阅读说明：本技术 一种多层陶瓷电容器及其制备方法 (A kind of multilayer ceramic capacitor and preparation method thereof ) 是由 陆亨 安可荣 聂琳琳 林桂华 于 2019-08-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种多层陶瓷电容器的制备方法。本发明所制备得到的多层陶瓷电容器,利用陶瓷膜上内电极形成的高度差,在层压后表面有凹凸的生坯基板上转印可视的涂层,将生坯基板切割后根据切槽在涂层之间的位置来判断切偏程度。无需将层叠体剖开即可方便地检验两个切割方向的切偏程度,便于检验切偏,提高对电容切割质量的检验效率和切偏不良品的分选效率,可以提高多层陶瓷电容器尤其是小尺寸高容量多层陶瓷电容器的质量水平。(The invention discloses a kind of preparation methods of multilayer ceramic capacitor.The preparation-obtained multilayer ceramic capacitor of the present invention, the difference in height formed using electrode interior on ceramic membrane, visual coating is transferred on the indent and convex green sheet in surface after laminating, judges to cut inclined degree according to grooving position between the coatings after green sheet is cut.Without laminated body is splitted be convenient to examine two cut direction cut inclined degree, it is cut partially convenient for examining, it improves the checkability to capacitor cut quality and cuts the efficiency of separation of inclined defective products, the quality level of multilayer ceramic capacitor especially small size high capacity multilayer ceramic capacitor can be improved.)

一种多层陶瓷电容器及其制备方法

技术领域

本发明涉及电子元件领域，尤其涉及一种多层陶瓷电容器及其制备方法。

背景技术

通常在多层陶瓷电容器的制程中，将多个印刷有内电极的陶瓷膜片层叠形成生坯基板，然后通过层压将生坯基板压实，再切割成一个个长方体的层叠体，即可完成多层陶瓷电容器的生坯成型。在切割时，由于切割精度等原因，会存在切偏现象。由于设置有适当的工艺余量，轻度的切偏一般不会造成不利影响；但随着多层陶瓷电容器的小型化和高容量化，工艺余量变小，切割偏移量容易超出工艺允许范围，对电容器可靠性的造成不利影响，要及时将切偏程度不可接受的不良品分选出来。

一般地，通过观察层叠体的四个切断面来检验层叠体的切偏程度。但由于层叠体紧密排列在用于固定生坯基板的基材上，除了边缘位置的层叠体外，其余绝大部分层叠体的切断面无法直接观察到，而是需要将层叠体从基材上分离开来才能进行检验和分选，这样非常不方便。更坏的情况是，没有被固定在基材上的切偏不良品很容易混入整批产品中，并且难以分选干净，带来质量隐患。

发明内容

基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种多层陶瓷电容器的制备方法。该方法制备得到的多层陶瓷电容器，在切割制程中检验层叠体的切偏程度以及分选切偏不良品比较方便，可以提高多层陶瓷电容器尤其是小尺寸高容量多层陶瓷电容器的质量水平。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种多层陶瓷电容器的制备方法，包括如下步骤：

(1)以陶瓷浆料为原料制备得到陶瓷膜；

(2)将内电极浆料采用丝网印刷在步骤(1)得到的陶瓷膜上形成内电极图案，烘干，得到印刷有内电极图案的陶瓷膜；

(3)将多个步骤(2)印刷有内电极图案的陶瓷膜，按固定的距离往复错位地层叠，得到层叠单元；在层叠单元相对的两个侧面分别层叠步骤(1)得到的陶瓷膜，得到覆盖层叠单元相对的两个侧面的两个保护层，形成保护层、层叠单元和保护层依次层叠的结构，得到生坯基板；

(4)将步骤(3)所得生坯基板固定在平整的基材上进行等静压处理，然后在生坯基板的表面附上涂层并烘干，所述涂层与生坯基板表面具有颜色差异；

(5)将表面附有涂层的生坯基板纵横切割，得到紧密排列在基材上的多个层叠体，检验并分选切偏不良品后，将其余层叠体从基材上分离下来；

(6)将层叠体进行排粘和烧结，得到陶瓷体；

(7)将陶瓷体倒角后，分别在倒角后的陶瓷体的两个端面附上两个外电极，即可得到本发明所述多层陶瓷电容器。

优选地，所述步骤(1)中，所述陶瓷浆料包含掺杂有烧结助剂的陶瓷粉、粘合剂、有机溶剂，所述掺杂有烧结助剂的陶瓷粉、粘合剂、有机溶剂的重量比为：掺杂有烧结助剂的陶瓷粉：粘合剂：有机溶剂＝10：(3～5)：(6～9)。

更优选地，所述陶瓷粉为钛酸钡陶瓷、钛酸镁陶瓷、锆酸钙陶瓷中的至少一种；所述粘合剂为聚乙烯醇缩丁醛；所述有机溶剂为甲苯和乙醇的混合溶剂，所述甲苯和乙醇的重量比为(1～2)：1。

优选地，采用球磨法将掺杂有烧结助剂的陶瓷粉、粘合剂、有机溶剂混合均匀，球磨时间为10～18h。

优选地，所述步骤(1)中，采用流延法将陶瓷浆料形成陶瓷膜，所述陶瓷膜的厚度为1～40μm。选择这样的范围，使得可制备的静电容量范围较大，同时陶瓷膜的制备也比较容易。

优选地，所述步骤(2)中，内电极的厚度为1～3μm。小于1μm则内电极连续性容易恶化，大于3μm则不利于多层陶瓷电容器的小型化和高容量化。

优选地，内电极浆料中的金属为镍、铜、镍铜合金、银、钯或银钯合金中的至少一种。

更优选地，内电极浆料中的金属为镍。

优选地，所述步骤(2)中，丝网印刷的内电极为矩形，丝网上具有切割线，内电极和切割线同时印刷在陶瓷膜上，切割线位于内电极的周围。

优选地，所述步骤(3)中，层叠单元为80～1000个印刷有内电极图案的陶瓷膜层叠得到。以获得较高的电容量，并且使生坯基板分别对应于不同内电极重叠数量的位置之间具有较大的厚度差。例如，对于尺寸微小的01005规格、0201规格等多层陶瓷电容器，可以层叠80～160个印刷有内电极图案的陶瓷膜；对于尺寸较大的1206规格、1210规格等多层陶瓷电容器，可以层叠700～1000个印刷有内电极图案的陶瓷膜。

优选地，覆盖层叠单元相对的两个侧面的两个保护层为1～20个陶瓷膜层叠得到。

优选地，所述步骤(4)中，基材为平整的不锈钢板，在生坯基板和不锈钢板之间隔一张平整的PET胶片或硅胶片。

优选地，所述步骤(3)中，所述生坯基板上对应于不同内电极重叠数量的位置之间具有厚度差。

优选地，所述步骤(4)中，采用丝网将油墨印刷在平整的中间载板上，形成均匀连续的涂层，然后在涂层未干燥时，将中间载板有涂层的一面与等静压处理后的生坯基板层叠，使涂层完全覆盖在生坯基板的表面，再通过加压将涂层转印到生坯基板的表面上，最后取下中间载板，并马上将生坯基板上的涂层烘干。

由于生坯基板表面具有高度差，涂层不能接触其低凹处，因此在生坯基板的表面上形成多个纵横对齐排列的矩形涂层。涂层应该与生坯基板表面具有颜色差异。优选的，所述步骤(4)中，涂层与生坯基板表面的总色差ΔE大于1.2。以便于视觉检测设备识别。

更优选地，转印时施加的压强为0.02～0.1Mpa。在中间载板上印刷的涂层在保证图案清晰完整的前提下应尽量薄，以减小转印到生坯基板时油墨的横向扩张导致的涂层轮廓变形。

更优选地，所述油墨中的着色剂为颜料。颜料附着在生坯基板的表面而不容易渗透到生坯基板的内部，从而在后续制程中容易去除，不会影响陶瓷体的外观。

优选地，所述步骤(6)中，排粘的具体过程为：在空气氛围下，将层叠体加热至260℃～450℃并保温2～4小时以排除粘合剂；或者在保护性气体氛围下，将生坯块加热至400℃～600℃并保温3～6小时以排除粘合剂；

烧结的具体过程为：在空气氛围或还原性气体氛围下，将排粘后的层叠体加热至900℃～1350℃并保温1～4小时进行烧结，烧结完成后得到陶瓷体。

优选地，所述保护性气体氛围为氮气气氛、氩气气氛或氦气气氛。

优选地，所述还原性气体氛围为氮气和氢气的混合气体氛围，其中，氢气与氮气的体积比为(0.5～3)：100。

优选地，所述步骤(7)中，在倒角后的陶瓷体两个端面附上两个外电极的具体操作为：分别在倒角后的陶瓷体的两个端面涂覆金属浆料，然后在保护性气体氛围下或者在空气氛围下烧结金属浆料，烧结温度为700℃～900℃，保温时间为9min～13min，烧结后形成分别紧密附着在陶瓷体的两个端面的两个外电极。

同时，本发明还提供一种所述制备方法制备得到的多层陶瓷电容器。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明所制备得到的多层陶瓷电容器，利用陶瓷膜上内电极形成的高度差，在层压后表面有凹凸的生坯基板上转印可视的涂层，将生坯基板切割后根据切槽在涂层之间的位置来判断切偏程度。便于检验切偏，提高对电容切割质量的检验效率和切偏不良品的分选效率，可以提高多层陶瓷电容器尤其是小尺寸高容量多层陶瓷电容器的质量水平。

附图说明

图1为本发明的多层陶瓷电容器的制备方法流程图；

图2为本发明的多层陶瓷电容器的制备方法中丝网印刷的图案示意图；

图3为附上涂层的生坯基板的剖面图；

图4为附上涂层的生坯基板的另一剖面图；

图5为附上涂层的生坯基板的俯视图；

图6为切割后的生坯基板的俯视图；

其中，1、内电极；2、切割线；10、生坯基板；20、基材；30、矩形涂层；40、切槽。

具体实施方式

为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明所述多层陶瓷电容器的一种实施例，结合图1，本实施例所述多层陶瓷电容器通过以下方法制备所得：

步骤1、将陶瓷粉、粘合剂、有机溶剂混合均匀后得到陶瓷浆料，接着以陶瓷浆料为原料制备得到陶瓷膜。

将陶瓷粉、粘合剂、有机溶剂混合均匀的操作为：采用球磨法将陶瓷粉、粘合剂、有机溶剂混合均匀，球磨时间可以为10～18h。

陶瓷浆料中，掺杂有烧结助剂的陶瓷粉、粘合剂和有机溶剂的质量比为10：(3～5)：(6～9)。

陶瓷粉可以为钛酸钡陶瓷、钛酸镁陶瓷、锆酸钙陶瓷，但不限于此。粘合剂为聚乙烯醇缩丁醛，有机溶剂为质量比为(1～2)：1的甲苯和乙醇的混合溶剂。

以陶瓷浆料为原料制备得到陶瓷膜的操作中，可以采用流延法将陶瓷浆料形成陶瓷膜，得到的陶瓷膜的厚度可以为1～40μm。

步骤2、将金属浆料采用丝网印刷在步骤1得到的陶瓷膜上形成内电极图案，烘干后得到印刷有内电极图案的陶瓷膜。

印刷的内电极厚度为1～3μm，小于1μm则内电极连续性容易恶化，大于3μm则不利于多层陶瓷电容器的小型化和高容量化。

金属浆料中的金属可以为镍、铜、镍铜合金、银、钯或银钯合金等，但优选为镍。丝网印刷的内电极1优选为矩形，如图2所示，并且优选的，丝网上同时具有切割线的图案，以便将内电极1和切割线2同时印刷在陶瓷膜上。切割线2位于内电极1的周围。

步骤3、将多个印刷有内电极图案的陶瓷膜层叠后得到层叠单元，接着在层叠单元相对的两个侧面分别层叠多个陶瓷膜，得到生坯基板。

将多个印刷有内电极图案的陶瓷膜按固定的距离往复错位地层叠，得到层叠单元。层叠在Z方向上进行，错位则只在X方向上进行，这样层叠单元内部的内电极形成在X方向上错位而在Y方向上对齐的排列。在层叠单元相对的两个侧面分别层叠多个陶瓷膜以形成分别覆盖层叠单元相对的两个侧面的两个保护层，形成保护层、层叠单元和保护层依次层叠的结构，得到生坯基板。

优选的，层叠单元可以为80～1000个印刷有内电极图案的陶瓷膜层叠得到，以获得较高的电容量，并且使生坯基板分别对应于不同内电极重叠数量的位置之间具有较大的厚度差。例如，对于尺寸微小的01005规格、0201规格等多层陶瓷电容器，可以层叠80～160个印刷有内电极图案的陶瓷膜；对于尺寸较大的1206规格、1210规格等多层陶瓷电容器，可以层叠700～1000个印刷有内电极图案的陶瓷膜。

分别覆盖层叠单元相对的两个侧面的两个保护层可以为1～20个陶瓷膜层叠得到。

步骤4、将生坯基板固定在平整的基材上进行等静压处理，然后在生坯基板的表面附上涂层并烘干。

将生坯基板固定在平整的基材上进行等静压处理，使生坯基板内各膜层紧密粘接，保证各膜层被切断时不分层。优选的，基材使用平整的不锈钢板，更优选的，在生坯基板和不锈钢板之间隔一张平整的PET胶片(或者硅胶片)，将生坯基板固定在基材上，这样可以防止生坯基板和基材粘连。

结合图3和图4，由于陶瓷膜上印刷有内电极1的位置和没有内电极的位置具有厚度差，故生坯基板10的厚度并不均等。将生坯基板等静压处理后，因为基材20是平整的，所以生坯基板朝向基材的一侧表面也是平整的，生坯基板的厚度差异就表现在它背向基材的一侧表面上的高度差。如图3所示，Z方向上相邻的内电极在X方向上错位，于是不同位置的内电极重叠数量存在两倍的差异从而在生坯基板表面上的相应位置形成显著的高度差。再如图4所示，Z方向上相邻的内电极在Y方向上完全对齐，于是有内电极的位置与没有内电极的位置形成显著的厚度差，从而在生坯基板表面上的相应位置也形成显著的高度差。值得说明的是，生坯基板表面上的低凹处，正是为多层陶瓷电容器的制备设置工艺余量的位置。

采用丝网将油墨印刷在平整的中间载板上，形成均匀连续的涂层，然后在涂层未干燥时，将中间载板有涂层的一面与等静压处理后的生坯基板层叠，使涂层完全覆盖生坯基板的表面，再通过加压将涂层转印到生坯基板的表面上，最后取下中间载板并马上将生坯基板上的涂层烘干。由于生坯基板表面具有高度差，涂层不能接触其低凹处，因此在生坯基板的表面上形成多个纵横对齐排列的矩形涂层30，如图5所示。涂层应该与生坯基板表面具有颜色差异，优选的，涂层与生坯基板表面的总色差ΔE大于1.2。以便于视觉检测设备识别。

油墨中的着色剂优选为颜料。颜料附着在生坯基板的表面而不容易渗透到生坯基板的内部，从而在后续制程中容易去除，不会影响陶瓷体的外观。油墨可以使用例如步骤2使用的金属浆料、碳浆等。油墨可以是水溶性的或非水溶性的，可根据实际情况选择。例如后续切割如果采用滚刀方式，则需要用水喷淋生坯基板进行冷却和清洗，这时可以采用非水溶性的油墨以防止涂层溶解。中间载板可以是不锈钢板，也可以是步骤1得到的陶瓷膜，也可以是打印纸，等等，只要中间载板与生坯基板接触的表面平整即可。

在中间载板上印刷的涂层在保证图案清晰完整的前提下应尽量薄，以减小转印到生坯基板时油墨的横向扩张导致的涂层轮廓变形。转印时施加的压强为0.02～0.1Mpa。

步骤5、将表面附有涂层的生坯基板切割，检验并分选切偏不良品后将其余层叠体从基材上分离下来。

按切割线将表面附有涂层的生坯基板纵横切割，得到多个长方体的层叠体，并且层叠体紧密排列在基材上，层叠体之间的微小间隙即为切槽。这时无需将层叠体从基材上脱离下来即可进行切偏检验，可以靠肉眼或者借助光学显微镜来观察切割后的生坯基板的表面，切割后的生坯基板的表面如图6所示，可以看到矩形涂层30和切槽40。纵横方向上相邻的矩形涂层之间的距离即等于为多层陶瓷电容器的制备所设置的工艺余量。这样，若切槽位于相邻矩形涂层之间的正中位置，则说明该处没有切偏，否则可以借助影像分析仪测量切割偏移量，从而可以获知全部层叠体的切偏程度以及切偏不良品的分布。分选切偏不良品时层叠体被固定在基材上，因此切偏不良品不会混入整批产品中。切偏检验和不良品分选完成后可以将层叠体从基材上脱离下来。

步骤6、将层叠体排粘和烧结，得到陶瓷体。

排粘的具体过程为：在空气氛围下，将层叠体加热至260℃～450℃并保温2小时～4小时以排除粘合剂；或者在保护性气体氛围下，将层叠体加热至400℃～600℃并保温3小时～6小时以排除粘合剂。层叠体上的涂层可能经过排粘被去除。

保护性气体氛围可以为氮气气氛、氩气气氛或氦气气氛。

烧结的具体过程为：在空气氛围下或者在还原性气体氛围下，将排粘后的层叠体加热至900℃～1350℃并保温1小时～4小时进行烧结，烧结完成后得到陶瓷体。层叠体上的涂层可能经过烧结被去除。

还原性气体氛围可以为氮气和氢气的混合气体氛围，其中，氢气与氮气的体积比为(0.5～3)：100。

步骤7、将陶瓷体倒角后，分别在倒角后的陶瓷体的两个端面附上两个外电极，得到多层陶瓷电容器。

将陶瓷体以行星磨或滚磨的方法倒角，使其边角变得圆滑。当油墨使用金属浆料等时，层叠体经过排粘和烧结后得到的陶瓷体表面上仍会附着金属层，则陶瓷体经过倒角后，金属层被完全去除，不会影响陶瓷体的外观。

分别在倒角后的陶瓷体的两个端面附上两个外电极的操作具体为：分别在倒角后的陶瓷体的两个端面涂覆金属浆料，然后在保护性气体氛围下或者在空气氛围下烧结金属浆料，烧结温度可以为700℃～900℃，保温时间可以为9min～13min，烧结后形成分别紧密附着在陶瓷体的两个端面的两个外电极。

在陶瓷体的两个端面涂覆金属浆料的操作中，金属浆料中的金属可以是铜、镍、镍铜合金、银或银钯合金等，优选为铜。

保护性气体氛围可以为氮气气氛、氩气气氛或氦气气氛。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。