CN1317722C - 叠层陶瓷电子部件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的叠层陶瓷电子元件的制造方法包含有：将陶瓷薄片与内电极通过粘合层相互叠合而形成叠层体的第一步骤；及焙烧叠层体的第二步骤。且上述粘合层含有热塑性树脂以及Cr、Mg、Al、Si、这些元素的化合物或构成陶瓷薄片的无机粉末中的至少一种或以上。根据制造方法，可提高焙烧的陶瓷层与内部电极的粘结性，并抑制诸如层间剥离或纹裂等结构缺陷的产生。

Description

叠层陶瓷电子部件 的制造方法

发明领域

本发明是有关例如叠层陶瓷电容器等的叠层陶瓷电子部件的制造方法。

现有技术

图7是用以说明习知的叠层陶瓷电容器的制造工序的截面图。

首先，混合钛酸钡等的电介质材料、有机粘合剂、及有机溶剂，并使用该混合物在聚亚乙基对苯二甲酸酯(以下称PET)等基膜2上形成陶瓷薄片1。然后，通过将合成橡胶溶于有机溶剂而得的物质喷涂在陶瓷薄片1上以形成粘合层4。另一方面，在基体5上形成内电极形状的金属膜3。接着，通过将形成有金属膜3的基体5按压在陶瓷薄片1上，转印金属膜3。通过叠合并焙烧已转印有金属膜3的陶瓷薄片1而得到烧结体。之后，在烧结体的两端面设置外部电极，即得到叠层陶瓷电容器。

通过上述方法，由于粘合层4仅由有机物构成，因此通过焙烧有机物会飞散，会形成间隙而产生层间剥离或纹裂等结构缺陷。

发明内容

本发明的叠层陶瓷电子部件的制造方法包含有：将陶瓷薄片与内部电极通过粘合层而相互交替叠合而得到叠合体的第一步骤；焙烧叠层体的第二步骤。且上述粘合层含有热塑性树脂以及Cr、Mg、Al、Si、这些元素的化合物或构成陶瓷薄片的无机粉末中的一种以上。

附图的简单说明

图1到图5是用于说明本发明实施方案1～4中的叠层陶瓷电容器的制造步骤的截面图。

图6是本发明的实施方案1～4中叠层陶瓷电容器的部分截面立体图。

图7是于说明已知叠层陶瓷电容器的制造步骤的截面图。

优选实施方案

以下，以叠层陶瓷电容器为例，说明实施方案。又，形成同样结构的以相同标号说明，并省略详细说明。

(实施方案1)

以下说明有关实施方案1的叠层陶瓷电容器的制造方法。

首先混合钛酸钡等电介质材料(无机粉末)和聚乙烯醇缩丁醛系树脂的粘合剂、作为增塑剂的二丁基对苯二甲酸酯及作为溶剂的乙酸丁酯并使之浆料化。接着，如图1所示，使用刮刀法将该浆料涂布在形成有脱模层12的第一基膜11上，而形成厚度8μm的陶瓷薄片13。脱模层12是用以使第一基膜11与陶瓷薄片13容易分离而设置的并由硅树脂形成。

又，混合聚乙烯醇缩丁醛系树脂、二丁基对苯二甲酸、再加上构成陶瓷薄片13中的一种或以上的无机粉末而形成浆料，且使该浆料的有机物含量多于陶瓷薄片13。通过刮刀法将该浆料涂覆于聚乙烯对苯二甲酸酯薄膜(未图示，以下称为PET薄膜)上，形成薄片状的第一粘合层14。第一粘合层14中的无机粉末含量在50wt％以下，优选在25wt％以下(0wt％除外)。又，第一粘合层14的厚度为1.0μm，优选为更薄。接着在陶瓷薄片13上转印第一粘合层14，使PET薄膜剥离。

另一方面，如图2所示，形成覆盖脱膜层16的第2粘合层17，脱膜层16是形成于第二基膜15的几乎整个面且厚度为0.1～1.0μm。脱膜层16与脱膜层12相同，而第二粘合层17与第一粘合层14同样形成。接着，通过CVD法、蒸镀法、溅射法等薄膜形成法，在第二粘合层17上形成由镍(Ni)形成的1.0μm均匀厚度的金属膜。然后通过使用受激准分子激光器加工金属膜，制成形状精度优良的内部电极18。

虽使用PET薄膜作为第一及第二基膜11，15，但使用受激准分子激光器形成内部电极18，则不需要将金属膜加热至200℃以上，因此不会对载体的第二基膜15造成任何影响。又，可在短时间内仅除去金属膜的不需要部分。

接着，如图3所示，将陶瓷薄片13及内部电极18连同第一、第二基膜11，15贴合，在以130℃加热的同时以加压机(未图示)加压10MPa。

这时，陶瓷薄片13、第一及第二粘合层14、17两者中所含的聚乙烯醇缩丁醛树脂就软化。通过这，陶瓷薄片13与内部电极18的接触面积增大。而且，诱发两者的粘合性，同时使内部电极18与第二粘合层17移动至第一粘合层14之上。又，加热要在使陶瓷薄片13、第一及第二粘合层14、17中所含的聚乙烯醇缩丁醛系树脂充分软化但不分解的温度下进行，这点很重要。因此以100℃～150℃为优选，在该范围内温度愈高则接合强度愈提高。又，加压在10MPa以上进行，这确实对进行内部电极18与第二粘合层17的移动是很适宜的。

接着，剥离第二基膜15，即得到如图4所示的附有内部电极的陶瓷薄片。然后将附着内部电极的陶瓷薄片按图5所示，使陶器薄片13和内部电极18相互交替叠层100片同时和第一基底薄膜11剥离，得到叠层体块。又，图5表示叠合2片的状态。

之后，切断该叠层体块而得到叠层体。将该叠层体在350℃、氮气中进行脱脂，使其内部电极18不会过度氧化。接着，加热至1300℃以使陶瓷薄片13充分烧结形成陶瓷层21。这时，内部电极18在比Ni的平衡氧分压更低的氧气分压中焙烧，以使其机能不会消失。

接着，研磨该叠层体，在露出内部电极18的两端部分形成铜的外部电极23，即得到图6所示的叠层陶瓷电容器。

(实施方案2)

以下说明关于实施方案2中的叠层陶瓷电容器的制造方法。

实施方案2中，使用混合聚乙烯醇缩丁醛系树脂、二丁基对苯二甲酸酯、Al₂O₃粉末、及MgO粉末所制成的糊料制备第一、第二粘合层14、17。除此之外其他步骤与实施方案1相同。

又，第一、第二粘合层14、17中的Al₂O₃粉末与MgO粉末的总量为构成内部电极18的金属的0.5～6.0wt％，优选0.5～2.0wt％。

又，焙烧叠层体时，平衡氧分压比Ni低的Al、Mg在介于陶瓷薄片13与内部电极18的界面保持氧化物的形态，提高两者的接着性。

(实施方案3)

以下说明关于实施方案3中的叠层陶瓷电容器的制造方法。

首先，与实施方案1同样，于第一基底薄膜11上形成陶瓷薄片13，同时，转印形成于PET薄膜上的第一粘合层14。第一粘合层14是混合聚乙烯醇缩丁醛系树脂、二丁基对苯二甲酸酯、及构成陶瓷薄片13中的一种或以上的无机粉末，且使有机物的含量多于陶瓷薄片13。第一粘合层14中的无机粉末的含量在50wt％或以下，优选在25wt％或以下(0wt％除外)。另一方面，于Ni粉末中混合聚乙烯醇缩丁醛系树脂的粘合剂、作为增塑剂的二丁基对苯二甲酸酯、作为溶剂的乙酸丁酯而制成电极浆料。接着，在第二基膜上通过第二粘合层17制成内部电极18。内部电极18在通过网版印刷电极浆料而形成。

接着，与实施形态1同样制成叠层陶瓷电容器。

通过该结构，由于内部电极18中也含有聚乙烯醇缩丁醛系树脂，因此陶瓷层21与内部电极18的接合变得更加良好。

(实施方案4)

以下说明关于实施方案4的叠层陶瓷电容器的制造方法。

实施方案4中，使用混合聚乙烯醇缩丁醛系树脂、二丁基对苯二甲酸酯、Al₂O₃粉末、及MgO粉末所制成的浆料制备第一、第二粘合层14、17。此外的其他步骤与实施方案3相同。

以上，在实施方案1～实施方案4中，可提高陶瓷层21与内部电极18的接合性，抑制层间剥离或纹裂等结构缺陷的发生。

又，上述实施方案1～实施方案4中，使第一、第二粘合层14、17形成几乎与陶瓷薄片13同样大小。由此，可被覆内部电极18的表面里面全部，确实提高陶瓷薄片13与内部电极18的接合性。

又，上述实施方案中使用镍作为内部电极18，当然也可使用镍合金，或使用铜等其他金属。在通过激光加工金属膜而形成内部电极18时，使用银、金、铜易于加工。

另外，通过使第一、第二粘合层14、17的厚度超过0μm且在1.0μm以下，可抑制因这些粘合层14、17中的有机物烧去所产生的空洞的发生。因此，最好是尽可能做得薄些，但如果太薄则由于强度变小而难以处理。因此，通过使用重均分子量在1,000以上的聚乙烯醇缩丁醛系树脂，可制成厚度薄但强度高的粘合层14、17。

又，在形成叠层体块时，通过加热至少陶瓷薄片13、和粘合层14、17中的热塑性树脂的软化温度以上，可提高树脂的流动性，并提高陶瓷薄片13与内部电极18的粘接性。上述各实施方案中，是使陶瓷片13、与粘合层14、17中含有同样的聚乙烯醇缩丁醛系树脂。又，实施方案3，4，内部电极18中也含有同样的聚乙烯醇缩丁醛。因此通过加热各自所含的树脂同样软化、相溶。陶瓷薄片13与内部电极18的粘接性因此而更提高。但，只要可使陶瓷薄片13与内部电极18的粘接性提高，即使各自所含热塑性树脂的种类不同也无妨。

又，陶瓷薄片13、第一粘合层14、内部电极18、第二粘合层17的叠层方法并不局限于在上述实施方案中所示。即使是叠合附有内部电极的陶瓷薄片，在支持台上相互交替叠合内部电极18与陶瓷薄片13时，只要通过第一、第二粘合层14、17进行叠合，则哪一个在上或在下都可以。若内部电极18的一侧存在有粘合层，则由于在内部电极18的上下焙烧时的收缩性质不同，会容易诱发结构缺陷。因此必须使内部电极18的两面都具有粘合层。又，为了配合收缩性质，第一、第二的粘合层14、17以使用相同组成的物质为优选。

而且，在实施方案1、3中，粘合层14、17是使用陶瓷薄片13中所含的至少一种的无机粉末、粘合剂、增塑剂、溶剂而制作。这是为了在制造步骤中容易进行条件管理。只要使用陶瓷薄片13中所含无机粉末，在焙烧时，即使扩散到陶瓷层21，仍可抑制其特性的变化。又，由于使其含量在50wt％以下、尤其在25wt％以下，可确保粘合性。

又，在实施方案2、4中，粘合层14、17含有Al₂O₃及MgO。而使用选自Cr，Mg，Al，Si或其化合物中的一种或以上，也可得到同样的效果。由这些金属或化合物构成的无机材料，一般而言具有比构成叠层陶瓷电子部件的内部电极18的金属更低的平衡氧分压。因此，在内部电极18烧结结束时，优选是到内部电极18开始烧结时成为氧化物状态，这有助于陶瓷薄片13与内部电极18两者的界面的粘接性。即使从最初即以氧化物的状态添加，也不会被还原，因此效果相同。但，由于金属在处理上必须十分注意，因此一旦考虑生产性，则优选使用氧化物或碳酸盐、醋酸盐、硝酸盐等化合物为佳。

又，这些无机材料通过焙烧，成为氧化物且一部分扩散到陶瓷层21中。因此，为了抑制陶瓷层21的特性变化及提高陶瓷层21与内部电极18的粘接性，粘合层14、17中的无机材料的总量应在一适宜的范围。以氧化物换算，为构成内部电极18的金属的0.5～6.0wt％，优选为0.5～2.0wt％。使用该量的无机材料，混合有机物以制成所要求的粘合层14、17。又，通过以含有Si的玻璃的形式添加Si，可提高陶瓷薄片13与内部电极18的可润湿性。由此可使粘合层14、17更薄，而更可抑制结构缺陷的发生。

粘合层14、17中含有除陶瓷薄片13中所含的无机粉末外，优选含有Cr，Mg，Al，Si的化合物。这是因为后者易于使陶瓷薄片13与内部电极18的粘接性提高。其理由为，前者在作为内部电极18使用的Ni烧结结束后烧结，而后者在Ni烧结结束前就已成为氧化物，优选在烧结开始时就成为氧化物。因此，后者在Ni烧结时，在陶瓷层21与内部电极18的界面容易发挥作为粘接剂的机能。

但，粘合层14、17中所含的金属元素，必须具有以下特性。1)具有比构成内部电极18的金属更低的平衡氧分压；2)在内部电极18烧结结束时，优选在内部电极18烧结开始时就氧化，并存在于介于陶瓷薄片13与内部电极18的界面。

而且，使粘合层14、17中含有陶瓷薄片13中的无机粉末、和选自Cr，Mg，Al，Si的化合物中的一种或以上的混合物，也可得到同样的效果。这时的含量是加上上述条件，两者的总量为粘合层中的50wt％以下。

又，在上述各实施方案中，是以叠层陶瓷电容器为例说明，不过在使陶瓷层与内部电极相互交替叠合制成的可变电阻、感应器、陶瓷基板、热敏电阻、压电陶瓷部件等的叠层陶瓷电子部件的制造方法中也具有同样的效果。

Claims (9)

1.一种叠层陶瓷电子部件的制造方法，它含有：

A)将陶瓷薄片与内部电极相互交替且通过粘合层叠合而得到叠层体的步骤；及

B)焙烧上述叠层体的步骤，

又上述粘合层含有热塑性树脂与下列无机粉末中的至少一种：

(1)Cr、Mg、Al、Si

(2)上述(1)中的任一种的化合物。

2.如权利要求1的叠层陶瓷电子部件的制造方法，其中上述粘合层具有与上述陶瓷薄片同样的大小。

3.如权利要求1的叠层陶瓷电子部件的制造方法，其中上述粘合层中的无机粉末的总含有量超过0wt％且在50wt％以下。

4.如权利要求1的叠层陶瓷电子部件的制造方法，其中上述陶瓷薄片含有与上述粘合层同样的热塑性树脂。

5.如权利要求1的叠层陶瓷电子部件的制造方法，其中，在A步骤中加热到上述热塑性树脂的软化温度以上。

6.如权利要求1的叠层陶瓷电子部件的制造方法，其中，以金属薄膜形成上述内部电极。

7.如权利要求6的叠层陶瓷电子部件的制造方法，其中，通过激光加工金属薄膜以形成上述内部电极。

8.如权利要求1的叠层陶瓷电子部件的制造方法，其中，前述粘合层的厚度超过0μm且在1.0μm以下。

9.如权利要求1的叠层陶瓷电子部件的制造方法，其中，上述热塑性树脂为丁缩醛系树脂。

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