专利名称：一种以真空溅镀法制作多层陶瓷电容器的方法
技术领域：
本发明有关一种陶瓷电容器(MLCC)制作方法，尤其是指一种以真空溅镀法制作介电陶瓷层及内部电极层的多层陶瓷电容器(MLCC)制法，进而降低陶瓷电容器的介电陶瓷层及内部电极厚度，以及大幅增加其致密性。
背景技术：
以目前电子组件的多层陶瓷电容器(MLCC)而言，其为了缩小体积乃采用多层线路工艺来制作。对此陶瓷电容器的多层线路工艺而言，目前常采用的是以一种刮刀(Dot Blade)-干式工艺或淋膜-湿式工艺制作介电陶瓷层及网版印刷制作多层内部电极方式，而该网版印刷出的内部电极的厚度通常介于1μm～2μm之间，此乃网版印刷会受限于网板线径及封闭乳胶厚度的影响，以及在以粒径大约介于0.3μm～1μm的导电金属粉末与树脂(Resin)调合成黏稠状使用时，受到金属粒径太大的影响，因此所印刷出的内部电极最薄厚度只能到1μm。
此外，以目前多层陶瓷电容器组件研发设计朝大容量小型化的发展趋势而言，其要求制作内部电极的厚度通常是需低于1μm以下，而内部电极采网版印刷方法制作，不仅制作内部电极厚度较厚，也会直接影响到整个多层电容器的层数，而且制作内部电极致密性不足而会有小孔空洞现象影响到工作电压、电容量等特性，故上述内部电极网版印刷方法已无法符合现阶段大容量小型化的多层陶瓷电容器组件发展趋势了。
另外，以多层陶瓷电容器组件的制作成本而言，其影响甚大的就是内部电极，此乃内部电极是由钯银合金、铜、镍..等导电贵金属材制作，因此要在不影响陶瓷电容器组件的工作特性前提下，若能考虑到缩减内部电极厚度的因素，即能大幅降低其体积及物料成本，相对就有利于此产品在市场上销售及竞争，是目前此产业所迫切需解决突破的技术瓶颈。
发明内容
本发明是基于多层陶瓷电容器(MLCC)组件的大容量小型化使用需求，提出一种以真空溅镀法制作介电陶瓷层及内部电极层的多层陶瓷电容器(MLCC)制法。
本发明的以真空溅镀制作介电陶瓷层及内部电极层的多层陶瓷电容器(MLCC)制法，其介电陶瓷层及内部电极层采以真空溅镀方式制作，致使该多层陶瓷电容器(MLCC)组件以纳米工艺制作致密性极佳且厚度可介于1～5μm的介电陶瓷层及0.1～0.5μm内部电极层，该制作多层陶瓷电容器(MLCC)的介电陶瓷层致密性极佳且薄，因此与传统以刮刀(Dot Blade)-干式工艺或淋膜-湿式工艺制作介电陶瓷层制法所制作同体积及同耐压等级的多层陶瓷电容器(MLCC)作比对而言，该方法制作的多层陶瓷电容器(MLCC)的层数可获得提高，其电容量即可大幅提高，而与传统以刮刀(Dot Blade)-干式工艺或淋膜-湿式工艺制作介电陶瓷层制法所制作同容量及同工作电压等级的多层陶瓷电容器(MLCC)作比对而言，其总层数可相对降低，大幅降低制造成本，而该制作多层陶瓷电容器(MLCC)的内部电极层致密性极佳且薄，因此与传统网版印刷制法制作的多层陶瓷电容器(MLCC)作比对，其内部电极每一层厚度较薄，可大幅降低物料成本，且令整个多层陶瓷电容器(MLCC)组件体积可缩小，故本发明所提供制法可符合大容量小型化的多层陶瓷电容器组件使用需求，例如手机、数字相机、笔记型计算机等等小型化电子设备。
图1所示为以真空溅镀制作介电陶瓷层及或内部电极层的多层陶瓷电容器(MLCC)制法的流程示意图。
具体实施例方式
本发明涉及以真空溅镀制作介电陶瓷层及内部电极层的多层陶瓷电容器(MLCC)制法，如图1所示，其实施步骤如下步骤1-以真空溅镀法制作介电陶瓷层，是于5×10-6Torr高真空环境与气体流速12(cm3/min)的氩气(Ar)气体作用下，以150℃持温30分钟加热工作物，并以离子束溅击(Sputtering)，溅镀压力控制在3.1×10-3Torr，镀膜速率控制在55A/min(埃/分)的控制参数下，溅击出的介电陶瓷原子挥发形成等离子体状态而被吸附沉积于基板上构成厚度介于1～5μm且致密性极佳的介电陶瓷层。
步骤2-以真空溅镀工艺披覆内部电极层，是于5×10-6Torr高真空环境与12(cm3/min)的氩气(Ar)气体作用下，以150℃持温30分钟加热工作物，并以离子束溅击(Sputtering)，以溅镀压力控制在3.1×10-3Torr及镀膜速率控制在115A/min的控制参数下，溅击出的导电材金属原子挥发成等离子体状态而被吸附沉积于制作好的介电陶瓷层上，构成厚度介于0.1～0.5μm且致密性极佳的内部电极层。
步骤3-光罩蚀刻工艺处理出内部电极线路，就是在制作内部电极层后，以光刻胶涂布并曝光显像出电极线路轨迹，并按此电极线路轨迹蚀刻(Etching)出所需求的内部电极线路。
步骤4-以真空溅镀制作绝缘体披覆的介电陶瓷层，是于5×10-6Torr高真空环境与气体流速12(cm3/min)的氩气(Ar)气体作用下，以150℃持温30分钟加热工作物，并以离子束溅击(Sputtering)，以溅镀压力控制在3.1×10-3Torr及镀膜速率控制在55A/min的控制参数下，溅击出的介电陶瓷原子挥发成等离子体状态而被吸附沉积于上述已制作好的内部电极层上，形成以绝缘体披覆的介电陶瓷层，以构成有单层内部电极的陶瓷电容器组件。
步骤5-重复以真空溅镀工艺制作披覆内部电极层，于5×10-6Torr高真空环境与气体流速12(cm3/min)的氩气(Ar)气体作用下，以150℃持温30分钟加热工作物，并以离子束溅击(Sputtering)，以溅镀压力控制在3.1×10-3Torr及镀膜速率控制在115A/min的控制参数下，溅击出的导电材金属原子挥发成等离子体状态而被吸附沉积于所制作出的绝缘披覆介电陶瓷层上构成厚度介于0.1～0.5μm且致密性极佳的又一层内部电极。
步骤6-重复光罩蚀刻工艺处理出内部电极线路，在制作出又一层内部电极层后，以光刻胶涂布并曝光显像出电极线路轨迹，并以此电极线路轨迹蚀刻(Etching)出所需的又一层内部电极线路。
步骤7-重复以真空溅镀法制作绝缘体披覆的介电陶瓷层，是于5×10-6Torr高真空环境与气体流速12(cm3/min)的氩气(Ar)气体作用下，以150℃持温30分钟加热工作物，以离子束溅击(Sputtering)，以溅镀压力控制在3.1×10-3Torr及镀膜速率控制在55A/min的控制参数下，溅击出的介电陶瓷原子挥发成等离子体状态而被吸附沉积于已制作出的又一层内部电极层上，形成绝缘披覆介电陶瓷层。如此重复多次即可制作出有所需层数的多层内部电极陶瓷电容器组件。
步骤8-成品后处理，是将此多层内部电极陶瓷电容器依序进行切割、烘干、端银及电性测试等后续工艺，即可制作出多层陶瓷电容器(MLCC)组件。
由上述工艺说明可知，本发明实施方法中，若依序进行步骤1至步骤4的工艺一次，即可制作出具有单层内部电极的陶瓷电容器组件，而要制作多层陶瓷电容器组件，可在步骤4之后依次重复步骤5至步骤7的操作数次来制出所需层数的内部电极，最后实施步骤8成品后处理工艺，顺利制作出所需层数的多层陶瓷电容器(MLCC)组件。
以下就本发明以真空溅镀法制作介电陶瓷层及内部电极层的多层陶瓷电容器(MLCC)制法的进步性加以说明1、本发明将电容器的介电陶瓷层采以真空溅镀方式制作，其制作的介电陶瓷层致密性极佳，且厚度薄至1～5μm，而此厚度是可依不同工作电压等级需求而制作应用，如此工艺由传统的微米或次微米工艺转换至纳米工艺，与传统以刮刀(Dot Blade)-干式工艺或淋膜-湿式工艺制作介电陶瓷层制法作比对，就制作同体积及同耐压等级的多层陶瓷电容器(MLCC)比对而言，相对本发明所制作的层数可提高50～100％，亦即电容器的介电陶瓷层厚度减半，其电容量可提高一倍，加上一倍的层数也可提高一倍，故电容量可提高至100～200％；或是就同容量同工作电压等级的多层陶瓷电容器(MLCC)比对而言，其总层数可相对降低25～50％；故本发明方法制作多层陶瓷电容器(MLCC)可提高介电陶瓷层的致密度，进而提高相对工作电压50～100％或降低每层的厚度25～50％，以符合大容量小型化的市场大量使用需求趋势。
2、本发明将电容器的内部电极采以真空溅镀方式制作，其制作的内部电极致性极佳，且厚度薄至0.1～0.5μm，此厚度是可依有效串联阻抗(ESR)的需求而制作来应用，如此工艺由传统的微米或次微米工艺转换至纳米工艺，与传统网版印刷制法制作的多层陶瓷电容器(MLCC)内部电极比对，其厚度视需要可降低30～80％，相对以钯银合金、铜、镍等导电贵金属材所制作需求内部电极的物料成本可大幅降低，而整个多层陶瓷电容器(MLCC)组件体积亦可大幅缩小，故可符合大容量小型化多层陶瓷电容器(MLCC)的市场大量使用需求趋势。
3、本发明藉由溅镀机采以真空溅镀方式制作多层陶瓷电容器(MLCC)所需求的介电陶瓷层及内部电极层，就整体工作效益而言，其可视产能需求而同时用数台或数十台真空溅镀机一次连续真空溅镀工艺制作介电陶瓷层及内部电极层，亦即当一台真空溅镀机完成溅镀制作介电陶瓷层后，可由下一台真空溅镀机紧接完成溅镀制作另一堆栈层的内部电极层，其整体工艺可延续生产，其花费工时可大幅缩短，相对也降低制造成本，有利于提高此产品的竞争力。
综上所述，本发明提出一种以真空溅镀法制作介电陶瓷层及内部电极层的多层陶瓷电容器(MLCC)制法，其介电陶瓷层及内部电极层采以真空溅镀方式制作，致使该多层陶瓷电容器(MLCC)组件以纳米工艺制作致密性极佳且厚度可介于1～5μm的介电陶瓷层及0.1～0.5μm内部电极层，确实能符合现阶段大容量小型化的多层陶瓷电容器组件使用需求，极具产业利用性及进步性。
权利要求
1.一种以真空溅镀法制作介电陶瓷层及内部电极层的多层陶瓷电容器制作方法，其特征在于实施步骤如下(1)以真空溅镀法制作介电陶瓷层，是于5×10-6Torr高真空环境与气体流速12cm3/min的氩气作用下，以150℃持温30分钟加热工作物，并以离子束溅击，其溅镀压力控制在3.1×10-3Torr，而镀膜速率控制在55A/min，溅击出的介电陶瓷原子挥发形成等离子体状态而被吸附沉积于基板上，构成厚度介于1～5μm且致密性极佳的介电陶瓷层；(2)以真空溅镀法披覆内部电极层，是在上述同样的反应性气体工作压力及加热条件下，以离子束溅击，其溅镀压力控制在3.1×10-3Torr，而镀膜速率控制在115A/min，溅击出的导电材金属原子挥发成等离子体状态而被吸附沉积于已制作出的介电陶瓷层上，构成厚度介于0.1～0.5μm且致密性极佳的内部电极层；(3)光罩蚀刻处理出内部电极线路，是在制作出内部电极层后，以光刻胶涂布并曝光显像出电极线路轨迹，以此电极线路轨迹蚀刻出所需的内部电极线路；(4)以真空溅镀法制作绝缘体披覆的介电陶瓷层，是在同样的反应性气体工作压力及加热条件下，以离子束溅击，其溅镀压力控制在3.1×10-3Torr，而镀膜速率控制在55A/min，溅击出的介电陶瓷原子挥发成等离子体状态而被吸附沉积于上述已制出的内部电极层上，形成绝缘体披覆的介电陶瓷层，以构成具有单层内部电极的陶瓷电容器组件；(5)重复以真空溅镀法披覆内部电极层的步骤，是在同样的反应性气体工作压力及加热条件下，以离子束溅击，其溅镀压力控制在3.1×10-3Torr，而镀膜速率控制在115A/min，溅击出的导电材金属原子挥发成等离子体状态而被吸附沉积于已制作好的绝缘体披覆的介电陶瓷层，构成厚度介于0.1～0.5μm且致密性极佳的又一层内部电极；(6)重复光罩蚀刻处理出内部电极线路的步骤，是将已制作出的又一层内部电极层以光刻胶涂布并曝光显像出电极线路轨迹，并以此电极线路轨迹蚀刻出所需的又一层内部电极线路；(7)重复以真空溅镀法制作绝缘体披覆的介电陶瓷层，是在同样的反应性气体工作压力及加热条件下，以离子束溅击，其溅镀压力控制在3.1×10-3Torr及镀膜速率控制在55A/min，溅击出的介电陶瓷原子挥发成等离子体状态而被吸附沉积于上述已制作出的又一层内部电极层上，形成绝缘体披覆的介电陶瓷层；再重复步骤(5)-(7)多次，即可制作出有所需层数的多层内部电极陶瓷电容器；成品后处理，是将此多层内部电极的电容组件依序进行切割、烘干、端银及电性测试等后续工艺，即可制作出多层陶瓷电容器(MLCC)组件成品。
全文摘要
一种以真空溅镀法制作介电陶瓷层及内部电极层的多层陶瓷电容器制法，其介电陶瓷层及内部电极层以真空溅镀方式制作，使多层陶瓷电容器组件制作致密性极佳且厚度介于1～5μm的介电陶瓷层及0.1～0.5μm的内部电极层。与传统以刮刀－干式工艺或淋膜－湿式工艺制作的、同体积及同耐压等级的多层陶瓷电容器对比，层数提高，电容量提高；与传统的同容量及同工作电压等级的多层陶瓷电容器对比，总层数相对降低，制造成本降低，其内部电极层致密性极佳且薄，令整个多层陶瓷电容器组件体积缩小，符合大容量小型化的多层陶瓷电容器组件使用需求。
文档编号H01G4/005GK1716473SQ20041004978
公开日2006年1月4日 申请日期2004年6月29日 优先权日2004年6月29日
发明者王蕾雅 申请人:王蕾雅