专利名称：一种高压片式多层陶瓷电容器的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种陶瓷电容器的制造方法，更具体地说，本发明涉及一 种用镍作为内电极的高压多层片式陶瓷电容器制造方法。
技术背景片式多层陶瓷电容器(MLCC)是一种新型电子元器件，大量用于通讯、 计算机、家用电器等消费类电子整机的表面贴装中。随着全球表面安装技 术的迅速发展，表面安装组件的产量迅速上升，MLCC需求不断上升。目前 国内外高压高频多层片式瓷介电容器(MLCC)全部采用贵金属Ag/Pd材料 为内电极，对于一些质量要求高的产品甚至采用全Pd内电极，而端电极则 是Ag，这样必然导致生产成本过高的问题。Ag/Pd体系的MLCC产品在空气 气氛中烧结，此技术发展时间较长，工艺较为成熟，国内外这方面的经验 十分丰富。采用贵金属作为内电极主要有以下几个方面的优点首先，由于内、外电极都采用不活泼的贵金属制作，排胶、烧结和烧 端过程可以在空气中进行，使用的陶乾介质体系不需要具有抗还原性，所 以原材料的制作相对简单；其次，由于排胶是在空气中进行的，氧含量充分，所以可以在较低温 度和较短的时间内来完成排胶过程，工作效率相对较高，能源消耗相对较 低。但Ag/Pd体系的MLCC产品存在许多不足，主要表现在以下几方面 首先，生产成本较高，由于采用贵金属Pd/Ag作内电极及贵金属Ag作端电极，导致较高的生产成本；中国专利CN1287547A公开了一种用镍内电极与具有还原性瓷粉配合制得的多层陶瓷电容器，但该电容器不具备耐高电压的功能。
发明内容
本发明解决了 Ni内电极的多层陶瓷电容器不耐高压的问题。本发明的技术方案是这样实现的 一种制造高压片式多层陶瓷电容器 的方法，主要由资浆制备、制作介质膜片、交替叠印内电极和介质层、坯 块千燥、层压、切割、排胶、烧结、倒角、封端、烧端工序组成，所述交 替叠印内电极和介质层工序中，内电极采用镍金属Ni制作，端电极采用Cu 制作，与采用Pd/Ag为内电;f及的MLCC产品相比，用Ni估文内电;f及时，其抗 折强度较大，这有利于抵抗在装配及基体切割时的机械应力作用。所述的 封端工序中，端电极为金属Cu, M与Cu两者原子序数相邻，原子半径相 近，烧端时二者更易结合成为一体，使得内外电极连接良好，从而保证产 品具有优良的可靠性。所述的烧结工序由排胶段、升温高温段、保温段、降温段、回火段组 成，排胶段是在含&的N2气氛保护下进行的，H2的体积含量是总气体量的 0. 2~ 1. 5%,温度由室温到T!(70(KT" 850。C )时的升温速率1 ~2°C/min, 排胶时间6 8小时；升温高温段在含H2的N2气氛保护下进行的，Hi的体积 含量是总气体量的0. 8~2. 5%，温度由1\到达丁2 (85(TC<T2<133(TC)时 的升温速率3~7°C/min， 1\温度时的保温时间2 ~ 4小时，升温高温区是烧 结工序最关键、也是最特别重要的环节，其工艺参数主要根据瓷料和内浆 的温度匹配TMA曲线来实现。内浆在烧成过程中开始收缩温度IOO(TC，瓷 料的在烧成过程中开始收缩温度IIOO"C，因此对烧成曲线在85(TC~1330 。C温度段的升温速率要求^艮高，烧结后芯片瓷体没有裂紋。所述的烧端工序由低温排胶段、高温排胶段、高温保温段及降温段组 成，其中低温排胶段在含02的N2气氛保护下进行的，02含量控制在20 ~ 300ppm，温度由室温升到L温度(70(KT3《80(TC )，高温排胶段在含02的 112气氛保护下进行的，02含量02含量《10ppm,温度由L升到L温度(800 <T4《960°C)。烧端采用分段式气氛保护烧端技术，排胶段要求有充分的氧 来使高分子有机粘合剂分解，而高温排胶段的又不能太高，因为温度高时 容易造成Cu氧化而失去导电性能；高温保温及降温段则要求氧含量低防止 Cu氧化。该过程要求综合考虑Cu端电极不能被氧化、Cu端浆中的有机树 脂充分排除、玻璃料在瓷体内的浸入深度等因素，这样以确保端电极结构
致密、内外电极结合良好、与陶资体结合紧密。其它瓷浆制备、流延丝印、叠片、坯块干燥、层压、切割、排胶、倒用上述方面可以制造出1 ooov以上的高压高频片^层陶乾电^H。进一步所述的烧结工序的回火段在含02的N2气氛保护下进行的，02 含量是8ppm 30ppm。所述的瓷浆制备中，选用常规的还原性资粉、常规的 粘合剂，常规增塑剂，常规分散剂、常规消泡剂，且粘合剂瓷粉的重量比 是45~50%:1，增塑剂瓷粉的重量比是2~4%: 1,分散剂瓷粉的重量比是 0. 1 ~ 0. 3%: 1，消泡剂瓷粉的重量比是0. 1 ~ 0. 2%: 1,其余是曱苯与无水乙 醇的混合溶剂，且曱苯无水乙醇的重量比是0. 5~4:1，所述的资粉是球 形或近似球形，粒径是O. 60 - 0. 90um,瓷浆经过流延制得分散性好的膜片； 片式多层陶瓷电容器的介质膜相对薄弱点的位置，极易在高压下放电击穿， 因此对介质膜片的均匀性要求很高，这样对配料分散就提出了更高的要求， 以保证制作无气孔和杂质、致密度高、表面平整、粉体分布均匀的陶乾介 质膜片；所述的交替叠印内电极和介质层工序中，内电极各边角是过度圆 角，避免电容器在高压时的尖峰放电，击穿电容。为了进一步提高产品容 量及ESR,上述制造方法中所述的交替叠印内电极和介质层工序中内电极可 以是本领域技术人员熟知的屏蔽悬浮结构叠印排列、半屏蔽悬浮结构叠印 排列、悬浮非屏蔽结构叠印排列、不错位结构叠印排列。现有高压多层陶瓷电容器技术全采用Ag/Pd为内电极浆料，本发明选 用Ni，封端中的端电极材料是铜Cu;内电极浆料价格约是Ag/Pd的1/20 左右，这就大大降低了生产成本，本发明是使用还原性的资粉，与现有的 瓷粉价格相对便宜，同样节约了产品的生产成本，本发明属于高温烧结， 与现有的中低温烧结的瓷料更容易耐高压，增强了产品可靠性。
图1是本发明所得产品长轴纵部面示意图，其内电极以屏蔽悬浮结构 叠印排列，l是内电极；图2是本发明所得产品长轴纵部面示意图，其内电 极以半屏蔽悬浮结构叠印排列，l是内电极；图3是本发明所得产品长轴纵 部面示意图，其内电极以悬浮非屏蔽结构叠印排列，l是内电极；图4是本
发明所得产品长轴纵部面示意图，其内电极以不错位结构叠印排列，1是内 电极。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明实施例1:一种制造高压片式多层陶瓷电容器的方法，在常规的瓷浆制备中，选 用常规的还原性瓷粉、常规的粘合剂，常规增塑剂，常规分散剂、常规消 泡剂，且粘合剂瓷粉的重量比是45%: 1，增塑剂乾粉的重量比是3%: 1 ， 分散剂瓷粉的重量比是0. 3%: 1,消泡剂瓷粉的重量比是0. 15%: 1，其余 是曱苯与无水乙醇的混合溶剂，且曱苯无水乙醇重量比是l:l,所述的资 粉是球形或近似球形，粒径是0. 60 ~ 0. 90um，瓷浆经过常规流延制得分散 性好，致密度高、表面平整、粉体分布均匀的陶瓷介质膜片，所述的交替 叠印内电极和介质层工序中，内电极采用镍Ni制作并且内电极各边角是过 度圓角，且内电极是采用图1的屏蔽悬浮结构叠印排列；再经过常规的坯 块干燥、层压、切割、排胶后进入烧结工序，所述的烧结工序由排胶段、 升温高温段、保温段、降温段、回火段组成，排胶段是在含H2的N2气氛保 护下进行的，H2的体积含量是总气体量的0.2-1.5%,温度由室温到L(700 《T"85(TC )时的升温速率1 ~2°C/min，优选L是850。C，优选的升温速 率是2°C/min,排胶时间6~10小时，优选的是8小时；升温高温段在含 Hz的N2气氛保护下进行的，H2的体积含量是总气体量的0. 8 ~ 2. 5%,温度由 T!到达T2 ( 850°C <T2《1330°C )时的升温速率3~7°C/min，优选的是7°C /min， T2温度时的保温时间2~4小时，优选的是3小时，所述的烧结工序 的回火段在含02的Nz气氛保护下进行的，02含量是8ppm 30卯m，优选的是 10-20卯m，烧结后得到的芯片瓷体没有裂紋，内应力小；再经过常M/f到角 工序后进入封端工序，端电极采用Cu制作，最后经烧端工序，烧端工序由 低温排胶段、高温排胶段、高温保温段及降温段组成，其中低温排胶段在 含02的N2气氛保护下进行的，02含量控制在20 300ppm，温度由室温升到 L温度(70(KT"80(TC )，高温排胶段在含02的&气氛保护下进行的，02 含量《10ppm，温度由L升到L温度(800 <T4< 960°C )。
用上述方法制造得出1206规格2000V、 1808/1812规格的3000V- 5000V 片式多层陶瓷电容器，生产成本底，电容耐高电压，产品容量高及ESR低。实施例2:一种制造高压片式多层陶瓷电容器的方法，在常规的瓷浆制备中，选 用常规的还原性瓷粉、常规的粘合剂，常规增塑剂，常规分散剂、常规消 泡剂，且粘合剂瓷粉的重量比是47%: 1,增塑剂瓷粉的重量比是3%: 1 ， 分散剂瓷粉的重量比是0. 3%: 1,消泡剂瓷粉的重量比是0. 15%: 1，其余 是甲苯与无水乙醇的混合溶剂，且甲苯无水乙醇重量比是2:1，所述的乾 粉是球形或近似球形，粒径是0. 60 ~ 0. 90um，资浆经过常规流延制得分散 性好，致密度高、表面平整、粉体分布均匀的陶瓷介质膜片，所述的交替 叠印内电极和介质层工序中，内电极采用镍Ni制作并且内电极各边角是过 度圓角，且内电极是采用图2半屏蔽悬浮结构叠印排列；再经过常规的坯 块干燥、层压、切割、排胶后进入烧结工序，所述的烧结工序由排胶段、 升温高温段、保温段、降温段、回火段组成，排胶段是在含H,的&气氛保 护下进行的，Hz的体积含量是总气体量的0. 2~1. 5%，温度由室温到L(700 《K85(TC )时的升温速率1 2"C/min，优选L是85(TC,优选的升温速 率是2。C/min,排胶时间6-10小时，优选的是8小时；升温高温段在含 &的N2气氛保护下进行的，H2的体积含量是总气体量的0. 8 ~ 2. 5°/。，温度由 L到达L ( 850°C <T2《1330°C )时的升温速率3~7°C/min,优选的是7°C /min, L温度时的保温时间2~4小时，优选的是3小时，所述的烧结工序 的回火段在含02的N2气氛保护下进行的，02含量是8ppm 30ppm，优选的是 10 20卯m,烧结后得到的芯片瓷体没有裂紋，内应力小；再经过常规倒角 工序后进入封端工序，端电极采用Cu制作，最后经过烧端工序，烧端工序 由低温排胶段、高温排胶段、高温保温段及降温段组成，其中低温排胶段 在含02的N2气氛保护下进行的，02含量控制在20~ 300ppm,温度由室温升 到丁3温度(70(KT"80(TC ),高温排胶段在含02的&气氛保护下进行的， 2含量O2含量《10ppm,温度由L升到L温度(800 <T4《960°C )。用上述方法制造得出1206规格2000V、1808/1812规格的3000V- 5000V 片式多层陶瓷电容器，生产成本底，电容耐高电压，产品容量高及ESR低。 实施例3:一种制造高压片式多层陶瓷电容器的方法，在常规的瓷浆制备中，选 用常规的还原性资粉、常规的粘合剂，常规增塑剂，常规分散剂、常规消 泡剂，且粘合剂瓷粉的重量比是50%: 1，增塑剂瓷粉的重量比是31.1, 分散剂瓷粉的重量比是0. 3%: 1,消泡剂瓷粉的重量比是0. 15%: 1，其余 是曱苯与无水乙醇的混合溶剂，且甲苯无水乙醇重量比是3:1，所述的瓷 粉是球形或近似球形，粒径是0. 60~0. 90um，瓷浆经过常规流延制得分散 性好，致密度高、表面平整、粉体分布均匀的陶瓷介质膜片，所述的交替 叠印内电极和介质层工序中，内电极采用镍Ni制作并且内电极各边角是过 度圓角，且内电极是采用图3悬浮非屏蔽结构叠印排列；再经过常规的坯 块干燥、层压、切割、排胶后进入烧结工序，所述的烧结工序由排胶段、 升温高温段、保温段、降温段、回火段组成，排胶段是在含112的&气氛保 护下进行的，H2的体积含量是总气体量的0. 2 ~ 1. 5%，温度由室温到1\( 700 《T" 850。C )时的升温速率l~2°C/min,优选L是850。C，优选的升温速 率是2°C/min，排胶时间6~10小时，优选的是8小时；升温高温段在含 Hz的N2气氛保护下进行的，H2的体积含量是总气体量的0.8-2.5%,温度由 L到达T2 ( 850°C <T2《1330°C )时的升温速率3~7°C/min,优选的是7°C /min， L温度时的保温时间2-4小时，优选的是3小时，所述的烧结工序 的回火段在含02的N2气氛保护下进行的，02含量是8ppm 30ppm，优选的是 10 20ppm，烧结后得到的芯片瓷体没有裂紋，内应力小；再经过常规倒角 工序后进入封端工序，端电极采用Cu制作，最后经烧端工序，所述的烧端 工序由低温排胶段、高温排胶段、高温保温段及降温段组成，其中低温排 胶段在含02的N2气氛保护下进行的，02含量控制在20~ 300ppm，温度由室 温升到L温度(70(KT"80(TC )，高温排胶段在含02的&气氛保护下进行 的，2含量O2含量《10ppm,温度由L升到L温度(800 <T4《960°C )。用上述方法制造得出1206规格2000V、1808/1812规格的3000V- 5000V 片式多层陶瓷电容器，生产成本底，电容耐高电压，产品容量高及ESR低。实施例4:一种制造高压片式多层陶瓷电容器的方法，在常规的瓷浆制备中，选
用常规的还原性瓷粉、常规的粘合剂，常规增塑剂，常规分散剂、常规消泡剂，且粘合剂瓷粉的重量比是47%: 1，增塑剂瓷粉的重量比是3%: 1， 分散剂瓷粉的重量比是0. 3%: 1，消泡剂瓷粉的重量比是0. 15%: 1，其余 是曱苯与无水乙醇的混合溶剂，且曱苯无水乙醇重量比是0.5:1，所述的 瓷粉是球形或近似球形，粒径是0. 60 ~ 0. 90um，乾浆经过常规流延制得分 散性好，致密度高、表面平整、粉体分布均匀的陶瓷介质膜片，所述的交 替叠印内电极和介质层工序中，内电极采用镍Ni制作并且内电极各边角是 过度圓角，且内电极是采用图4不错位结构叠印排列；再经过常规的坯块 干燥、层压、切割、排胶后进入烧结工序，所述的烧结工序由排胶段、升 温高温段、保温段、降温段、回火段组成，排胶段是在含H2的N2气氛保护 下进行的，H2的体积含量是总气体量的0.2-1.5%,温度由室温到L (700 《T^850。C )时的升温速率l~2°C/min,优选L是850。C，优选的升温速 率是2°C/min,排胶时间6~10小时，优选的是8小时；升温高温段在含 &的N2气氛保护下进行的，H2的体积含量是总气体量的0. 8 ~ 2. 5%，温度由 T,到达T2 ( 850°C <T2《133(TC )时的升温速率3~7°C/min，优选的是7°C /min， L温度时的保温时间2~4小时，优选的是3小时，所述的烧结工序 的回火段在含02的&气氛保护下进行的，02含量是8ppm 30卯m，优选的是 10 20ppm，烧结后得到的芯片瓷体没有裂紋，内应力小；再经过常规倒角 工序后进入封端工序，端电极采用Cu制作，最后经烧端工序，所述的烧端 工序由低温排胶段、高温排胶段、高温保温段及降温段组成，其中低温排 胶段在含02的N2气氛保护下进行的，02含量控制在20~ 300ppm,温度由室 温升到L温度(70(KT3<80(TC ),高温排胶段在含02的^气氛保护下进行 的，2含量O2含量《10ppm，温度由L升到L温度(800 〈L《960。C )。用上方法制造得出1206规格2000V、 1808/1812规格的3000V 5000V 片式多层陶瓷电容器，生产成本底，电容耐高电压，产品容量高及ESR低。
权利要求
1、一种制造高压片式多层陶瓷电容器的方法，主要由瓷浆制备、制作介质膜片、交替叠印内电极和介质层、坯块干燥、层压、切割、排胶、烧结、倒角、封端、烧端工序组成，所述的交替叠印内电极和介质层工序中，内电极材料是镍Ni，所述的封端工序中，端电极材料是铜Cu，其特征在于上述烧结工序由排胶段、升温高温段、保温段、降温段、回火段组成，排胶段是在含H2的N2气氛保护下进行的，H2的体积含量是总气体量的0.2～1.5％，温度由室温到T1(700≤T1≤850℃)时的升温速率1～2℃/min，排胶时间6～8小时；升温高温段在含H2的N2气氛保护下进行的，H2的体积含量是总气体量的0.8～2.5％，温度由T1到达T2(850℃＜T2≤1330℃)时的升温速率3～7℃/min，T2温度时的保温时间2～4小时；上述烧端工序由低温排胶段、高温排胶段、高温保温段及降温段组成，其中低温排胶段在含O2的N2气氛保护下进行的，O2含量控制在20～300ppm，温度由室温升到T3温度(700≤T3≤800℃)，高温排胶段在含O2的N2气氛保护下进行的，O2含量≤10ppm，温度由T3升到T4温度(800＜T4≤960℃)。
2、 如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述的烧结工序的回 火段在含02的N2气氛保护下进行的，02含量是8ppm 30ppm。
3、 如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述的瓷浆制备中， 粘合剂瓷粉的重量比是45~50%:1，增塑剂瓷粉的重量比是2 ~ 4%: 1,分 散剂瓷粉的重量比是0. 1 ~ 0. 3%: 1，消泡剂:瓷粉的重量比是0. 1 ~ 0. 2%: 1， 其余是溶剂。
4、 如权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述的溶剂是甲苯与 无水乙醇的混合物，甲苯无水乙醇的重量比是0.5-4:1。
5、 如权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述的瓷粉是球形或 近似5求形，4立径是0. 60 ~ 0. 90um。
6、 如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述的交替叠印内电 极和介质层工序中，内电极各边角是过度圆角。
7、 如权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述的交替叠印内电 极和介质层工序中内电极是以屏蔽悬浮结构叠印排列。
8、 如权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述的交替叠印内电 极和介质层工序中内电极是以半屏蔽悬浮结构叠印排列。
9、 如权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述的交替叠印内电 极和介质层工序中内电极是悬浮非屏蔽结构叠印排列。
10、 如权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述的交替叠印内 电极和介质层工序中内电极是不错位结构叠印排列。
全文摘要
本发明提供了一种制造高压片式多层陶瓷电容器的方法，主要由瓷浆制备、制作介质膜片、交替叠印内电极和介质层、坯块干燥、层压、切割、排胶、烧结、倒角、封端、烧端工序组成，所述的交替叠印内电极和介质层工序中，内电极材料是镍Ni，所述的封端工序中，端电极材料是铜Cu，所述的烧结工序由排胶段、升温高温段、保温段、降温段、回火段组成，所述的烧端工序由低温排胶段、高温排胶段、高温保温段及降温段组成，本发明大大降低了生产成本，同时可实现镍Ni制贱金属电极的高电压多层化陶瓷电容器的制备。
文档编号H01G13/00GK101127275SQ20071003028
公开日2008年2月20日 申请日期2007年9月14日 优先权日2007年9月14日
发明者浩 唐, 孙小云, 安可荣, 尹 张, 彭自冲, 肖培义, 赖永雄, 陈红梅, 陈长云, 黄必相, 黄旭业, 黎清乐 申请人:广东风华高新科技股份有限公司