一種層式電子元件及其制作方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子元件領(lǐng)域，具體涉及一種層式電子元件及其制作方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]隨著技術(shù)的發(fā)展，人們對疊層片式電子元器件的需要越來越大。但長久以來片式電子元器件生產(chǎn)過程受燒結(jié)開裂的困擾。燒結(jié)開裂產(chǎn)品很難通過返工和挑選剔除干凈，容易成為產(chǎn)品最大的質(zhì)量隱患。因此解決燒結(jié)開裂問題是片式電子元器件生產(chǎn)企業(yè)公認(rèn)的技術(shù)難點。
[0003]已有大量的文獻(xiàn)與專利研宄燒結(jié)開裂形成的原因，并認(rèn)識到三種燒結(jié)開裂機理:
(I)排膠曲線不合理，導(dǎo)致急劇排膠，短時間內(nèi)釋放出大量氣體，破壞磁體，造成磁體缺損開裂；(2)燒結(jié)時瓷體與內(nèi)電極燒結(jié)收縮率不匹配，形成內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致燒結(jié)收縮；(3)層間結(jié)合力差，容易在外力和內(nèi)應(yīng)力作用下從積層界面裂開。
[0004]John G.Pepin等人研宄了內(nèi)電極材料對疊層陶瓷電容燒結(jié)開裂的影響。發(fā)現(xiàn)內(nèi)電極材料對燒結(jié)開裂有很大影響，并總結(jié)出四種導(dǎo)致燒結(jié)開裂的機理。(I)內(nèi)電導(dǎo)電漿樹脂含量過高，需要排膠量太大就易產(chǎn)生燒結(jié)開裂。(2)內(nèi)電極金屬材料對有機物排膠有催化作用，導(dǎo)致有機粘合劑劇烈降解，短時間內(nèi)釋放出大量氣體，溫度急劇升高，導(dǎo)致排膠開裂。
(3)生帶與內(nèi)電極間結(jié)合力差，導(dǎo)致疊層時無法在層間形成高強度的結(jié)合力，在外力作用下未燒結(jié)已發(fā)生分層開裂現(xiàn)象；(4)內(nèi)電極與生帶間燒結(jié)收縮不匹配，燒結(jié)時有內(nèi)應(yīng)力存在導(dǎo)致燒結(jié)開裂。
[0005]在USP 6603380中Tokuda Hiromichi等人認(rèn)為由于電極與生帶間存在高度差(厚度差)，在疊層時無法形成緊密的層間結(jié)合，導(dǎo)致燒結(jié)后容易產(chǎn)生燒結(jié)開裂。為此他們設(shè)計了一種減少電極與生帶間高度差的方法來提高層間結(jié)合強度
[0006]雖然可以通過設(shè)計來減少電極與生帶間高度差，但是受材料與工藝的影響，疊層后層間結(jié)合還是非常弱，燒結(jié)后大部分開裂發(fā)生在疊層界面上。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0007]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種層式電子元件及其制作方法，以降低層式電子元件在燒結(jié)的過程中出現(xiàn)開裂。
[0008]一種層式電子元件制作方法，包括如下步驟:
[0009]I)將含有陶瓷粉體和助燒劑的漿料涂布于陶瓷生帶上形成漿料涂層；其中，所述陶瓷生帶含有助燒劑；
[0010]2)對所述漿料涂層進(jìn)行烘干，使所述漿料涂層形成助燒層；其中，所述陶瓷生帶中助燒劑的質(zhì)量百分比小于所述助燒層中助燒劑的質(zhì)量百分比；
[0011]3)將具有所述助燒層的陶瓷生帶進(jìn)行層疊，然后進(jìn)行燒結(jié)；其中，相鄰的陶瓷生帶之間至少具有一層所述助燒層。
[0012]在一個實施例中，
[0013]所述漿料中還包括粘合劑、粘合劑的有機溶劑、將所述陶瓷粉體和助燒劑分散到所述有機溶劑的分散劑。同時，分散劑也溶于所述有機溶劑中。
[0014]在一個實施例中，
[0015]所述助燒劑是銅的化合物或鉍的化合物。
[0016]在一個實施例中，
[0017]所述陶瓷粉體、助燒劑、粘合劑、有機溶劑和分散劑的質(zhì)量比為:100:5?20:6?8:20 ?40:0.5 ?3ο
[0018]在一個實施例中，
[0019]將所述陶瓷粉體、助燒劑、粘合劑、有機溶劑和分散劑進(jìn)行100?500rpm球磨6?48h，得到所述漿料。
[0020]在一個實施例中，
[0021]所述楽料涂層的厚度為I至20 μm ;所述助燒層的厚度為3至10 μπι。
[0022]在一個實施例中，
[0023]所述陶瓷粉體是低溫共燒陶瓷粉，所述粘合劑是丙烯酸樹脂，所述分散劑是油酸，所述助燒劑是氧化銅，所述溶劑是甲苯和乙酸丁酯。
[0024]在一個實施例中，
[0025]所述陶瓷粉體是鐵氧體瓷粉，所述粘合劑是聚乙二醇縮丁醇，所述分散劑是非離子分散劑，所述助燒劑是氧化鉍，所述溶劑是甲苯和乙酸丁酯。
[0026]在一個實施例中，
[0027]所述陶瓷粉體是鐵氧體瓷粉，所述粘合劑是聚乙烯醇，所述助燒劑是硝酸鉍，所述溶劑是純凈水。
[0028]本發(fā)明還提供了一種層式電子元件，采用所述的層式電子元件制作方法制作而成。
[0029]助燒劑能起到降低燒結(jié)溫度作用，助燒劑含量越高，燒結(jié)溫度越低；由于助燒層的助燒劑的助燒劑含量高于陶瓷生帶中的助燒劑含量，助燒層的燒結(jié)溫度將低于陶瓷生帶的燒結(jié)溫度，將層疊了多個陶瓷生帶的坯料進(jìn)行燒結(jié)時，助燒層也即陶瓷生帶之間的界面將先進(jìn)入燒結(jié)，形成一定強度后整個陶瓷生帶才開始燒結(jié)，這時助燒層的界面已經(jīng)形成較強的層間結(jié)合，而將較為穩(wěn)固地與相鄰的陶瓷生帶結(jié)合，因此不容易在燒結(jié)內(nèi)應(yīng)力作用下裂開，具備降低甚至防止界面燒結(jié)開裂功能。與傳統(tǒng)的疊層工藝相比，本發(fā)明具有的優(yōu)勢是產(chǎn)品的開裂比例由3?10%降低至0.1 %以下。
【【附圖說明】】
[0030]附圖是本發(fā)明一種實施例的電子元件中助燒層和陶瓷生帶的燒結(jié)溫度的曲線圖。【【具體實施方式】】
[0031]以下對發(fā)明的較佳實施例作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0032]實施例1
[0033]I)將作為陶瓷粉體的10g低溫共燒陶瓷粉、作為粘合劑的13.3g丙烯酸樹脂、作為分散劑的Ig油酸、作為助燒劑的1g氧化銅、作為溶劑的50g甲苯和16.5g乙酸丁酯加入球磨罐球磨球磨24h，形成含有氧化銅的低溫共燒陶瓷漿料。
[0034]2)采用流延方法，在陶瓷生帶上流延一層5um的漿料涂層，其中，陶瓷生帶中也含有助燒劑。
[0035]3)對漿料涂層進(jìn)行烘干，使?jié){料涂層形成助燒層，其中，所述陶瓷生帶中助燒劑的質(zhì)量百分比小于所述助燒層中助燒劑的質(zhì)量百分比。
[0036]在本實施例中，采用了兩種揮發(fā)速度不相同的溶劑，這樣在烘干過程中，乙酸丁酯較快揮發(fā)，而甲苯較慢揮發(fā)，從而形成的助燒層不容易開裂，也可以使助燒層更為平整，如果助燒層開裂或者不平整，制作的電子元件同樣容易出現(xiàn)層間開裂。
[0037]4)將具有所述助燒層的陶瓷生帶進(jìn)行層疊，然后進(jìn)行燒結(jié)；其中，相鄰的陶瓷生帶之間至少具有一層所述助燒層。
[0038]如附圖所示，該助燒層的燒結(jié)溫度將比陶瓷生帶內(nèi)部的燒結(jié)溫度低83°C，因此，燒結(jié)過程中助燒層界面將優(yōu)先開始燒結(jié)，形成緊固的層間結(jié)合，將相鄰的兩個陶瓷生帶層緊緊結(jié)合后，陶瓷生帶層才開始燒結(jié)。該方案可以將燒結(jié)開裂比例降低至0.1%。
[0039]實施例2
[0040]I)將作為陶瓷粉體的10g鐵氧體瓷粉、作為粘合劑的Sg聚乙二醇縮丁醇、作為分散劑的Ig非離子分散劑、作為助燒劑的1g氧化鉍、以及作為溶劑的50g甲苯和22g乙酸丁酯加入球磨罐球磨球磨24h，形成含有氧化鉍的低溫鐵氧體瓷粉漿料。
[0041]2)采用旋轉(zhuǎn)涂布的方式，在陶瓷生帶上形成2?3um厚漿料涂層，其中，陶瓷生帶中也含有助燒劑。
[0042]3)對漿料涂層進(jìn)行烘干，使?jié){料涂層形成助燒層，其中，所述陶瓷生帶中助燒劑的質(zhì)量百分比小于所述助燒層中助燒劑的質(zhì)量百分比。
[0043]4)將具有所述助燒層的陶瓷生帶進(jìn)行層疊，然后進(jìn)行燒結(jié)；其中，相鄰的陶瓷生帶之間至少具有一層所述助燒層。
[0044]本實施例中，該助燒層的燒結(jié)溫度比陶瓷生帶內(nèi)部的燒結(jié)溫度低58°C。燒結(jié)過程中未發(fā)現(xiàn)有層間開裂現(xiàn)象產(chǎn)生，現(xiàn)有技術(shù)的未采用助燒層的開裂比例約為2%。
[0045]實施例3
[0046]I)將作為陶瓷粉體的10g鐵氧體瓷粉、作為粘合劑的4g聚乙烯醇、作為助燒劑的1g硝酸鉍和作為溶劑的60g純凈水加入球磨罐球磨球磨24h，形成含有的低溫鐵氧體瓷粉漿料。
[0047]在本實施例中，聚乙烯醇同時起到了粘合劑的作用、以及將鐵氧體瓷粉分散到水中的分散劑的作用。
[0048]2)采用旋轉(zhuǎn)涂布的方式，在陶瓷生帶上形成2?3um厚的漿料涂層，其中，陶瓷生帶中也含有助燒劑。
[0049]3)對漿料涂層進(jìn)行烘干，使?jié){料涂層形成助燒層，其中，所述陶瓷生帶中助燒劑的質(zhì)量百分比小于所述助燒層中助燒劑的質(zhì)量百分比。
[0050]4)將具有所述助燒層的陶瓷生帶進(jìn)行層疊，然后進(jìn)行燒結(jié)；其中，相鄰的陶瓷生帶之間至少具有一層所述助燒層。
[0051]本實施中，該助燒層的燒結(jié)溫度比陶瓷生帶內(nèi)部的燒結(jié)溫度低74°C。燒結(jié)過程中未發(fā)現(xiàn)有層間開裂現(xiàn)象產(chǎn)生，現(xiàn)有技術(shù)的未采用助燒層的開裂比例約為2%。
[0052]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種層式電子元件制作方法，其特征是，包括如下步驟: 1)將含有陶瓷粉體和助燒劑的漿料涂布于陶瓷生帶上形成漿料涂層；其中，所述陶瓷生帶含有助燒劑； 2)對所述漿料涂層進(jìn)行烘干，使所述漿料涂層形成助燒層；其中，所述陶瓷生帶中助燒劑的質(zhì)量百分比小于所述助燒層中助燒劑的質(zhì)量百分比； 3)將具有所述助燒層的陶瓷生帶進(jìn)行層疊，然后進(jìn)行燒結(jié)；其中，相鄰的陶瓷生帶之間至少具有一層所述助燒層。
2.如權(quán)利要求1所述的層式電子元件制作方法，其特征是: 所述漿料中還包括粘合劑、粘合劑的有機溶劑、將所述陶瓷粉體和助燒劑分散到所述有機溶劑的分散劑。
3.如權(quán)利要求2所述的層式電子元件制作方法，其特征是，所述助燒劑是銅的化合物或鉍的化合物。
4.如權(quán)利要求2所述的層式電子元件制作方法，其特征是: 所述陶瓷粉體、助燒劑、粘合劑、有機溶劑和分散劑的質(zhì)量比為:100:5?20:6?8:20 ?40:0.5 ?3。
5.如權(quán)利要求1所述的層式電子元件制作方法，其特征是: 將所述陶瓷粉體、助燒劑、粘合劑、有機溶劑和分散劑進(jìn)行100?500rpm球磨6?48h，得到所述漿料。
6.如權(quán)利要求5所述的層式電子元件制作方法，其特征是: 所述漿料涂層的厚度為10至20 μm ;所述助燒層的厚度為3至10 μm。
7.如權(quán)利要求2所述的層式電子元件制作方法，其特征是: 所述陶瓷粉體是低溫共燒陶瓷粉，所述粘合劑是丙烯酸樹脂，所述分散劑是油酸，所述助燒劑是氧化銅，所述溶劑是甲苯和乙酸丁酯。
8.如權(quán)利要求2所述的層式電子元件制作方法，其特征是:所述陶瓷粉體是鐵氧體瓷粉，所述粘合劑是聚乙二醇縮丁醇，所述分散劑是非離子分散劑，所述助燒劑是氧化鉍，所述溶劑是甲苯和乙酸丁酯。
9.如權(quán)利要求2所述的層式電子元件制作方法，其特征是: 所述陶瓷粉體是鐵氧體瓷粉，所述粘合劑是聚乙烯醇，所述助燒劑是硝酸鉍，所述溶劑是純凈水。
10.一種層式電子元件，其特征是:采用如權(quán)利要求1至9任一所述的層式電子元件制作方法制作而成。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種層式電子元件制作方法，包括如下步驟：1)將含有陶瓷粉體和助燒劑的漿料涂布于陶瓷生帶上形成漿料涂層；其中，所述陶瓷生帶含有助燒劑；2)對所述漿料涂層進(jìn)行烘干，使所述漿料涂層形成助燒層；其中，所述陶瓷生帶中助燒劑的質(zhì)量百分比小于所述助燒層中助燒劑的質(zhì)量百分比；3)將具有所述助燒層的陶瓷生帶進(jìn)行層疊，然后進(jìn)行燒結(jié)；其中，相鄰的陶瓷生帶之間至少具有一層所述助燒層。
【IPC分類】C04B35-622
【公開號】CN104609866
【申請?zhí)枴緾N201510010503
【發(fā)明人】余謀發(fā), 華永安
【申請人】深圳順絡(luò)電子股份有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月8日