一种mlcc电容器的制备方法
阅读说明：本技术 一种mlcc电容器的制备方法 (Preparation method of MLCC capacitor ) 是由 穆开洪 于 2020-12-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种MLCC电容器的制备方法,包括：(1)将由塑料粒子和陶瓷颗粒形成的浆料涂布在铜箔/铝箔上,烘干,得到铜箔复合层/铝箔复合层；(2)将铜箔复合层和铝箔复合层依次间隔叠放在一起并加热至塑料的软化点,再进行轧制,得到多层陶瓷复合体；(3)将多层陶瓷复合体的一端面放入稀盐酸中以溶解端面附近的铝箔,留下铜箔；另一端面放入浓硝酸中以溶解端面附近的铜箔,留下铝箔,并打磨去掉铝钝化层；接着,将两个端面分别与外电极用锡焊接,使铜箔相互连通为一体,铝箔相互连接为一体,得到MLCC电容器。本发明的MLCC电容器的制备方法,不仅简化了工序,节省了能源,而且避免了镍粉和钛酸钡粉烧结不当、产生的短路和断路等质量问题。(The invention discloses a preparation method of an MLCC capacitor, which comprises the following steps: (1) coating slurry formed by plastic particles and ceramic particles on a copper foil/aluminum foil, and drying to obtain a copper foil composite layer/aluminum foil composite layer; (2) sequentially stacking the copper foil composite layer and the aluminum foil composite layer at intervals, heating to the softening point of the plastic, and rolling to obtain a multilayer ceramic composite; (3) putting one end face of the multilayer ceramic composite into dilute hydrochloric acid to dissolve the aluminum foil near the end face and leave a copper foil; putting the other end face into concentrated nitric acid to dissolve the copper foil near the end face, leaving an aluminum foil, and polishing to remove an aluminum passivation layer; then, the two end faces were soldered to the external electrodes respectively by solder so that the copper foils were connected to each other and the aluminum foils were connected to each other to obtain an MLCC capacitor. The preparation method of the MLCC capacitor not only simplifies the working procedures and saves the energy, but also avoids the quality problems of short circuit, open circuit and the like caused by improper sintering of the nickel powder and the barium titanate powder.)
技术领域
本发明涉及电容器技术领域，具体涉及一种MLCC电容器的制备方法。
背景技术
在电子信息产业迅猛发展的今天，各种电子信息产品，如笔记本电脑、手机、液晶电视机、和摄影机等给人们生活带来了极大的便利，电器产品体积较以前越来越小，且功能越来越完备。这一切都归功于作为电器产品核心的半导体元器件和众多的被动贴片元件越来越小型化、高精度和低功耗化，使得家用电器类等信息产品小型化成为可能。这对整机中主要的被动贴片元件之一——金属片式多层陶瓷电容器(MLCC电容器)提出了更高要求。
通常制作MLCC电容器，是将镍内电极印刷在陶瓷薄片上，再将印有内电极的钛酸钡陶瓷薄片根据需要相互叠加到一定层数，在高温下烧结成一体，然后在两端涂覆铜浆，通过烧端形成两端电极，最后在铜上电镀镍层和锡层，而制得MLCC电容器，MLCC电容器示意图如图1所示。其中高电容产品由于多层数，一般达到100层以上，有些甚至400～500层，所以要求每层厚度很薄，这就要求介质厚度为1～3μm，印刷层厚度在0.5～1μm，由于层数较高，内电极层与层之间正对面积要求越大越好，烧结后的MLCC电容器如图2所示。
传统的MLCC电容器的内部电极最早是由含贵金属钯的银浆制成，价格非常昂贵，于是许多生产厂家设法降低降低成本。目前的生产方法是采用超细镍粉制备镍浆，代替银钯浆作为内电极材料。目前，制备镍粉的方法主要有：液相还原法、喷雾热解法、等离子法、气相法、固相分解法等。镍粉的粒径大小和分布决定着电极层的厚薄，均匀的球形镍粉能够形成光滑的内电极层，镍粉应该具备以下性能：球形、均匀、粒度均匀适中、高纯度、高结晶度。但是，目前的镍粉和镍浆料还存在以下问题：
(1)由于MLCC镍内电极金属粉体通常为亚微米级至纳米级，表面活性高，易氧化，影响其导电性和可焊性，需要内电极镍粉有较高的抗氧化性能。
(2)在镍内电极层与钛酸钡陶瓷介电层共烧结时，由于陶瓷介质和镍内电极层收缩特性不一样，需要解决镍内电极层与陶瓷介电层之间的烧结匹配性问题。
(3)超细镍粉的团聚问题需要得到解决。若镍粉分散性不好，当MLCC 层叠体进行压合和切割操作时，镍粉团聚处因受力过大而穿过介质层，使电极层和介质层混为一体，导致无叠层缺陷的产生，使内电极间形成短路，严重影响MLCC可靠性。
此外，MLCC在使用过程中易出现焊接后瓷体裂纹、容量超差和绝缘下降等质量问题，影响MLCC开裂的因素主要有两种：(1)内因：主要涉及MLCC 的材料、内部缺陷和产品尺寸。同时，多项研究表明产品的尺寸越大，产品在焊接和安装过程中越容易产生开裂。(2)外因：主要包括在焊接和焊接后的操作过程中出现的热应力和力学应力。剖面分析为判定MLCC在平板电源中失效的主要分析手段。失效的大部分样品经过分析显示端电极呈现约45°裂纹(图 3)，为弯曲失效的典型特征——受力最大的部位呈现45°裂纹(图4)。因此，MLCC的失效模式主要以弯曲开裂为主。
目前，MLCC电容器正在向体积小、性能高、介质损耗低、产量大、价格低等方向发展，因此，提供一种低成本，工艺简便，环境友好的MLCC电容器材料，已经成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种MLCC电容器的制备方法，该方法使用铜箔、铝箔、塑料和陶瓷颗粒形成复合材料制作MLCC电容器，不仅简化了工序，节省了能源，而且避免了传统工艺中一直存在的镍粉和钛酸钡粉烧结不当，产生的短路和断路等质量问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明提供了一种MLCC电容器的制备方法，包括以下步骤：
(1)将由塑料粒子和陶瓷颗粒形成的浆料涂布在铜箔上，将涂布好浆料的铜箔烘干；在烘干的过程中浆料中的塑料固化，将陶瓷颗粒粘合在铜箔上，得到铜箔复合层；接着，采用同样的方法制备铝箔复合层；
(2)将铜箔复合层和铝箔复合层裁切成片材，然后依次间隔叠放在一起并加热至塑料的软化点；接着进行轧制，轧制的温度为塑料软化温度至塑料熔点之间，得到多层陶瓷复合体；
(3)选取多层陶瓷复合体的两端面作为与外电极焊接的焊点，其中一端面放入稀盐酸中将端面附近的铝箔溶解，留下铜箔；另一端面放入浓硝酸中，将端面附近的铜箔溶解，由于铝在浓硝酸中钝化，因此铝箔被留下，并打磨端面去掉铝钝化层；接着，将两个端面分别与外电极用锡焊接，焊接电极后铜箔相互连通为一体，铝箔相互连接为一体，得到所述MLCC电容器。
进一步地，所述塑料粒子包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯中的一种或多种。
进一步地，所述陶瓷颗粒包括但不限于钛酸钡、氧化铝、氧化锆、氮化铝、氮化硼、氮化硅中的一种或几种，所述陶瓷颗粒的粒径优选为0.2-5μm。
进一步地，所述浆料是将所述塑料粒子溶于有机溶剂中，再与所述陶瓷颗粒混合、搅拌后得到的，所述有机溶剂包括但不限于甲苯、二甲苯、氯仿、N- 甲基吡咯烷酮、DMF、丙酮、乙酸乙酯中的一种或多种。
进一步地，所述浆料中，陶瓷颗粒的质量比为20-70％。
进一步地，所述铜箔和铝箔分别为纯铜箔和纯铝箔，厚度为6-20μm；所述复合涂层的厚度为5-50μm。
进一步地，步骤(1)中，将配制好的浆料放入涂布机中，涂布机上装有铜箔卷料/铝箔卷料，启动涂布机，使得所述浆料涂布在铜箔/铝箔上；接着，将涂布好浆料的铜箔/铝箔通过烘干机烘干，得到铜箔复合层/铝箔复合层，再收卷。
进一步地，所述烘干机配备有抽风设备和有机溶剂吸收设备，用于吸收浆料烘干时挥发的溶剂。
进一步地，所述涂布机的收卷速度为0.5-10m/min，所述烘干机的温度为 60-500℃。
进一步地，步骤(2)中，将叠放在一起的铜箔复合层和铝箔复合层送入往复式轧机，逐渐降低上下轧辊之间的间隙，将多层铜箔复合层和铝箔复合层轧制成多层陶瓷复合体。
进一步地，所述往复式轧机的两端设置有加热保温腔体，加热温度为 100-500℃。
进一步地，所述多层复合陶瓷体中，铜箔复合层和铝箔复合层的叠放层数 10-1000层。
进一步地，所述多层陶瓷复合体的厚度为0.05-100mm。
进一步地，所述稀盐酸浓度为0.5-30％，所述浓硝酸浓度为60-100％。
进一步地，将剩下的铜箔/铝箔先与铜极/铝极连接，再通过焊锡的方式与外电极连接在一起。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明在电容器材料中，创造性地使用了铜箔、铝箔、塑料和陶瓷颗粒形成复合材料，使陶瓷和塑料粒子制成的浆料涂布在铜箔和铝箔上；
(2)本发明通过将铜箔和铝箔每一片都互相间隔，依次逐层叠放在一起并加热轧制，显著地提高了塑料、陶瓷和金属铜箔、铝箔的结合强度；
(3)相对于传统MLCC电容器，本发明省略了镍粉的制备工艺和高温烧结工艺，不仅简化了工序，节省了能源，而且避免了传统工艺中一直存在的镍粉和钛酸钡粉烧结不当，产生的短路和断路等质量问题；
(5)本发明中绝缘层中采用了热塑性树脂材料，增加了电容器制备后的韧性，避免了在焊接电极时因为热应力产生的开裂现象。
附图说明
图1是现有的MLCC电容器的结构示意图；
图2是烧结后的MLCC电容器；
图3是MLCC电容器的弯曲开裂剖面；
图4是MLCC电容器的弯曲开裂示意图；
图5是本发明的MLCC电容器的结构示意图；
图中标号说明：1、铜箔；2、铝箔；3、铜极；4、铝极；5、焊锡。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
1.将聚碳酸酯塑料粒子溶解于N-甲基吡咯烷酮溶剂中，加入40wt％的钛酸钡陶瓷颗粒，陶瓷颗粒直径1μm，搅拌成均匀的浆料，调整到适当粘度后放入涂布机。涂布机上装有8μm厚的铜箔卷料，随着涂布机的转动，将陶瓷颗粒和塑料粒子制成的浆料涂布在铜箔上，涂布厚度6μm，涂布好浆料的铜箔在 2m/mim速度下通过烘干机，保持烘干机温度为150℃，浆料烘干后塑料固化粘结陶瓷粉涂覆在铜箔表面并粘合在一起，将表面涂覆塑料和陶瓷粉的铜箔收卷。接着，同样的工艺制备表面涂覆塑料粒子和陶瓷颗粒的铝箔并收卷，铝箔厚度8μm。烘干机配备抽风设备和有机溶剂吸收设备，浆料烘干时挥发的溶剂被吸收后可重复利用，避免空气污染。
2.将涂覆后的铜箔和铝箔按照需要分割裁切成片材，将分割后已涂覆铜箔和铝箔每一片都互相间隔，依次逐层叠放在一起，叠放层数为50层，并加热到塑料的软化点，然后将依次叠放的铜箔和铝箔送入往复式轧机，在往复式轧机两端有加热保温腔体，控制轧制温度为200-220℃范围内，逐渐降低上下轧辊之间的间隙，将多层涂覆好的铜箔和铝箔料轧制成0.1mm厚的片材。
3.将多层片材按照不同电容器的要求分切，分切后选取两端面作为与外电极焊接的焊点。焊接之前一个端面放入稀盐酸中，稀盐酸浓度为5％，将断面附近的铝箔溶解，留下铜箔；另一个端面放入浓硝酸中，浓硝酸浓度为70％，将端面附近的铜箔溶解，铝在浓硝酸中钝化，因此铝箔被留下，然后用砂纸打磨端面去掉铝钝化层。两个端面分别与外电极用锡焊接，焊接电极后可以使铜箔相互连通为一体，铝箔相互连接为一体，制成多层电容器。
实施例2
1.将聚乙烯塑料粒子溶解于丙酮溶剂中，加入50wt％的氧化铝陶瓷颗粒，陶瓷颗粒直径2μm，搅拌成均匀的浆料，调整到适当粘度后放入涂布机。涂布机上装有10μm厚的铜箔卷料，随着涂布机的转动，将陶瓷和塑料粒子制成的浆料涂布在铜箔上，涂布厚度8μm，涂布好浆料的铜箔在5m/mim速度下通过烘干机，保持烘干机温度为180℃，浆料烘干后塑料固化粘结陶瓷粉涂覆在铜箔表面并粘合在一起，将表面涂覆塑料和陶瓷粉的铜箔收卷。采用同样的工艺制备表面涂覆塑料和陶瓷粉的铝箔并收卷，铝箔厚度10μm。烘干机配备抽风设备和有机溶剂吸收设备，浆料烘干时挥发的溶剂被吸收后可重复利用，避免空气污染。
2.将涂覆后的铜箔和铝箔按照需要分割裁切成片材，将分割后已涂覆铜箔和铝箔每一片都互相间隔，依次逐层叠放在一起，叠放层数为80层，并加热到塑料的软化点。然后将依次叠放的铜箔和铝箔送入往复式轧机，在往复式轧机两端有加热保温腔体，控制轧制温度为220-240℃范围内，逐渐降低上下轧辊之间的间隙，将多层涂覆好的铜箔和铝箔料轧制成0.2mm厚的片材。
3.将多层片材按照不同电容器的要求分切，分切后选取两端面作为与外电极焊接的焊点。焊接之前一个端面放入稀盐酸中，稀盐酸浓度为10％，将断面附近的铝箔溶解，留下铜箔，另一个端面放入浓硝酸中，浓硝酸浓度为80％，将端面附近的铜箔溶解，铝在浓硝酸中钝化，因此铝箔被留下，然后用砂纸打磨端面去掉铝钝化层。两个端面分别与外电极用锡焊接，焊接电极后可以使铜箔相互连通为一体，铝箔相互连接为一体，制成多层电容器。
实施例3
将聚氯乙烯塑料粒子溶解于DMF(N，N-二甲基乙酰胺)溶剂中，加入60wt％的氮化硅陶瓷颗粒，陶瓷颗粒直径3μm，搅拌成均匀的浆料，调整到适当粘度后放入涂布机。涂布机上装有12μm厚的铜箔卷料，随着涂布机的转动，将陶瓷和塑料粒子制成的浆料涂布在铜箔上，涂布厚度10μm，涂布好浆料的铜箔在 8m/mim速度下通过烘干机，保持烘干机温度为200℃，浆料烘干后塑料固化粘结陶瓷粉涂覆在铜箔表面并粘合在一起，将表面涂覆塑料和陶瓷粉的铜箔收卷。采用同样的工艺制备表面涂覆塑料和陶瓷粉的铝箔并收卷，铝箔厚度12μm。烘干机配备抽风设备和有机溶剂吸收设备，浆料烘干时挥发的溶剂被吸收后可重复利用，避免空气污染。
2.将涂覆后的铜箔和铝箔按照需要分割裁切成片材，将分割后已涂覆铜箔和铝箔每一片都互相间隔，依次逐层叠放在一起，叠放层数为100层，并加热到塑料的软化点，然后将依次叠放的铜箔和铝箔送入往复式轧机，在往复式轧机两端有加热保温腔体，控制轧制温度为240-260℃范围内，逐渐降低上下轧辊之间的间隙，将多层涂覆好的铜箔和铝箔料轧制成0.3mm厚的片材。
3.将多层片材按照不同电容器的要求分切，分切后选取两端面作为与外电极焊接的焊点。焊接之前一个端面放入稀盐酸中，稀盐酸浓度为15％，将断面附近的铝箔溶解，留下铜箔，另一个端面放入浓硝酸中，浓硝酸浓度为90％，将端面附近的铜箔溶解，铝在浓硝酸中钝化，因此铝箔被留下，然后用砂纸打磨端面去掉铝钝化层。两个端面分别与外电极用锡焊接，焊接电极后可以使铜箔相互连通为一体，铝箔相互连接为一体，制成多层电容器。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种新型自愈式低压电容器