TWI587332B - Method for manufacturing electrode of chip ceramic capacitor - Google Patents

Description

片狀陶瓷電容器製造電極之方法

本發明係提供一種片狀陶瓷電容器製造電極之方法，尤指介電陶瓷體生胚上、下表面整面印刷電極層，再使用加工器具成型為至少二個預定形狀之半成品，藉此達到量產、降低成本、提高產品壽命及提升適用範圍之目的。

按，隨著電子產業的蓬勃發展，越來越多的電子元件被運用到產品中，電容器則是被廣泛運用的一種電子元件，其中的片狀電容器，大多為先將陶瓷體燒結後成為堅硬的固體，再利用印刷法將金屬電極印在陶瓷體表面，請參閱第七圖所示，為於矩形之燒結後陶瓷體A上、下表面印刷金屬電極B，因為考量到定位的精準度，為了避免印刷超出陶瓷體A表面，在設計上金屬電極B外周圍會留下空白間距M，但此種金屬電極B會讓重疊面積變小，且因為具有空白間距M，又會讓電容器的耐壓能力下降。

因為上述的方式具有許多問題，所以業界廠商便研發出另一種加工方式，請參閱第八圖所示，其為於矩形之燒結後陶瓷體A外表面利用印刷或真空鍍膜方式成型有金屬電極B，再利用無心研磨方式將不需要的金屬電極B(如側壁面L外側處)磨掉，此方式雖然可以讓金屬電極 B佈滿燒結後陶瓷體A之上、下表面，以具有較佳的耐壓能力，但是因為無心研磨方式成本高昂，且僅能單一元件進行研磨，所以又有耗時耗工的缺失。

此外，還有另一種方式為利用遮罩，其將燒結後陶瓷體放入遮罩內，利用遮罩遮住燒結後陶瓷體的側壁(圖中未示出)，再成型有金屬電極，便可得到金屬電極佈滿上、下表面之燒結後陶瓷體，但由於此方式需要一顆一顆逐次放入燒結後陶瓷體，所以仍有耗時耗工的缺失。

上述習用之陶瓷電容製造電極的方法，因具有諸多問題與缺失，此即為本發明人與從事此行業者所亟欲改善之目標所在。

故，發明人有鑑於上述缺失，乃蒐集相關資料，經由多方評估及考量，並以從事於此行業累積之多年經驗，經由不斷試作及修改，始設計出此種片狀陶瓷電容器製造電極之方法的發明專利者。

本發明之主要目的乃在於製造之流程步驟為包括利用介電陶瓷材料製成介電陶瓷體生胚，介電陶瓷體生胚上表面及下表面整面印刷電極層，再以加工器具成型有至少二個預定形狀之半成品，之後再進行脫脂及燒結作業，藉此讓單一次作業流程製造大量陶瓷電容半成品，且燒結後半成品二電極外側壁為對齊介電陶瓷體外側壁，讓產品具有較佳的耐壓能力，進而達到量產、降低成本、提高產品壽命及提升適用範圍之目的。

本發明之次要目的乃在於，利用調配好匹配鈦酸鋇熱膨脹係數的導電材質製成電極層，導電材質於導電金屬中添加鈦酸鋇粉末，鈦酸鋇粉末添加的較佳範圍為體積百分比23%~70%，藉此讓半成品經 過燒結作業後，所產生的燒結後半成品其不會因為熱漲冷縮產生剝離、型變或崩裂，進而可提高生產良率。

本發明之次要目的乃在於，利用介電係數(k)大於20且小於20000之介電陶瓷材料製成介電陶瓷體生胚，讓完成之產品具有足夠的電容值。

1‧‧‧介電陶瓷體生胚

11‧‧‧介電陶瓷體

2‧‧‧電極層

21‧‧‧電極

3‧‧‧加工器具

4‧‧‧半成品

41‧‧‧燒結後半成品

A‧‧‧燒結後陶瓷體

B‧‧‧電極

第一圖 係為本發明介電陶瓷體生胚之側視剖面圖。

第二圖 係為本發明印刷電極層後之側視剖面圖。

第三圖 係為本發明成型時之側視剖面圖。

第四圖 係為本發明半成品之側視剖面圖。

第五圖 係為本發明之步驟流程圖。

第六圖 係為本發明耐壓測試之數據圖。

第七圖 係為習用之俯視圖。

第八圖 係為另一習用之側視剖面圖。

為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及其構造，茲繪圖就本發明之較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全瞭解。

請參閱第一、二、三、四、五、六圖所示，上述陶瓷電容於製造之流程步驟為包括：

(500)製作介電陶瓷體生胚1，利用介電係數(k) 大於20且小於20000之介電陶瓷材料製成預定厚度之介電陶瓷體生胚1，介電陶瓷材料可為鈦酸鋇為主體的介電材料。

(501)印刷電極層2，將匹配鈦酸鋇膨脹係數的導電材質，分別整面印刷於介電陶瓷體生胚1之上表面及下表面形成電極層2，且電極層2外側壁與介電陶瓷體生胚1外側壁之間具有一間距。

(502)成型，使用加工器具3將介電陶瓷體生胚1及二電極層2成型為至少二個預定形狀之半成品4，其預定形狀可為方型或是圓形等固定幾何形狀。

(503)脫脂，升溫到高分子結合物揮發的溫度(250℃-600℃)，且保持溫度一預定時間(約2-10小時)將至少二個半成品4之介電陶瓷體生胚1中的高分子汽化揮發乾淨。

(504)燒結，升溫到達陶瓷相變化溫度點(1200℃-1400℃)，以將至少二個半成品4之介電陶瓷體生胚1及二電極層2共燒結合，燒結後半成品41為具有介電陶瓷體11及其上下二表面之電極21，且二電極21外側壁為對齊介電陶瓷體11外側壁。

上述製造之流程步驟中，利用介電係數(k)大於20且小於20000之介電陶瓷材料製成介電陶瓷體生胚1，所以產品便可具有較高的電容值，介電陶瓷體生胚1可為乾式製程製作或濕式淋膜方式製作，乾式製程製作為將陶瓷材料調成漿狀，使用塗佈設備將其平鋪於PET膜上製成帶狀，濕式淋膜方式製作為將陶瓷材料調成漿狀直接使用淋膜法製成介電陶瓷體生胚1。

而電極層2為利用調配好匹配鈦酸鋇熱膨脹係數的導電材 質所製成，其中為了要與鈦酸鋇熱膨脹係數匹配，導電材質於導電金屬中添加鈦酸鋇粉末，鈦酸鋇粉末添加的較佳範圍為體積百分比23%~70%，電極層2的金屬化作業方法為印刷覆蓋方式，先在介電陶瓷體生胚1之上表面及下表面分別整面印刷電極層2，印刷後電極層2外側壁可能與介電陶瓷體生胚1外側壁之間具有一間距、二者對齊(圖中未示出)或是電極層2由上、下表面塗佈流至介電陶瓷體生胚1外側壁面(圖中未示出)，之後便可進行成型作業，透過使用加工器具3將介電陶瓷體生胚1及二電極層2成型為至少二個預定形狀之半成品4，其加工器具3可為刀具以切割成型有方型之半成品4，或是加工器具3可為模具以沖壓成型有圓型或其他固定的幾何形狀(如三角形或菱形等)之半成品4，由於電極層2外側壁與介電陶瓷體生胚1外側壁之間具有一間距或是電極層2塗佈至介電陶瓷體生胚1外側壁面，所以介電陶瓷體生胚1外周圍成型的半成品4因為上下表面之電極層2不完整或過多，便成為不良品而需丟棄，之後再將良品之至少二個半成品4依序進行脫脂及燒結作業成為燒結後半成品41，燒結後半成品41因為電極層2之熱膨脹係數匹配鈦酸鋇(介電陶瓷體生胚1)，便不會因為熱漲冷縮產生剝離、型變或崩裂，進而可提高生產良率。

由於單一次的作業流程便可生產至少二個陶瓷電容半成品，例如一般製程為單一介電陶瓷體生胚1成型為約3000個左右的半成品4(如製作一個5英寸的介電陶瓷體生胚1，切割橫向54刀，縱向54刀，會產生出數量為3025個半成品4，四周不良品的數量為216個，良品數為2809個)，由於產生的不良品數量為數百個，其數量不 大，所以成本不會提高太多，但由於不須針對單一半成品4進行研磨或一一裝遮罩再進行電極層2塗佈，所以便可減少大量的作業時間，進而達到大量生產及降低成本之目的。

上述之介電陶瓷體生胚1之介電陶瓷材料內，因為要進行塑形而需添加溶劑或黏結劑等高分子結合物，所以在堆疊後，需進行步驟(503)之脫脂作業，在大氣或氮氣的環境下，先升溫到250℃-600℃，並保持溫度約2-10小時，其溫度及保持溫度時間視介電陶瓷體生胚1厚度及介電陶瓷材料配方改變，讓介電陶瓷體生胚1內之高分子結合物汽化並揮發乾淨；之後再進行步驟(504)之燒結作業，為升溫到1200℃-1400℃，讓介電陶瓷體生胚1燒成介電陶瓷體11。

上述之製程於燒結後，需進行金屬化、焊接接腳或披覆絕緣層等作業，才能成為完整的產品，然而有關金屬化、焊接接腳或披覆絕緣層係為習知之技術，且該細部構成非本案發明要點，茲不再贅述。

由於利用上述步驟製造時，為製造大面積的介電陶瓷體生胚1及電極層2，之後便可一次性製造大量的陶瓷電容半成品，且介電陶瓷體11及二電極21外側壁為呈對齊狀，所以介電陶瓷體11上表面及下表面就會被電極21完整的覆蓋，請參閱第六圖所示，當介電陶瓷體11外側壁與電極21外側壁有間距時，其耐壓能力差，所以利用上述步驟製造之片狀陶瓷電容器的耐壓能力較佳，進而可達到提高產品壽命及提升適用範圍之目的。

故，本發明為主要針對片狀陶瓷電容器製造電極之方法，而可利用介電陶瓷材料製成介電陶瓷體生胚，介電陶瓷體生胚上表面及下 表面以導電材質整面印刷形成電極層，再使用加工器具將介電陶瓷體生胚及二電極層成型為至少二個預定形狀之半成品，讓單一次的作業流程製造出大量的陶瓷電容半成品，且其二電極外側壁為對齊介電陶瓷體外側壁讓耐壓能力提高，以達到量產、降低成本、提高產品壽命及提升適用範圍為主要保護重點，惟，以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含於本發明之專利範圍內，合予陳明。

綜上所述，本發明上述之片狀陶瓷電容器製造電極之方法於實施、操作時，為確實能達到其功效及目的，故本發明誠為一實用性優異之發明，為符合發明專利之申請要件，爰依法提出申請，盼 審委早日賜准本案，以保障發明人之辛苦研發，倘若 鈞局貴審委有任何稽疑，請不吝來函指示，發明人定當竭力配合，至感德便。

Claims (9)

1. 一種片狀陶瓷電容器製造電極之方法，其製造之流程步驟為包括：(a01)製作介電陶瓷體生胚，利用介電陶瓷材料製成預定厚度之介電陶瓷體生胚；(a02)印刷電極層，將導電材質分別整面印刷於介電陶瓷體生胚之上表面及下表面形成電極層，且電極層外側壁與介電陶瓷體生胚外側壁之間具有一間距；(a03)成型，使用加工器具將介電陶瓷體生胚及二電極層成型為至少二個預定形狀之半成品；(a04)脫脂，升溫到高分子結合物揮發的溫度，且保持溫度一預定時間將至少二個半成品之介電陶瓷體生胚中的高分子汽化揮發乾淨；(a05)燒結，升溫到達陶瓷相變化溫度點，以將至少二個半成品之介電陶瓷體生胚及二電極層共燒結合，燒結後半成品為具有介電陶瓷體及其上下二表面之電極，且二電極外側壁為對齊介電陶瓷體外側壁。
2. 如申請專利範圍第1項所述之片狀陶瓷電容器製造電極之方法，其中該介電陶瓷材料為鈦酸鋇為主體的介電材料，介電陶瓷材料之介電係數(k)大於20且小於20000。
3. 如申請專利範圍第1項所述之片狀陶瓷電容器製造電極之方法，其中該電極層之導電材質為匹配鈦酸鋇膨脹係數。
4. 如申請專利範圍第3項所述之片狀陶瓷電容器製造電極之方法，其中 該導電材質於導電金屬中添加鈦酸鋇粉末，鈦酸鋇粉末添加的較佳範圍為體積百分比23%~70%。
5. 如申請專利範圍第1項所述之片狀陶瓷電容器製造電極之方法，其中該半成品之預定形狀可為方型或是圓形等固定幾何形狀。
6. 如申請專利範圍第1項所述之片狀陶瓷電容器製造電極之方法，其中該電極層外側壁與介電陶瓷體生胚外側壁之間具有一間距。
7. 如申請專利範圍第1項所述之片狀陶瓷電容器製造電極之方法，其中該介電陶瓷體生胚及陶瓷圍牆層生胚為乾式製程製作或濕式淋膜方式製作，乾式製程製作為將陶瓷材料調成漿狀，使用塗佈設備將其平鋪於PET膜上製成帶狀，濕式淋膜方式製作為將陶瓷材料調成漿狀直接使用淋膜法製成產品。
8. 如申請專利範圍第1項所述之片狀陶瓷電容器製造電極之方法，其中該電極層的金屬化作業方法為印刷覆蓋方式。
9. 如申請專利範圍第1項所述之片狀陶瓷電容器製造電極之方法，其中該步驟(a04)之脫脂作業中高分子結合物揮發的溫度為250℃-600℃，且保持溫度一預定時間為約2-10小時，步驟(b06)之燒結作業中陶瓷相變化溫度點為1200℃-1400℃。