CN1841599A

CN1841599A - 阵列型多层陶瓷电容及其制造方法

Info

Publication number: CN1841599A
Application number: CNA2006100031698A
Authority: CN
Inventors: 李贵钟
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2006-02-22
Publication date: 2006-10-04
Anticipated expiration: 2026-02-22
Also published as: CN100538938C; KR100663941B1; KR20060104373A; JP2006287200A; US20060221542A1; US20100020466A1; US7593214B2

Abstract

本发明提供一种制造阵列型多层陶瓷电容的方法，该方法包括以下步骤：形成电介质膜；形成电介质基板，通过多个喷墨打印头将用于内部电极的墨和用于电介质基板的墨喷射在电介质薄膜上，在所述电介质基板上同时打印内部电极以及在与内部电极相同的平面上形成的电极间电介质；堆积并压缩电介质基板；切割堆积的电介质基板，使与电介质基板相同的平面上包括多个内部电极；以及烧结切割的电介质基板。本发明的阵列型多层陶瓷电容，通过同时打印电介质和内部电极，可以解决层间间隙的问题，并且通过将内部电极和外部电极打印成单独整体，可以解决接触的问题。

Description

阵列型多层陶瓷电容及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种电子元件，特别是涉及一种多层陶瓷电容及其制造方法。

背景技术

多层陶瓷电容(MLCC)是一种通过堆积几层电容形成的电子元件，用于执行多种功能，例如阻挡DC信号、旁路和频率谐振，等等。随着电子产品个人化引起的便携终端市场的逐渐扩大，多层陶瓷电容变得越来越小和越来越轻。

最近正在使用阵列型多层陶瓷电容，其中将几个多层陶瓷电容以阵列的形式置于芯片上。当阵列型多层陶瓷电容替代多个多层陶瓷电容时，与单独使用多层陶瓷电容相比，减少安装空间、时间和成本。

在现有技术中，制造阵列型多层陶瓷电容的工艺是通过诸如丝网印刷、苯胺印刷和照相凹版印刷等的印刷技术将电极膏印刷在印刷电路基板上，在堆积成多层和切割之后在高温下烧结，然后涂层并烧结用于电镀的外部电极。

这里，由于内部电极印刷在印刷电路电介质基板上，因此当堆积多层电介质基板时由于内部电极的厚度形成层间间隙。在图1中，在阵列型多层陶瓷电容的剖视图中表示出电介质110和内部电极120，其中由于内部电极120的厚度在电介质110之间形成层间间隙g。为了克服这个层间间隙的问题，可以提出减小内部电极厚度的方法，但局限于内部电极的厚度可以减小到多大程度。

而且，如上所述，阵列型多层陶瓷电容的制造工艺包括浇铸、印刷、堆积、压缩、切割、抛光和外部电极工序。因此，当电介质基板未能恰当连接时，产生分层的问题，其中每层的电介质基板分离。并且，由于内部电极和外部电极是通过单独工序产生的，因此出现内部电极和外部电极之间接触较差的问题。

发明内容

本发明提供一种阵列型多层陶瓷电容及其制造方法，这可以通过同时打印电介质和内部电极解决层间间隙的问题。

而且，本发明提供一种阵列型多层陶瓷电容及其制造方法，用于提高电介质基板之间在堆积过程中的附着力。

并且，本发明提供一种阵列型多层陶瓷电容及其制造方法，可以通过打印内部电极与外部电极作为单一整体而解决接触问题。

另外，本发明提供一种阵列型多层陶瓷电容及其制造方法，通过同时打印内部电极和外部电极而减少制造工序。

根据本发明的一个方面，提供一种制造阵列型多层陶瓷电容的方法，该方法包括以下步骤：(a)形成电介质膜；(b)形成电介质基板，通过多个喷墨打印头将用于内部电极的墨和用于电介质基板的墨喷射在电介质薄膜上，在所述电介质基板上同时打印内部电极以及在与内部电极相同的平面上形成的电极间电介质；(c)堆积并压缩电介质基板；(d)切割堆积的电介质基板，使与电介质基板相同的平面上包括多个内部电极；以及(e)烧结切割的电介质基板。

这里，使用电介质浆或通过使用喷墨打印头喷射电介质墨可以形成电介质膜。

而且，用于切割电介质基板的切割线可以平行于内部电极，并且可以将电极间的电介质分成两部分。

此外，在切割(d)过程中，与电介质基板相同的平面中包括的内部电极数量可以为两个或四个。

而且，所述多个喷墨打印头包括喷射用于内部电极的墨的内部电极喷墨打印头，以及喷射用于电介质的墨的电介质喷墨打印头。

这里，所述用于内部电极喷墨打印头和用于电介质喷墨打印头可以在同时移动时喷墨，或者在根据不同操作控制信号单独移动时喷墨。

根据本发明的另一个方面，可以提供一种制造阵列型多层陶瓷电容的方法，该方法包括以下步骤：形成电介质基板，每块电介质基板上面打印第一外部电极、与第一外部电极结合并且具有暴露的一个面的下陷的电介质、形成在电介质下陷部分的内部电极、以及形成后与内部电极结合成单独整体的第二外部电极；交替地堆积和压缩电介质基板，从而第一外部电极和第二外部电极对称，并且彼此电连接；切割堆积的电介质基板，使与电介质基板相同的平面上包括多个内部电极；以及烧结切割的电介质基板。

根据本发明的又一个方面，可以提供一种阵列型多层陶瓷电容，该电容包括多个电介质基板，每块电介质基板上面打印有第一外部电极、与第一外部电极结合并且具有暴露的一个面的下陷的电介质、形成在电介质下陷部分的内部电极、以及形成后与内部电极结合成单独整体的第二外部电极；其中第一外部电极、内部电极和第二外部电极按预先设计的数量和预定的间隔对齐，并且电介质基板交替堆积，使第一外部电极和第二外部电极对称并彼此电连接。

这里，可以利用喷墨技术同时打印第一外部电极、内部电极和第二外部电极，喷墨技术可以是使用多个喷墨打印头喷射用于电极的墨和用于电介质的墨的技术。

第一外部电极、内部电极和第二外部电极可以用不同种类的材料形成，并且包括在与电介质基板相同的平面中的内部电极的数量可以是两个或四个。

根据本发明的再一个方面，可以提供一种阵列型多层陶瓷电容，它是用上述制造阵列型多层陶瓷电容的方法制造的。

附图说明

图1表示现有技术的阵列型多层陶瓷电容中内部电极形成的层间间隙；

图2表示根据本发明一个优选实施方式的、利用喷墨技术同时打印电介质和电极的方法；

图3是根据本发明一个优选实施方式的阵列型多层陶瓷电容的透视图；

图4表示根据本发明第一优选实施方式、利用喷墨技术同时打印的内部电极和电介质；

图5和6是根据本发明第一优选实施方式的阵列型多层陶瓷电容的剖视图；

图7是表示根据本发明第一优选实施方式的阵列型多层陶瓷电容的制造方法的流程图；

图8是根据本发明第二优选实施方式的阵列型多层陶瓷电容的电介质基板的透视图；

图9和10是根据本发明第二优选实施方式的阵列型多层陶瓷电容的电介质基板的剖视图；

图11表示根据本发明第二优选实施方式的阵列型多层陶瓷电容的多层组成；

图12和13是根据本发明第二优选实施方式的阵列型多层陶瓷电容的剖视图；

图14是根据本发明第二优选实施方式的阵列型多层陶瓷电容的制造方法的流程图。

具体实施方式

下面将参考附图更加详细地说明本发明阵列型多层陶瓷电容的优选实施例。在参考附图进行描述时，无论哪张附图，具有相同数字标记的那些部分是相同的部分，或是对应的，因此省略对其的多余解释。而且，在讨论本发明的优选实施方式之前将首先描述其基本原理。

阵列型多层陶瓷电容包括多个多层陶瓷电容，每个多层陶瓷电容包括电介质、内部电极和外部电极。电介质是阵列型多层陶瓷电容的外部主体部分，并且由于它是由陶瓷材料制成的，一般称为陶瓷主体。一般地，使用BaTiO₃(钛酸钡，BT)作为电介质，它在通常温度下具有高的介电常数。用作电介质的BT粉的烧结温度约为1250℃。

内部电极是位于电介质内的导电物质。一般使用钯(Pd)、镍(Ni)和铜(Cu)等作为内部电极的材料。作为内部电极的材料，钯(Pd)、镍(Ni)和铜(Cu)的熔点分别为1555℃、1452℃和1083℃。

外部电极是将阵列型多层陶瓷电容连接到外部电源的导电物质。由于阵列型多层陶瓷电容是用于安装在基板表面的元件，因此外部电极的作用不仅是简单地连接外部电源，而且在安装到基板时有助于焊料的附着。

图2表示根据本发明一个优选实施方式，利用喷墨技术使用喷墨打印头同时打印电介质和电极的方法。从图2可以看出，用于电极的喷墨打印头240和用于电介质的喷墨打印头250分别在载体膜210上形成电极230和电介质220。

用于电极的喷墨打印头240和用于电介质的喷墨打印头250分别喷射用于电极的墨和用于电介质的墨。用于电极的墨可以含有诸如钯(Pd)、镍(Ni)、铜(Cu)、钨(W)和钼(Mo)的金属粉、粘结剂和溶剂，用于电介质的墨可以含有BT粉、粘结剂和溶剂。这里，当同时打印用于电极的墨和用于电介质的墨时，可以使用不互溶的溶剂，从而二者不能彼此混合。

这里所述的利用喷墨技术同时打印电介质220和电极230，不但是指在相同时间内喷射用于电极的墨和用于电介质的墨，而且是指根据预先设计的程序和图案使用多个喷墨打印头打印电介质220和电极230。因此，电介质220和电极230可以一起打印或在同一道次中打印。例如，在图2中，用于电极的喷墨打印头240和用于电介质的喷墨打印头250面向载体膜210同步移动，同时打印电极230和电介质220。这里，用于电极的喷墨打印头240在仅打印电介质220的位置停止其工作，只有用于电介质的喷墨打印头250喷射用于电介质的墨。

用于电极的喷墨打印头240和用于电介质的喷墨打印头250可以是喷墨打印装置中喷墨的打印头。例如，喷墨打印装置可以包括保持装置的支撑件，根据预先设计的图案喷墨将电极和电介质打印在载体膜210上的喷墨打印头，在载体膜210上移动喷墨打印头的移动件，以及根据预先设计的图案执行控制喷墨打印头喷墨的程序的电路部分，等等。

这里，用于电极的喷墨打印头240和用于电介质的喷墨打印头250可以在同步移动的同时喷墨。换言之，它们可以在同一道次一起移动的同时，根据预先设计的图案打印电极和电介质。当打印头一起移动时，可以根据预先设计的图案，通过控制每个打印头喷墨的起点和数量等，打印出电极和电介质。在另一个实施方式中，用于电极的喷墨打印头240和用于电介质的喷墨打印头250可以在根据不同操作控制信号单独移动时喷墨。换言之，每个打印头可以装在一个装置或单独的装置上，每个装置从不同的程序接收不同的操作控制信号并执行相应的操作。

所述阵列型多层陶瓷电容在一个芯片上包括预定数量的多层陶瓷电容，每个作为单独的电容；图3表示电介质310和外部电极320；并且阵列型多层陶瓷电容包括四个多层陶瓷电容。这里，阵列型多层陶瓷电容中包括的每个多层陶瓷电容可以具有相同的电容或不同的电容。通过控制用于内部电极和电介质的打印图案可以使每个多层陶瓷电容具有不同的电容。即，通过在电介质基板堆积的方向，使内部电极之间的电介质厚度与相邻的内部电极之间的电介质厚度不同，或者通过使内部电极的厚度不同，得到具有不同电容的各个多层陶瓷电容。并且，还可以通过在电介质基板堆积的方向，使内部电极之间形成的电介质的介电常数不同，得到具有不同电容的各个多层陶瓷电容。

上面的描述一般性解释了表示阵列型多层陶瓷电容及其制造方法的附图，下面将以具体实施方式为重点并参考附图解释根据本发明的阵列型多层陶瓷电容及其制造方法。下面给出本发明的两个主要实施方式：第一个涉及利用喷墨技术在与内部电极相同的平面上同时打印内部电极和电极间电介质的方法，第二个涉及利用喷墨技术同时打印内部电极和外部电极的方法。下面将按顺序描述这两个实施方式。

图4表示根据本发明第一优选实施方式，利用喷墨技术在电介质膜上同时形成内部电极和电极间电介质。图4表示的电介质膜410是使用包括电介质粉、分散剂和粘结剂的浆体形成的，或者通过用于电极的喷墨打印头240和用于电介质的喷墨打印头250形成的。在形成电介质膜410之后，使用用于电极的喷墨打印头240和用于电介质的喷墨打印头250在电介质膜410上形成内部电极420和电极间电介质430。电介质膜410可以通过分批工艺(batch process)和浇注工艺(casting process)的传统方法制成。内部电极420和电极间电介质430是根据预先设计的图案将用于内部电极的墨和用于电介质的墨从喷墨打印头中喷射出来形成的。这里，用于电极间电介质430的墨可以含有与用于电介质膜410所用浆体相同或不同的粘结剂和溶剂。

对于制造每个多层陶瓷电容的方法，各种实施方式都是可以的。例如，通过将其上根据预先设计的图案同时打印了内部电极420和电极间电介质430的电介质基板堆积、压缩和切割而制成多层陶瓷电容。在另一个实施方式中，可以为每个芯片打印内部电极420和电极间电介质430，在其上部形成电介质膜，此后不断重复在其上部打印内部电极420和电极间电介质430的过程，直到形成多层陶瓷电容。

在另外一个实施方式中，不但可以通过传统浇铸方法，而且可以通过喷墨技术形成电介质膜410。例如，可以在工艺过程的第一阶段通过喷墨技术形成电介质膜410，在第二阶段通过喷墨技术在电介质膜410上同时形成内部电极420和电极间电介质430。这里，如上所述，电解质膜410可以通过用于电介质的喷墨打印头250形成，或者可以通过单独的用于电介质膜的喷墨打印头形成。另外，在另一个实施方式中，可以在工艺过程的第一阶段使用电介质浆体形成电介质膜410，当电介质膜半干时，通过喷墨技术在电介质膜410上同时形成内部电极420和电极间电介质430。

图5是沿图3中线(a)的剖视图，图6是沿图3中线(b)的剖视图。从图5可以看出，通过垂直堆积内部电极410，阵列型多层陶瓷电容包括四个单独的多层陶瓷电容。在图6中，可以看出，内部电极420的每层之间交替堆积，从而电连接到不同的外部电极。这里，电极间电介质430被遮挡，与图1所示的层间间隙不同；并且由于它们的形成夹在内部电极420之间，因此它们可以去除使用传统方法在内部电极420形成的层间间隙。

图7是表示根据本发明第一优选实施方式的阵列型多层陶瓷电容的制造方法的流程图。

在步骤S710，使用浆体或者通过用于电极的喷墨打印头240和用于电介质的喷墨打印头250形成电介质膜。

在步骤S720，使用用于电极的喷墨打印头240和用于电介质的喷墨打印头250根据预先设计的图案打印内部电极420和电极间电介质430。

每块上面打印有内部电极420和电极间电介质430的电介质基板，在步骤S730堆积预定的数量，在步骤S740压缩，在步骤S750水平切割，即切割成在与电介质基板相同的平面上包括多个内部电极的芯片。此后，在步骤S760将如此得到的芯片烧结，并执行电镀工序，制造出以芯片为单位的阵列型多层陶瓷电容。

图8是根据本发明第二优选实施方式的阵列型多层陶瓷电容的电介质基板的透视图，图9沿图8中线(c)的剖视图，图10是沿图8中线(d)的剖视图。

图8到图10表示出外部电极820和910、电介质830和内部电极810。由于内部电极810和外部电极910通过喷墨技术形成为单独整体，因此可以解决接触差的问题。这里，内部电极810和外部电极820和910可以用相同种类的金属材料制成，或者可以根据喷墨打印程序由不同金属材料形成。如果内部电极810和外部电极820和910用不同种类金属材料形成，则可以用两种方式实现用于电极的喷墨打印头240。即，一个用于电极的喷墨打印头可以根据预先设计的图案移动，并在内部电极区喷射用于内部电极的墨，在外部电极区喷射用于外部电极的墨。在另一种方法中，用于电极的喷墨打印头240可以包括用于内部电极的喷墨打印头和用于外部电极的喷墨打印头240，并且可以通过分别喷射用于内部电极的墨以及用于外部电极的墨打印内部电极和外部电极。

当每块上面同时打印有电极和电介质的电介质基板在以偏移值交替移动后堆积或者在交替转动180°后堆积时，形成阵列型多层陶瓷电容。即，阵列型多层陶瓷电容的制造是通过以偏移值移动电介质基板，或者绕着穿过电介质中心的轴线转动电介质基板，并堆积预定数量的电介质基板，从而下电介质基板的外部电极820和上电介质基板的外部电极910重叠。这样，由于下电介质基板的外部电极820和上电介质基板的外部电极910重叠，防止了接触问题。这里，电介质的一部分下沉，有一个面暴露，并且在未暴露一侧连接外部电极820，并在暴露侧连接另一个外部电极910。而且，下电介质基板的电介质以及上电介质基板的电介质彼此接触，从而作为多层陶瓷电容中的层间电介质。如果多于一半的电介质在水平方向下陷，当横向对称地堆积电介质基板时，下陷部分中形成的内部电极810的部分与夹在中间的电介质重叠。因此，内部电极810的重叠部分作为多层陶瓷电容的电极。

图11表示根据本发明第二优选实施方式的阵列型多层陶瓷电容的多层组成，图12是沿图3中线(a)的剖视图，图13是沿图3中线(b)的剖视图。

在图11中，在以偏移值交替移动之后，或者交替转动180°之后，内部电极810和外部电极820横向对称地堆积。

这里，可以通过根据预先设计的图案打印多个电极和电介质并根据图案切割来制造阵列型多层陶瓷电容。即，可以通过打印多个梳状电极以及梳状电极之间形成的直线电极，然后切割成包括预定数量的内部电极，成批制造阵列型多层陶瓷电容。这里，梳状的突出部分是内部电极810，梳状的主体是一套外部电极910，在梳状电极之间形成的直线电极是另一套外部电极820。通过堆积预定数量的电介质基板，使上电介质基板的外部电极820与下电介质基板的外部电极910重合，并根据图案切割，从而可以得到具有交错内部电极的多层陶瓷电容。这里，用于切割电介质基板的切割线平行于每个外部电极820和910，并将这些外部电极820和910分成两部分。

可以通过在载体膜上利用喷墨技术形成电介质基板，然后堆积如此形成的电介质基板，制造阵列型多层陶瓷电容。在另一个实施方式中，可以通过利用喷墨技术形成电介质基板，并在如此形成的电介质基板的顶部利用喷墨技术重复预定次数形成电介质基板，制造阵列型多层陶瓷电容。在后一种情况下，在电介质半干的同时堆积电介质基板，从而优点是电介质基板之间存在强的附着力。

图12表示在电介质830之间形成的内部电极810，并且类似于图5所示的剖视图。但是，如图13所示，外部电极820和910是与内部电极810和电介质830同时打印的，从而不再需要形成外部电极820和910的另外工序。

图14是表示根据本发明第二优选实施方式的阵列型多层陶瓷电容的制造方法的流程图。

在步骤S1410，使用用于电极的喷墨打印头240和用于电介质的喷墨打印头250，根据预先设计的图案打印外部电极820和910、内部电极810和电介质830。

将每块上面打印着外部电极820和910、内部电极810和电介质830的电介质基板，在步骤S1420交错地和对称地堆积预定数量，在步骤S1430压缩，然后在步骤S1440水平切割，即切割成在与电介质基板相同的平面上包括多个内部电极的芯片。此后，在步骤S1450烧结如此形成的芯片，并且执行电镀工序，得到以芯片为单位的阵列型多层陶瓷电容。

本发明并不限于上述实施方式，本领域一般技术人员应理解的是，在不偏离本发明精神的情况下可以做出很多变化。

根据如上所述的本发明的阵列型多层陶瓷电容及其制造方法，通过同时打印电介质和内部电极，可以解决层间间隙的问题。

而且，根据本发明的阵列型多层陶瓷电容及其制造方法可以提高堆积过程中电介质基板之间的附着力。

此外，根据本发明的阵列型多层陶瓷电容及其制造方法，通过将内部电极和外部电极打印成单独的整体，可以解决接触差的问题。

另外，根据本发明的阵列型多层陶瓷电容及其制造方法，通过同时打印内部电极和外部电极，可以减少制造工序。

Claims

1.一种制造阵列型多层陶瓷电容的方法，该方法包括以下步骤：

(a)形成电介质膜；

(b)形成电介质基板，通过多个喷墨打印头将用于内部电极的墨和用于电介质的墨喷射在电介质薄膜上，在所述电介质基板上同时打印内部电极以及在与内部电极相同的平面上形成的电极间电介质；

(c)堆积并压缩电介质基板；

(d)切割堆积的电介质基板，使与电介质基板相同的平面上包括多个内部电极；以及

(e)烧结切割的电介质基板。

2.如权利要求1所述的方法，其中，在形成电介质膜的过程中(a)，电介质膜是使用电介质浆形成的。

3.如权利要求1所述的方法，其中，在形成电介质膜的过程中(a)，电介质膜是通过使用喷墨打印头喷射电介质墨形成的。

4.如权利要求1所述的方法，其中，用于切割电介质基板的切割线平行于内部电极，并且将电极间的电介质分成两部分。

5.如权利要求1所述的方法，其中，在切割过程中(d)，与电介质基板相同的平面中包括的内部电极数量为两个或四个。

6.如权利要求1所述的方法，其中，所述多个喷墨打印头包括：

喷射用于内部电极的墨的内部电极喷墨打印头；以及

喷射用于电介质的墨的电介质喷墨打印头。

7.如权利要求6所述的方法，其中，所述用于内部电极的喷墨打印头和用于电介质的喷墨打印头在同时移动时喷墨。

8.如权利要求6所述的方法，其中，所述用于内部电极的喷墨打印头和用于电介质的喷墨打印头在根据不同操作控制信号单独移动时喷墨。

9.一种阵列型多层陶瓷电容，该阵列型多层陶瓷电容通过权利要求1到8中的任一项所述的方法制造。

10.一种制造阵列型多层陶瓷电容的方法，该方法包括以下步骤：

形成电介质基板，每块电介质基板上面打印第一外部电极、与第一外部电极结合并且具有暴露的一个面的下陷的电介质、形成在电介质下陷部分的内部电极、以及形成后与内部电极结合成单独整体的第二外部电极；

交替地堆积和压缩电介质基板，从而第一外部电极和第二外部电极对称，并且彼此电连接；

切割堆积的电介质基板，使与电介质基板相同的平面上包括多个内部电极；以及

烧结切割的电介质基板。

11.如权利要求10所述的方法，其中，所述第一外部电极、电介质、内部电极和第二外部电极是利用喷墨技术同时打印的。

12.如权利要求11所述的方法，其中，所述喷墨技术是使用多个喷墨打印头喷射用于电极的墨和用于电介质的墨的技术。

13.如权利要求10所述的方法，其中，所述第一外部电极、内部电极和第二外部电极是用不同种类的材料形成的。

14.如权利要求10所述的方法，其中，所述包括在与电介质基板相同的平面中的内部电极的数量为两个或四个。

15.一种阵列型多层陶瓷电容，该电容包括多个电介质基板，每块电介质基板上面打印有第一外部电极、与第一外部电极结合并且具有暴露的一个面的下陷的电介质、形成在电介质下陷部分的内部电极、以及形成后与内部电极结合成单独整体的第二外部电极，

其中第一外部电极、内部电极和第二外部电极按预先设计的数量和预定的间隔对齐，并且电介质基板交替堆积，使第一外部电极和第二外部电极对称并彼此电连接。

16.如权利要求15所述的阵列型多层陶瓷电容，其中，所述第一外部电极、内部电极和第二外部电极是利用喷墨技术同时打印的。

17.如权利要求16所述的阵列型多层陶瓷电容，其中，所述喷墨技术是使用多个喷墨打印头喷射用于电极的墨和用于电介质的墨的技术。

18.如权利要求15所述的阵列型多层陶瓷电容，其中，所述第一外部电极、内部电极和第二外部电极是用不同种类的材料形成的。

19.如权利要求15所述的阵列型多层陶瓷电容，其中，所述包括在与电介质基板相同的平面中的内部电极的数量为两个或四个。