多層陶瓷電容器及其製備方法

多層陶瓷電容器及其製備方法

《多層陶瓷電容器及其製備方法》是廣東風華高新科技股份有限公司於2013年8月1日申請的專利,該專利的申請號為2013103321391,公布號為CN103390499A,授權公布日為2013年11月13日,發明人是陸亨、周鋒、安可榮、王艷紅、劉新、彭自沖。該發明涉及電子元件領域。

《多層陶瓷電容器及其製備方法》的電容器包括陶瓷主體和兩個外電極,陶瓷主體包括容量形成層和附加層,容量形成層包括多個交替層疊的第一容量單元和第二容量單元,第一容量單元包括第一容量介電層和第一容量電極層,第二容量單元包括第二容量介電層和第二容量電極層;附加層包括多個層疊的附加單元,每個包括附加介電層和附加電極層;第一容量電極層和第二容量電極層為銅電極層,附加電極層為鎳電極層,附加電極層與第一容量電極層和第二容量電極層中的一個相鄰,附加電極層的投影落入相鄰的第一容量電極層或第二容量電極層上;兩個外電極分別與第一容量電極層和第二容量電極層連線。該電容器分選較方便且等效串聯電阻和高頻損耗較低。

2020年7月,《多層陶瓷電容器及其製備方法》獲得第二十一屆中國專利銀獎。

(概述圖為《多層陶瓷電容器及其製備方法》摘要附圖)

基本介紹

  • 中文名:多層陶瓷電容器及其製備方法
  • 類別:專利
  • 公布號:CN103390499A
  • 公布日:2013年11月13日
  • 申請號:2013103321391
  • 申請日:2013年8月1日
  • 申請人:廣東風華高新科技股份有限公司
  • 地址:廣東省肇慶市風華路18號風華電子工業城
  • 發明人:陸亨、周鋒、安可榮、王艷紅、劉新、彭自沖
  • 分類號:H01G4/30(2006.01)I、H01G4/008(2006.01)I
  • 專利代理機構:廣州華進聯合專利商標代理有限公司
  • 代理人:吳平
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,實施內容,實施例,對比例,榮譽表彰,

專利背景

為降低原材料成本,2013年8月以前多層陶瓷電容器已普遍賤金屬化,其內電極材料主要採用。同屬賤金屬的銅由於其高導電率,也被採用作為內電極材料
在多層陶瓷電容器的製備過程中,需要將燒結後得到的陶瓷主體進行倒角研磨,使陶瓷主體的稜角圓滑,以便於在陶瓷主體上附上外電極及利於使內電極與外電極更好地連線。研磨所用的媒介,常用的有氧化鋁球、石英砂和氧化鋁粉等。倒角研磨後要進行電容器的分選,即將電容器從研磨媒介以及電容器的陶瓷碎屑中分離出來。當電容器大小與陶瓷碎屑以及各研磨媒介差異較大時,用不同目數的篩網就可以完成分選;當電容器尺寸規格較小(如EIA標準尺寸規格0402(長0.04英寸、寬0.02英寸)、0201(長0.02英寸、寬0.01英寸))時,其大小與陶瓷碎屑以及較小的研磨媒介(如石英砂)接近,用篩網無法分選。在這種情況下,對於鎳內電極多層陶瓷電容器,可以用永久磁鐵將電容器從研磨媒介中吸出,但是鎳內電極多層陶瓷電容器的等效串聯電阻和高頻損耗較高,難以滿足高頻領域的性能要求;對於銅內電極多層陶瓷電容器,由於銅不能被磁鐵所吸引,則無法分選而需要靠肉眼將雜質挑出,致使生產周期延長以及人工成本增加。

發明內容

專利目的

《多層陶瓷電容器及其製備方法》的目的是提供一種分選較為方便、等效串聯電阻和高頻損耗較低的多層陶瓷電容器。

技術方案

一種多層陶瓷電容器,包括陶瓷主體和分別設定於所述陶瓷主體相對兩端的兩個外電極,所述陶瓷主體包括容量形成層和層疊於所述容量形成層上的附加層,其中,
所述容量形成層包括多個交替層疊的第一容量單元和第二容量單元,所述第一容量單元包括第一容量介電層和層疊於所述第一容量介電層上的第一容量電極層,所述第二容量單元包括第二容量介電層和層疊於所述第二容量介電層上的第二容量電極層;
所述附加層包括多個層疊的附加單元,每個附加單元包括附加介電層和層疊於所述附加介電層上的附加電極層;
所述第一容量電極層和第二容量電極層為銅電極層,所述附加電極層為鎳電極層,所述附加電極層與所述第一容量電極層和第二容量電極層中的一個相鄰,且所述附加電極層在所述容量形成層上的投影落入所述相鄰的第一容量電極層或第二容量電極層上;
一個所述外電極與所述第一容量電極層連線,另一個所述外電極與所述第二容量電極層連線。
在其中一個實施例中,所述附加層為兩個,所述兩個附加層分別層疊於所述容量形成層相對的兩個表面上。
在其中一個實施例中,所述第一容量電極層與所述第二容量電極層在長度方向上部分相對,在寬度方向上完全正對。
在其中一個實施例中,所述第一容量電極層和第二容量電極層的厚度為1~2微米。
在其中一個實施例中,所述附加電極層的厚度為2~3微米。
在其中一個實施例中,所述附加單元的數量為2~3個。
在其中一個實施例中,還包括分別設定於所述陶瓷主體相對的兩個表面上的兩個保護層。
在其中一個實施例中,所述第一容量介電層和第二容量介電層的厚度為5~300微米。
一種多層陶瓷電容器,包括陶瓷主體和分別設定於所述陶瓷主體相對的兩端的兩個外電極,所述陶瓷主體包括容量形成層和層疊於所述容量形成層上的附加層,其中,
所述容量形成層包括多個交替層疊的第一容量單元和第二容量單元,所述第一容量單元包括第一容量介電層和層疊於所述第一容量介電層上的第一容量電極層,所述第二容量單元包括第二容量介電層和層疊於所述第二容量介電層上的第二容量電極層,所述第二容量電極層包括間隔設定的第一電極部和第二電極部,所述第一電極部與一個所述外電極連線,所述第二電極部與另一個所述外電極連線;
所述附加層包括多個層疊的附加單元,每個附加單元包括附加介電層和層疊於所述附加介電層上的附加電極層,所述附加電極層包括間隔設定的第一附加電極部和第二附加電極部,所述附加電極層與其中一個所述第二容量電極層相鄰,且所述第一附加電極部在所述容量形成層上的投影落入所述第一電極部上,所述第二附加電極部在所述容量形成層上的投影落入所述第二電極部上;
所述第一容量電極層和第二容量電極層為銅電極層,所述附加電極層為鎳電極層。
一種多層陶瓷電容器的製備方法,包括如下步驟:
製備多個陶瓷膜;
製備多個層疊有第一容量電極膜的陶瓷膜、多個層疊有第二容量電極膜的陶瓷膜及多個層疊有附加電極膜的陶瓷膜,其中,所述第一容量電極膜和第二容量電極膜為銅電極膜,所述附加電極膜為鎳電極膜;
將所述多個層疊有第一容量電極膜的陶瓷膜和多個層疊有第二容量電極膜的陶瓷膜交替層疊得到層疊基板;
在所述層疊基板上層疊所述多個層疊有附加電極膜的陶瓷膜,得到層疊體,將所述層疊體進行切割後燒結,得到多個陶瓷主體,其中,所述附加電極膜與所述第一容量電極膜和第二容量電極膜中的一個相鄰,且所述附加電極膜在所述層疊基板上的投影落入所述相鄰的第一容量電極膜或第二容量電極膜上;
將所述多個陶瓷主體倒角研磨,然後用永久磁鐵將多個研磨後的陶瓷主體從研磨媒介及陶瓷碎屑中分選出來,分別在每個所述研磨後的陶瓷主體的相對兩端附上兩個外電極,得到多個多層陶瓷電容器。

改善效果

《多層陶瓷電容器及其製備方法》的多層陶瓷電容器的容量形成層上設定有附加層,附加層的附加電極層在容量形成層的投影落入相鄰的第一容量電極層或第二容量電極層上,因而被相鄰的第一容量層或第二容量電極層隔擋而不與最靠近的第二容量電極層或第一容量電極層直接相對,使得附加電極層與第一容量電極層和第二容量電極層均不產生靜電容量,並且不會對多層陶瓷電容器的高頻性能產生不利影響;附加電極層為鎳電極層,鎳能夠被永久磁鐵吸引,使得在製備該多層陶瓷電容器過程中,在倒角研磨陶瓷主體後能夠用永久磁鐵將陶瓷主體分選出來,分選方便。並且,第一容量電極層和第二容量電極層為銅電極層,使得該多層陶瓷電容器的等效串聯電阻和高頻損耗較低。

附圖說明

圖1為一實施方式的多層陶瓷電容器的結構示意圖;
圖2為圖1所示的多層陶瓷電容器的另一角度的結構示意圖;
圖3為二實施方式的多層陶瓷電容器的結構示意圖;
圖4為圖3所示的多層陶瓷電容器的另一角度的結構示意圖;
圖5為三實施方式的多層陶瓷電容器的結構示意圖;
圖6為圖5所示的多層陶瓷電容器的另一角度的結構示意圖;
圖7為一實施方式的多層陶瓷電容器的製備方法的流程圖。

權利要求

1.《多層陶瓷電容器及其製備方法》包括陶瓷主體和分別設定於所述陶瓷主體相對兩端的兩個外電極,其特徵在於,所述陶瓷主體包括容量形成層和層疊於所述容量形成層上的附加層,其中,所述容量形成層包括多個交替層疊的第一容量單元和第二容量單元,所述第一容量單元包括第一容量介電層和層疊於所述第一容量介電層上的第一容量電極層,所述第二容量單元包括第二容量介電層和層疊於所述第二容量介電層上的第二容量電極層;所述附加層包括多個層疊的附加單元,每個附加單元包括附加介電層和層疊於所述附加介電層上的附加電極層;所述第一容量電極層和第二容量電極層為銅電極層,所述附加電極層為鎳電極層,所述附加電極層與所述第一容量電極層和第二容量電極層中的一個相鄰,且所述附加電極層在所述容量形成層上的投影落入所述相鄰的第一容量電極層或第二容量電極層上;一個所述外電極與所述第一容量電極層連線,另一個所述外電極與所述第二容量電極層連線。
2.根據權利要求1所述的多層陶瓷電容器,其特徵在於,所述附加層為兩個,所述兩個附加層分別層疊於所述容量形成層相對的兩個表面上。
3.根據權利要求1所述的多層陶瓷電容器,其特徵在於,所述第一容量電極層與所述第二容量電極層在長度方向上部分相對,在寬度方向上完全正對。
4.根據權利要求1所述的多層陶瓷電容器,其特徵在於,所述第一容量電極層和第二容量電極層的厚度為1~2微米。
5.根據權利要求1所述的多層陶瓷電容器,其特徵在於,所述附加電極層的厚度為2~3微米。
6.根據權利要求1所述的多層陶瓷電容器,其特徵在於,所述附加單元的數量為2~3個。
7.根據權利要求1所述的多層陶瓷電容器,其特徵在於,還包括分別設定於所述陶瓷主體相對的兩個表面上的兩個保護層。
8.根據權利要求1所述的多層陶瓷電容器,其特徵在於,所述第一容量介電層和第二容量介電層的厚度為5~300微米。
9.一種多層陶瓷電容器,包括陶瓷主體和分別設定於所述陶瓷主體相對的兩端的兩個外電極,其特徵在於,所述陶瓷主體包括容量形成層和層疊於所述容量形成層上的附加層,其中,所述容量形成層包括多個交替層疊的第一容量單元和第二容量單元,所述第一容量單元包括第一容量介電層和層疊於所述第一容量介電層上的第一容量電極層,所述第二容量單元包括第二容量介電層和層疊於所述第二容量介電層上的第二容量電極層,所述第二容量電極層包括間隔設定的第一電極部和第二電極部,所述第一電極部與一個所述外電極連線,所述第二電極部與另一個所述外電極連線;所述附加層包括多個層疊的附加單元,每個附加單元包括附加介電層和層疊於所述附加介電層上的附加電極層,所述附加電極層包括間隔設定的第一附加電極部和第二附加電極部,所述附加電極層與其中一個所述第二容量電極層相鄰,且所述第一附加電極部在所述容量形成層上的投影落入所述第一電極部上,所述第二附加電極部在所述容量形成層上的投影落入所述第二電極部上;所述第一容量電極層和第二容量電極層為銅電極層,所述附加電極層為鎳電極層。
10.一種多層陶瓷電容器的製備方法,其特徵在於,包括如下步驟:製備多個陶瓷膜;製備多個層疊有第一容量電極膜的陶瓷膜、多個層疊有第二容量電極膜的陶瓷膜及多個層疊有附加電極膜的陶瓷膜,其中,所述第一容量電極膜和第二容量電極膜為銅電極膜,所述附加電極膜為鎳電極膜;將所述多個層疊有第一容量電極膜的陶瓷膜和多個層疊有第二容量電極膜的陶瓷膜交替層疊得到層疊基板;在所述層疊基板上層疊所述多個層疊有附加電極膜的陶瓷膜,得到層疊體,將所述層疊體進行切割後燒結,得到多個陶瓷主體,其中,所述附加電極膜與所述第一容量電極膜和第二容量電極膜中的一個相鄰,且所述附加電極膜在所述層疊基板上的投影落入所述相鄰的第一容量電極膜或第二容量電極膜上;將所述多個陶瓷主體倒角研磨,然後用永久磁鐵將多個研磨後的陶瓷主體從研磨媒介及陶瓷碎屑中分選出來,分別在每個所述研磨後的陶瓷主體的相對兩端附上兩個外電極,得到多個多層陶瓷電容器。

實施方式

實施內容

為使《多層陶瓷電容器及其製備方法》的目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂,下面結合附圖對《多層陶瓷電容器及其製備方法》的具體實施方式做詳細的說明。
參閱圖1,一實施方式的多層陶瓷電容器100,包括陶瓷主體10和設定於陶瓷主體10沿長度方向的相對兩端的兩個外電極30。
陶瓷主體10包括容量形成層12和設定於容量形成層12上的附加層14。
容量形成層12包括多個交替層疊的第一容量單元和第二容量單元。第一容量單元包括第一容量介電層122和層疊於第一容量介電層122上的第一容量電極層124;第二容量單元包括第二容量介電層126和層疊於第二容量介電層126上的第二容量電極層128。
第一容量介電層122的主要成分為鋯酸鈣或鋯酸鍶。第一容量介電層122的厚度優選為5~300微米。第一容量介電層122的厚度小於5微米時多層陶瓷電容器100的耐電壓能力較差,第一容量介電層122的厚度大於300微米時,不利於多層陶瓷電容器100的小型化。
第一容量電極層124層疊於第一容量介電層122上,並覆蓋第一容量介電層122的部分表面,形成第一容量單元。
第一容量電極層124為銅電極層。銅的導電性能較好,使多層陶瓷電容器100的等效串聯電阻和高頻損耗較低,並且價格較低。
優選地,第一容量電極層124的厚度為1~2微米。第一容量電極層124的厚度小於1微米時,第一容量電極層124容易連續性惡化而使多層陶瓷電容器100的靜電容量下降。第一容量電極層124的厚度大於2微米時,不利於多層陶瓷電容器100的小型化,並增加了多層陶瓷電容器100的材料成本。
第二容量介電層126的材料與第一容量介電層122的材料相同。第二容量介電層126的厚度優選為5~300微米。
第二容量電極層128層疊於第二容量介電層126上,並覆蓋第二容量介電層126的部分表面,形成第二容量單元。
第二容量電極層128為銅電極層,銅的導電性能較好,使多層陶瓷電容器100的等效串聯電阻和高頻損耗較低,並且價格較低。
優選地,第二容量電極層128的厚度為1~2微米,以保證多層陶瓷電容器100的靜電容量的穩定性並使多層陶瓷電容器100的厚度較小,材料成本較低。
將多個第一容量單元和第二容量單元交替層疊得到容量形成層12。容量形成層12中,第一容量單元和第二容量單元的數量可以相同,也可以不同。
該實施方式中,第一容量單元和第二容量單元的數量相同,均為3個,且容量形成層12的沿厚度方向的相對的兩側分別為一個第一容量單元和一個第二容量單元。
可以理解,在其他實施方式中,第一容量單元和第二容量單元的數量均不限於3個。優選地,第一容量單元的數量為1~25個,第二容量單元的數量為1~25個。根據實際需要的靜電容量選擇合適數量的容量單元。
可以理解,在其他實施方式中,容量形成層12的沿厚度方向的相對兩側也可以分別為兩個第一容量單元,或者分別為兩個第二容量單元。
容量形成層12中,第一容量電極層124和第二容量電極層128在長度方向上部分相對,同時參閱圖2,第二容量電極層124和第二容量電極層128在寬度方向上完全正對。兩個外電極30分別設定於陶瓷主體10的沿長度方向的相對兩端。多個第一容量電極層124與其中一個外電極30連線,多個第二容量電極層128與另一個外電極30連線,使得第一容量電極層124與第二容量電極層128具有相反電極性,從而形成靜電容量。
附加層14包括多個附加單元。每個附加單元包括附加介電層142和層疊於附加介電層142上的附加電極層144。其中,附加層14的附加介電層142層疊於容量形成層12上。
附加介電層142的主要成分為鋯酸鈣或鋯酸鍶,附加介電層142的材料與第一容量介電層122的材料相同。優選地,附加介電層142的厚度為5~14微米,厚度小於5微米則製備難度較大,厚度大於14微米則不利於多層陶瓷電容器100的小型化。
附加電極層144為鎳電極層,以使倒角研磨後的陶瓷主體10能夠被永久磁鐵吸引。優選地,附加電極層144的厚度為2~3微米。厚度小於2微米則不能提供足夠的鎳成分,使得永久磁鐵不能對倒角研磨後的陶瓷主體10產生足夠的吸引力而不利於後續分選。厚度大於3微米則不利於多層陶瓷電容器100的小型化,且會增加材料成本。
優選地,附加單元的數量為2~3,以保證永久磁鐵對倒角研磨後的陶瓷主體10提供足夠的吸引力而將其吸引,以方便將倒角研磨後的陶瓷主體10從研磨媒介及陶瓷碎屑中分選出來,提高生產效率,同時使陶瓷主體10的厚度較小。
該實施方式中,附加層14的數量為一,一個附加層14設定於容量形成層12的沿厚度方向的一側,層疊於容量形成層12的上方。設定一個附加層14以使多層陶瓷電容器100的厚度較小,利於多層陶瓷電容器100的小型化。
該實施方式中,附加電極層144與其中一個第二容量電極層128相鄰,且附加電極層144在容量形成層12上的投影完全落入第二容量電極層128上。
該實施方式中,附加電極層144與相鄰的第二容量電極層128在長度方向和寬度方向上完全正對。在另外的實施方式中,附加電極層144在容量形成層12上的投影完全落入第二容量電極層128上的同時,附加電極層144的長度可以小於第二容量電極層128的長度,附加電極層144的寬度可以小於第二容量電極層128的寬度。但為了提供足夠的鎳和為了製備上的方便,附加電極層144的長度和寬度優選為分別與相鄰的第二容量電極層128的長度和寬度相等。
該實施方式中,附加電極層144和第二容量電極層128與其中一個外電極30連線,並且附加電極層144在容量形成層12上的投影完全落入第二容量電極層128上,使得附加電極層144被相鄰的第二容量電極層128隔擋而不與最靠近的第一容量電極層124直接相對,因而附加電極層144與第一容量電極層124和第二容量電極層128均不會產生靜電容量。亦即是說,通過合理設定,附加層14不對多層陶瓷電容器100的靜電容量值產生實質影響,並且不對多層陶瓷電容器100的高頻特性產生不利影響。
在另外的實施方式中,附加電極層144在容量形成層12上的投影完全落入第二容量電極層128上的同時,長度小於第二容量電極層128的長度,從而可以不與任何一個外電極30連線。在這種情況下,附加電極層144被相鄰的第二容量電極層128隔擋而不與最靠近的第一容量電極層124直接相對,因而附加電極層144與第一容量電極層124和第二容量電極層128均不會產生靜電容量,因而不會對多層陶瓷電容器100的靜電容量值產生實質影響,並且不對多層陶瓷電容器100的高頻特性產生不利影響。
兩個外電極30為銅電極。其中一個外電極30與多個第一容量電極層124連線,以將多個第一容量電極層124引至外部電路,另一個外電極30與多個第二容量電極層128和多個附加電極層144連線,以將多個第二容量電極層128引至外部電路。
優選地,多層陶瓷電容器100還包括分別設定於陶瓷主體10沿厚度方向的相對兩端的兩個保護層50。
一個保護層50層疊於附加層14上,另一個保護層50層疊於容量形成層12遠離附加層14的表面上。兩個保護層50將陶瓷主體10夾持於中間,能夠很好地保護陶瓷主體10。
保護層50的材料與第一容量介電層122的材料相同。優選地,保護層50的厚度為40~200微米。厚度小於40微米不能對陶瓷主體10提供有效的保護,厚度大於200微米不利於多層陶瓷電容器100小型化。
第一容量介電層122、第二容量介電層126、附加介電層142和保護層50的材料相同,因而具有相同的燒結特性,有利於獲得緻密均勻的陶瓷主體10,且使陶瓷主體10和兩個保護層50之間的緻密性較高。
上述多層陶瓷電容器100的容量形成層12上設定有附加層14,附加層14的附加電極層144在容量形成層12上的投影落入相鄰的第二容量電極層128上,因而,附加電極層144被相鄰的第二容量電極層128隔擋而不與最靠近的第一容量電極層124直接相對,且附加電極層144和第二容量電極層128與同一個外電極30連線,使得附加電極層144與第一容量電極層124和第二容量電極層128均不會產生靜電容量,使得附加層14不會對多層陶瓷電容器100的高頻特性產生不利影響;附加電極層144為鎳電極層,鎳能夠被磁鐵吸引,使得在製備該多層陶瓷電容器100過程中,在倒角研磨相對兩端分別層疊有兩個保護層50的陶瓷主體10後能夠用永久磁鐵將相對兩端分別層疊有兩個保護層50的陶瓷主體10分選出來,分選方便。並且,第一容量電極層124和第二容量電極層128為銅電極層,使得該多層陶瓷電容器100的等效串聯電阻和高頻損耗較低。
可以理解,在其他實施方式中,第一容量電極層124和第二容量電極層128在長度方向上完全正對,在寬度方向上部分相對,這種情況下,兩個外電極30設定於陶瓷主體10沿寬度方向的相對兩端。
可以理解,在其他實施方式中,附加電極層144也可以與其中一個第一容量電極層124相鄰,此時,附加電極層144在容量形成層12上的投影落入相鄰的第一容量電極層124上,並被該相鄰的第一容量電極層124隔擋而不與最靠近的第二容量電極層128直接相對。
參閱圖3,二實施方式的多層陶瓷電容器200,包括陶瓷主體20、設定於陶瓷主體20沿長度方向相對兩端的兩個外電極40及分別設定於陶瓷主體20沿厚度方向的相對兩端的兩個保護層60。
陶瓷主體20包括容量形成層22和設定於容量形成層22上的附加層24。
容量形成層22包括多個交替層疊的第一容量單元和第二容量單元。第一容量單元包括第一容量介電層222和層疊於第一容量介電層222上的第一容量電極層224;第二容量單元包括第二容量介電層226和層疊於第二容量介電層226上的第二容量電極層228。
第一容量介電層222的主要成分為鋯酸鈣或鋯酸鍶。第一容量介電層222的厚度優選為5~300微米。
第一容量電極層224層疊於第一容量介電層222上,並覆蓋第一容量介電層222的部分表面,形成第一容量單元。
第一容量電極層224為銅電極層。優選地,第一容量電極層224的厚度為1~2微米。
第二容量介電層226的材料與第一容量介電層222的材料相同。第二容量介電層226的厚度優選為5~300微米。
第二容量電極層228層疊於第二容量介電層226上,並覆蓋第二容量介電層226的部分表面,形成第二容量單元。
第二容量電極層228為銅電極層。優選地,第二容量電極層228的厚度為1~2微米。
將多個第一容量單元和第二容量單元交替層疊,得到容量形成層22。容量形成層22中,第一容量單元和第二容量單元的數量可以相同,也可以不同。
該實施方式中,第一容量單元和第二容量單元的數量相同,均為4個,且容量形成層22的沿厚度方向的相對的兩側分別為一個第一容量單元和一個第二容量單元。
可以理解,在其他實施方式中,第一容量單元和第二容量單元的數量均不限於4個。優選地,第一容量單元的數量為1~25個,第二容量單元的數量為1~25個。根據實際需要的靜電容量選擇合適數量的容量單元。
可以理解,在其他實施方式中,容量形成層22的沿厚度方向的相對兩側也可以分別為兩個第一容量單元,或者分別為兩個第二容量單元。
容量形成層22中,第一容量電極層224和第二容量電極層228在長度方向上部分相對,同時參閱圖4,第一容量電極層224和第二容量電極層228在寬度方向上完全正對。兩個外電極40分別設定於陶瓷主體20的沿長度方向的相對兩端。多個第一容量電極層224與其中一個外電極40連線,多個第二容量電極層228與另一個外電極40連線,使得第一容量電極層224與第二容量電極層228具有相反的電極性,從而形成靜電容量。
附加層24的結構與附加層14相同,不同的是,附加層24為兩個,兩個附加層24分別設定於容量形成層22沿厚度方向的相對兩端,分別層疊於容量形成層22的相對的兩個表面上。每個附加層24包括多個附加單元。每個附加單元包括附加介電層242和層疊於附加介電層242上的附加電極層244。其中,附加層24的附加介電層242層疊於容量形成層22上。
附加介電層242的主要成分為鋯酸鈣或鋯酸鍶,附加介電層242的材料與第一容量介電層222的材料相同。優選地,附加介電層242的厚度為5~14微米。
附加電極層244為鎳電極層。優選地,附加電極層244的厚度為2~3微米。
容量形成層22的其中一個第二容量電極層228與其中一個附加層24的附加電極層244相鄰,該附加層24的附加電極層244在容量形成層22上的投影落入相鄰的第二容量電極層228上。該實施方式中附加電極層244與相鄰的第二容量電極層228在長度方向和寬度方向上完全正對。在另外的實施方式中,附加電極層244在容量形成層22上的投影完全落入第二容量電極層228上的同時,附加電極層244的長度可以小於第二容量電極層228的長度,附加電極層244的寬度可以小於第二容量電極層228的寬度。
附加電極層244與相鄰的第二容量電極層228在長度方向和寬度方向上完全正對的方式,製備較為方便,且能夠提供更多的鎳,提高被永久磁鐵吸引的吸引力。
該實施方式中,其中一個附加層24的附加電極層244和第二容量電極層228與一個外電極40連線,並且該附加層24的附加電極層244被相鄰的第二容量電極層228隔擋而不與最靠近的第一容量電極層224直接相對,因而附加電極層244與第一容量電極層224和第二容量電極層228均不會產生靜電容量。亦即是說,通過合理設定,附加層24不對多層陶瓷電容器200的靜電容量值產生實質影響,並且不對多層陶瓷電容器200的高頻特性產生不利影響。
在另外的實施方式中,其中一個附加層24的附加電極層244在容量形成層12上的投影完全落入第二容量電極層228上的同時,長度小於第二容量電極層228的長度,從而可以不與任何一個外電極40連線。在這種情況下,該附加層24的附加電極層244被相鄰的第二容量電極層228隔擋而不與最靠近的第一容量電極層224直接相對,因而附加電極層244與第一容量電極層224和第二容量電極層228均不會產生靜電容量,因而不會對多層陶瓷電容器200的靜電容量值產生實質影響,並且不對多層陶瓷電容器200的高頻特性產生不利影響。
類似地,容量形成層22的其中一個第一容量電極層224與另一個附加層24的附加電極層244相鄰,該附加層24的附加電極層244在容量形成層22上的投影落入相鄰的第一容量電極層224上,並被該相鄰的第一容量電極層224隔擋而不與最靠近的第二容量電極層228直接相對,從而該附加層24也不對多層陶瓷電容器200的靜電容量值產生實質影響,並且不對多層陶瓷電容器200的高頻特性產生不利影響。
保護層60的結構與保護層50相同。保護層60的材料與第一容量介電層222的材料相同。兩個保護層60分別層疊於陶瓷主體20的相對的兩端。一個保護層60層疊於其中一個附加層24上,另一個保護層60層疊於另一個附加層24上,從而能夠很好地保護陶瓷主體20。
上述多層陶瓷電容器200的容量形成層22上設定有附加層24,通過合理設定附加層24,使附加層24不會對多層陶瓷電容器200的靜電容量值產生實質影響,並且不會對多層陶瓷電容器200的高頻特性產生不利影響,且附加電極層244為鎳電極層,鎳能夠被磁鐵吸引,使得在製備該多層陶瓷電容器200過程中,在倒角研磨相對兩端分別層疊有兩個保護層60的陶瓷主體20後能夠用永久磁鐵將相對兩端分別層疊有兩個保護層60的陶瓷主體20分選出來,分選方便。並且,第一容量電極層224和第二容量電極層228為銅電極層,使得該多層陶瓷電容器200的等效串聯電阻和高頻損耗較低。
上述多層陶瓷電容器200的陶瓷主體20包括1~25個第一容量單元和1~25個第二容量單元,因此陶瓷主體20的重量具有一定的範圍值。為了能夠使研磨後的相對兩端分別層疊有兩個保護層60的陶瓷主體20被永久磁鐵吸引,併兼顧小型化要求,優選地,每個附加層24包括2~3個附加單元。如此則陶瓷主體20的鎳電極數量為4~6個,所以永久磁鐵對不同重量的陶瓷主體20均能夠產生足夠的吸引力。
在其他實施方式中,只設定一個包括4~6個附加單元的附加層24,則在用永久磁鐵吸引重量較大的陶瓷主體20時,隨著陶瓷主體20定位取向不同,部分陶瓷主體20的附加層24可能遠離永久磁鐵而削弱永久磁鐵對陶瓷主體20的吸引力。
兩個附加層24分別設定於容量形成層22的沿厚度方向的兩端,每個附加層24包括2~3個附加單元,使得鎳電極層分布均勻,有利於永久磁鐵對重量較大的陶瓷主體20產生足夠的吸引力。
可以理解,在其他實施方式中,第一容量電極層224和第二容量電極層228在長度方向上完全正對,在寬度方向上部分相對,這種情況下,兩個外電極60設定於陶瓷主體20沿寬度方向的相對兩端。
參閱圖5,三實施方式的多層陶瓷電容器300,包括陶瓷主體70、設定於陶瓷主體70沿長度方向相對兩端的兩個外電極80及分別設定於陶瓷主體70沿厚度方向相對兩端的兩個保護層90。
陶瓷主體70包括容量形成層72和設定於容量形成層72上的附加層74。
容量形成層72包括多個交替層疊的第一容量單元和第二容量單元。第一容量單元包括第一容量介電層722和層疊於第一容量介電層722上的第一容量電極層724,第二容量單元包括第二容量介電層726和層疊於第二容量介電層726上的第二容量電極層728。
第一容量介電層722的主要成分為鋯酸鈣或鋯酸鍶。第一容量介電層722的厚度優選為5~300微米。
第一容量電極層724層疊於第一容量介電層722上,並覆蓋第一容量介電層722的部分表面,形成第一容量單元。
第一容量電極層724為銅電極層。優選地,第一容量電極層724的厚度為1~2微米。
第二容量介電層726的材料與第一容量介電層722的材料相同。第二容量介電層726的厚度優選為5~300微米。
第二容量電極層728包括間隔設定的第一電極部7282和第二電極部7284,第一電極部7282和第二電極部7284層疊於第二容量介電層726上,並覆蓋第二容量介電層726的部分表面,形成第二容量單元。
第二容量電極層728為銅電極層。優選地,第二容量電極層728的厚度為1~2微米。
將第一容量單元和第二容量單元交替層疊得到容量形成層72,且容量形成層72的沿厚度方向的相對的兩側分別為兩個第二容量單元。該實施方式中,第一容量單元的數量為4個,第二容量單元的數量為5個。
可以理解,在其他實施方中,第一容量單元的數量不限於4個,第二容量單元單元的數量也不限於5個。優選地,第一容量單元的數量為1~24個,第二容量單元的數量為1~25個,根據實際需要的靜電容量選擇合適數量的容量單元。
可以理解,在其他實施方式中,容量形成層72的沿厚度方向的相對兩側也可以分別為一個第一容量單元和一個第二容量單元。
第一電極部7282和第二電極部7284分別與兩個外電極80連線而具有相反的電極性。第一電極部7282和第二電極部7284均與第一容量電極層724在長度方向上部分相對,在寬度方向上完全正對,使得第一電極部7282和第二電極部7284分別與同一相鄰的第一容量電極層724形成靜電容量並構成了串聯電容結構,可以提高多層陶瓷電容器300耐受電壓的能力。
附加層74為兩個,分別設定於容量形成層72的沿厚度方向的兩端,分別層疊於容量形成層72的相對的兩個表面上。其中,附加層74的附加介電層742層疊於容量形成層72上。
附加層74包括多個附加單元。每個附加單元包括附加介電層742和層疊於附加介電層742上的附加電極層744。
附加介電層742的主要成分為鋯酸鈣或鋯酸鍶,附加介電層742的材料與第一容量介電層722的材料相同。優選地,附加介電層742的厚度為5~14微米。
附加電極層744為鎳電極層。優選地,附加電極層744的厚度為2~3微米。
其中一個附加層74的附加電極層744與其中一個第二容量電極層728相鄰,另一個附加層74的附加電極層744與另一個第二容量電極層728相鄰。附加電極層744包括間隔設定的第一附加電極部7442和第二附加電極部7444。第一附加電極部7442在容量形成層72上的投影落入相鄰的第一電極部7282,使得第一附加電極部7442被相鄰的第一電極部7282隔擋而不與最靠近的第一容量電極層724直接相對,第二附加電極部7444在容量形成層72上的投影落入第二電極部7284,使得第二附加電極部7444被相鄰的第二電極部7284隔擋而不與最靠近的第一容量電極層724直接相對。
第一附加電極部7442和第一電極部7282均與其中一個外電極80連線,並且第一附加電極部7442被相鄰的第一電極部7282完全隔擋而不與最靠近的第一容量電極層724直接相對,因而第一附加電極部7442與第一電極部7282和第一容量電極層724均不會產生靜電容量。第二附加電極部7444和第二電極部7284均與另一個外電極80連線,並且第二附加電極部7444被相鄰的第二電極部7284完全隔擋而不與最靠近的第一容量電極層724直接相對,因而第二附加電極部7444與第二電極部7284和第一容量電極層724均不會產生靜電容量。亦即是說,通過合理設定,附加層74不對多層陶瓷電容器300的靜電容量值產生實質影響,並且不對多層陶瓷電容器300的高頻特性產生不利影響。
在另外的實施方式中,附加電極層744在容量形成層72上的投影完全落入第二容量電極層728上的同時,第一附加電極部7442的長度可以小於第一電極部7282的長度,第二附加電極部7444的長度可以小於第二電極部7284的長度,從而第一附加電極部7442和第二附加電極部7444可以不與任何一個外電極80連線。在這種情況下,第一附加電極部7442被相鄰的第一電極部7282完全隔擋而不與最靠近的第一容量電極層724直接相對,因而第一附加電極部7442與第一電極部7282和第一容量電極層724均不會產生靜電容量,第二附加電極部7444被相鄰的第二電極部7284完全隔擋而不與最靠近的第一容量電極層724直接相對,因而第二附加電極部7444與第二電極部7284和第一容量電極層724均不會產生靜電容量。
保護層90的結構與保護層50相同。保護層90的材料與第一容量介電層722的材料相同。兩個保護層90分別層疊於陶瓷主體70的相對的兩端。一個保護層90層疊於其中一個附加層74上,另一個保護層90層疊於另一個附加層74上,從而能夠很好地保護陶瓷主體70。
上述多層陶瓷電容器300的陶瓷主體70包括1~24個第一容量單元和1~25個第二容量單元,因此陶瓷主體70的重量具有一定的範圍值。為了能夠使研磨後的相對兩端分別層疊有兩個保護層90的陶瓷主體70被永久磁鐵吸引,併兼顧小型化要求,優選地,每個附加層74包括2~3個附加單元。如此則陶瓷主體70的鎳電極數量為4~6個,所以永久磁鐵對不同重量的陶瓷主體70均能夠產生足夠的吸引力。
在其他實施方式中,只設定一個包括4~6個附加單元的附加層74,則在用永久磁鐵吸引重量較大的陶瓷主體70時,隨著陶瓷主體70定位取向不同,部分陶瓷主體70的附加層74可能遠離永久磁鐵而削弱永久磁鐵對陶瓷主體70的吸引力。
兩個附加層74分別設定於容量形成層72的沿厚度方向的兩端,每個附加層74包括2~3個附加單元,使得鎳電極層分布均勻,有利於永久磁鐵對重量較大的陶瓷主體70產生足夠的吸引力。
上述多層陶瓷電容器300的容量形成層72上設定有附加層74,通過合理設定附加層74,使附加層74不會對多層陶瓷電容器300的靜電容量值產生實質影響,並且不會對多層陶瓷電容器300的高頻特性產生不利影響。且附加電極層744為鎳電極層,鎳能夠被永久磁鐵吸引,使得在製備該多層陶瓷電容器300過程中,倒角研磨後的相對兩端分別層疊有兩個保護層90的陶瓷主體70後能夠用永久磁鐵分選出來,分選方便。並且,第一容量電極層724和第二容量電極層728為銅電極層,使得該多層陶瓷電容器300的等效串聯電阻和高頻損耗較低。
可以理解,在其他實施方式中,第一容量電極層724和第二容量電極層728在長度方向上完全正對,在寬度方向上部分相對,這種情況下,兩個外電極80設定於陶瓷主體70沿寬度方向的相對兩端。
參閱圖7,一實施方式的多層陶瓷電容器的製備方法,包括如下步驟:
步驟S110:製備多個陶瓷膜。
將陶瓷粉、有機粘合劑和有機溶劑混合併球磨形成均勻的陶瓷漿料,採用流延法將陶瓷漿料形成多個陶瓷膜。
陶瓷粉、有機粘合劑和有機溶劑的質量比為10:3~5:6~9。其中,陶瓷粉主要成分為鋯酸鈣或鋯酸鍶;有機粘合劑為聚乙烯醇縮丁醛;有機溶劑為甲苯和乙醇的混合溶劑,其中,甲苯和乙醇的體積比優選為1:1~2:1。
步驟S120:製備多個層疊有第一容量電極膜的陶瓷膜、多個層疊有第二容量電極膜的陶瓷膜及多個層疊有附加電極膜的陶瓷膜。
用絲網印刷工藝分別獨立地將銅金屬漿料和鎳金屬漿料印刷在由步驟S110製得的陶瓷膜上,形成預定的內電極圖案,烘乾後分別形成多個層疊有第一容量電極膜的陶瓷膜、多個層疊有第二容量電極膜的陶瓷膜及多個層疊有附加電極膜的陶瓷膜。
其中,第一容量電極膜和第二容量電極膜均為由銅金屬漿料形成的銅電極膜。附加電極膜為由鎳金屬漿料形成的鎳電極膜。
步驟S130:將多個層疊有第一容量電極膜的陶瓷膜和多個層疊有第二容量電極膜的陶瓷膜交替層疊得到層疊基板。
層疊基板中,第一容量電極膜和第二容量電極膜在長度方向上部分相對,在寬度方向上完全正對。
在其他實施方式中,第一容量電極膜和第二容量電極膜也可以在寬度方向上部分相對,在長度方向上完全正對。
在另外的實施方式中,第二容量電極膜包括間隔設定的第一電極膜和第二電極膜。第一電極膜與第一容量電極膜在長度方向上部分相對,在寬度方向上完全正對。第二電極膜與第一容量電極膜在長度方向上部分相對,在寬度方向上完全正對。
步驟S140:在層疊基板上層疊多個層疊有附加電極膜的陶瓷膜,得到層疊體,將層疊體進行切割後燒結,得到多個陶瓷主體,其中,附加電極膜與第一容量電極膜和第二容量電極膜中的一個相鄰,且附加電極膜在層疊基板上的投影落入相鄰的第一容量電極膜或第二容量電極膜上。
在一實施方式中,將多個層疊有附加電極膜的陶瓷膜層疊於層疊基板的一個表面上得到層疊體。
在二實施方式中,將多個層疊有附加電極膜的陶瓷膜層疊於層疊基板的一個表面上,再將多個層疊有附加電極膜的陶瓷膜層疊於層疊基板的相對的另一個表面上得到層疊體。
在優選的實施方式中,在層疊基板上層疊多個層疊有附加電極膜的陶瓷膜後,還在層疊體的相對的兩端分別層疊多個陶瓷膜後,再進行壓合切割排粘,最後進行燒結。
將層疊體用如等靜壓法壓合,使層疊體內各膜層緊密粘接,然後按預定尺寸縱橫切割,得到多個長方體晶片狀的小層疊體。
在中性氣氛如氮氣氣氛中,將多個小層疊體加熱至400~600℃並保溫3小時~6小時以排除粘合劑,再在由經過加濕的氮氣和氫氣的混合氣體(氫氣的體積是氮氣的體積的0.1~3%)形成的還原氣氛中,將排除粘合劑後的多個小層疊體加熱至980~1050℃並保溫1.5~3小時進行燒結,得到多個陶瓷主體。
其中,第一容量電極膜、第二容量電極膜和附加電極膜經過燒結後,分別形成陶瓷主體的第一容量電極層、第二容量電極層和附加電極層;層疊有第一容量電極膜的陶瓷膜、層疊有第二容量電極膜的陶瓷膜及層疊有附加電極膜的陶瓷膜經燒結後,分別形成第一容量單元、第二容量單元及附加單元。
當在燒結前,還在層疊體的相對的兩端分別層疊多個陶瓷膜時,多個陶瓷膜在燒結後形成分別設定於陶瓷主體兩端的兩個保護層。
步驟S150:將多個陶瓷主體倒角研磨,然後用永久磁鐵將多個研磨後的陶瓷主體從研磨媒介及陶瓷碎屑中分選出來,分別在每個研磨後的陶瓷主體的相對兩端附上兩個外電極,得到多個多層陶瓷電容器。
將多個陶瓷主體倒角研磨,將研磨後的多個陶瓷主體先用篩網將其從較大的研磨媒介中分離出來,再用永久磁鐵將多個研磨後的陶瓷主體從較小的研磨媒介和陶瓷碎屑中分選出來,然後分別在多個倒角研磨後的陶瓷主體相對的兩個端面上塗覆銅金屬漿料,在中性氣氛如氮氣氣氛中,將多個塗覆有銅金屬漿料的陶瓷主體加熱至750~810℃並保溫10~12分鐘,以燒結銅金屬漿料,燒結後形成分別緊密附著在陶瓷主體相對的兩個端面上的兩個外電極,得到多個多層陶瓷電容器。
當陶瓷主體的相對兩端分別設定有兩個保護層時,研磨時,同時對保護層進行研磨,並用永久磁鐵將研磨後的相對兩端分別設定有兩個保護層的陶瓷主體從研磨媒介及陶瓷碎屑中分選出來。
上述多層陶瓷電容器的製備方法,由於在進行倒角研磨後,能夠採用永久磁鐵將倒角研磨後的多個陶瓷主體從研磨媒介中分選出來,無需人工逐一挑撿進行分選,從而提高了生產效率。

實施例

  • 實施例1
製備多層陶瓷電容器
1、將主要成分為鋯酸鈣的陶瓷粉、聚乙烯醇縮丁醛及甲苯和乙醇按體積比1.5:1混合的混合溶劑,按質量比為10:3:6混合併球磨形成均勻的陶瓷漿料,採用流延法將該陶瓷漿料流延形成多個陶瓷膜;
2、用絲網印刷工藝分別獨立地將銅金屬漿料和鎳金屬漿料印刷在陶瓷膜上,形成預定的內電極圖案,烘乾後分別形成多個層疊有第一容量電極膜的陶瓷膜、多個層疊有第二容量電極膜的陶瓷膜及多個層疊有附加電極膜的陶瓷膜;
3、將1個層疊有第一容量電極膜的陶瓷膜和1個層疊有第二容量電極膜的陶瓷膜交替層疊得到層疊基板;
4、在層疊基板的一個表面上層疊2個層疊有附加電極膜的陶瓷膜,然後在層疊有附加電極膜的陶瓷膜上層疊2個陶瓷膜,在層疊基板遠離層疊多個層疊有附加電極膜的陶瓷膜的表面上層疊2個陶瓷膜得到層疊體,將該層疊體切割成多個小層疊體,在氮氣氣氛中,將多個小層疊體加熱至500℃並保溫4小時以排除粘合劑,再在由經過加濕的氮氣和氫氣的混合氣體(氫氣的體積是氮氣的體積的3%)形成的還原氣氛中,將排除粘合劑後的多個小層疊體加熱至1050℃並保溫1.5小時進行燒結,得到多個相對的兩個端面上分別設定有兩個保護層的陶瓷主體;
5、將多個上述設定有保護層的陶瓷主體與研磨媒介及去離子水混合,以行星磨的方法倒角研磨。將研磨後的多個陶瓷主體先用篩網將其從較大的研磨媒介中分離出來,再用永久磁鐵將其從較小的研磨媒介和陶瓷碎屑中吸起分離出來;
6、在多個倒角研磨後的陶瓷主體的沿長度方向的相對的兩個端面上塗覆銅金屬漿料,在氮氣氣氛中,將多個塗覆有銅金屬漿料的陶瓷主體加熱至810℃並保溫12分鐘,以燒結銅金屬漿料,形成分別緊密附著在陶瓷主體的沿長度方向的相對的兩個端面上的兩個銅外電極,得到多個0402規格的多層陶瓷電容器;
每個多層陶瓷電容器包括陶瓷主體和設定於陶瓷主體沿長度方向的相對的兩端的兩個外電極。陶瓷主體包括容量形成層和層疊於容量形成層上的附加層,容量形成層包括1個第一容量單元和1個層疊於第一容量單元上的第二容量單元,第一容量單元包括第一容量介電層和層疊於第一容量介電層上的第一容量電極層,第二容量單元包括第二容量介電層和層疊於第二容量介電層上的第二容量電極層。第一容量電極層與第二容量電極層在長度方向上部分相對,在寬度方向上完全正對。第一容量介電層的厚度為30微米,第二容量介電層的厚度為300微米,第一容量電極層和第二容量電極層的厚度為2微米。附加層包括2個附加單元,每個附加單元包括附加介電層和層疊於附加介電層上的附加電極層,附加介電層的厚度為10微米,附加電極層的厚度為2.5微米。
附加電極層與相鄰的第二容量電極層完全正對,並被相鄰的第二容量電極層隔擋而不與第一容量電極層直接相對。一個外電極與第二容量電極層及附加電極層連線,另一個外電極與第一容量電極層連線。
陶瓷主體沿厚度方向的相對兩端還分別形成有兩個保護層。其中,層疊於附加層上的保護層的厚度為60微米,層疊於容量形成層遠離附加層的表面上的保護層的厚度為60微米。
  • 實施例2
製備多層陶瓷電容器
1、將主要成分為鋯酸鈣的陶瓷粉、聚乙烯醇縮丁醛及甲苯和乙醇按體積比2:1混合的混合溶劑,按質量比為10:5:9混合併球磨形成均勻的陶瓷漿料,採用流延法將該陶瓷漿料流延形成多個陶瓷膜;
2、用絲網印刷工藝分別獨立地將銅金屬漿料和鎳金屬漿料印刷在陶瓷膜上,形成預定的內電極圖案,烘乾後分別形成多個層疊有第一容量電極膜的陶瓷膜、多個層疊有第二容量電極膜的陶瓷膜及多個層疊有附加電極膜的陶瓷膜;
3、將25個層疊有第一容量電極膜的陶瓷膜和25個層疊有第二容量電極膜的陶瓷膜交替層疊得到層疊基板;
4、在層疊基板的一個表面上層疊3個層疊有附加電極膜的陶瓷膜及在相對的另一個表面層疊3個層疊有附加電極膜的陶瓷膜,然後分別在兩側層疊有附加電極膜的陶瓷膜上層疊12個陶瓷膜得到層疊體,將該層疊體切割成多個小層疊體,在氮氣氣氛中,將多個小層疊體加熱至600℃並保溫6小時以排除粘合劑,再在由經過加濕的氮氣和氫氣的混合氣體(氫氣的體積是氮氣的體積的0.1%)形成的還原氣氛中,將排除粘合劑後的多個小層疊體加熱至950℃並保溫3小時進行燒結,得到多個相對的兩個端面上分別設定有兩個保護層的陶瓷主體;
5、將多個上述設定有保護層的陶瓷主體與研磨媒介及去離子水混合,以行星磨的方法倒角研磨。將研磨後的多個陶瓷主體先用篩網將其從較大的研磨媒介中分離出來,再用永久磁鐵將其從較小的研磨媒介和陶瓷碎屑中吸起分離出來;
6、在多個倒角研磨後的陶瓷主體的沿長度方向的相對的兩個端面上塗覆銅金屬漿料,在氮氣氣氛中,將多個塗覆有銅金屬漿料的陶瓷主體加熱至780℃並保溫10分鐘,以燒結銅金屬漿料,形成分別緊密附著在陶瓷主體的沿長度方向的相對的兩個端面上的兩個銅外電極,得到多個0402規格的多層陶瓷電容器;
每個多層陶瓷電容器包括陶瓷主體和設定於陶瓷主體沿長度方向的相對的兩端的兩個外電極。陶瓷主體包括容量形成層和層疊於容量形成層相對的兩個表面上的兩個附加層,容量形成層包括交替層疊的25個第一容量單元和25個第二容量單元,第一容量單元包括第一容量介電層和層疊於第一容量介電層上的第一容量電極層,第二容量單元包括第二容量介電層和層疊於第二容量介電層上的第二容量電極層。第一容量電極層與第二容量電極層在長度方向上部分相對,在寬度方向上完全正對。第一容量介電層和第二容量介電層的厚度為5微米,第一容量電極層和第二容量電極層的厚度為1微米。每個附加層包括3個附加單元,每個附加單元包括附加介電層和層疊於附加介電層上的附加電極層,附加介電層的厚度為5微米,附加電極層的厚度為3微米。
其中一個附加層的附加電極層與其中一個第二容量電極層相鄰,並與該相鄰的第二容量電極層完全正對,並被相鄰的第二容量電極層隔擋而不與第一容量電極層直接相對。另一個附加層的附加電極層與其中一個第一容量電極層相鄰,並與該相鄰的第一容量電極層完全正對,並被相鄰的第一容量電極層隔擋而不與第二容量電極層直接相對。一個外電極與第二容量電極層及其中一個附加層的附加電極層連線,另一個外電極與第一容量電極層及另一個附加層的附加電極層連線。
陶瓷主體沿厚度方向的相對兩端還分別形成有層疊於兩個附加層上的兩個保護層,每個保護層的厚度為60微米。
  • 實施例3
製備多層陶瓷電容器
1、將主要成分為鋯酸鈣的陶瓷粉、聚乙烯醇縮丁醛及甲苯和乙醇按體積比1:1混合的混合溶劑,按質量比為10:4:7混合併球磨形成均勻的陶瓷漿料,採用流延法將該陶瓷漿料流延形成多個陶瓷膜;
2、用絲網印刷工藝分別獨立地將銅金屬漿料和鎳金屬漿料印刷在陶瓷膜上,形成預定的內電極圖案,烘乾後分別形成多個層疊有第一容量電極膜的陶瓷膜、多個層疊有第二容量電極膜的陶瓷膜及多個層疊有附加電極膜的陶瓷膜;
3、將2個層疊有第一容量電極膜的陶瓷膜和3個層疊有第二容量電極膜的陶瓷膜交替層疊得到層疊基板;
4、在層疊基板的一個表面上層疊2個層疊有附加電極膜的陶瓷膜及在相對的另一個表面層疊3個層疊有附加電極膜的陶瓷膜,然後分別在兩側的層疊有附加電極膜的陶瓷膜上層疊2個陶瓷膜得到層疊體,將該層疊體切割成多個小層疊體,在氮氣氣氛中,將多個小層疊體加熱至400℃並保溫3小時以排除粘合劑,再在由經過加濕的氮氣和氫氣的混合氣體(氫氣的體積是氮氣的體積的1.5%)形成的還原氣氛中,將排除粘合劑後的多個小層疊體加熱至1010℃並保溫2小時進行燒結,得到多個相對的兩個端面上分別設定有兩個保護層的陶瓷主體;
5、將多個上述設定有保護層的陶瓷主體與研磨媒介及去離子水混合,以行星磨的方法倒角研磨。將研磨後的多個陶瓷主體先用篩網將其從較大的研磨媒介中分離出來,再用永久磁鐵將其從較小的研磨媒介和陶瓷碎屑中吸起分離出來;
6、在多個倒角研磨後的陶瓷主體的沿長度方向的相對的兩個端面上塗覆銅金屬漿料,在氮氣氣氛中,將多個塗覆有銅金屬漿料的陶瓷主體加熱至750℃並保溫11分鐘,以燒結銅金屬漿料,形成分別緊密附著在陶瓷主體的沿長度方向的相對的兩個端面上的兩個銅外電極,得到多個0201規格的多層陶瓷電容器;
每個多層陶瓷電容器包括陶瓷主體和設定於陶瓷主體沿長度方向的相對的兩端的兩個外電極。陶瓷主體包括容量形成層和層疊於容量形成層相對的兩個表面上的兩個附加層,容量形成層包括2個第一容量單元和3個第二容量單元,第一容量單元和第二容量單元交替層疊,第一容量單元包括第一容量介電層和層疊於第一容量介電層上的第一容量電極層,第二容量單元包括第二容量介電層和層疊於第二容量介電層上的第二容量電極層。第二容量電極層包括間隔設定的第一電極部和第二電極部。第一電極部和第二電極部均與第一容量電極層在長度方向上部分相對,在寬度方向上完全正對。第一容量介電層和第二容量介電層的厚度為20微米,第一容量電極層和第二容量電極層的厚度為1.5微米。一個附加層包括2個附加單元,另一個附加層包括3個附加單元,每個附加單元包括附加介電層和層疊於附加介電層上的附加電極層。附加電極層包括間隔設定的第一附加電極部和第二附加電極部。第一附加電極部與第一電極部完全正對,第二附加電極部與第二電極部完全正對,附加介電層的厚度為14微米,附加電極層的厚度為2微米。
第一附加電極部與第一電極部完全正對,第二附加電極部與第二電極部完全正對,第一附加電極部被第一電極部完全隔擋,第二附加電極部被第二電極部完全隔擋,使得第一附加電極部和第二附加電極部不與第一容量電極層直接相對,一個外電極與第一電極部及第一附加電極部連線,另一個外電極與第二電極部與及第二附加電極部連線。
陶瓷主體沿厚度方向的相對兩端還分別形成有層疊於兩個附加層上的兩個保護層,每個保護層的厚度為40微米。

對比例

《多層陶瓷電容器及其製備方法》採用與實施例1相同的原材料,按與實施例1基本相同的步驟製備多層陶瓷電容器,區別在於在層疊基板的一個表面上不層疊層疊有附加電極膜的陶瓷膜,而是在層疊基板相對的兩端分別層疊2個陶瓷膜。製備得到的每個多層陶瓷電容器包括沿厚度方向的相對兩端分別層疊有兩個保護層的容量形成層和設定於容量形成層沿長度方向的相對的兩端的兩個外電極。容量形成層的結構和保護層的結構均與實施例1相同,並且相對應的各介電層和各電極層以及保護層的厚度均與實施例1相同。
對實施例1~3和對比例1的多層陶瓷電容器進行測試:用HP4278A電橋在25℃下以1兆赫茲測試頻率及1.0Vrms測試電壓測試靜電容量,用網路分析儀測試高頻特性。測試結果示於表1。
表1測試結果
表1

標稱靜電容量(pF)
實測靜電容量範圍(pF)
實測平均靜電容量(pF)
自諧振頻率(兆赫茲)
自諧振頻率下的等效串聯電阻(兆歐)
品質因數
100兆赫茲
1000兆赫茲
3000兆赫茲
實施例1
0.5
0.406-0.593
0.503
8812
430
7402
731
218
實施例2
470
452~485
466
278
42
71
/
/
實施例3
1
0.914~1.087
0.997
6407
184
8648
844
225
對比例
0.5
0.403~0.589
0.496
8845
432
7368
727
217
由表1可知,實施例1~3和對比例1製得的多層陶瓷電容器,由於採用銅作內電極材料,等效串聯電阻和高頻損耗較低,高頻性能較好。並且,實施例1和對比例1的高頻性能水平相當,證明附加層的合理設定不會對多層陶瓷電容器的靜電容量產生實質影響,且不會對多層陶瓷電容器的高頻特性產生不利影響。

榮譽表彰

2020年7月,《多層陶瓷電容器及其製備方法》獲得第二十一屆中國專利銀獎。

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