(%)的较大的短路不合格率。
d、针孔数(个/10m)
无论是在本发明至少含有磷酸脂型及磺酸型界面活性剂中的一种的试样No.21-No.27某一种试样里,针孔数都是0(个/10m)。与此相反,在不含界面活性剂的试样No.30中,却发现7(个/10m)针孔。从该结果可知,在反复进行未烧结层形成和电极印刷时,通过使用含有界面活性剂的陶瓷涂料,可以防止针孔的发生。
e、成品率
成品率,在本发明添加有磷酸脂型界面活性剂的试料No.21-No.23,以及用本发明含有磷酸脂型及磺酸型两种界面活性剂的试样No.27中,是96-98%,对此,在比较例试样No.28中则明显地降低为63%。另外,虽然在本发明添加有磺酸型界面活性剂试样No.24-No.26中可得到98%的成品率,而在比较例的试样No.29中的成品率则极端地恶化成只有53%。这里因为在比较例的试样NO.28,No.29中,界面活性剂的量过多,所以在获得叠层体中途的剥离工序时,使未烧结层产生破损,或者在加压切断工序因未烧结层粘到金属件上等而产生破残所致。
至于使用传统制造方法的试样No.30,其成品率则更是显著地变坏为33%。
特性评价4:通过添加界面活性剂及图像处理进行位置重合的效果
下面在表6表示,在本申请发明的制造方法中,在使用含有界面活性剂的陶瓷涂料的同时,有关主要通过用图像处理的位置重合效果的数据。在表6中,试样N0.31,No.32是按图1的制造工序获得的叠层陶瓷电容器,试样No.33是以图2的制造工序所获得的叠层陶瓷电容器、试样No.33是以图2的制造工序所获得的叠层陶瓷电容器。试样No.34则是由传统的制造方法得到的叠层陶瓷电容器。
试样No.31的未烧结层厚度为8.0μm,其烧结后的电介质层2的一层的厚度是5μm,叠层数是75层。试样No.32的未烧结层厚度为2.5μm,其烧结后的电介质层2的一层厚度是1.5μm、叠层数是150层。试样No.31及No.32分别添加1%重量的磷酸脂型及磺酸型两种界面活性剂作为界面活性剂。
试样No.33是按传统用不添加界面活性剂的方法作成的未烧结层,其未烧结层厚为8.0μm,烧结后电电介质层2的一层的厚度为5μm,叠层数为75层。没有添加界面活性剂。
试样No.34的未烧结层厚为2.5μm,烧结后电介质层2的一层的厚度为1.5μm,叠层数为150层。没添加界面活性剂。但是,因试样No.34是2.5μm较薄的未烧结层,故无法堆叠到可以获得叠层陶瓷电容器所必需的特性(无法堆叠)。
对这类的叠层陶瓷电容器,进行了针孔数(个/10m)、静电容量、电介质损耗、绝缘电阻、击穿电压、短路不合格率、印刷偏差及成品率的评价试验。其评价结果示于表6。在试样No.31-No.34中,每种试料供试验用的抽样数各为30000个。
a、静电容量、电介质损耗
用惠普公司制造的阻抗分析仪HP-4284A在20℃做了测试。静电容量,在试样No.33中为0.9μF。而在试样No.31中是1.01μm,故由本发明的制造方法所获得的试样No.31,比用传统的制造方法所得的试样No.33能取得更大的静电容量。
在试样No.32与试样No.34的比较中,与试样No.35用2.5μm厚的未烧结层厚度不能堆叠的情况相反,用本发明的制造方法所获得的试样No.32则能用2.5μm薄的未烧结层获得6.66μF的静电容量。
关于tanδ,在试样No.33中为1.88(%),在试样No.31中是1.86(%),故试样No.31有比试样No.33小的电介质损耗。
b、绝缘电阻及短路不合格率
用惠普公司制高阻抗测量仪HP-4329A,在20℃下,外加10V电压,经30秒后做测量。设绝缘电阻1000Ω以下为短路不合格,在各试样No.31-No.34中,以供试验用抽样数的短路不合格发生次数的比例作为短路不合格率来表示。
绝缘电阻,在试样No.33中为1.7×109Ω,而在试样No.31中则是1.8×109Ω。此外,在试样No.32中可确保4.2×109Ω的绝缘电阻。
短路不合格率虽然在试样No.33中是33.2%,但在本发明的试样No.31、No.32中则被显著地改善为0-0.08%。
c、击穿电压
击穿电压的评价用自动升压试验机测量的。击穿电压,在试样No.33中为150(V),在试样No.31中则为230(V)、故用本发明的制造方法所得到的试样No.31比用传统的制造方法所获得的试样No.33明显可以确保有更大的击穿电压。另外,既使是未烧结层厚为2.5μm(干燥后厚1.5μm)非常薄的试样No.32也可确保80(V)的击穿电压。
d、印刷偏差
有关平均值ΔGmax-av,在试样No.33中为250μm,对此在试样No.32中是8μm,在试样No.32中是13μm,故用本发明的制造方法所获得的试样No.31、No.31,比用传统的制造方法获得的试样No.33的印刷偏差显著变小。
e、成品率
关于成品率,在试样No.33中为33(%),而在试样No.31中是97(%),即使在试样No.32中也可确保97(%)的高成品率。
特性评价5:主要是因滚筒对涂敷面非接触所产生的效果。
使用本发明的涂敷装置制造的叠层陶瓷电容器和使用传统的涂敷装置制造的叠层陶瓷电容器的特性评价示于表7。在表7中,试样No.41及No.42是用传统的涂敷装置制造的叠层陶瓷电容器,试样No.43及44是用本发明的涂敷装置制造的叠层陶瓷电容器。试样No.41及No.42,在形成未烧结层时,滚筒与未烧结层接触。试样No.43及No.44,在形成未烧结层时,滚筒与未烧结层不接触。
试样No.41的未烧结层厚为11.0μm,烧结后的电介质层2的一层厚为6.6μm,叠层数是110层。试样No.42未烧结层厚为16.0μm,烧结后电介质层2的一层的厚度为9.6μm,叠层数是75层。试样No.43未烧结层厚为11.0μm,烧结后电介质层2的一层的厚度为6.6μm,叠层数是110层。试样No.44未烧结层厚为16.0μm,烧结后电介质层2的一层的厚度是9.6μm,叠层数是75层。
对这些叠层陶瓷电容器,进行了针孔数(个/10m)、静电容量、电介质损耗、绝缘电阻、击穿电压、短路不合格率的评价试验。表7所示为其评价结果。在试样No.41-No.44中,各试样供试验用的抽样数是30000个。
a、针孔数(个/10m)
在用本发明的涂敷装置制造的试样No.43及NO.44的任一种里,针孔数都是0(个/10m)。而与的相反,在用传统的涂敷装置制造的试样No.41中有33个/10m的针孔,在试样No.42中有49个/10m的针孔。可以设想,用传统的涂敷装置的制造方法,因软性支撑体的陶瓷涂料涂敷面无论是在涂敷前和涂敷后的任一种情况都与滚筒接触,故在未烧结层上常产生固剥离所造成的针孔。而用本发明的涂敷装置的制造方法,由于软性支撑体的陶瓷涂料涂敷面在涂敷前及涂敷后的任一场合中都不曾接触滚筒,所以在未烧结层上不会产生由剥离所造成的针孔。
b、静电容量,电介质损耗
用惠普公司制的阻抗分析仪HP-4284A,在20℃下做测量。关于静电容量,在试样No.41中为0.96μF,而在试样No.43中是1.04μF,故用本发明的涂敷装置制造的试样No.43比用传统的涂敷装置制造的试样No.41可获取更大的静电容量。在试样No.42和试样No.44的比较中得到相等的静电容量。可见,本发明的涂敷装置,在未烧结层的厚度减薄时是有效的。
关于tanδ(%),在试样No.41及No.42中分别为1.72(%)、1.63(%),而在试料No.43及No.44中分别是1.70(%)和1.60(%)。
c、绝缘电阻及短路不合格率
用惠普公司制的高阻抗测量仪HP-4329A,在20℃下,外加10V,经30秒后做测量。设绝缘电阻1000Ω以下的为不合格品,在各试样No.41-No.44中,把相对于各试样供试验用的抽样数的短路不合格发生数的比率作为短路不合格率来表示。
绝缘电阻在试样No.41及No.42中是2.3×109Ω和4.3×109Ω,而在试样No.43及No.44中则为3.0×109Ω和4.9×109Ω,这表明用本发明的涂敷装置制造的试样No.43及No.44可以比用传统的涂敷装置制造的试样No.41及No.42获取更大的绝缘电阻。其理由是,因为滚筒不接触未烧结层,则使未烧结层受不到由滚筒接触所造成的损伤。
短路不合格率在试样No.41及No.42中分别是10.4(%)和6.5(%),而在试样No.43及No.44中则分别是0.4(%)和0.2(%),这表明用本发明的涂敷装置制造的试样No.43及No.44比用传统的涂敷装置制造的试样No.41用42,其短路不合格率显著地变小。
d、击穿电压
击穿电压的评价是用自动升压试验机测定的。击穿电压,在试样No.41及No.42中分别是350(V)和610(V),而在试样No.43及44中则分别是580(V)和800(V),故可知用本发明的制造方法获得的试样No.43及No.44比使用传统的制造方法的试样No.41及No.42可确保更大的击穿电压。其理由是因为滚筒不接触未烧结层,故未烧结层不受由滚筒接触所造成的损伤。
特性评价6:主要是张力控制的效果
在用本发明的涂敷装置获得叠层陶瓷未烧结层时,随着叠层陶瓷未烧结层变厚,如果卷绕张力过于强,软性支撑载体的涂敷面用硅(Si)等为使之易于剥离而进行表面加工,所以,在与软性支撑体的涂敷面相反一侧的面上,存在转印相当于其前面卷绕次数的未烧结层。8μm陶瓷未烧结层重叠75层时不同张力的转印情况示于表8中。
在试样55中看作因卷筒张力过小而产生了卷动错位。在试样60中,因卷筒张力过强,而在18处(100mm宽)或31处(1000mm)宽)进行转印。试样No.56-试样No.59中没有产生转印。从此结果看,卷筒张力为0.1kgf-1.5kgf/10mm宽时较合适。
特性评价7:软性支撑体的剥离处理
关于软性支撑体19的剥离处理的特性评价示于表9。在表9中,全幅度剥离处理,是指在软性支撑体的陶瓷涂料涂敷面的整个面上实施剥离处理,而限幅剥离处理如图9图11所示那样,在软性支撑体的陶瓷涂料涂敷面上具有进行剥离处理的区域190和不进行剥离处理的区域191的情况。
如表9所示,在75次反复行进(1000m/次)中,全宽剥离处理时,剥离频率是5次,而限宽剥离处理时,剥离频度是0次。这正如前述那样,在软性支撑体19的全部面上都敷设有剥离用膜190的全宽剥离处理时,因未烧结层的边缘从软性支撑体19剥离而附着在网即版上,或由于喷嘴或刮刀片等的陶瓷涂料涂敷装置与未烧结层的稍稍接触,而导致将未烧结层从软性支撑体19上剥离掉。与之相反,为了软性支撑体19上生成不进行剥离处理的区域191,在形成剥离用膜190的限宽剥离处理时,可提高未烧结层边缘与软性支撑体19的粘合性。
特性评价8:着色效果
按照图2的制造方法制造叠层陶瓷电容器。在图15-图19中,把软性支撑体19的着色区域192染成黄色,并在其上压印上黑色的第一电极标记a1-d1。反复5次进行未烧结层成型工序和由图像处理进行的印刷工序。从软性支撑体19上剥离所形成的5层叠层未烧结层,与电极图形一起,根据在未烧结层上读入印刷的第二电极标记,进行图像处理,直到把每5层叠层未烧结层堆叠到75层。未烧结层的厚度是8μm。此后,通过进行加压、切断工序,脱粘合剂,烧结及形成终端电极等工序,获得叠层陶瓷电容器。
为了比较,制造出不具有图像处理的传统技术的叠层陶瓷电容器。
按本发明的制造方法获得的样品和按传统方法获得的样品的特性示于表10中。
从表10可明显看出,用本发明的制造方法获得的样品,在静电容量,tanδ及成品率的任一项上都获得比用传统的制造方法的样品更优异的特性。
下面,把按照本发明的制造方法获得样品(有着色)和在没有着色区域的透明的软性支撑体上压印上黑色的第一电极标记a1-d1,并按照前述的制造方法获得样品时所出现的图像处理错误次数示于表11中。
如表11所示那样,具有着色的本发明比没有着色的情况,其图像处理错误次数明显地减少。在无着色、软性支撑体透明的情况下,进行图像处理时,由摄像机摄取了软性支撑体背面的色彩等原因,而导致产生误差,而在有着色的情况,则可以解决这样的问题。
特性评价9:热风干燥
a、干燥方式的评价
结合图32、33中所示的干燥装置和图34中所示热风产生装置。在图32所示的干燥装置和图34所示的热风产生装置的组合中,使用具有2个3kw发热器的热风机353。在图33所示的干燥装置和图34所示的热风产生装置的组合中,将5KW的远红外线发热器353和3KW的热风机353组合使用。热风机353的风量在这两种情况都设置为2.3Nm3/min。为了比较,不用热风产生装置,而是准备了10KW的远红外线发热器的干燥装置。
用所述3种干燥装置,进行电极干燥处理,这样做所获得的电极干燥结果示于表12中。表12中的软性支撑体的变形量(μm)是相当于每100mm软性支撑体长度的变形量。
即使变形量少,但若干燥时间一长,则无法期望提高制造效率及降低设备费用等效果,所以,把支撑体形变量在30μm以内、干燥时间在240秒以内,作为合格判定基准是合理的。从所选定的判定基准看,在使用远红外线发热器的传统的干燥装置中,在干燥时间长达180-600秒的同时,形变量最大也达105(μm)量,与所述合格判定基准相差较远。也可以把形变控制到6μm内,而这种情况,干燥时间明显地长达600秒。
对此,在应用于本发明的干燥装置的两种干燥方式、即热风干燥方式及(热风+远红外线)干燥方式中,其大部分都满足所述合格判定基准。尤其是在45-80°温度范围内,形变量明显地改善为3-25(μm),干燥时间明显地改善为80-200(sec)。而在80℃附近形变量有变大的倾向,这是因为80℃是在聚乙烯对苯二酸酯玻璃过渡点以上。热风干燥方式中的形变量少,一般是因为热风和远红外线发热器实际上加给有机软性支撑体的热量不同。
b、热风干燥的叠层陶瓷电容器的特性评价
由所述制造方法所获得的叠层陶瓷电容器的特性评价示于表13中。表13中,试样No.71-No.73是由图32中所示的干燥装置35和图34中所示的热风产生装置的组合干燥获得的试样。试样No.74、No.75是比较例、不用热风产生装置、而是由采用了10KW远红外线发热器的传统的干燥装置干燥获得的试样。热风机353的风量在任一场合均设定为2.3Nm3/min。
试样No.71-No.76的任一种都具有75层的叠层。陶瓷层每层的厚度,在烧结前是8.0μm、烧结后是5.0μm。
对这些叠层陶瓷电容器进行了静电容量、电介质损耗,印刷偏差及成品率的评价。表13给出了其评价结果。
a、静电容量
是用惠普公司制的阻抗分析仪HP-4284A,在20℃下测量的。
b、静电容量的误差
静电容量误差,是指取3倍标准偏差δ,并将其用静电容量平均值相除所得到的值、在表13用(%)来表示。静电容量误差所表示的值越大,就意味着各产品的静电容量的波动越大。
参照表13,在使用了传统干燥装置的试样No.74,No.75中,静电容量误差达到12.3-35.6%之高,这表示产品静电容量的波动极大。
与之相反,利用本发明的干燥装置的试样No.71-No.73以及No.75,其静电容量误差最大是8.6%,最小是4.5%,与传统方法相比有着显著的改善。
c、印刷偏差
关于平均值ΔGmax-av,在使用传统的干燥装置的试样No.74及No.75中是33-105μm,而在使用了本发明的干燥装置的试样No.71-No.73以及No.76中,是在8-18μm的范围内。这表明,由本发明的装置获得的试样No.71-No.73以及No.76比由传统装置获得的试料No.74,No.75的印刷偏差显著地变小。
d、成品率
成品率在试样No.74,No.75中分别是77(%)和83(%),而在试样No.71-No.73、No.76中则是在89-93(%)的范围内,所以其能够确保高成品率。
虽然本发明已参照其实施例进行了具体地描述和说明,但在不违背本发明的实质、范围和主旨的前提下,在形式和内容上,可以进行技术上的多种变形。
表1
编号No. | 来烧结层厚度(μm) | 剥离针孔(个/10m) | 叠层数(层) | 电容(μF) | tanδ(%) | 绝缘电阻(Ω) | 击穿电压(V) | 短路不合格率(%) | ΔGmax-av(μm) | 成品率(%) | 叠层方法 | 滚筒 |
1 | 8.0 | 0 | 75 | 1.01 | 1.86 | 2.0×109 | 230 | 0.7 | 8 | 92 | 图1 | 无接触 |
2 | 2.5 | 0 | 75 | 3.30 | 1.87 | 7.1×108 | 90 | 0.8 | 12 | 92 | ||
3 | 2.5 | 0 | 150 | 6.63 | 1.96 | 4.6×108 | 80 | 1.0 | 13 | 90 | ||
*4 | 8.0 | 49 | 75 | 0.91 | 1.88 | 1.7×109 | 150 | 33.2 | 250 | 33 | 接触 | |
*5 | 2.5 | 84 | 150 | 无法叠层 | ||||||||
6 | 8.0 | 0 | 75 | 1.03 | 1.85 | 3.1×109 | 230 | 0.4 | 11 | 92 | 图2 | 无接触 |
*:比较例
表2
微针孔数
未烧结层厚度(μm) | 陶瓷粉的体积比(vol%) | ||||
3vol% | 5vol% | 15vol% | 20vol% | 25vol% | |
3μm | 0 | 0 | 0 | 0 | 86 |
10μm | 30* | 0 | 0 | 0 | 49 |
15μm | 45* | 0 | 0 | 0 | 0 |
*表示很大的针孔
其他为微针孔数
微针孔数是10cm×10cm中的数
表3
涂布敷方式 | 未烧结层厚度 | 条痕数 | 因层缺陷而不能印刷的次数 |
流延法 | 3μm | 42条 | 4611次/10000 |
挤压涂敷 | 3μm | 0条 | 0次/10000 |
流延法 | 10μm | 8条 | 341次/10000 |
挤压涂敷 | 10μm | 0条 | 0次/10000 |
表4
涂敷方式 | 短路不合格率 | 耐压不合格率 | 成品率 |
流延法 | 33.2% | 12.8% | 42.7% |
挤压涂敷(图6) | 0.8% | 0.2% | 95.0% |
挤压涂敷(图7) | 0.6% | 0.6% | 94.3% |
表5
No. | 界面活性剂 | 添加量(wt%) | 电容(μF) | tanδ(%) | 绝缘电阻(Ω) | 击穿电压(V) | 短路不合格率(%) | 针孔(个/10m) | 成品率(%) | 叠层方法 |
21 | 磷酸脂型 | 0.05 | 1.01 | 1.89 | 2.0×109 | 250 | 0 | 0 | 97 | 图2 |
22 | 磷酸脂型 | 1.0 | 1.03 | 1.86 | 1.8×109 | 280 | 0 | 0 | 98 | |
23 | 磷酸脂型 | 5.0 | 1.03 | 1.88 | 1.9×109 | 260 | 0 | 0 | 96 | |
24 | 磺酸型 | 0.05 | 1.05 | 1.81 | 2.0×109 | 250 | 0 | 0 | 98 | |
25 | 磺酸型 | 1.0 | 1.04 | 1.83 | 2.1×109 | 280 | 0 | 0 | 98 | |
26 | 磺酸型 | 5.0 | 1.04 | 1.82 | 1.8×109 | 280 | 0 | 0 | 98 | |
27 | 磷酸型磺酸型 | 1.01.0 | 1.07 | 1.85 | 2.3×109 | 280 | 0 | 0 | 97 | |
*28 | 磷酸脂型 | 7.0 | 1.02 | 1.93 | 1.1×109 | 240 | 0 | 0 | 63 | |
*29 | 磺酸型 | 7.0 | 1.04 | 1.91 | 1.9×109 | 240 | 0 | 0 | 53 | |
*30 | 无 | 0 | 0.91 | 1.88 | 1.7×109 | 150 | 33.2 | 7 | 33 | 传统 |
未烧结层厚度:8.0μm
叠层数:75层
*比较例
表6
NO. | 未烧结层厚(μm) | 叠层数(层) | 容量(μF) | tanδ(%) | 绝缘电阻(Ω) | 击穿电压(V) | ΔGmax-av(μm) | 成品率(%) | 叠层方法 | 界面活性剂(wt%) | 短路不合格率(%) |
31 | 8.0 | 75 | 1.01 | 1.86 | 1.8×109 | 230 | 8 | 97 | 图1 | 磺酸型1.0磷酸脂型1.0 | 0.00 |
32 | 2.5 | 150 | 6.66 | 1.91 | 4.2×108 | 80 | 13 | 97 | 0.08 | ||
*33 | 8.0 | 75 | 0.91 | 1.88 | 1.7×109 | 150 | 250 | 33 | 传统方法 | 无 | 33.2 |
*34 | 2.5 | 150 | 不能叠层 | 传统方法 | - |
*比较例
表7
No. | 未烧结层厚度(μm) | 剥离针孔个/10m | 叠层数(层) | 容量(μF) | tanδ(%) | 绝缘电阻(Ω) | 击穿电压(V) | 短路不合格率(%) | 滚筒 |
*41 | 11.0 | 33 | 110 | 0.96 | 1.72 | 2.3×109 | 350 | 10.4 | 接触 |
*42 | 16.0 | 49 | 75 | 0.50 | 1.63 | 4.3×109 | 610 | 6.5 | |
43 | 11.0 | 0 | 110 | 1.04 | 1.70 | 3.0×109 | 580 | 0.4 | 非接触 |
44 | 16.0 | 0 | 75 | 0.50 | 1.60 | 4.9×109 | 800 | 0.2 |
*:比较例
表8
NO. | 卷绕张力(kgf/100mm宽) | 绕出长度1000m的转印频度 | |
(处/100mm宽) | (处/100mn宽) | ||
*55 | 0.05 | 有卷绕错位、不行 | 有卷绕错位、不行 |
56 | 0.1 | 0 | 0 |
57 | 0.5 | 0 | 0 |
58 | 1.0 | 0 | 0 |
59 | 1.5 | 0 | 0 |
*60 | 2.0 | 18 | 31 |
*比较例
表9
软性支撑体的录离处理 | 剥离频度(75次重复×1000m) | 附着于印刷时的制板 |
全宽剥离处理 | 5次 | 53次 |
限宽剥离处理 | 0次 | 0次 |
表10
静电容量(μF) | tanδ(%) | 成品率(%) | |
本发明的方法 | 1.03 | 1.85 | 92 |
传统的方法 | 0.91 | 1.88 | 33 |
表11
无着色 | 有着色 | |
图像处理错误次数 | 41次/1000次 | 0次/100次 |
表12
干燥方式 | 温度(℃) | 支撑体变形量(μm) | 干燥时间(sec) |
热风 | 40 | 3 | 360 |
热风 | 45 | 3 | 200 |
热风 | 55 | 5 | 120 |
热风 | 80 | 25 | 80 |
热风 | 85 | 45 | 65 |
热风+远红外外线 | 55 | 5 | 100 |
远红外线 | 45 | 6 | 600 |
远红外线 | 80 | 35 | 300 |
红外线 | 90 | 105 | 180 |
表13
样品NO. | 干燥方式 | 温度(℃) | 容量(μF) | 容量偏差(%) | tanδ(%) | ΔGmax-av)(μm) | 成品率(%) |
71 | 热风 | 45 | 1.06 | 4.5 | 1.86 | 8 | 92 |
72 | 热风 | 55 | 1.05 | 5.1 | 1.86 | 10 | 93 |
73 | 热风 | 80 | 0.99 | 8.6 | 1.85 | 18 | 89 |
74 | 远红外线 | 90 | 0.92 | 35.6 | 1.86 | 108 | 77 |
75 | 远红外线 | 80 | 0.95 | 12.3 | 1.86 | 33 | 83 |
76 | 热风+远红外线 | 55 | 1.03 | 4.8 | 1.87 | 9 | 91 |
Claims (35)
1、陶瓷电子器件的制造方法,其特征在于:包括未烧结陶瓷层形成工序、第一电极标记形成工序和印刷工序;
所述未烧结陶瓷层形成工序是在有机类软性支撑体上涂敷陶瓷涂料,并形成未烧结陶瓷层的工序,
所述第一电极标记形成工序是在所述软性支撑体上形成第一电极标记的工序;
所述印刷工序是根据由所述第一电极标记的图像处理所获得的信息,进行电极的印刷定位,并在上述未烧结陶瓷层上印刷所述的电极的工序。
2、如权利要求1所述的陶瓷电子器件的制造方法,其特征在于:所述陶瓷涂料是从电介质陶瓷材料以及非线性压电陶瓷材料类中至少选取一种陶瓷粉体作为主要成分。
3、如权利要求1所述的陶瓷电子器件的制造方法,其特征在于:所述陶瓷涂料含有5vol%-20vol%的陶瓷粉体。
4、如权利要求1所述的陶瓷电子器件的制造方法,其特征在于:所述陶瓷涂料至少含有相对于陶瓷粉体为0.05-5%重量的磷酸脂型或磺酸型界面活性剂中的一种。
5、如权利要求1所述的陶瓷电子器件的制造方法,其特征是:在所述软性支撑体上反复进行所述的未烧结层形成工序和所述的印刷工序。
6、如权利要求1所述的陶瓷电子器件的制造方法,其特征是:在具有在多次进行所述的未烧结层形成工序和所述的印刷工序后,从所述的软性支撑体上剥离所得到的叠层未烧结层,然后,将所述剥离得到的多个叠层未烧结层进行叠层的工序。
7、如权利要求6所述的陶瓷电子器件的制造方法,其特征在于:所述的印刷工序包括在所述未烧结层上印刷第二电极标记的工序,
根据由所述第二电极标记的图像处理所得到的信息,对所述叠层未烧结层进行叠层。
8、如权利要求7所述的陶瓷电子器件的制造方法,其特征在于:由所述第二电极标记与所述第一电极标记的相对位置关系,算出被修正的电极印刷位置。
9、如权利要求1所述的陶瓷电子器件的制造方法,其特征在于:所述软性支撑体的一个面被用作陶瓷涂料涂敷面,上述陶瓷涂料涂敷面具有进行剥离处理的区域和不进行剥离处理的区域。
10、如权利要求9所述的陶瓷电子器件的制造方法,其特征在于所述不进行剥离处理的区域设在宽度方向的两侧。
11、如权利要求9所述的陶瓷电子器件的制造方法,其特征在于:所述软性支撑体在所述不进行剥离处理的区域外侧具有进行剥离处理的区域。
12、如权利要求9所述的陶瓷电子器件的制造方法,其特征在于:
所述软性支撑体至少在一侧表面上带有着色区域;
所述第一电极标记具有与所述着色区域的着色不相同的着色,且其形成在所述软性支撑体上的着色区域附近或者在该着色区域内。
13、如权利要求12所述的陶瓷电子器件的制造方法,其特征是:
在所述着色区域的表面,不进行所述的剥离处理,所述第一电极标记印刷在所述着色区域上。
14、如权利要求1所述的陶瓷电子器件的制造方法,其特征在于:
所述软性支撑体,至少在一侧表面上带有着色区域、上述第一电极标记具有与所述着色区域的着色不相同的着色,且其形成在所述软性支撑体的同所述着色区域相重叠的区域内。
15、如权利要求12或14所述的陶瓷电子器件的制造方法,其特征在于,
所述着色区域的着色是黄色,粉色、淡绿色或白色的任一种,而所述第一电极标记是黑色系列。
16、如权利要求1所述的陶瓷电子器件的制造方法,其特征是所述第一电极标记形成工序包含在所述印刷工序中。
17、陶瓷电子器件制造装置,其特征在于:包括未烧结陶瓷层形成装置、第一电极标记形成装置和印刷装置,
所述未烧结陶瓷层形成装置,是在软性支撑体上涂敷陶瓷涂料并形成未烧结陶瓷层的装置;
所述第一电极标记形成装置是在所述软性支撑体上形成第一电极标记的装置;
所述印刷装置,是根据由所述第一电极标记的图像处理所获得的信息,进行电极的印刷定位,并在上述未烧结陶瓷层上印刷所述电极的装置。
18、如权利要求17所述的陶瓷电子器件制造装置,其特征在于具有供给装置和卷绕装置,
所述供给装置,在一侧面上带有未烧结陶瓷层的有机材料的软性支撑体,
所述印刷装置是在由所述供给装置提供的所述软性支撑体的未烧结陶瓷层上印刷电极的装置,
所述卷绕装置卷绕从所述供给装置经由所述印刷装置供给的软性支撑体。
19、如权利要求17所述的陶瓷电子器件的制造装置,其特征在于:
所述印刷装置具有印刷用工作台和工作台驱动装置,所述印刷用工作台带有承载所述软性支撑体的印刷支承面,所述印刷支承面构成真空吸附面,
所述工作台驱动装置驱动所述印刷用工作台。
20、如权利要求19所述的陶瓷电子器件制造装置,其特征在于:
所述工作台驱动装置,可沿在所述印刷支承面上有假想的两个垂直轴X方向和Y方向以及围绕与所述两轴都相垂直的轴旋转的θ方向上驱动所述印刷用工作台。
21、如权利要求17所述的陶瓷电子器件制造装置、其特征在于,
所述印刷装置包含有图像处理装置,所述图像处理装置包括多台摄像机,所述摄像机的受光部设在所述印刷用工作台上。
22、如权利要求21所述的陶瓷电子器件制造装置,其特征在于:
所述图像处理装置具有从所述摄像机的受光部到达所述摄像机的光学通路,所述光学通路包括有把从所述受光部来的光入射到所述摄像机的反射镜。
23、如权利要求17所述的陶瓷电子器件制造装置,其特征在于:
其具有定长给进装置,前述定长给进装置真空吸附由所述印刷装置处理后的所述软性支撑体,并进行定长的给进。
24、如权利要求17所述的陶瓷电子器件制造装置,其特征在于,所述印刷装置在所述未烧结层上印刷第二电极标记。
25、如权利要求17所述的陶瓷电子器件制造装置,其特征在于,所述未烧结陶瓷层形成装置具有引导所述软性支撑体的滚筒,所述滚筒与所述软性支撑体的印刷面完全不接触。
26、如权利要求17所述的陶瓷电子器件制造装置,其特征在于:所述未烧结陶瓷层形成装置包括涂敷头和多个滚筒,所述涂敷头在沿一个方向移动的软性支撑体的一侧面上涂敷陶瓷涂料;
所述各滚筒设置成只分别与同所述软性支撑体涂敷有陶瓷涂料的面相反的一面相接触。
27、如权利要求26所述的陶瓷电子器件制造装置,其特征在于所述涂敷头为挤压式结构。
28、如权利要求27所述的陶瓷电子器件制造装置,其特征在于,所述涂敷头并设有多个喷嘴。
29、如权利要求27所述的陶瓷电子器件制造装置,其特征在于包括有定量泵和质量流量计,通过前述定量泵及质量流量计,控制所述涂敷头的涂料供给量。
30、如权利要求25或26所述的陶瓷电子器件制造装置,其特征在于,对所述软性支撑体加有0.1-1.5kgf/(100mm宽)的张力。
31、如权利要求17所述的陶瓷电子器件制造装置,其特征在于具有干燥装置,用于干燥由所述软性支撑体承载着的未干燥的电极。
32、如权利要求31所述的陶瓷电子器件制造装置,其特征在于所述未干燥电极含有高沸点溶剂。
33、如权利要求32所述的陶瓷电子器件制造装置,其特征在于所述干燥装置带有通过所述软性支撑体的干燥室,在前述干燥室通有热风,以使前述未干燥的电极干燥。
34、如权利要求33所述的陶瓷电子器件制造装置,其特征在于所述干燥室中的热风温度设定在从约45℃到约80℃的范围内。
35、如权利要求33所述的陶瓷电子器件制造装置,其特征在于,所述干燥装置中,在所述干燥室内设有远红外线发热器。
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