用于在高功率下使用的多层陶瓷电容器结构

文档序号:1631734 发布日期:2020-01-14 浏览:25次 >En<

阅读说明:本技术 用于在高功率下使用的多层陶瓷电容器结构 (Multilayer ceramic capacitor structure for use at high power ) 是由 约翰·巴尔蒂图德 菲利普·M·莱斯纳 阿比吉特·古拉夫 于 2018-05-09 设计创作,主要内容包括:提供了一种改进的多层陶瓷电容器,其中,该电容器具有改进的散热性能。该电容器包括多个第一内部电极和多个第二内部电极,其中,多个第一内部电极与多个第二内部电极平行并且极性相反。电介质层位于多个第一内部电极和多个第二内部电极之间,并且散热通道位于至少一个电介质层中。热传递介质位于散热通道中。(An improved multilayer ceramic capacitor is provided, wherein the capacitor has improved heat dissipation performance. The capacitor includes a plurality of first internal electrodes and a plurality of second internal electrodes, wherein the plurality of first internal electrodes are parallel to and opposite in polarity to the plurality of second internal electrodes. Dielectric layers are located between the plurality of first internal electrodes and the plurality of second internal electrodes, and a heat dissipation channel is located in at least one of the dielectric layers. The heat transfer medium is located in the heat dissipation channel.)

用于在高功率下使用的多层陶瓷电容器结构

技术领域

本发明涉及改进的多层陶瓷电容器(MLCC)、包含改进的MLCC的阵列和包含改进的MLCC的装置,其中,改进的MLCC由于在电容器的主体中存在散热通道而具有改进的热稳定性。

背景技术

MLCC广泛用于各种电子应用中,并且对它们的使用持续地扩大。对于本讨论最重要的是它们在交流(AC)应用中的使用持续增长。在此更重要的是,随着AC电压量的增加,它们在AC应用中的持续和增长的使用,其中,在电容器中产生的波纹电流引起内部发热,这最终可能导致失效。

MLCC中的功率(P)耗散由以下等式定义:

P=I2R

其中,I是电流,R是等效串联电阻(ESR)。因此,发热随着电容器中产生的纹波电流的平方而增加。还存在频率依赖性,并且在频率增加的情况下,随着ESR减小,这种自发热也会减少。对减小MLCC中ESR的持续需求减轻了过去的问题。随着电流增加,ESR的进一步减小不再足以减轻热量的产生,从而导致需要改进对热量产生的减轻或消除所产生的热量。

热量通常在电容器的表面处或者在陶瓷的表面处消散或者通过经由金属端子的传导而消散。由于难以确定电容器的内部温度,因此通常假设表面温度是其合理的代表。基于这种假设,对于具有预期会导致MLCC的热失控和故障的较高表面温度的这些类型的电容器,表面处20℃至25℃的自发热已被认为是安全条件。内部金属电极是有效的热导体,而陶瓷电介质通常是非常好的热绝缘体。

增加内部电极的数量可以减小ESR,并且因此降低自发热。为了增加电容C,增加内部电极的数量已经成为一种正在进行的趋势。电容由以下等式定义:

C=εrε0An/t

其中,εr是电介质的相对介电常数;ε0是等于自由空间的介电常数的常数;A是由电介质(也被称为活性物(active))分隔的两个极性相反的内部导电层的重叠面积;n是活性物的数量,t是电极之间的分离距离或厚度。因此,对更高电容的期望导致层数和重叠面积的增加,同时减小层分离。然而,在给定MLCC体积中,尽管其允许更多的活性物层和电极被结合在可用的体积中,但是减小陶瓷的活性物厚度以增加电容进一步降低了MLCC的电压处理能力。由于电极将热量传导出去,因此增加电极的数量是所希望的,但是由于电压能力被降低,所以必须达到折衷。此外,在MLCC的中心产生的任何多余热量变得更难以消除,因此内部可能远比所建议的表面温度更热,并且测量表面温度作为内部温度的指标变得不太可靠。导致更薄的陶瓷活性物的电容器构造中的任何微小差异都可能导致高温点或“热点”,这些点最终在高AC功率下失效,并且增加的内部热产生难以被检测到。

图1中图示了MLCC中作为AC波纹电流的函数的自发热。在给定的频率下,电流的增加导致自发热的增加,最终导致MLCC的热失控和失效。此外,如果MLCC处于高环境温度,则自发热可导致超出MLCC的额定温度。此外,通过各种技术(诸如使用散热片等),通过MLCC的金属外部端子和表面容易消散表面热量,但是MLCC的内部温度可能显著地超出表面温度。由于陶瓷是不良热导体,因此除了通过内部电极的传导之外,没有从电容器的内部去除热量的有效方式,并且这已经被证明在较高的AC电压下是不足的。

在本领域中,一直需要一种能够承受更高AC的电压而又不会由于增加的自发热而损坏MLCC的MLCC。本文提供了一种MLCC,其更好地消散来自电容器主体内部的热量,从而减轻自发热效应。

发明内容

本发明涉及一种具有改进的散热能力的MLCC,其特别适用于MLCC阵列。

更具体地,本发明涉及一种适用于高电压AC应用的MLCC,其中,内部热量通过散热通道被耗散。

本发明的一个具体的特征是能够在不对工艺或加工设备进行显著修改的情况下制造MLCC。

如将认识到的,这些和其它实施例被提供在多层陶瓷电容器中,该多层陶瓷电容器包括多个第一内部电极和多个第二内部电极,其中,多个第一内部电极与多个第二内部电极平行并且极性相反。电介质层位于多个第一内部电极和多个第二内部电极之间,并且散热通道位于至少一个电介质层中。热传递介质位于散热通道中。

在用于形成多层陶瓷电容器的方法中提供了另一实施例。该方法包括:形成层状布置,所述层状布置包括多个第一内部电极前体、平行于多个第一内部电极前体的多个第二内部电极前体和电介质前体以及包括预通道材料的至少一个区域其中,电介质前体的至少一部分位于多个第一内部电极前体和多个第二内部电极前体之间;对层状布置进行加热以形成电容器主体,所述电容器主体包括:来自多个第一内部电极前体的多个第一内部电极、来自多个第二内部电极前体的多个第二内部电极、来自电介质前体的电介质和电介质中的来自预通道材料的散热通道;在电容器主体上形成第一外部端子,其中,第一外部端子与多个第一内部电极电接触;在电容器主体上形成第二外部端子,其中,第二外部端子与多个第二内部电极电接触,但不与多个第一内部电极电接触;以及将热传递介质***散热通道中。

附图说明

图1图示了在给定AC频率下作为电流的函数的表面温度的增加。

图2是现有技术的MLCC的横截面示意侧视图。

图3是现有技术的MLCC的横截面示意性端视图。

图4是MLCC的横截面示意性侧视图。

图5是MLCC的横截面示意性端视图。

图6是MLCC的横截面示意性侧视图。

图7是MLCC的横截面示意性端视图。

图8是MLCC的横截面示意性侧视图。

图9是MLCC的横截面示意性端视图。

图10是MLCC的横截面示意性侧视图。

图11是MLCC的横截面示意性侧视图。

图12是MLCC的横截面示意性侧视图。

图13是MLCC的横截面示意性侧视图。

图14是MLCC的横截面示意性侧视图。

图15是MLCC的横截面示意性侧视图。

图16是MLCC的横截面示意性侧视图。

图17是MLCC的横截面示意性端视图。

图18是内部电极的示意性透视图。

图19是包括MLCC阵列的装置的透视示意性侧视图。

图20是MLCC的横截面示意性局部侧视图。

具体实施方式

本发明涉及改进的MLCC,特别是在其主体中包括散热通道的MLCC,其中,散热通道具有热传递介质(诸如气体或流体),其中,热传递介质能够促进热量从MLCC内部的转移。本发明还涉及所发明的MLCC的阵列和包括所发明的MLCC或所发明的MLCC的阵列的装置。

通过引入至少一个、优选地连续的、穿过电容器主体的散热通道,可以减轻与MLCC的内部自发热相关的问题,所述散热通道使MLCC的核心温度能够通过热传递介质的热传递而被降低。热传递介质可以是静态的、具有有限的流动,或者它可以流入和流经散热通道以提高热从MLCC内部的转移。

将参照附图描述本发明,其中,附图形成本公开的整体的、非限制性的组件。贯穿说明书,相似的组件将被相应地编号。

将参照图2和图3描述传统MLCC,其中,MLCC在图2中的横截面示意侧视图和图3中的横截面示意端视图中被示出。在图2和图3中,通常以10表示的多层陶瓷电容器包括交错平行的电极12和电极14,电极12和电极14之间具有电介质16,其中,如本领域所公知的,相邻的内部电极终止于极性相反的外部端子18和外部端子20。如从本文讨论中可以认识到的,在电容器内部自生成的热量不容易消散。

将参照图4和图5描述本发明的实施例,其中,通常以100表示的本发明的MLCC在图4中的横截面示意性侧视图和图5中的横截面示意性端视图中被示出。在图4和图5中,MLCC包括交错平行的内部电极112和内部电极114,内部电极112和内部电极114之间具有电介质116,其中,相邻的内部电极终止于极性相反的外部端子118和外部端子120。散热通道122优选地在电容器主体的至少一个表面打开缺口,并且更优选地提供具有穿过电容器主体的连续通路的通道。散热通道的末端或开口优选位于电容器主体的表面上没有外部端子的位置,从而允许进入通道的开口124,以使热传递介质能够进入散热通道的一个开口并优选在不同的开口处离开散热通道。可以设置跨越散热通道高度的可选支柱126以提高结构完整性或提供湍流以减少层流,从而增加电容器主体与热传递介质之间的热传递速率。支柱不延伸电容器的整个宽度,诸如从开口到开口。在图4和图5的实施例中,散热通道被陶瓷束缚在所有侧面上,散热通道与电极112和电极114之间没有接触点。陶瓷不是有效的热导体,因此经由陶瓷被束缚在所有侧面上的散热通道缺乏热传递效率。然而,陶瓷是不导电的,这允许更宽范围的热传递介质,因此该实施例在一些应用中是有利的。

将参照图6和图7描述本发明的实施例,其中,通常以100表示的本发明的MLCC在图6中的横截面示意性侧视图和图7中的横截面示意性端视图中被示出。在图6和图7中,MLCC包括交错平行的内部电极112和内部电极114,内部电极112和内部电极114之间具有电介质116,其中,相邻的内部电极终止于极性相反的外部端子118和外部端子120。散热通道122被陶瓷束缚在三个侧面上,并且被内部电极114’束缚在一个侧面的至少一部分上。图6和图7所示实施例的一个具体的优点是由内部电极提供的增强的热传递,所述内部电极通常在热传递方面远比陶瓷更有效。在图6和图7的实施例中,热传递介质与内部电极接触,因此优选的是,热传递介质是不导电的和无腐蚀性的。

将参照图8和图9描述本发明的实施例,其中,通常以100表示的本发明的MLCC在图8中的横截面示意性侧视图和图9中的横截面示意性端视图中被示出。在图8和图9中,MLCC包括交错平行的内部电极112和内部电极114,内部电极112和内部电极114之间具有电介质116,其中,相邻的电极终止于极性相反的外部端子118和外部端子120。散热通道122被陶瓷束缚在两个侧面上,并且被电极112’和电极114’粘结在两个侧面的至少一部分上。图8和图9所示实施例的一个具体的优点是由内部电极提供的增强的热传递,所述内部电极通常在热传递方面比陶瓷更有效。在图8和图9的实施例中,热传递介质与两个内部电极接触,因此优选的是,热传递介质是不导电的和无腐蚀性的。在图8和图9所示的实施例中,散热通道的任一侧上的电极具有相反的极性,因此优选的是,热传递介质被选择以抑制电弧作用。在可替代实施例中,散热通道的任一侧上的电极具有共同的极性,从而消除了电弧作用的风险。

将参照图10描述本发明的实施例,其中,通常以100表示的本发明的MLCC在横截面示意性侧视图中被示出。在图10中,MLCC包括散热通道的共同平面中的多个散热通道122,其中,散热通道的共同平面平行于内部电极。图10的实施例包括在相邻的散热通道之间的至少一个阻挡件127,其中,阻挡件延伸散热通道的长度,从而增加了热传递介质可以接触的陶瓷的表面积。支柱可以与阻挡件一起使用。

将参照图11描述本发明的实施例,其中,通常以100表示的本发明的MLCC在横截面示意性侧视图中被示出。在图11中,MLCC包括多个散热通道122,在散热通道122之间具有阻挡件127,其中,散热通道被布置在多个公共的散热通道平面中,其中,每个公共散热通道平面平行于内部电极。

将参照图12描述本发明的实施例,其中,MLCC在横截面示意图中被示出。在图12中,外部端子118和外部端子120以及陶瓷116如上所述。屏蔽电极128和屏蔽电极129被示出,其中,屏蔽电极被定义为极性相反的共面的电极,其被定位为MLCC中的最外面的内部电极。屏蔽电极抑制从外部端子到极性相反的内部电极的电弧。例如,电极128和电极129’抑制外部端子与最接近的极性相反的内部电极(表示为130和131)之间的电弧。散热通道122与极性相反的共面的内部电极132和内部电极134共面。在图12所示的实施例中,如前所示,散热通道被陶瓷束缚在所有侧面上。

将参照图13描述本发明的实施例,其中,MLCC在横截面示意图中被示出。图13的MLCC包括:极性相反的共面的有源内部电极136和有源内部电极138,以及在与共面的有源内部电极平行的平面中的浮置电极140,并且优选地,每个浮置电极具有邻近每个侧面的共面的有源内部电极。有源电极在本文中定义为与外部端子电接触的内部电极。浮置电极是不与外部端子电接触的内部电极。至少一个散热通道122与极性相反的共面的有源电极共面。

将参照图14描述本发明的实施例,其中,MLCC在横截面示意图中被示出。在图14中,屏蔽电极128和屏蔽电极129具有与其共面的散热通道122,其中,散热通道可选地延伸穿过陶瓷,使得屏蔽电极与散热通道流动接触。电极与散热通道流动接触被定义为表示散热通道中的散热介质能够物理地接触电极。散热通道122’与极性相反的共面的有源内部电极132和有源内部电极134共面,并且与共面的内部电极流动接触。

将参照图15描述本发明的实施例,其中,MLCC在横截面示意图中被示出。图15的MLCC包括:极性相反的共面的有源内部电极136和有源内部电极138,以及在与共面的有源内部电极平行的平面中的浮置电极140,并且优选地,每个浮置电极具有邻近每个侧面的共面的有源内部电极。至少一个散热通道122与共面的有源内部电极共面,并且可选地与内部电极流动接触。

将参照图16和图17描述本发明的实施例,其中,MLCC一般表示为200。MLCC被示出在图16中的横截面示意性侧视图和图17中的横截面示意性端视图中。如本文所讨论的,MLCC包括交替的内部电极,其中,在内部电极之间具有电介质,其中,内部电极在图18中被单独地示出。在图18中,每个内部电极40包括突片42,其中,交替的电极被定向为使得相邻内部电极的突片极性相反,并且每隔一个突片对齐并且极性相同。突片的每个堆叠与外部端子44电接触。如本文别处所述,散热通道122为热传递介质提供通道以通过用于消散内部热量。

将参照图19描述本发明的实施例,其中,MLCC的阵列200被安装到衬底48。MLCC的外部端子44被电附接到焊盘46,其中,每个焊盘和连接到所述每个焊盘的每个MLCC的外部端子具有匹配的极性。散热通道122允许在其中引入热传递介质54,以从MLCC的内部去除热量并作为经过加热的热传递介质56排出。可选的但优选的,热传递装置50有助于热传递介质的循环和/或冷却。热传递介质可以处于闭环中,其中,热传递介质保持在电子装置52内或电子装置的组件或子组件内;或者热传递介质可以处于开环中,其中,通过来自外部源的补充,经过加热的热传递介质离开电子装置或电子装置的组件或子组件。在工作温度下为液体的热传递介质优选地用于闭环中,并且在工作温度下为气体(诸如空气或干燥空气)的热传递介质更优选地用于开环中。由于可以使用任何数量的MLCC来实现应用所需的电路设计,因此在本文中阵列中的MLCC的数量不受限制。传统的MLCC可以与本发明的MLCC在阵列或电子装置中混合。

将参照图20描述本发明的实施例,其中示意性地示出了MLCC的部分横截面图。在图20中,电介质116和内部电极212如上所述,其中内部电极212可以具有相同的极性或相反的极性。散热通道122在其内部涂覆有可选的涂层130,其优选为导热涂层,从而增加陶瓷与热传递介质128之间的热传导。在本文中,涂层材料不受特别限制,优选为能够涂覆电介质并且能够提供从电介质到热传递介质的足够的热传递的材料。包括金属、导热陶瓷、聚合物及它们的组合的导热无机或有机材料特别适合于本发明的示范。由于具有高导热性、低热阻、成本、可加工性和可再加工性,有硅导热油脂是特别优选的。作为非限制性实例,Dow

Figure BDA0002284288950000081

TC-5026、Dow

Figure BDA0002284288950000082

TC-5022、Dow

Figure BDA0002284288950000083

TC-5600、Dow

Figure BDA0002284288950000084

TC-5121、Dow SE4490CV、Dow

Figure BDA0002284288950000086

SC102、Dow

Figure BDA0002284288950000087

340散热器、Shin-Etsu

Figure BDA0002284288950000091

X23-7853W1、Shin-Etsu

Figure BDA0002284288950000092

X23-7783D、Shin-Etsu

Figure BDA0002284288950000093

G751以及Shin-Etsu X23-7762D特别适合用作散热通道中的涂层。

热传递介质可以是气体或液体,或者是静态的或者是流动的,以提升热传导。非电导体的材料是特别优选的。由于具有有效的热传递能力以及最小的电导率,全氟烃、纳米流体、矿物油和醚特别适合。通过非限制性示例的方式,

Figure BDA0002284288950000095

HT55、

Figure BDA0002284288950000096

HT70、

Figure BDA0002284288950000097

HT80、

Figure BDA0002284288950000098

HT110、

Figure BDA0002284288950000099

HT135、

Figure BDA00022842889500000910

HT170、 HT200、

Figure BDA00022842889500000912

HT230和

Figure BDA00022842889500000913

HT270特别适合作为用于示范本发明的热传递介质。诸如空气、至少部分干燥的空气或惰性气体的气体特别适合作为热传递介质。

可以在MLCC的制造期间通过各种技术形成散热通道。可以以与散热通道对应的预定图案,利用牺牲性的有机材料或碳来印刷陶瓷前体层。在MLCC的烘烤和共烧结期间,优选地通过蒸发来去除牺牲性的有机材料或碳。在对MLCC层压之前可以去除陶瓷带区域,或者可以在烘烤和烧结之前或之后加工出散热通道。

通过以本领域已知的适当配准(registration)顺序地层叠陶瓷前体和导体前体来制备MLCC。在形成足够数量的层之后,对该组件进行加热以形成内部导体与经过烧结的陶瓷的交替层,其中,在陶瓷层中具有散热通道前体。

在旨在具有散热通道的每个层中,以将要与散热通道对应的图案来印刷预通道材料。在烧结时,预通道材料蒸发,留下被印刷的预通道材料的形状的空隙。可以将非挥发性材料(优选陶瓷)添加到预通道材料中以在空隙中形成支撑支柱。

预通道材料是可以以预定图案施加的任何材料,并且在对层进行烧结时,留下作为空隙的散热通道。特别优选的材料是其中不包括金属的电极油墨。由于这样的材料易于获得并且它们固有地适于制造环境,因此优选这样的材料。另一种特别合适的材料是粘合剂,如与陶瓷前体一起使用的粘合剂,其中不包括陶瓷前体。

在本文中对电介质层没有特别限制,并且任何适用于MLCC的电介质都可以用于本发明的示范。

每个电介质层的优选厚度为至多约50μm,更优选至多约20μm。厚度的下限为约0.5μm,优选为约2μm。堆叠的电介质层的数量通常为2至约300,优选为2至约200。

尽管由于通常采用的电介质层的电介质材料通常具有抗还原性而优选地使用贱金属,但是在本文对形成内部电极层的导体没有限制。典型的贱金属是镍和镍合金。优选的镍合金是镍与选自Mn、Cr、Co和Al中的至少一种的合金,更优选的这种镍合金含有至少95wt%的镍。将注意的是,镍和镍合金可含有高达约0.1wt%的磷和其它痕量组分。可以用作内部电极的其它导体,诸如铜、贵金属或它们的合金,其中特别优选的贵金属选自钯和银。将理解的是,对于含铜或贵金属的内部电极,优选低温烧制。

尽管其上限典型地为约5μm,更优选地为约2.5μm,并且其下限典型地为约0.5μm,但是内部电极层的厚度可以根据具体目的和应用适当地确定。最优选的厚度是约1μm。

尽管优选诸如镍、铜及其合金的廉价金属,但是形成外部电极的导体不是关键的。尽管外部电极的厚度通常在约10μm至约50μm的范围内,但是可以根据具体目的和应用适当地确定外部电极的厚度。在一个实施例中,导电金属(优选银)填充的环氧树脂端子被用作端子。

通常通过使用浆料经由传统印刷和压片方法形成生片(green chip)、对片进行烧制、并将外部电极印刷或转移到片上然后进行烘烤来制造本发明的多层陶瓷片电容器。

可以通过将电介质原料与有机载体混合而获得用于形成电介质层的浆料。电介质原料可以是如前所述的氧化物和复合氧化物的混合物。在烧制时转化为这种氧化物和复合氧化物的各种化合物也是有用的。这些化合物包括例如碳酸盐、草酸盐、硝酸盐、氢氧化物和有机金属化合物。通过从这些氧化物和化合物中选择适当的物质并将它们混合而获得电介质材料。电介质原料中的这种化合物的比例被确定,使得在烧制之后,特定的电介质层组成可以被满足。电介质原料通常以粉末形式使用,其平均粒度尺寸为约0.1μm至约3μm,优选约1μm。

通过将导电材料与有机载体混合而得到用于形成内部电极层的浆料。本文中使用的导电材料包括导体(诸如上述的导电金属和合金)以及在烧制时转变成这种导体的各种化合物(例如,氧化物、有机金属化合物和树脂酸盐)。本文中使用的粘合剂不是关键的,可以适当地选自传统的粘合剂(诸如乙基纤维素)。此外,本文中使用的有机溶剂不是关键的,并且可以根据特定的应用方法(诸如印刷或压片方法)适当地从传统的有机溶剂(诸如萜品醇、丁基甲醇、丙酮和甲苯)中选择。

通过同样的方法制备用于形成外部电极的浆料与形成内部电极层的浆料。

对各种浆料的有机载体含量没有特别限制。通常,浆料包含约1wt%至5wt%的粘合剂和约10wt%至50wt%的有机溶剂。如果需要,浆料可以包含诸如分散剂、增塑剂、电介质化合物和绝缘化合物的任何其它添加剂。这些添加剂的总含量优选为至多约10wt%。

可以用形成电介质层的浆料和形成内部电极层的浆料制备生片。在印刷方法的情况下,通过将浆料交替地印刷到例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的衬底上以形成层叠层、将层叠层切割成预定形状并将其与衬底分离来制备生片。

此外,也可以使用压片方法,其中,通过由形成电介质层的浆料来形成生薄板(green sheet)、在各个生薄板上印刷形成内部电极层的浆料、堆叠印刷后的生薄板来制备生片。可以以本领域公知的方式制备具有大层数的电容器。

形成电容器的方法在本文不是特别限定的。

粘合剂被烧制并从生片中除去。粘合剂的除去可以在传统条件下进行,优选地在内部电极层由诸如镍或镍合金等贱金属的导体形成的条件下。

为了除去粘合剂,加热速率优选为约5℃/小时至300℃/小时,更优选为10℃/小时至100℃/小时。保持温度优选为约200℃至400℃,更优选为250℃至300℃,保持时间优选为在空气中约1/2小时至24小时,更优选为5小时至20小时。可以在超过225℃的温度下提供惰性气氛或还原性气氛,以限制内部电极的氧化。在可以根据形成内部电极层的浆料中的导体的类型而确定的气氛中烧制生片。在内部电极层由诸如镍或镍合金的贱金属导体形成的情况下,烧制气氛可以具有为10-8atm至10-12atm的氧分压。应避免极低的氧分压,因为在这种低压下,导体会被异常烧结并可能与电介质层断开。在高于该范围的氧分压下,内部电极层可能被氧化。

为了烧制,优选将片保持在1100℃至1400℃的温度下,更优选为1250℃至1400℃。低于该范围的更低的保持温度会提供不充分的致密化,而高于该范围的更高的保持温度可能导致差的DC偏压性能。加热速率优选为50℃/小时至500℃/小时,更优选为200℃/小时至300℃/小时,保持时间为1/2小时至8小时,更优选为1小时至3小时。冷却速率优选为50℃/小时至500℃/小时,更优选为200℃/小时至300℃/小时。烧制气氛优选为还原性气氛。示例性的大气气体是N2气体和H2气体的经过加湿的混合物。

优选地在在还原性气氛中对电容器片进行烧制之后进行退火。退火对于再氧化电介质层是有效的,从而优化陶瓷的抗电介质击穿性。退火气氛可以具有至少10-6atm的氧分压。优选为10-5atm至10-4atm。在低于该范围的低氧分压下,电介质层未被充分地再氧化,而在高于该范围的氧分压下,内部电极层可能被氧化。

为了退火,优选地将片保持在低于1100℃的温度下,更优选为500℃至1000℃。低于该范围的更低的保持温度会更小的程度地氧化电介质层,从而导致更短的寿命。高于该范围的更高的保持温度可导致内部电极层被氧化(这导致电容降低)并与电介质材料反应(这导致寿命缩短)。退火可以简单地通过加热和冷却来实现。在这种情况下,保持温度等于加热时的最高温度,并且保持时间为零。

可以连续进行或分别进行粘合剂去除、烧制和退火。如果连续进行,则处理包括以下步骤:粘合剂去除,仅改变气氛而不冷却,将温度升高至烧制温度,将片保持在该温度下进行烧制,将温度降低到退火温度,在该温度下改变气氛,以及退火。

如果分开进行,则在粘合剂去除和冷却之后,在干燥或潮湿的氮气中将片的温度升高至粘合剂去除温度。然后,将气氛改变至还原性气氛,进一步升温进行烧成。然后,将温度降低至退火温度,并且再次将气氛改变为干燥或湿润的氮气,继续冷却。可替代地,一旦冷却,可以在氮气气氛中将温度升高至退火温度。整个退火步骤可以在潮湿的氮气气氛中进行。

例如,在形成外部电极的浆料被印刷或传递并被烘烤以形成外部电极之前,可以通过滚筒滚磨(barrel tumbling)和喷砂在端面处对所得的片进行抛光。可以在约600℃至800℃下在氮气和氢气的潮湿混合物中对形成外部电极的浆料进行烧制约10分钟至约1小时。

优选地,通过电镀或本领域已知的其它方法在外部电极上形成焊盘。

外部端子优选地通过用其它方法(诸如合适的喷墨喷射)浸渍形成。一旦沉积,这些外部端子被烧结或固化以将它们粘附到陶瓷并连接到内部电极。

本发明的多层陶瓷片电容器可以例如通过焊接安装在印刷电路板上。

本发明已经参照优选实施例进行了描述,但并不限于此。可以实现本文没有具体阐述的附加实施例和改进,但是这些附加实施例和改进落入如在所附权利要求中更具体地阐述的本发明的范围内。

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