片式元器件的封端方法及制备方法与流程

文档序号:11099691阅读:638来源:国知局
本发明涉及电子元件领域,特别是涉及片式元器件的封端方法及制备方法。
背景技术
:随着科技的发展,电子产品日新月异,一些具有新特性、新功能的产品开始展现良好的应用价值。为了满足新产品的技术发展趋势,对积层式元器件的形状、外观等方面提出了新的要求,需要对传统片式积层式元器件的生产工艺进行调整。传统的片式元器件难以兼顾表面光滑的问题和在焊接时内电极易损坏的问题。技术实现要素:基于此,有必要针对片式元器件难以兼顾表面光滑的问题和在焊接时内电极易损坏的问题,提供一种片式元器件的封端方法及制备方法。一种片式元器件的封端方法,包括以下步骤:采用磁控溅射的方式在陶瓷体的端面制备端电极;在所述端电极的表面电镀形成镍层;在所述镍层的表面电镀形成锡层。在其中一个实施方式中,所述磁控溅射的靶材为镍铬合金。在其中一个实施方式中,所述磁控溅射的功率为200W~260W,磁控溅射的时间为5min~20min,加热的温度为200℃~400℃。在其中一个实施方式中,所述磁控溅射在保护性气体气氛下进行,所述保护气体的流量为30sccm~60sccm。在其中一个实施方式中,所述端电极的厚度为0.45μm~0.55μm。在其中一个实施方式中,所述采用磁控溅射的方式在所述陶瓷体的端面制备端电极的步骤前还包括步骤:对所述陶瓷体的端面进行打磨处理。在其中一个实施方式中,在所述端电极的表面电镀形成镍层的步骤中,电镀的时间为60min~120min。在其中一个实施方式中,在所述镍层的表面电镀形成锡层的步骤中,电镀的时间为60min~120min。在其中一个实施方式中,所述镍层的厚度为3μm~12μm;所述锡层的厚度为8μm~15μm。一种片式元器件的制备方法,包括以下步骤:以陶瓷浆料为原料制备介质层;在所述介质层表面形成内电极得到具有内电极的介质层;将多个所述具有内电极的介质层层叠得到层叠单元;在所述层叠单元的两个相对的表面分别层叠保护层,压合后形成层叠基板;对所述层叠基板进行切割,形成层叠体;对所述层叠体进行排胶和烧结得到陶瓷体,所述陶瓷体具有端面;采用磁控溅射的方式在所述陶瓷体的端面制备端电极,所述端电极与所述内电极连接;在所述端电极的表面电镀形成镍层;在所述镍层的表面电镀形成锡层。上述片式元器件的封端方法及上述片式元器件的制备方法,采用磁控溅射的方式在陶瓷体的端面制备端电极,可以提高器件表面的平整光滑程度,且采用磁控溅射的方式形成的端电极是逐渐堆积而成,与陶瓷体的内电极具有更好的附着力;先通过磁控溅射形成端电极,再在端电极的表面电镀镍层和锡层,可以对陶瓷体的内电极起到保护作用,在焊接时,能减小高温对陶瓷体内电极的破坏。附图说明图1为一实施方式的片式元器件的制备方法的流程图;图2为图1所示的片式元器件的制备方法中对片式元器件进行封端处理的流程图;图3为一实施方式的片式元器件的的结构示意图;图4为图3中的片式元器件的另一角度的结构示意图。具体实施方式下面主要结合具体实施方式和附图对片式元器件的封端方法及片式元器件的制备方法作进一步地详细说明。请参阅图1,一实施方式的片式元器件的制备方法,包括以下步骤:S210、以陶瓷浆料为原料制备介质层。片式元器件为片式电卡、片式电容器、片式电阻器、片式电感器或片式电位器,陶瓷浆料根据片式元器件的性能需求而定,在此并不做限定。在其中一个实施例中,采用球磨法将陶瓷粉、粘合剂、有机溶剂混合均匀得到陶瓷浆料。在其中一个实施例中,陶瓷浆料中,陶瓷粉、粘合剂和有机溶剂的质量比为(1~2):(0.2~0.5):(0.3~0.7)。当然,陶瓷浆料中还可以进一步含有烧结助剂及改性添加物等。进一步的,陶瓷浆料包括质量比为1:0.7:0.1:0.5:0.6:0.06:0.4:0.1的BaTiO3、ZrO2、SnO2、无水乙醇、甲苯、分散剂、乙烯醇缩丁醛及邻苯二甲酸二乙脂。其中,分散剂为硬脂酰胺。在其中一个实施例中,以陶瓷浆料为原料制备介质层的操作中,可以采用流延法将陶瓷浆料形成陶瓷薄膜作为介质层。当然,也可以采用其他业内成熟的成膜方法制备介质层。在其中一个实施例中,介质层的厚度为20μm~30μm。步骤S220、在介质层表面形成内电极得到具有内电极的介质层。在其中一个实施例中,将内电极浆料丝网印刷在介质层的表面得到印刷有内电极的介质层。在其中一个实施例中,内电极浆料为镍浆。进一步的,内电极浆料包括质量比为1:0.4:0.5:0.6:0.07:0.03的镍、乙烯醇缩丁醛、无水乙醇、甲苯、聚乙二醇及邻苯二甲酸二乙脂。步骤S230、将多个具有内电极的介质层层叠得到层叠单元。在其中一个实施例中,按预定的数量将多个印刷有内电极图案的介质层层叠,得到层叠单元。层叠单元可以为10个~130个印刷有内电极图案的介质层层叠得到。在其中一个实施例中,多个印刷有内电极图案的介质层采用内电极错位层叠的方式进行层叠。步骤S240、在层叠单元的两个相对的表面分别层叠保护层,压合后形成层叠基板。在其中一个实施例中,以陶瓷浆料为原料,采用流延法将陶瓷浆料形成陶瓷薄膜作为保护层。当然,也可以采用其他业内成熟的成膜方法制备保护层。在其中一个实施例中,压合采用静压法进行压合。在其中一个实施例中,将层叠基板固定在不锈钢板上用等静压法压合,使层叠基板内各膜层紧密粘接。当然,可以将步骤S210的介质层直接层叠在层叠单元的两个相对的表面作为保护层。步骤S250、对层叠基板进行切割,形成层叠体。片式元器件为片式电卡、片式电容器、片式电阻器、片式电感器或片式电位器,因此切割时,根据片式元器件的不同需求进行切割。在其中一个实施方式中,层叠体的截面为梯形,即切割后的层叠体为形状为梯形的薄片。在其中一个实施方式中,梯形为等腰梯形,梯形的上底、下底及高度的比值为:4~10:5~20:5~20。进一步的,梯形的上底为4mm~10mm,梯形的下底为5mm~20mm,梯形的高度为5mm~20mm。需要说明的是,层叠体的形状不限于梯形,还可以为其他的形状。步骤S260、对层叠体进行排胶和烧结得到片式元器件的陶瓷体。在其中一个实施方式中,排胶处理的具体操作为:对层叠体进行加热处理,加热的温度为400℃~500℃,加热时间为24min~36min。在其中一个实施例中,烧结在保护性气体氛围下进行,烧结的温度为850℃~950℃,烧结的时间为30min~120min。优选的,保护性气体氛围为氮气氛围。步骤S270、对片式元器件进行封端处理。请进一步参阅图2,在其中一个实施例中,对片式元器件的封端处理包括以下步骤:步骤S271、对陶瓷体的端面进行打磨处理。在其中一个实施方式中,对陶瓷体的端面进行打磨处理,使得内电极从陶瓷体的端面露出。在其中一个实施方式中,打磨采用砂纸或石英砂。打磨处理的时间为1分钟~20分钟。在其中一个实施方式中,打磨处理后端面的表面粗糙度为0.01μm~1μm。步骤S272、采用磁控溅射的方式在陶瓷体的端面制备端电极。对陶瓷体的端面进行磁控溅射制备端电极时所采用的靶材为镍铬合金。优选的,镍铬合金中镍和铬的质量比为9:1~1:9。在其中一个实施方式中,磁控溅射时背底真空度为6.0×10-4Pa~7.0×10-4Pa。在其中一个实施方式中,磁控溅射时腔压为0.4Pa~0.6Pa。在其中一个实施方式中,磁控溅射在保护气体气氛下进行。优选的保护气体为氦气、氩气和氮气等。保护气体的流量为30sccm~60sccm。在其中一个实施方式中,磁控溅射在Ar气气氛下进行,Ar气流量为30sccm~60sccm。在其中一个实施方式中,磁控溅射时加热温度为200℃~400℃。在其中一个实施方式中,磁控溅射时基片距离靶材的距离为1~10cm。在其中一个实施方式中,磁控溅射的功率为200W~260W。磁控溅射的时间为5min~20min。在其中一个实施方式中,磁控溅射制备端电极的厚度为0.45μm~0.55μm。步骤S273、在端电极的表面电镀形成镍层。在其中一个实施方式中,电镀的时间为60min~120min。在其中一个实施方式中,镍层的厚度为3μm~12μm。步骤S274、在镍层的表面电镀形成锡层。在其中一个实施方式中,电镀的时间为60min~120min。在其中一个实施方式中,锡层的厚度为8μm~15μm。当然,当提供的陶瓷体的内电极从端面露出时,步骤S271可以省略。上述片式元器件的制备方法,采用磁控溅射的方式制备端电极,取代了传统浸浆封端电工艺,从而提高了器件表面光滑平整程度,并且省去了烧端的工序,节约了成本。且采用磁控溅射的方式形成的端电极是逐渐堆积而成,与内电极具有更好的附着力,且与后续电镀的镍层和锡层结合更加紧密;先通过磁控溅射制备端电极,再在端电极的表面电镀镍层和锡层,可以对内电极起到保护作用,在焊接时,能减小高温对内电极的破坏。需要说明的是,可以根据片式元器件性能的需要,在上述片式元器件的制备方法的步骤中间插入其他的步骤,比如倒角、分拣等步骤。请参阅图3及图4,一实施方式的片式元器件300采用上述片式元器件的制备方法得到。片式元器件300包括陶瓷体310、端电极层320、镍层330和锡层340。陶瓷体310大致为薄片状。陶瓷体310包括介质层311、第一内电极312、第二内电极314及保护层315。且陶瓷体310具有相对设置的第一端面和第二端面。第一内电极312和第二内电极314交替层叠设置。在其中一个实施方式中,第一内电极312从陶瓷体310的第一端面露出并与第二端面间隔,第二内电极314从陶瓷体310的第二端面露出并与第一端面间隔。相邻的第一内电极和第二内电极之间通过介质层311间隔。保护层315设置在介质层311、第一内电极312及第二内电极313的最外层,用于对内电极起到保护作用。介质层311、第一内电极312和第二内电极314的数量均为多个。在其中一个实施方式中,第一内电极312的数量及第二内电极314的数量分别为5个~65个。在其中一个实施方式中,介质层的数量为10个~130个。在其中一个实施方式中,第一内电极312及第二内电极314的厚度为2μm~4μm。在其中一个实施方式中,介质层的厚度为20μm~30μm。需要说明的是,当介质层311、第一内电极312及第二内电极313的最外层为介质层时,保护层可以省略,介质层充当保护层对内电极起到保护作用。在其中一个实施方式中,陶瓷体310为形状为梯形的薄片。在其中一个实施例中,梯形为等腰梯形,梯形的上底、下底及高度的比值为:(4~10):(5~20):(5~20)。进一步的,梯形的上底为4mm~10mm,梯形的下底为10mm~20mm,梯形的高度为10mm~20mm。在其中一个实施方式中,陶瓷体310的第一端面为梯形的上底和下底中的一个,陶瓷体310的第二端面为上底和下底中的另外一个。需要说明的是,陶瓷体310不限于梯形结构,陶瓷体310还可以是其他的形状。端电极层320设置于陶瓷体310的第一端面和第二端面。在其中一个实施方式中,设置于第一端面的端电极层320与第一内电极312连接,设置于第二端面的端电极层320与第二内电极314连接。在其中一个实施方式中,端电极层320为镍铬合金层。在其中一个实施方式中,端电极层320的厚度为0.45μm~0.55μm。镍层330设置于端电极层320的表面,且完全覆盖端电极层320。在其中一个实施方式中,镍层330的厚度为3μm~12μm。锡层340设置于镍层330的表面,且完全覆盖镍层330。在其中一个实施方式中,锡层340的厚度为8μm~15μm。上述片式元器件为片式电卡、片式电容器、片式电阻器、片式电感器或片式电位器。上述片式元器件,制备时采用磁控溅射的方式制备端电极,取代了传统浸浆封端电工艺,提高了器件表面光滑平整程度;端电极与内电极具有更好的附着力,且与后续电镀的镍层和锡层结合更加紧密;先通过磁控溅射制备端电极,再在端电极的表面覆盖镍层和锡层,可以对内电极起到保护作用,在焊接时,能减小高温对内电极的破坏。下面结合具体实施例进行说明。实施例1(1)提供陶瓷体,陶瓷体包括依次交替层叠的介质层和内电极。介质层和内电极的数量分别为10个。具体的,陶瓷体为等腰梯形薄膜,梯形的上底为4mm,梯形的下底为10mm,梯形的高度为5mm。(2)对陶瓷体的端面采用砂纸进行打磨,直至露出内电极,打磨的时间为20分钟,抛光后端面的粗糙度为0.01μm。(3)采用磁控溅射的方式陶瓷体的端面制备端电极,磁控溅射的靶材为镍铬合金材料,磁控溅射的功率为200W,溅射的时间为5min,加热温度为200℃;磁控溅射在氩气气氛下进行,氩气的流量为30sccm;基片到靶材的距离为5cm。制备的端电极的厚度为0.45μm。(4)在端电极的表面电镀形成镍层,电镀的时间为60min,镍层的厚度为3μm。(5)在镍层的表面电镀形成锡层,电镀的时间为120min,锡层的厚度为15μm。实施例2(1)提供陶瓷体,陶瓷体的组成形状与实施例1完全相同。(2)对陶瓷体的端面采用砂纸进行打磨,直至露出内电极,打磨的时间为20分钟,抛光后端面的粗糙度为0.01μm。(3)对陶瓷体的两端进行浸铜制备端电极,端电极的厚度为6μm。(4)在端电极的表面电镀形成镍层,电镀的时间为60min,镍层的厚度为3μm。(5)在镍层的表面电镀形成锡层,电镀的时间为120min,锡层的厚度为15μm。实施例3(1)提供陶瓷体,陶瓷体包括依次交替层叠的介质层和内电极。介质层和内电极的数量分别为130个。具体的,陶瓷体为等腰梯形薄膜,梯形的上底为10mm,梯形的下底为20mm,梯形的高度为20mm。(2)对陶瓷体的端面采用砂纸进行打磨,直至露出内电极,打磨的时间为1分钟,抛光后端面的粗糙度为1μm。(3)采用磁控溅射的方式陶瓷体的端面制备端电极,磁控溅射的靶材为镍铬合金材料,磁控溅射的功率为260W,溅射的时间为20min,加热温度为400℃;磁控溅射在氩气气氛下进行,氩气的流量为60sccm;基片到靶材的距离为1cm。制备的端电极的厚度为0.55μm。(4)在端电极的表面电镀形成镍层,电镀的时间为120min,镍层的厚度为12μm。(5)在镍层的表面电镀形成锡层,电镀的时间为60min,锡层的厚度为8μm。实施例4(1)提供陶瓷体,陶瓷体的组成形状与实施例1完全相同。(2)对陶瓷体的端面采用砂纸进行打磨,直至露出内电极,打磨的时间为1分钟,抛光后端面的粗糙度为1μm。(3)对陶瓷体的两端进行浸铜制备端电极,端电极的厚度为6μm。(4)在端电极的表面电镀形成镍层,电镀的时间为120min,镍层的厚度为12μm。(5)在镍层的表面电镀形成锡层,电镀的时间为60min,锡层的厚度为8μm。实施例5(1)、以陶瓷浆料为原料采用流延法制备介质层,陶瓷浆料为质量比为1:0.7:0.1:0.5:0.6:0.06:0.4:0.1的BaTiO3、ZrO2、SnO2、无水乙醇、甲苯、分散剂、乙烯醇缩丁醛及邻苯二甲酸二乙脂的混合物,介质层的厚度为20μm。(2)、将内电极浆料印刷在介质层表面形成内电极,内电极浆料为质量比为1:0.4:0.5:0.6:0.07:0.03的镍、乙烯醇缩丁醛、无水乙醇、甲苯、聚乙二醇及邻苯二甲酸二乙脂的混合物。(3)、将130个印刷有内电极的介质层采用错位层叠的方式层叠后得到层叠体,在层叠体的上下两个表面各层叠一层介质层作为保护层,采用静压法压合得到层叠基板。(4)、对层叠基板进行切割,形成层叠体,层叠体的形状为等腰梯形,梯形的上底为10mm,梯形的下底为20mm,梯形的高度为20mm。(5)对层叠体进行排胶和烧结得到陶瓷体。排胶处理的工艺为加热处理,加热温度为400℃,加热时间为36min;烧结的温度为850℃,烧结时间为120分钟,烧结在氮气气氛下进行。(6)对陶瓷体的端面采用砂纸进行打磨,直至露出内电极,打磨的时间为10分钟,抛光后端面的粗糙度为0.1μm。(7)采用磁控溅射的方式陶瓷体的端面制备端电极,磁控溅射的靶材为镍铬合金材料,磁控溅射的功率为260W,溅射的时间为15min,加热温度为400℃;磁控溅射在氩气气氛下进行,氩气的流量为45sccm;基片到靶材的距离为10cm。制备的端电极的厚度为0.48μm。(8)在端电极的表面电镀形成镍层,电镀的时间为100min,镍层的厚度为9μm。(9)在镍层的表面电镀形成锡层,电镀的时间为100min,锡层的厚度为12μm。实施例6(1)、以陶瓷浆料为原料采用流延法制备介质层,陶瓷浆料的组成与实施例5完全相同,介质层的厚度为20μm。(2)、将内电极浆料印刷在介质层表面形成内电极,内电极浆料的组成为与实施例5完全相同。(3)、将130个印刷有内电极的介质层采用如图1所示的错位层叠的方式层叠后得到层叠体,在层叠体的上下两个表面各层叠一层介质层作为保护层,采用静压法压合得到层叠基板。(4)、对层叠基板进行切割,形成层叠体,层叠体的形状为等腰梯形,梯形的上底为10mm,梯形的下底为20mm,梯形的高度为20mm。(5)对层叠体进行排胶和烧结得到陶瓷体。排胶处理的工艺为加热处理,加热温度为400℃,加热时间为36min;烧结的温度为850℃,烧结时间为120分钟,烧结在氮气气氛下进行。(6)对陶瓷体的端面采用砂纸进行打磨,直至露出内电极,打磨的时间为10分钟,抛光后端面的粗糙度为0.1μm。(7)对陶瓷体的两端进行浸铜制备端电极,端电极的厚度为6μm。。(8)在端电极的表面电镀形成镍层,电镀的时间为100min,镍层的厚度为9μm。(9)在镍层的表面电镀形成锡层,电镀的时间为100min,锡层的厚度为12μm。对实施例1~6制备的MLEC电卡器件进行测试,测试结果见表1。其中容量采用电桥测试,损耗(MLEC电卡器件在电场作用下因发热所消耗的能量)采用电桥测试,表面粗糙度采用测厚仪测试。表1项次容量损耗表面粗糙度损坏率实施例182μF0.040.4μm0.2%实施例278μF0.054μm1%实施例3120μF0.040.5μm0.2%实施例498μF0.055μm1%实施例5108μF0.040.5μm0.2%实施例697μF0.056μm1%以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。当前第1页1 2 3 
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