大型单层陶瓷被动元件带有复合电极层的基片的制作方法
【技术领域】
[0001] 大型单层陶瓷被动元件带有复合电极层的基片，该大型单层陶瓷被动元件基片为 正方形或正圆片的结构体，通过陶瓷注射成形技术将以下特征制作出来，含：两侧具有电 极凸台、圆角化的电极凸台边缘、电极凸台与基片本体交接处以及基片本体的边缘，经过 复合脱黏法、气氛与压力控制烧结后，再采用低温真空溅镀布施复合电极层，成为一种大 型单层陶瓷被动元件带有复合电极层的基片，本发明所属的技术领域，包含：陶瓷粉末注射 成形、复合脱黏、气氛与压力控制烧结以及低温真空溅镀复合镀膜技术。
【背景技术】
[0002] 市面上贩售单层陶瓷被动元件如陶瓷电容器（CeramicCapacitors)、压敏电阻器 (MetalOxideVarsitor)以及压电陶瓷器（PIEZ0)，已经是过去百年来电子装置如传统电冰 箱、电视机、冷气机，甚至到了近代各种吸尘机、服务器电源供应器等，都是不能或缺的基本 电子被动元件，估计每年全世界需求约有5兆片的市场供应，但是其中有近1兆片是为大型 的单层陶瓷被动元件，应用在高端电流电压忍受的精密电子装置上。
[0003] 近年，电子产品过度重视小型化与高积集度的要求，大家的目光与研发精力都集 中在小型多层陶瓷被动，而忽略了大型单层陶瓷被动元件改进，甚为可惜。其中，所有陶瓷 被动元件的碰撞缺角损失（大型片的重量较大）、密度不均与电极涂布不良是困扰业界最 久的项目，必须以超额生产挑出不良品，并使用昂贵银浆或铜浆涂布后，再次高温烧结以期 望获得紧实的电极面与良品，除了加工耗损且消耗昂贵的电极材料之外，多次高温烧结与 制程转换衍生的功能劣化、能源浪费以及碳排放问题，着实应该以更好的办法改善。
[0004] 传统的大型单层陶瓷被动元件基片制程首先必须以大量的润滑油脂与蜡基材料 混入陶瓷粉末中，经由复杂耗时的球磨混粉与造粒方式，随后采用大型的油压压锭机器，将 基片生坯压制出来，由于大型陶瓷被动元件基片的面积大（大于100mm2)且厚度超过1_， 压结生坯体不能采用仅能以直角化设计，主要在于直压模具的限制，有额外的突出特征会 造成应力传达不确实而累积在特征与直角边缘，生坏体的粉末累积在这些特征位置便与在 生坯体中心部位便有差异，烧结过程容易扭曲变形。并且，直压式模具设计圆角化必须在于 模具冲头上形成锋利生坯体模穴端的边缘，这样薄弱的锋利边缘很容易崩角进而断裂，维 护保养不易之外，亦容易造成生坯体的缺陷与掉落模具碎屑污染产品。
[0005] 直压压结后所得到的生坯，必须采用拢长的热脱黏方式至少12小时的程序，才能 清除生坯体内所含有的大量润滑剂与蜡，然后进行烧结获得大型单层陶瓷被动元件的基 片。因为没有有效的办法形成凸台特征与圆角化边缘，便无法防止后制程碰撞、甚至是产品 遭受大电流与大电压冲击过程，边角破裂及电极短路引发烧毁，是一直以来的问题。
[0006] 随后，大型陶瓷被动元件的基片须采用传统的银浆或是铜浆布施电极面，由于浆 料体中必须混入至少5%以上的低温釉料作为烧结金属电极与陶瓷面附着的辅助，导致电 极面积小无法发挥大型陶瓷被动元件的真实功能，也因釉料加入影响电极附着力（普遍低 于2kg拉力），因此对于大型陶瓷被动元件的功能影响甚剧。
[0007] 归结现有技术发生的缺失点，包含如下：
[0008] 大型陶瓷被动元件生坯都使用干式油压机直压方法，遭遇到大面积与厚度厚的 产品需求时，由于压力传达不够均匀，粉末容易在边角、表面与中心区形成不均匀的密度 分布，烧结后基片扭曲变形很大。
[0009] 使用干压成形为了要解决上述生产问题，添加了更多的润滑剂，造成脱黏排胶 制程拢长，生产效率低。使用过多润滑剂导致收缩比值大于1.2(意味要获得1mm的尺寸时， 生坯要控制在1. 2mm)，脱黏排胶的时间必须要增加。
[0010] 由于干压法模具的限制，上述大型陶瓷被动元件基片的边缘都是直角，且无法 创造电极面与本体的区隔凸台特征，当进行电极面涂布施工的时候，非常容易地产生溢度 与不同心等问题。影响产品电气功能甚剧。
[0011] 以传统银浆与铜浆以网印施工后进行二次烧结，或是传统的真空溅镀铜电极，对 于焊锡合金化抵抗能力甚于薄弱，在大电压与电流的冲击之下，无法忍受高温而产生电极 液化，阻抗升高。
【发明内容】
[0012] 有鉴于上述现有的缺失，本发明的主要目的就是在提供一种大型单层陶瓷被动元 件带有复合电极层的基片，该大型单层陶瓷被动元件基片为正方形或正圆片的结构体，透 过陶瓷注射成形技术将以下特征制作出来，含：两侧具有电极凸台、圆角化的电极凸台边 缘、电极凸台与基片本体交接处以及基片本体的边缘，经过复合脱黏法、气氛与压力控制 烧结后，再采用低温真空溅镀布施复合电极层，成为一种大型单层陶瓷被动元件带有复合 电极层的基片，以期克服现有技术制作的产品的困难点。
[0013] 为达到上述目的，本发明所采用的技术手段，程序如下：
[0014] 陶瓷被动元件的粉末体与高分子聚合物黏结剂的混合，其中高分子聚合物黏结剂 包含石蜡：硬脂酸锌：高密度线性聚乙烯（HDPE):乙烯、醋酸乙烯酯共聚合物（EVA)，经过 均匀混合制成2?8mm的颗粒或多角碎片，提供注射成形之用。
[0015] 经过注射成形机将上述材料注射于具有特殊电极凸台与圆角化的产品模具内，形 成一种大型单层陶瓷被动元件的生述体（GreenPart)。
[0016] 该生坯体可采用复合式脱黏技术，即在有机溶剂中快速去除高分子聚合物黏结剂 中所含有的石蜡与硬脂酸锌至少超过95%体积百分比以上；然后，再以热脱黏方式去除剩 余的高密度线性聚乙烯（HDPE)和乙烯、醋酸乙烯酯共聚合物（EVA)以及残留的低熔点黏 结剂。通过此制程获得大型单层陶瓷被动元件脱黏后的生坯体称为棕坯体（BrownPart)。 通常热脱黏阶段会结合最后段的高温烧结炉一同进行。
[0017] 热脱黏与高温烧结采用可控制气氛与压力的烧结炉，在热脱黏段使用氮气氛在 60?80kpa(0. 5?0? 6atm)压力下，方便残留的高分子聚合物黏结剂能够在低压力下由固 体转化成气体，汽化分解去除，控制热脱黏温度在约600°C后转换成高温烧结；随后在高温 烧结段，则切换至一般空气并设定压力范围在102?110kpa(l. 0?1. latm)压力，烧结后 得到大型单层陶瓷被动元件的基片。
[0018] 清洁烧结后基片表面的电极凸台，简单的以高压空气吹带毛刷清除其表面粉尘。
[0019] 以低温真空溅镀布施复合电极于此大型单层陶瓷被动元件基片的电极凸台上，此 电极结构使用的镀膜方式为先布施第一复合层的过渡层，采用以镍铬合金（Cr-Ni)与其为 主的其他合金等作为陶瓷被动元件基片材料与第一复合层的导电层的接合与过渡功能，然 后再次布施第一复合层的导电层，如铜（Cu)/铝（A1)等导电性良好的贱金属，第一复合层 的过渡层与导电层组合形成一个基本的复合电极层，如此重复至少一次的复数次施工。
[0020] 完成一种大型单层陶瓷被动元件带有复合电极层的基片。
[0021] 此外，本发明进一步揭露一种大型单层陶瓷被动元件带有复合电极层的基片：
[0022] 该大型单层陶瓷被动元件基片为正方形或正圆片的结构体，透过陶瓷注射成形 技术将以下特征制作出来，含：两侧具有电极凸台、圆角化的电极凸台边缘、电极凸台与基 片本体交接处以及基片本体的边缘，将传统直压模具无法大量制作的特征成形后，大大提 升制造基片的生产效率减少后续制程碰撞缺角的损失。
[0023] 随后，经过复合脱黏法、气氛与压力控制烧结后，再采用低温真空溅镀布施复合 电极层，采用以过渡层与导电层组合的复合层，可大大改善焊锡侵蚀电极所造成的电极附 着力下降、耐电压通流差的功能，同时有效增加电极面积，提升整体陶瓷被动元件功能。
【附图说明】
[0024] 图1为本发明大型单层陶瓷被动元件带有复合电极层的基片的流程图。
[0025] 图2为本发明大型单层陶瓷被动元件带有复合电极层的基片的陶瓷粉末注射成 形实施例图。
[0026] 图3为本发明大型单层陶瓷被动元件带有复合电极层的基片的复合脱黏的基理 例图。
[0027] 图4为本发明大型单层陶瓷被动元件带有复合电极层的基片的具有电极凸台与 圆角化的基片实施例图。
[0028] 图5为本发明大型单层陶瓷被动元件带有复合电极层的基片的基片上电极凸台 特征的功能解释例图。
[0029] 图6为本发明大型单层陶瓷被动元件带有复合电极层的基片所叙述的复合镀层 实施例图。
[0030] 图7为本发明大型单层陶瓷被动元件带有复合电极层的基片所叙述的复合镀层 能够作为锡-铜共晶熔