CN113241257A - 陶瓷部件的制造方法及陶瓷部件的制造装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种陶瓷部件的制造方法及陶瓷部件的制造装置。根据本发明的一实施例的陶瓷部件的制造方法可以包括利用非接触式加热单元对陶瓷板进行局部加热的步骤。

Description

陶瓷部件的制造方法及陶瓷部件的制造装置

技术领域

本发明涉及一种陶瓷部件的制造方法及陶瓷部件的制造装置。

背景技术

最近，随着电子产品的小型化趋势，要求将各种电子产品中使用的陶瓷部件也实现小型化和大容量化。这样的叠层陶瓷电子部件通常通过在将陶瓷原料物质与溶剂和粘合剂等混合而制造为浆料后通过将其薄涂而形成陶瓷生片(Ceramic green sheet)的方法制造。所述陶瓷生片在之后根据期望的产品尺寸被切割。

目前，作为切割陶瓷生片、陶瓷棒等的方法正广泛使用利用工作台和刀片的工艺方法。上述工艺方法通过将需要切割的产品固定在真空工作台并将刀片沿工作台的垂直方向移动而进行切割的方式来执行。

在这样的切割工艺中，当切割小型产品时，可能由于施加于产品的应力而发生裂纹等。为了防止这种情况，使用将工作台保持高温而在加热产品后进行切割的方法。这样的切割方法在日本公开专利第2005-332926号中很好地进行了说明。在上述专利中介绍了一种为了精确地切割并防止剥离而在控制层叠体的温度分布恒定之后进行切割的方法。

但是，将工作台保持高温而加热产品的方法具有如下问题：由于在下端的工作台进行热传导，因此当切割时受到最大应力的产品的上端部的温度可能低于下端，并且在切断后由于陶瓷部件内所含有的粘合剂成分等导致切割后的部件相互粘结。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种能够防止产品的不良的陶瓷部件的制造方法及陶瓷部件的制造装置。

本发明的另一目的在于提供一种改善了生产速度的陶瓷部件的制造方法及陶瓷部件的制造装置。

本发明的又一目的在于提供一种能够改善切割质量的陶瓷部件的制造方法及陶瓷部件的制造装置。

根据本发明的一实施例的陶瓷部件的制造方法可以包括如下步骤：利用非接触式加热单元对陶瓷板进行局部加热。

根据本发明的另一实施例的陶瓷部件的制造装置可以配备有：工作台，能够放置陶瓷板；非接触式加热单元，能够在所述工作台的上部对所述陶瓷板进行局部加热；以及切割用刀片，对所述陶瓷板的加热部位进行切割。

根据本发明的一实施例，可以提供一种能够防止产品的不良的陶瓷部件的制造方法及陶瓷部件的制造装置。

根据本发明的另一实施例，可以提供一种改善了生产速度的陶瓷部件的制造方法及陶瓷部件的制造装置。

根据本发明的又一实施例，可以提供一种能够改善切割质量的陶瓷部件的制造方法及陶瓷部件的制造装置。

然而，本发明的多样且有益的优点和效果并不局限于上述的内容，其可以在对本发明的具体实施形态进行说明的过程中更容易地被理解。

附图说明

图1及图2是示出现有的陶瓷部件的制造装置的示意图。

图3a及图4a是示出根据本发明的一实施例的陶瓷部件的制造装置的示意图。

图3b及图4b是示出根据本发明的一实施例的陶瓷部件的制造装置的示意图。

图5是拍摄通过本发明的比较例及实施例制造的陶瓷芯片的照片。

图6是拍摄通过本发明的比较例及实施例制造的陶瓷芯片的截面的图像。

符号说明

1、2：陶瓷部件的制造装置 10、11：陶瓷条

30：内部电极 100、110：陶瓷板

200、210：工作台 300：工作台加热单元

400、410：刀片 510：非接触式加热单元

610：为了加热而传递的能量

具体实施方式

以下，参照具体实施形态及附图对本发明的实施形态进行说明。其并非要将本说明书中记载的技术限定于特定的实施形态，将理解的是，其包括本发明的实施例的多样的变更(modifications)、等同物(equivalents)和/或替代物(alternatives)。关于附图的说明，针对相似的构成要素可以使用相似的附图符号。

并且，为了对本发明进行明确的说明，附图中省略了与说明无关的部分，并且为了明确地表示多个层及区域，放大图示了厚度，并且相同思想范围内的功能相同的构成要素可以使用相同的附图符号进行说明。

在本说明书中，“具有”、“可以具有”、“包括”或者“可以包括”等表述指相应特征(例如，数值、功能、操作或部件等构成要素)的存在，不排除追加的特征的存在。

在本说明书中，“A或B”、“A和/或B中的至少一个”或者“A和/或B中的一个以上”等描述可以包括列出项目的所有可能的组合。例如，“A或B”、“A和B中的至少一个”以及“A或B中的至少一个”可以指(1)包括至少一个A、(2)包括至少一个B、以及(3)包括至少一个A及至少一个B的全部情形。

在附图中，X方向可以定义为第一方向、L方向或长度方向，Y方向可以定义为第二方向、W方向或宽度方向，Z方向可以定义为第三方向、T方向或厚度方向。

图3a、图3b是示意性地示出根据本发明的陶瓷部件的制造方法中使用的陶瓷部件的制造装置的立体图，图4a、图4b是图3a、图3b的剖面图。

参照图3a、图3b及图4a、图4b，根据本发明的一实施例的陶瓷部件的制造方法可以包括利用非接触式加热单元510对陶瓷板110进行局部加热的步骤。在本说明书中，“非接触”可以表示某对象不与其他对象相接，并且可以表示物理上隔开预定间距而布置的形态。并且，在本说明书中，“局部加热”可以表示不对陶瓷板110整体进行加热，并且可以表示仅对既定的一部分区域进行加热。在根据本发明的陶瓷部件的制造方法中，通过对陶瓷板进行局部加热而能够仅对需要加热的部分进行加热，从而能够防止芯片粘着不良等由于过度的加热状态导致的不良。

在本发明的一实施例中，对陶瓷板110进行局部加热的步骤可以是对所述陶瓷板110进行线性加热的步骤。对所述陶瓷板110进行线性加热可以表示当连接所述陶瓷板110获取热能的位置点时具有一条线的形态，或者获取热能的位置点连续而具有线的形态。参照图3a、图3b及图4a、图4b，非接触式加热单元510可以朝向陶瓷板110布置，并且向陶瓷板110传递能量610而加热所述陶瓷板。图3a、图3b及图4a、图4b描述了非接触式加热单元510线性地传递能量610的形态，然而并不局限于此，也可以应用多个能量源向多个点传递能量的形态。

根据本发明的一实施形态，陶瓷板110的加热可以在所述陶瓷板110的上部进行。图1及图2是示出现有的陶瓷部件的制造方法的示意图。如图1及图2所示，对现有的陶瓷部件而言，在工作台200上布置陶瓷板100，并且通过布置于工作台200内部的工作台加热单元300对陶瓷板100进行了加热。并且使用了若陶瓷板100达到预定温度以上的温度则利用刀片400对其进行切割的方法。但是，对于这样的现有方法而言，当切割时受到最大应力的陶瓷板100的上端具有低于下端的温度，从而无法充分减小切割应力，进而可能产生裂纹等。在根据本发明的陶瓷部件的制造方法中，对陶瓷板110的上端进行加热，从而能够使得当切割所述陶瓷板时受到最大应力的陶瓷板的上端具有最高的温度，据此能够降低最终产品的不良率。

在本发明的一实施形态中，对陶瓷板110进行加热的步骤可以是所述陶瓷板110的上部温度高于下部温度的步骤。这可以表示在陶瓷板110的上部进行加热，并且可以表示加热单元相对于所述陶瓷板110布置于上部。对所述陶瓷板110的温度而言，所述陶瓷板110的Z方向的最上端的温度可以最高，所述最上端可以表示预定区域，例如，距离表面10mm以内的区域。对所述陶瓷板110的温度而言，上端的温度可以等于或高于下端的温度，并且从上端到下端以直线形或曲线形地降低，然而并不局限于此。

根据本发明的实施例的加热单元可以是非接触式加热单元。能够应用本发明的陶瓷部件可以为如后文所述的包括溶剂及粘合剂等的陶瓷生片。在这种情况下，当加热陶瓷板时，所述溶剂或粘合剂可能溶出或者具有一定程度的粘性，对于接触式设备而言，可能由于这样的溶剂和/或粘合剂而受污染或者热传递效率下降等问题。根据本发明的加热单元作为非接触式的加热单元，能够预先防止这样的问题。

所述非接触式加热单元只要能够产生充足的热量则不受特别的限制，例如可以是辐射加热装置或者电磁波感应加热装置。所述辐射加热装置可以是能够产生辐射热能的装置，例如可以是大功率LED、卤素灯等光照射装置、激光照射装置等，然而并不局限于此。在加热单元为辐射加热装置的情况下，具有易于调节光的照射角度等的优点，并且可以应用现有的光照射装置等，因此无需花费大量成本即可实现。

并且，所述电磁波感应加热装置例如可以是利用高频的感应加热或电介质加热装置或者微波照射装置等，然而并不局限于此。在加热单元为电磁波感应加热装置的情况下，能够精确地调节温度，并且具有能够高效地进行快速加热的优点。

图3a、图3b、图4a及图4b示出了与布置有根据本发明的非接触式加热单元510的结构相关的示例性的形态。如图3a、图3b、图4a及图4b所示，根据本发明的非接触式加热单元510可以布置于刀片410的前端和/或后端，然而并不局限于此，只要能够对刀片410的切割位置进行充分的加热，则也可以为布置于与所述刀片410相同的线上的侧面的结构。

在一个示例中，加热陶瓷板110的步骤可以以使所述陶瓷板110的表面温度以10℃/sec以上的加热速度升高的方式进行。所述加热速度可以为10℃/sec以上，11℃/sec以上，12℃/sec以上或者13℃/sec以上，并且上限并不受特别限制，例如可以为100℃/sec以下。所述加热速度可以通过上述的非接触式加热单元实现。现有的下端工作台加热方式具有由于电介质等陶瓷部件的较低的导热率而需要长时间加热(升高10℃大约需要10分钟的程度)的问题，然而在根据本发明的陶瓷部件的制造方法中，通过利用非接触式加热单元而满足上述加热速度，能够具有较高的生产速度。

在本发明的一示例中，根据本发明的陶瓷部件的制造方法可以包括利用刀片410切割陶瓷板110的加热部位的步骤。根据本发明的陶瓷部件的制造方法可以通过切割上述陶瓷板110而进行制造，并且可以应用于在切割陶瓷板110之后经过后处理而成为最终产品的部件。

在本发明的一实施形态中，根据本发明的陶瓷部件的制造方法可以在切割陶瓷板110之后追加包括冷却切割部位的步骤。如上文所述，在陶瓷部件包括溶剂及粘合剂等成分的情况下，被加热的部位具有粘合力，从而可能发生芯片粘着不良等。这样的粘合力发生在聚合物粘合剂被激活的预定的温度区域，因此，在根据本发明的陶瓷部件的制造方法中，能够通过切割后进行冷却的步骤预先防止芯片粘着不良。

在以下的示例中，本发明的陶瓷部件的制造方法的冷却步骤可以是使陶瓷板110的表面温度以10℃/sec以上的冷却速度进行冷却的步骤。在粘合剂的粘合力达到足够低的程度所需的时间为约5秒以下、4秒以下或3秒以下的情况下，所述冷却速度不受特别限制，但是例如可以为10℃/sec以上、11℃/sec以上、12℃/sec以上或者13℃/sec以上，并且上限不受特别限制，但是例如可以为100℃/sec以下。所述冷却速度可以是能够在2秒以内将陶瓷部件降低至50℃以下的速度，据此，根据本发明的陶瓷部件的制造方法能够最大化芯片粘着不良的防止效果。

所述冷却步骤中应用的冷却装置只要满足上述的冷却速度则不受特别限制，可以使用压缩空气喷射器等。所述冷却装置可以布置于陶瓷板110的上端，并且可以邻近于刀片410而布置。

在本发明的一示例中，上述的局部加热步骤、切割步骤及冷却步骤可以沿着平行的切割线多次进行。随着上述工序被多次执行，陶瓷板110可以被分离为多个陶瓷条11，并且可以通过后续工序制造多个陶瓷部件。

在本发明的一实施例中，根据本发明的陶瓷部件的制造方法可以包括在对陶瓷板110进行一次切割之后沿与所述一次切割垂直的方向进行二次切割的步骤。所述一次切割可以包括上述的多次切割的步骤，可以对通过一次切割制造的多个陶瓷条11沿与一次切割线垂直的方向进行二次切割。所述二次切割与一次切割相同地可以包括局部加热步骤、切割步骤及冷却步骤，并且可以沿着平行的切割线多次执行。例如，如图3a、图3b所示，可以在沿与X轴垂直的切割线对陶瓷板110进行一次切割而制造出陶瓷条11之后，沿与Y轴垂直的切割线对所述陶瓷条11进行二次切割。通过上述过程，所述陶瓷板110可以被制造为多个陶瓷部件。

在一个示例中，应用本发明的陶瓷部件的制造方法的陶瓷板可以是包括多个陶瓷生片及内部电极的层叠体。在这种情况下，可以在前述的局部加热步骤之前追加包括准备陶瓷层叠体的步骤。准备所述陶瓷层叠体的步骤可以包括形成陶瓷生片以及印刷有内部电极图案的生片的步骤。

在本发明的一示例中，准备陶瓷生片的步骤可以是在载体膜(carrier film)上涂覆包括诸如钛酸钡基材料、铅复合钙钛矿基材料或钛酸锶基材料等陶瓷粉末的浆料并进行干燥而形成陶瓷生片的步骤。所述浆料可以根据要制造的电子部件的目的而向钛酸钡(BaTiO₃)等的粉末在添加多种陶瓷添加剂、有机溶剂、增塑剂、结合剂、分散剂等，并且可以通过刮刀(Doctor Blade)法将所述浆料制造为具有1～10μm厚度的片(sheet)形而形成，然而并不局限于此。

在一个示例中，形成印刷有内部电极图案的生片的步骤可以是将内部电极用导电膏印刷在陶瓷生片上的步骤。所述陶瓷生片可以使用与上述的陶瓷生片相同的片。所述内部电极用导电膏可以包括导电金属，例如可以包括银(Ag)、钯(Pd)、金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、铜(Cu)、锡(Sn)、钨(W)、钛(Ti)及其合金中的一种以上的物质，然而并不局限于此。并且，所述导电膏的印刷方法可以使用丝网印刷法或凹版印刷法，然而本发明并不局限于此。

在本发明的一实施例中，根据本发明的陶瓷部件的制造方法的准备陶瓷层叠体的步骤可以包括将陶瓷生片及印刷有内部电极图案的生片进行层叠并压制的步骤。所述陶瓷生片及印刷有内部电极图案的生片可以与上述的陶瓷生片及印刷有内部电极图案的生片相同。

将所述陶瓷生片及印刷有内部电极图案的生片进行层叠和压制的步骤可以是在将所述陶瓷生片和印刷有内部电极图案的生片分别层叠多层或者交替层叠之后进行压制的步骤。由于层叠陶瓷电子部件的电特性根据所述陶瓷生片和印刷有内部电极图案的生片的层叠数及层叠结构来确定，因此所述层叠数及层叠结构可以根据需要适当地进行调节。

并且，通过向所述陶瓷生片和印刷有内部电极图案的生片施加压力并压制能够形成陶瓷层叠体。在所述压制过程中可以通过颗粒的重新排列而生成较高的堆积密度。

在本发明的另一实施形态中，根据本发明的陶瓷部件的制造方法可以追加包括在通过二次切割制造的陶瓷芯片的外部形成外部电极的步骤。所述外部电极可以与布置在陶瓷层叠体内部的内部电极连接。所述外部电极可以根据需要形成于抛光后的芯片，并且对不需要抛光的芯片而言，可以不进行抛光步骤而直接形成外部电极。

所述外部电极的材料不受特别限制。所述外部电极例如可以包括导电金属。所述导电金属例如可以是铜(Cu)、镍(Ni)、锡(Sn)、钯(Pd)、铂(Pt)、金(Au)、银(Ag)、钨(W)、钛(Ti)、铅(Pb)及其合金中的一种以上导电金属，然而并不局限于此。所述外部电极的形成方法也不受特别限制。例如，可以通过将所述芯片浸渍在包括导电金属的导电膏而形成。并且，可以通过丝网印刷法或凹版印刷法在所述芯片的表面印刷所述导电膏而形成。并且，可以使用将所述导电膏涂布在所述芯片的表面或者将使所述导电膏干燥的干燥膜转印到所述芯片上而形成等多样的方法，并且不限于此。

本发明还涉及一种陶瓷部件的制造装置。根据本发明的陶瓷部件的制造装置可以配备有：工作台，能够放置陶瓷板；非接触式加热单元，能够在所述工作台的上部进行局部加热；以及切割用刀片。

在本发明的一示例中，根据本发明的陶瓷部件的制造装置的非接触式加热单元可以是辐射加热装置或者电磁波感应加热装置。

在本发明的另一实施例中，根据本发明的陶瓷部件的制造装置可以追加包括冷却装置。

由于与所述陶瓷板、加热单元及冷却装置等相关的说明与上文所述相同，因此将省略。

<实施例>

1、陶瓷板的准备

作为陶瓷板，准备了用于制造本公司市售产品中应用的多层陶瓷电容器(MLCC)的陶瓷板。所述陶瓷板将平均粒径为100nm的BaTiO₃粉末、乙醇/甲苯、分散剂及粘合剂作为原料进行了制造。混合所述原料制造浆料之后，利用薄层片制造用成型机将所述浆料制造成片形状。在制造的片中印刷了内部电极。层叠印刷有所述成型片及内部电极的片之后，将其加压制造了陶瓷板。

2、陶瓷板的切割评价

图5是根据本发明的比较例及实施例的在陶瓷板的二次切割之后的陶瓷芯片的照片。在图5中，将使用现有的工作台加热法的情况作为比较例，并且将应用根据本发明的陶瓷部件的制造方法的情况作为实施例而进行说明。

芯片通过将上述制造的陶瓷板以符合1005尺寸(1005SIZE)的方式进行切割而制造。并且，在使用通过施加外力来分离彼此粘着的芯片的工序的情况下，芯片可能被损伤，因此所述不良率在不执行单独的芯片分离工序的情况下进行了评价，并且通过肉眼将2个以上的芯片粘着的情形评价为不良。

如图5所示，即使通过肉眼也能够充分确认本发明的实施例的芯片粘着不良频率明显低于比较例。根据上述图5的结果，可以确认在现有的工作台加热方式的情况下，若不执行单独的芯片分离工序，则会发生60％以上的不良，然而在使用根据本发明的陶瓷部件的制造方法的情况下，可以确认芯片粘着不良率会骤减到3％以下。

图6是放大根据本发明的比较例及实施例制造的陶瓷芯片的切割面的图像。参照图6，根据本发明的实施例制造的陶瓷芯片与比较例相比，可以确认其内部电极的平滑度更高且内部电极与陶瓷层之间的界面的粗糙度明显更低。并且，在比较例的情况下，可以确认在内部电极层与陶瓷层之间发生分层等，但是可知实施例的情况与比较例不同，未观察到分层等。因此，可以确认根据本发明的陶瓷部件的制造方法能够减少制造的陶瓷部件的截面的塌陷并抑制裂纹等的发生，从而大幅度提高了切割质量。

以上，虽然对本发明的实施形态进行了详细说明，但是本发明并不通过上述的实施形态及附图进行限定，而通过权利要求范围进行限定。因此，在不脱离权利要求范围中所记载的本发明的技术思想的范围内，在该技术领域中具有基本知识的人员能够实现多种形态的置换、变形及变更，并且这也属于本发明的范围。

Claims (11)

1.一种陶瓷部件的制造方法，包括如下步骤：

利用非接触式加热单元对陶瓷板进行局部加热。

2.根据权利要求1所述的陶瓷部件的制造方法，其中，

进行所述加热的步骤为对陶瓷板进行线性加热的步骤。

3.根据权利要求1所述的陶瓷部件的制造方法，其中，

所述加热在陶瓷板的上部进行。

4.根据权利要求1所述的陶瓷部件的制造方法，其中，

进行所述加热的步骤为所述陶瓷板的上部温度高于下部温度的步骤。

5.根据权利要求1所述的陶瓷部件的制造方法，其中，

所述加热以使所述陶瓷板的表面温度以10℃/sec以上的速度升高的方式进行。

6.根据权利要求1所述的陶瓷部件的制造方法，其中，包括如下步骤：

利用刀片对所述陶瓷板的加热部位进行切割。

7.根据权利要求6所述的陶瓷部件的制造方法，其中，还包括如下步骤：

对切割后的所述陶瓷板的切割部位进行冷却。

8.根据权利要求1所述的陶瓷部件的制造方法，其中，

所述陶瓷板为包括多个陶瓷生片及内部电极的层叠体。

9.一种陶瓷部件的制造装置，包括：

工作台，能够放置陶瓷板；

非接触式加热单元，能够在所述工作台的上部对所述陶瓷板进行局部加热；以及

切割用刀片，对所述陶瓷板的加热部位进行切割。

10.根据权利要求9所述的陶瓷部件的制造装置，其中，

所述非接触式加热单元是辐射加热装置或者电磁波感应加热装置。

11.根据权利要求9所述的陶瓷部件的制造装置，其中，

还包括冷却装置，用于对所述陶瓷板的切割部位进行冷却。

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