CN117916831A - 层叠陶瓷电子部件的制造方法 - Google Patents

Abstract

将交替层叠有多个电介质陶瓷和多个内部电极层的母层叠体用与该母层叠体正交的切断线切断，得到具有内部电极层露出的切断侧面的多个坯体前驱体，将坯体前驱体以切断侧面为开放面的方式排列，向开放的切断侧面赋予空气去除液，使侧面生片与赋予切断侧面的空气去除液接触后，按压所述侧面生片。

Description

层叠陶瓷电子部件的制造方法

技术领域

本发明涉及在内部电极层露出的层叠体侧面设置有保护层的层叠电子部件的制造方法。

背景技术

专利文献1中记载了以往技术的一个例子。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本发明专利第5780169号公报

发明内容

本公开的层叠陶瓷电子部件的制造方法，包括：将交替层叠有多个电介质陶瓷和多个内部电极层的母层叠体用与该母层叠体正交的切断线切断，得到具有所述内部电极层露出的切断侧面的多个坯体前驱体；将所述坯体前驱体以所述切断侧面为开放面的方式排列；向开放的所述切断侧面赋予空气去除液；使侧面生片与赋予所述切断侧面的空气去除液接触后，按压所述侧面生片。

此外，本公开的层叠陶瓷电子部件的制造方法，包括：将交替层叠有多个电介质陶瓷和多个内部电极层的母层叠体用与该母层叠体正交的切断线切断，得到具有所述内部电极层露出的切断侧面的多个坯体前驱体；将所述坯体前驱体以所述切断侧面为开放面的方式排列；向开放的所述切断侧面赋予空气去除液；使侧面生片与赋予所述切断侧面的空气去除液接触后，按压所述侧面生片；用含有干冰微粒的喷射气流，去除所述侧面生片的、被所述切断侧面按压的部分以外的部分。

附图说明

图1是示意性地表示层叠陶瓷电容器的一例的立体图。

图2是示意性地表示图1的层叠陶瓷电容器的坯体部件的立体图。

图3是示意性地表示图2的坯体部件的前驱体的立体图。

图4是示意性地表示印刷有内部电极层的陶瓷生片的立体图。

图5是示意性地表示印刷有内部电极层的陶瓷生片的层叠状态的立体图。

图6是示意性地表示用于制造图1的层叠陶瓷电容器的母层叠体的立体图。

图7是示意性地表示切断图6的母层叠体而得到的坯体前驱体的立体图。

图8是示意性地表示排列好的坯体前驱体的状态的立体图。

图9A是表示将坯体前驱体的开放的切断侧面与浸有空气去除液并铺在平底池的底面的无纺布接触之前的情况的图。

图9B是表示空气去除液附着在切断侧面的坯体前驱体的图。

图9C是示意性地表示配设了侧面生片的状态的图。

图9D是示意性地表示将坯体前驱体的切断侧面的空气去除液向侧面生片挤压的状态的图。

图10A是示意性地表示涂布空气去除液后空气存在于切断侧面的凹部的状态的图。

图10B是示意性表示空气存在于空气去除液中的情况的图。

图10C是示意性地表示空气与空气去除液一起被从切断侧面推开而被去除的情况的图。

图11A是示意性地表示侧面生片的空白部被干冰微粒切断的情况的图。

图11B是示意性地表示对侧面生片的空白部进行支撑的支撑部件的图。

图12是示意性地表示铺设了侧面生片的坯体部件的状态的立体图。

具体实施方式

本公开的目的、特征以及优点将从下述的详细描述和附图中变得更加清楚。

近年来，搭载在电子设备的布线基板上的电子部件不断在高功能化、小型化。作为此类电子部件的一例，可以列举出层叠陶瓷电容器。

在层叠陶瓷电容器中，要求提高每单位体积的获得静电电容。因此，减小内部电极层间的电介质厚度，减少保护内部的外壳的边缘部，从而提高内部电极层的面积比率非常重要。

例如，在专利文献1中提出了一种如下的方法：将交替层叠有内部电极层和陶瓷生片的母块用正交的切断线切断，制成多个生芯片，然后，用扩张粘合片扩大部件的间隔并使部件滚动后，在露出有内部电极层的切断侧面，粘贴壁厚薄的侧面陶瓷生片以构成保护层。

除此之外，在专利文献1中为了提高与上述的陶瓷保护层的粘接性，还提出了赋予粘接剂的手段和在构成生的陶瓷保护层后在200℃以下的温度下进行加热压接的手段。

然而，专利文献1所述的方法存在若干问题。为了得到扩大了生芯片相互的间隔的状态，提出了一种如下的工序，将在行以及列方向上排列好的状态的多个生芯片贴附在具有扩张性的粘合片上，并在该状态下使粘合片扩张，但是，在一次性的扩张粘合片中产生了部件成本。

在用粘接剂粘接的情况下，存在粘接层，切断侧面的凹部等处存在空气的可能性始终存在。如果在切断侧面和其保护用的侧面生片之间存在空气的状态下进行烧成，则该部分会成为空隙，成为绝缘劣化或可靠性降低的原因。在这样的绿色粘贴工序中，进行无空气的粘贴变得重要，但没有关于该方法的记载。

此外，关于将侧面生片粘贴在切断面上的手段中的粘接剂，并没有具体的记载，在普通的粘接剂的情况下，并没有涉及在切断侧面的凹凸中夹着空气地粘接而残留小空洞的情况。此外，根据粘接剂的不同，由于在粘接剂层区域生成的气体，会在内部构成空洞。

此外，在将所述侧面陶瓷生片置于弹性体上并按压切断侧面进行冲裁的方法中，为了消除用生的坯体前驱体的角来冲裁侧面陶瓷生片时的冲裁不良的发生，弹性体需要深入部件间。因此，存在必须扩大部件间隔这一约束，有可能无法在台板上一次处理多个部件。

本公开的目的在于提供一种层叠陶瓷电子部件的制造方法，能够在生坯层叠体的切断侧面不存在空气的情况下铺设侧面陶瓷生片。

以下将参照附图，对本公开的层叠陶瓷电子部件的制造方法的实施方式进行说明。另外，以下，作为层叠陶瓷电子部件的一例而对层叠陶瓷电容器进行说明，但是成为本公开的对象的层叠陶瓷电子部件并不限于层叠陶瓷电容器，也能够适用于层叠型压电元件、层叠热敏电阻元件、层叠芯片线圈以及陶瓷多层基板等各种层叠陶瓷部件。

图1是层叠陶瓷电容器的一例的立体图。首先，对作为层叠陶瓷电子部件的一例的层叠陶瓷电容器1进行说明。图2是示意性地表示图1的层叠陶瓷电容器的坯体部件的立体图。

图2是表示烧成前的坯体部件的图，也是表示烧成后的坯体部件的图。这是因为，烧成后的坯体部件虽然因烧成而收缩，但具有与烧成前的坯体部件相同的结构。图3是表示图2的坯体部件的前驱体的立体图。以下，有时将坯体部件的前驱体称为坯体前驱体。

图1的层叠陶瓷电容器1具有坯体部件2和外部电极3。如图2所示，坯体部件2具有大致长方体的形状。坯体部件2由电介质陶瓷4构成，具有与外部电极3连接的多个内部电极层5。外部电极3配设在坯体部件2的一对端面上，迂回到其他邻接的面。多个内部电极层5从坯体部件2的一对端面向内部延伸，相互不接触地交替层叠。

外部电极3具有与坯体部件2连接的基底层、和使外部布线向外部电极3的焊装变得容易的镀敷外层而构成。基底层可以涂布并烧结在烧成后的坯体部件2。基底层也可以配设在烧成前的坯体部件2，与坯体部件2同时烧成。基底层以及镀敷外层可以是多层以满足所需的性能。外部电极3也可以不具有镀敷外层，而具有基底层和导电性树脂层而构成。

图3是示意性地表示图2的坯体部件的前驱体的立体图。坯体部件2是在图3的坯体前驱体13的一对第一侧面9a以及第二侧面9b铺设保护层6而成的。如图3所示，坯体前驱体13具有大致长方体的形状。坯体前驱体13具有：相互对置的一对的第一主面7a以及第二主面7b、相互对置的一对的第一端面8a以及第二端面8b、以及相互对置的一对的第一侧面9a以及第二侧面9b。

在坯体前驱体13的第一端面8a以及第二端面8b、第一侧面9a以及第二侧面9b，露出有内部电极层5。保护层6是在制作坯体部件2的基础上最后安装的。保护层6不仅物理性地保护第一侧面9a以及第二侧面9b，还抑制了露出于第一端面8a的内部电极层5与露出于第二端面8b的内部电极层5电短路。保护层6可以由具有高绝缘性且机械强度高的陶瓷材料构成。另外，在图2中，虽然用双点划线表示了坯体前驱体13和保护层6的边界，但实际的边界并不会清楚地出现。

以下，对于图2的坯体部件2以及层叠陶瓷电容器1的制造方法进行说明。首先，用珠磨机，将在作为陶瓷电介质材料的BaTiO₃中添加了添加剂的陶瓷混合粉体进行湿式粉碎混合。在该粉碎混合后的浆料中，加入聚乙烯醇缩丁醛系粘合剂、增塑剂以及有机溶剂并混合，制成陶瓷浆料。

接着，使用模具涂布机，在载体膜上成形陶瓷生片10。陶瓷生片10的厚度例如可以是1～10μm左右。陶瓷生片10的厚度越薄，就越能提高层叠陶瓷电容器的静电电容。陶瓷生片10的成形并不仅限于模具涂布机，例如也可以使用刮刀涂布机或凹版涂布机等来进行。

图4是示意性地表示印刷有内部电极层的陶瓷生片的立体图。接着，如图4所示，在上述制成的陶瓷生片10，使用丝网印刷法，以规定的图案印刷包含成为内部电极层5的金属材料的导电性浆料。导电性浆料的印刷并不仅限于丝网印刷法，例如也可以使用凹版印刷法等进行。导电性浆料可以包括：例如Ni、Pd、Cu、Ag等金属或它们的合金。虽然图3示出了内部电极层5的图案为多列的带状图案的例子，但是内部电极层5的图案也例如可以是个别电极图案等的图案。

在能够确保作为电容器的特性的前提下，内部电极层5的厚度越薄，越能够防止内部应力引起的内部缺陷。如果是高层叠数的电容器，则内部电极层5的厚度例如可以是1.0μm以下。

图5是示意性地表示印刷有内部电极层的陶瓷生片的层叠状态的立体图。接着，如图5所示，在层叠了规定片数的陶瓷生片10上，层叠规定片数的印刷了内部电极层5的陶瓷生片10，再层叠规定片数的陶瓷生片10。印刷了内部电极层5的陶瓷生片10一边错开内部电极层5的图案一边层叠规定片数。另外，虽然在图5中省略了，但陶瓷生片10的层叠在支撑片上进行。支撑片可以是弱粘合片或者发泡剥离片等可以粘合以及剥离的粘合剥离片。

图6是示意性地表示用于制造图1的层叠陶瓷电容器的母层叠体的立体图。接着，将层叠多片陶瓷生片10而成的层叠体沿层叠方向冲压，得到如图6所示的一体化的母层叠体11。层叠体的冲压例如能够使用静水压冲压装置来进行。在母层叠体11的内部，隔着陶瓷生片10层状地埋入内部电极层5。另外，虽然图6中省略了，但层叠陶瓷生片10时使用的支撑片位于母层叠体11之下。此外，图6所示的正交的虚线是表示切断预定的位置的切断线。

图7是示意性地表示切断图6的母层叠体而得到的坯体前驱体的立体图。接着，如图7所示，使用按压切断装置以规定尺寸切断母层叠体11，得到图3的坯体前驱体13。另外，切断母层叠体11的方法不限于使用按压切断装置的方法，也可以使用例如切割装置等。由于母层叠体11的主面、端面以及侧面分别相当于坯体前驱体13的主面7、端面8以及切断侧面9，因此以下标注为相同的参照符号。

接着，准备收纳各个坯体前驱体13的未图示的口袋纵横排列配置的未图示的传送托盘，将坯体前驱体13以切断侧面9朝上的方式排列在该传送托盘上。然后，从坯体前驱体13的上方覆盖可以粘合以及剥离的支撑片18，将坯体前驱体13固定在支撑片18上。

图8表示移除传送托盘后的固定在支撑片18上的坯体前驱体13。如图8所示，坯体前驱体13的切断侧面9成为开放面。

接着，参照图9A～图9D，对在坯体前驱体13的切断侧面9粘贴侧面生片17的工序进行说明。图9A表示在平底池21的底面铺上浸有空气去除液20的无纺布，在其上即将与坯体前驱体13的开放的切断侧面9接触之前的情况。图9B是表示空气去除液20附着在切断侧面9的坯体前驱体13。

空气去除液20优选为除了对坯体前驱体13以及侧面生片17的润湿性良好之外，干燥不快、且不溶解坯体前驱体13以及侧面生片17这两种材料的液体。空气去除液20在被赋予切断侧面9，与侧面生片17接触后，在被侧面生片17按压的期间，不会浸透到坯体前驱体13或侧面生片17中而消失，而是维持液体的状态。从上述观点来看，例如溶剂是不优选的。溶剂由于溶解侧面生片17因而润湿性良好，但如果溶解切断侧面9的表面，则存在于该表面的Ni粒子移动，也会导致相邻的露出的内部电极层彼此的短路。

然后，如图9C所示，准备侧面生片17。侧面生片17可以是层叠多片的生片而成，也可以是层叠不同种类组成的生片而成。

接着，如图9D所示，使坯体前驱体13的切断侧面9的空气去除液20与侧面生片17接触，用冲压机将坯体前驱体13按压在侧面生片17上。被切断侧面9和侧面生片17夹着的空气去除液20被挤出到切断侧面9之外，被排出到侧面生片17的空白部。如果按压力弱，则空气去除液20不能从切断侧面9上排除。此外，如果过强，则烧成前的坯体前驱体13变形。按压力可以在30Kg/cm²～100Kg/cm²的范围内。

在该工序中，进行不存在空气的侧面生片17的粘贴变得重要。如果在切断侧面9和保护切断侧面9的侧面生片17之间存在空气的状态下进行烧成，则该部分会成为空隙，成为绝缘劣化或可靠性降低的原因。如果在切断侧面9涂布润湿性良好的空气去除液20，则切断侧面9被空气去除液20没有遗漏地润湿。即使切断侧面9上有微小的凹凸部，空气去除液20也会在表面上扩张而湿润扩散，原本封闭在凹部中的空气会离开切断侧面9。而且，由于在之后的按压工序中空气去除液20被挤出到切断侧面9的外侧，因此空气去除液20含有的空气也一起被排出。空气去除液20对切断侧面9的润湿性，以接触角接近零、液体扩散到固体表面的扩张润湿的情况为佳。

此处，对表现出液体扩散到固体表面的扩张润湿的空气去除剂的作用进行说明。图10A是示意性地表示涂布空气去除液20后空气31存在于切断侧面9的凹部19的状态的图。存在空气31的切断侧面9的表面虽然最初没有润湿，但变成被逐渐扩散的空气去除液20润湿了切断侧面9的整个面，如图10B所示，空气31存在于空气去除液20中。

在本实施方式中，使用增塑剂作为空气去除液20。增塑剂提高了坯体前驱体13的粘合剂或侧面生片17的粘合剂的可塑性，但润湿性好到对坯体前驱体13表现出扩散润湿性。因此，不会溶解坯体前驱体13，还能够完全润湿坯体前驱体13的表面。例如，即使在切断侧面9的凹部19中残留空气31的状态下涂布增塑剂，但是由于增塑剂会以润湿切断侧面9的方式侵入空气31所存在的切断侧面9，因此，如图10B所示，空气31从切断侧面9分离，在增塑剂通过之后的按压从切断侧面9推开而被去除时，如图10C所示，空气31也一起被从切断侧面9推开而被去除。

此外，如果增塑剂与坯体前驱体13或侧面生片17的表面的粘合剂接触，则增塑剂接触的表面的粘合剂的可塑性得以提高。同样，存在于贴有侧面生片17一侧的表面的粘合剂的可塑性也得以提高。由此，能够有效地进行加压接合。

作为增塑剂，在本实施例的生片中使用的粘合剂为聚乙烯醇缩丁醛树脂粘合剂的情况下，可以使用相容性良好的邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)或邻苯二甲酸二丁酯(DBP)等邻苯二甲酸酯，或者磷酸酯、脂肪酸酯。

在冲压工序中，为了确保空气去除液20的排出，承载侧面生片17的台板优选为平坦的硬板。但是，考虑到坯体前驱体13的尺寸有偏差的情况，也可以将柔软的片材夹在冲压机构中。在该情况下，可以使薄的硅橡胶板等弹性体介于坯体前驱体13的支撑片18和未图示的冲头之间，而不是侧面生片17侧。

图11A是示意性地表示侧面生片的空白部被干冰微粒切断的情况的图。进行以上的空气去除液20的涂布和去除后，进行侧面生片17的空白部(被切断侧面9按压的部分以外的部分)的切断去除。用含有干冰微粒30的喷射气流去除侧面生片17的、被切断侧面9按压的部分以外的部分。由于干冰微粒30在碰撞时吸收侧面生片17的热量而气化，因此，侧面生片17的温度降低，柔软性变小。在这样的状态下，由于喷射气流和干冰的冲击力施加在侧面生片17，因此，在下方没有支撑的侧面生片17的空白部弯曲，以在坯体前驱体13的切断侧面9的边缘部被撕碎的方式而被切断。这是因为，在比边缘部靠内侧的位置，侧面生片17因干冰喷射而向切断侧面9推压，在比边缘部靠外侧的位置，在拉伸力作用于侧面生片挠曲的方向的状态下，干冰微粒30与边缘部碰撞。此时，从切断侧面9排出的空气去除液20附着在断裂的侧面生片17上并飞散。

图11B是示意性地表示对侧面生片的空白部进行支撑的支撑部件的图。在排列好的坯体前驱体13的周边，将支撑被切断侧面9按压的部分以外的部分的支撑部件51配置在排列好的坯体前驱体13的周边。通过配置支撑部件51，能够使存在于坯体前驱体13的中央部的侧面生片17和存在于坯体前驱体13的周边的侧面生片17的切断环境相同，能够削减加工时间并保持切断质量的均一性。

作为干冰喷嘴，使用了能够在喷射气流的高压空气中搭载干冰微粒而喷出的喷嘴。使气压在切断片材所需的最低压力0.2MPa到工厂里空气供给的最大压力0.5MPa的范围内。干冰喷嘴与作为被加工面的切断侧面的距离为20～80毫米的间隔，根据台板28的尺寸适当设定来进行。与被加工面的距离为80毫米以上时，即使是最大气压0.5MPa也难以切断。虽然有时喷射气流会衰减，但由于干冰是微粒，因此碰撞前粒子气化，碰撞效果变小也有影响。作为干冰微粒，使用了通过高速照片观察得到的平均粒径为100微米以下的干冰微粒。由于层叠陶瓷部件的烧成前的坯体的表面软，因此如果平均粒径大，则会逐渐表现出研磨效果，在侧面生片的表面形成凹凸。

在干冰微粒的喷射气流的切断中，能够使被加工物的间隔任意变窄，只要有气流通过的间隙即可，因此具有能够增加被加工物在台板28上的个数的效果。

作为不使用气流的例子，例如可以考虑按压弹性体而使弹性体潜入到坯体部件之间，以在切断侧面的边缘冲裁的方式去除空白部，但是，这样的加工在坯体部件间隔狭窄的情况下是困难的。

从涂布上述的空气去除液的工序到切断去除侧面生片的空白部的工序的各工序也同样施加在对面侧的切断露出面。图12示出了通过以上的工序得到的坯体部件2的情况，作为保护层的侧面生片铺设在一对切断侧面。

将得到的坯体部件在氮气气氛中脱脂后，在氢气/氮气混合气氛中进行烧成。烧成后，通过导电性浆料的涂布以及烧结，形成外部电极，制得图1的层叠陶瓷电容器。

本公开可以是以下的实施方式。

本公开的层叠陶瓷电子部件的制造方法，包括：将交替层叠有多个电介质陶瓷和多个内部电极层的母层叠体用与该母层叠体正交的切断线切断，

得到具有所述内部电极层露出的切断侧面的多个坯体前驱体；

将所述坯体前驱体以所述切断侧面为开放面的方式排列；

向开放的所述切断侧面赋予空气去除液；

使侧面生片与赋予所述切断侧面的空气去除液接触后，按压所述侧面生片。

此外，本公开的层叠陶瓷电子部件的制造方法，包括：将交替层叠有多个电介质陶瓷和多个内部电极层的母层叠体用与该母层叠体正交的切断线切断，得到具有所述内部电极层露出的切断侧面的多个坯体前驱体；

将所述坯体前驱体以所述切断侧面为开放面的方式排列；

向开放的所述切断侧面赋予空气去除液；

使侧面生片与赋予所述切断侧面的空气去除液接触后，按压所述侧面生片；

用含有干冰微粒的喷射气流，去除所述侧面生片的、被所述切断侧面按压的部分以外的部分。

根据如上所述构成的本公开的层叠陶瓷电子部件的制造方法，排除了坯体部件的切断侧面与侧边缘层的边界的空隙，能够防止成为烧成后的产品特性的绝缘恶化或可靠性降低。

此外，根据如上所述构成的本公开的层叠陶瓷电子部件的制造方法，能够高效地切断去除贴附在层叠体侧面的侧面生片的作为胶糊的空白部。

附图标记说明

1层叠陶瓷电容器

2坯体部件

3外部电极

4电介质陶瓷

5内部电极层

6保护层

7主面

7a第一主面

7b第二主面

8端面

8a第一端面

8b第二端面

9切断侧面

9a第一侧面

9b第二侧面

10陶瓷生片

11母层叠体

13坯体前驱体

17侧面生片

18支撑片

19凹部

20空气去除液

21平底池

22传送托盘

23口袋

27按压

28台板

29喷射气流

30干冰微粒

31空气

51支撑部件。

Claims (6)

1.层叠陶瓷电子部件的制造方法，包括：

将交替层叠有多个电介质陶瓷和多个内部电极层的母层叠体用与该母层叠体正交的切断线切断，得到具有所述内部电极层露出的切断侧面的多个坯体前驱体；

将所述坯体前驱体以所述切断侧面为开放面的方式排列；

向开放的所述切断侧面赋予空气去除液；

使侧面生片与赋予所述切断侧面的空气去除液接触后，按压所述侧面生片。

2.根据权利要求1所述的层叠陶瓷电子部件的制造方法，所述空气去除液为增塑剂。

3.根据权利要求1或2所述的层叠陶瓷电子部件的制造方法，使用弹性体介于支撑所述坯体前驱体的支撑片与冲头之间的冲压装置，按压所述侧面生片。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的层叠陶瓷电子部件的制造方法，用含有干冰微粒的喷射气流，去除所述侧面生片的、被所述切断侧面按压的部分以外的部分。

5.根据权利要求4所述的层叠陶瓷电子部件的制造方法，将支撑所述侧面生片的、被所述切断侧面按压的部分以外的部分的支撑部件配置在排列好的所述坯体前驱体的周边。

6.层叠陶瓷电子部件的制造方法，包括：

将交替层叠有多个电介质陶瓷和多个内部电极层的母层叠体用与该母层叠体正交的切断线切断，得到具有所述内部电极层露出的切断侧面的多个坯体前驱体；

将所述坯体前驱体以所述切断侧面为开放面的方式排列；

向开放的所述切断侧面赋予空气去除液；

使侧面生片与赋予所述切断侧面的空气去除液接触后，按压所述侧面生片；

用含有干冰微粒的喷射气流，去除所述侧面生片的、被所述切断侧面按压的部分以外的部分。