一种层式电子元件及其制作方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子元件领域，具体涉及一种层式电子元件及其制作方法。
【【背景技术】】
[0002]随着技术的发展，人们对叠层片式电子元器件的需要越来越大。但长久以来片式电子元器件生产过程受烧结开裂的困扰。烧结开裂产品很难通过返工和挑选剔除干净，容易成为产品最大的质量隐患。因此解决烧结开裂问题是片式电子元器件生产企业公认的技术难点。
[0003]已有大量的文献与专利研宄烧结开裂形成的原因，并认识到三种烧结开裂机理:
(I)排胶曲线不合理，导致急剧排胶，短时间内释放出大量气体，破坏磁体，造成磁体缺损开裂；(2)烧结时瓷体与内电极烧结收缩率不匹配，形成内应力，导致烧结收缩；(3)层间结合力差，容易在外力和内应力作用下从积层界面裂开。
[0004]John G.Pepin等人研宄了内电极材料对叠层陶瓷电容烧结开裂的影响。发现内电极材料对烧结开裂有很大影响，并总结出四种导致烧结开裂的机理。(I)内电导电浆树脂含量过高，需要排胶量太大就易产生烧结开裂。(2)内电极金属材料对有机物排胶有催化作用，导致有机粘合剂剧烈降解，短时间内释放出大量气体，温度急剧升高，导致排胶开裂。
(3)生带与内电极间结合力差，导致叠层时无法在层间形成高强度的结合力，在外力作用下未烧结已发生分层开裂现象；(4)内电极与生带间烧结收缩不匹配，烧结时有内应力存在导致烧结开裂。
[0005]在USP 6603380中Tokuda Hiromichi等人认为由于电极与生带间存在高度差(厚度差)，在叠层时无法形成紧密的层间结合，导致烧结后容易产生烧结开裂。为此他们设计了一种减少电极与生带间高度差的方法来提高层间结合强度
[0006]虽然可以通过设计来减少电极与生带间高度差，但是受材料与工艺的影响，叠层后层间结合还是非常弱，烧结后大部分开裂发生在叠层界面上。
【
【发明内容】
】
[0007]为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种层式电子元件及其制作方法，以降低层式电子元件在烧结的过程中出现开裂。
[0008]一种层式电子元件制作方法，包括如下步骤:
[0009]I)将含有陶瓷粉体和助烧剂的浆料涂布于陶瓷生带上形成浆料涂层；其中，所述陶瓷生带含有助烧剂；
[0010]2)对所述浆料涂层进行烘干，使所述浆料涂层形成助烧层；其中，所述陶瓷生带中助烧剂的质量百分比小于所述助烧层中助烧剂的质量百分比；
[0011]3)将具有所述助烧层的陶瓷生带进行层叠，然后进行烧结；其中，相邻的陶瓷生带之间至少具有一层所述助烧层。
[0012]在一个实施例中，
[0013]所述浆料中还包括粘合剂、粘合剂的有机溶剂、将所述陶瓷粉体和助烧剂分散到所述有机溶剂的分散剂。同时，分散剂也溶于所述有机溶剂中。
[0014]在一个实施例中，
[0015]所述助烧剂是铜的化合物或铋的化合物。
[0016]在一个实施例中，
[0017]所述陶瓷粉体、助烧剂、粘合剂、有机溶剂和分散剂的质量比为:100:5?20:6?8:20 ?40:0.5 ?3ο
[0018]在一个实施例中，
[0019]将所述陶瓷粉体、助烧剂、粘合剂、有机溶剂和分散剂进行100?500rpm球磨6?48h，得到所述浆料。
[0020]在一个实施例中，
[0021]所述楽料涂层的厚度为I至20 μm ;所述助烧层的厚度为3至10 μπι。
[0022]在一个实施例中，
[0023]所述陶瓷粉体是低温共烧陶瓷粉，所述粘合剂是丙烯酸树脂，所述分散剂是油酸，所述助烧剂是氧化铜，所述溶剂是甲苯和乙酸丁酯。
[0024]在一个实施例中，
[0025]所述陶瓷粉体是铁氧体瓷粉，所述粘合剂是聚乙二醇缩丁醇，所述分散剂是非离子分散剂，所述助烧剂是氧化铋，所述溶剂是甲苯和乙酸丁酯。
[0026]在一个实施例中，
[0027]所述陶瓷粉体是铁氧体瓷粉，所述粘合剂是聚乙烯醇，所述助烧剂是硝酸铋，所述溶剂是纯净水。
[0028]本发明还提供了一种层式电子元件，采用所述的层式电子元件制作方法制作而成。
[0029]助烧剂能起到降低烧结温度作用，助烧剂含量越高，烧结温度越低；由于助烧层的助烧剂的助烧剂含量高于陶瓷生带中的助烧剂含量，助烧层的烧结温度将低于陶瓷生带的烧结温度，将层叠了多个陶瓷生带的坯料进行烧结时，助烧层也即陶瓷生带之间的界面将先进入烧结，形成一定强度后整个陶瓷生带才开始烧结，这时助烧层的界面已经形成较强的层间结合，而将较为稳固地与相邻的陶瓷生带结合，因此不容易在烧结内应力作用下裂开，具备降低甚至防止界面烧结开裂功能。与传统的叠层工艺相比，本发明具有的优势是产品的开裂比例由3?10%降低至0.1 %以下。
【【附图说明】】
[0030]附图是本发明一种实施例的电子元件中助烧层和陶瓷生带的烧结温度的曲线图。【【具体实施方式】】
[0031]以下对发明的较佳实施例作进一步详细说明。
[0032]实施例1
[0033]I)将作为陶瓷粉体的10g低温共烧陶瓷粉、作为粘合剂的13.3g丙烯酸树脂、作为分散剂的Ig油酸、作为助烧剂的1g氧化铜、作为溶剂的50g甲苯和16.5g乙酸丁酯加入球磨罐球磨球磨24h，形成含有氧化铜的低温共烧陶瓷浆料。
[0034]2)采用流延方法，在陶瓷生带上流延一层5um的浆料涂层，其中，陶瓷生带中也含有助烧剂。
[0035]3)对浆料涂层进行烘干，使浆料涂层形成助烧层，其中，所述陶瓷生带中助烧剂的质量百分比小于所述助烧层中助烧剂的质量百分比。
[0036]在本实施例中，采用了两种挥发速度不相同的溶剂，这样在烘干过程中，乙酸丁酯较快挥发，而甲苯较慢挥发，从而形成的助烧层不容易开裂，也可以使助烧层更为平整，如果助烧层开裂或者不平整，制作的电子元件同样容易出现层间开裂。
[0037]4)将具有所述助烧层的陶瓷生带进行层叠，然后进行烧结；其中，相邻的陶瓷生带之间至少具有一层所述助烧层。
[0038]如附图所示，该助烧层的烧结温度将比陶瓷生带内部的烧结温度低83°C，因此，烧结过程中助烧层界面将优先开始烧结，形成紧固的层间结合，将相邻的两个陶瓷生带层紧紧结合后，陶瓷生带层才开始烧结。该方案可以将烧结开裂比例降低至0.1%。
[0039]实施例2
[0040]I)将作为陶瓷粉体的10g铁氧体瓷粉、作为粘合剂的Sg聚乙二醇缩丁醇、作为分散剂的Ig非离子分散剂、作为助烧剂的1g氧化铋、以及作为溶剂的50g甲苯和22g乙酸丁酯加入球磨罐球磨球磨24h，形成含有氧化铋的低温铁氧体瓷粉浆料。
[0041]2)采用旋转涂布的方式，在陶瓷生带上形成2?3um厚浆料涂层，其中，陶瓷生带中也含有助烧剂。
[0042]3)对浆料涂层进行烘干，使浆料涂层形成助烧层，其中，所述陶瓷生带中助烧剂的质量百分比小于所述助烧层中助烧剂的质量百分比。
[0043]4)将具有所述助烧层的陶瓷生带进行层叠，然后进行烧结；其中，相邻的陶瓷生带之间至少具有一层所述助烧层。
[0044]本实施例中，该助烧层的烧结温度比陶瓷生带内部的烧结温度低58°C。烧结过程中未发现有层间开裂现象产生，现有技术的未采用助烧层的开裂比例约为2%。
[0045]实施例3
[0046]I)将作为陶瓷粉体的10g铁氧体瓷粉、作为粘合剂的4g聚乙烯醇、作为助烧剂的1g硝酸铋和作为溶剂的60g纯净水加入球磨罐球磨球磨24h，形成含有的低温铁氧体瓷粉浆料。
[0047]在本实施例中，聚乙烯醇同时起到了粘合剂的作用、以及将铁氧体瓷粉分散到水中的分散剂的作用。
[0048]2)采用旋转涂布的方式，在陶瓷生带上形成2?3um厚的浆料涂层，其中，陶瓷生带中也含有助烧剂。
[0049]3)对浆料涂层进行烘干，使浆料涂层形成助烧层，其中，所述陶瓷生带中助烧剂的质量百分比小于所述助烧层中助烧剂的质量百分比。
[0050]4)将具有所述助烧层的陶瓷生带进行层叠，然后进行烧结；其中，相邻的陶瓷生带之间至少具有一层所述助烧层。
[0051]本实施中，该助烧层的烧结温度比陶瓷生带内部的烧结温度低74°C。烧结过程中未发现有层间开裂现象产生，现有技术的未采用助烧层的开裂比例约为2%。
[0052]以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
【主权项】
1.一种层式电子元件制作方法，其特征是，包括如下步骤: 1)将含有陶瓷粉体和助烧剂的浆料涂布于陶瓷生带上形成浆料涂层；其中，所述陶瓷生带含有助烧剂； 2)对所述浆料涂层进行烘干，使所述浆料涂层形成助烧层；其中，所述陶瓷生带中助烧剂的质量百分比小于所述助烧层中助烧剂的质量百分比； 3)将具有所述助烧层的陶瓷生带进行层叠，然后进行烧结；其中，相邻的陶瓷生带之间至少具有一层所述助烧层。
2.如权利要求1所述的层式电子元件制作方法，其特征是: 所述浆料中还包括粘合剂、粘合剂的有机溶剂、将所述陶瓷粉体和助烧剂分散到所述有机溶剂的分散剂。
3.如权利要求2所述的层式电子元件制作方法，其特征是，所述助烧剂是铜的化合物或铋的化合物。
4.如权利要求2所述的层式电子元件制作方法，其特征是: 所述陶瓷粉体、助烧剂、粘合剂、有机溶剂和分散剂的质量比为:100:5?20:6?8:20 ?40:0.5 ?3。
5.如权利要求1所述的层式电子元件制作方法，其特征是: 将所述陶瓷粉体、助烧剂、粘合剂、有机溶剂和分散剂进行100?500rpm球磨6?48h，得到所述浆料。
6.如权利要求5所述的层式电子元件制作方法，其特征是: 所述浆料涂层的厚度为10至20 μm ;所述助烧层的厚度为3至10 μm。
7.如权利要求2所述的层式电子元件制作方法，其特征是: 所述陶瓷粉体是低温共烧陶瓷粉，所述粘合剂是丙烯酸树脂，所述分散剂是油酸，所述助烧剂是氧化铜，所述溶剂是甲苯和乙酸丁酯。
8.如权利要求2所述的层式电子元件制作方法，其特征是:所述陶瓷粉体是铁氧体瓷粉，所述粘合剂是聚乙二醇缩丁醇，所述分散剂是非离子分散剂，所述助烧剂是氧化铋，所述溶剂是甲苯和乙酸丁酯。
9.如权利要求2所述的层式电子元件制作方法，其特征是: 所述陶瓷粉体是铁氧体瓷粉，所述粘合剂是聚乙烯醇，所述助烧剂是硝酸铋，所述溶剂是纯净水。
10.一种层式电子元件，其特征是:采用如权利要求1至9任一所述的层式电子元件制作方法制作而成。
【专利摘要】本发明公开了一种层式电子元件制作方法，包括如下步骤：1)将含有陶瓷粉体和助烧剂的浆料涂布于陶瓷生带上形成浆料涂层；其中，所述陶瓷生带含有助烧剂；2)对所述浆料涂层进行烘干，使所述浆料涂层形成助烧层；其中，所述陶瓷生带中助烧剂的质量百分比小于所述助烧层中助烧剂的质量百分比；3)将具有所述助烧层的陶瓷生带进行层叠，然后进行烧结；其中，相邻的陶瓷生带之间至少具有一层所述助烧层。
【IPC分类】C04B35-622
【公开号】CN104609866
【申请号】CN201510010503
【发明人】余谋发, 华永安
【申请人】深圳顺络电子股份有限公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月8日