大型單層陶瓷被動(dòng)元件帶有復(fù)合電極層的基片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 大型單層陶瓷被動(dòng)元件帶有復(fù)合電極層的基片，該大型單層陶瓷被動(dòng)元件基片為 正方形或正圓片的結(jié)構(gòu)體，通過陶瓷注射成形技術(shù)將以下特征制作出來，含：兩側(cè)具有電 極凸臺、圓角化的電極凸臺邊緣、電極凸臺與基片本體交接處以及基片本體的邊緣，經(jīng)過 復(fù)合脫黏法、氣氛與壓力控制燒結(jié)后，再采用低溫真空濺鍍布施復(fù)合電極層，成為一種大 型單層陶瓷被動(dòng)元件帶有復(fù)合電極層的基片，本發(fā)明所屬的技術(shù)領(lǐng)域，包含：陶瓷粉末注射 成形、復(fù)合脫黏、氣氛與壓力控制燒結(jié)以及低溫真空濺鍍復(fù)合鍍膜技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 市面上販?zhǔn)蹎螌犹沾杀粍?dòng)元件如陶瓷電容器（CeramicCapacitors)、壓敏電阻器 (MetalOxideVarsitor)以及壓電陶瓷器（PIEZ0)，已經(jīng)是過去百年來電子裝置如傳統(tǒng)電冰 箱、電視機(jī)、冷氣機(jī)，甚至到了近代各種吸塵機(jī)、服務(wù)器電源供應(yīng)器等，都是不能或缺的基本 電子被動(dòng)元件，估計(jì)每年全世界需求約有5兆片的市場供應(yīng)，但是其中有近1兆片是為大型 的單層陶瓷被動(dòng)元件，應(yīng)用在高端電流電壓忍受的精密電子裝置上。
[0003] 近年，電子產(chǎn)品過度重視小型化與高積集度的要求，大家的目光與研發(fā)精力都集 中在小型多層陶瓷被動(dòng)，而忽略了大型單層陶瓷被動(dòng)元件改進(jìn)，甚為可惜。其中，所有陶瓷 被動(dòng)元件的碰撞缺角損失（大型片的重量較大）、密度不均與電極涂布不良是困擾業(yè)界最 久的項(xiàng)目，必須以超額生產(chǎn)挑出不良品，并使用昂貴銀漿或銅漿涂布后，再次高溫?zé)Y(jié)以期 望獲得緊實(shí)的電極面與良品，除了加工耗損且消耗昂貴的電極材料之外，多次高溫?zé)Y(jié)與 制程轉(zhuǎn)換衍生的功能劣化、能源浪費(fèi)以及碳排放問題，著實(shí)應(yīng)該以更好的辦法改善。
[0004] 傳統(tǒng)的大型單層陶瓷被動(dòng)元件基片制程首先必須以大量的潤滑油脂與蠟基材料 混入陶瓷粉末中，經(jīng)由復(fù)雜耗時(shí)的球磨混粉與造粒方式，隨后采用大型的油壓壓錠機(jī)器，將 基片生坯壓制出來，由于大型陶瓷被動(dòng)元件基片的面積大（大于100mm2)且厚度超過1_， 壓結(jié)生坯體不能采用僅能以直角化設(shè)計(jì)，主要在于直壓模具的限制，有額外的突出特征會(huì) 造成應(yīng)力傳達(dá)不確實(shí)而累積在特征與直角邊緣，生壞體的粉末累積在這些特征位置便與在 生坯體中心部位便有差異，燒結(jié)過程容易扭曲變形。并且，直壓式模具設(shè)計(jì)圓角化必須在于 模具沖頭上形成鋒利生坯體模穴端的邊緣，這樣薄弱的鋒利邊緣很容易崩角進(jìn)而斷裂，維 護(hù)保養(yǎng)不易之外，亦容易造成生坯體的缺陷與掉落模具碎屑污染產(chǎn)品。
[0005] 直壓壓結(jié)后所得到的生坯，必須采用攏長的熱脫黏方式至少12小時(shí)的程序，才能 清除生坯體內(nèi)所含有的大量潤滑劑與蠟，然后進(jìn)行燒結(jié)獲得大型單層陶瓷被動(dòng)元件的基 片。因?yàn)闆]有有效的辦法形成凸臺特征與圓角化邊緣，便無法防止后制程碰撞、甚至是產(chǎn)品 遭受大電流與大電壓沖擊過程，邊角破裂及電極短路引發(fā)燒毀，是一直以來的問題。
[0006] 隨后，大型陶瓷被動(dòng)元件的基片須采用傳統(tǒng)的銀漿或是銅漿布施電極面，由于漿 料體中必須混入至少5%以上的低溫釉料作為燒結(jié)金屬電極與陶瓷面附著的輔助，導(dǎo)致電 極面積小無法發(fā)揮大型陶瓷被動(dòng)元件的真實(shí)功能，也因釉料加入影響電極附著力（普遍低 于2kg拉力），因此對于大型陶瓷被動(dòng)元件的功能影響甚劇。
[0007] 歸結(jié)現(xiàn)有技術(shù)發(fā)生的缺失點(diǎn)，包含如下：
[0008] 大型陶瓷被動(dòng)元件生坯都使用干式油壓機(jī)直壓方法，遭遇到大面積與厚度厚的 產(chǎn)品需求時(shí)，由于壓力傳達(dá)不夠均勻，粉末容易在邊角、表面與中心區(qū)形成不均勻的密度 分布，燒結(jié)后基片扭曲變形很大。
[0009] 使用干壓成形為了要解決上述生產(chǎn)問題，添加了更多的潤滑劑，造成脫黏排膠 制程攏長，生產(chǎn)效率低。使用過多潤滑劑導(dǎo)致收縮比值大于1.2(意味要獲得1mm的尺寸時(shí)， 生坯要控制在1. 2mm)，脫黏排膠的時(shí)間必須要增加。
[0010] 由于干壓法模具的限制，上述大型陶瓷被動(dòng)元件基片的邊緣都是直角，且無法 創(chuàng)造電極面與本體的區(qū)隔凸臺特征，當(dāng)進(jìn)行電極面涂布施工的時(shí)候，非常容易地產(chǎn)生溢度 與不同心等問題。影響產(chǎn)品電氣功能甚劇。
[0011] 以傳統(tǒng)銀漿與銅漿以網(wǎng)印施工后進(jìn)行二次燒結(jié)，或是傳統(tǒng)的真空濺鍍銅電極，對 于焊錫合金化抵抗能力甚于薄弱，在大電壓與電流的沖擊之下，無法忍受高溫而產(chǎn)生電極 液化，阻抗升高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 有鑒于上述現(xiàn)有的缺失，本發(fā)明的主要目的就是在提供一種大型單層陶瓷被動(dòng)元 件帶有復(fù)合電極層的基片，該大型單層陶瓷被動(dòng)元件基片為正方形或正圓片的結(jié)構(gòu)體，透 過陶瓷注射成形技術(shù)將以下特征制作出來，含：兩側(cè)具有電極凸臺、圓角化的電極凸臺邊 緣、電極凸臺與基片本體交接處以及基片本體的邊緣，經(jīng)過復(fù)合脫黏法、氣氛與壓力控制 燒結(jié)后，再采用低溫真空濺鍍布施復(fù)合電極層，成為一種大型單層陶瓷被動(dòng)元件帶有復(fù)合 電極層的基片，以期克服現(xiàn)有技術(shù)制作的產(chǎn)品的困難點(diǎn)。
[0013] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)手段，程序如下：
[0014] 陶瓷被動(dòng)元件的粉末體與高分子聚合物黏結(jié)劑的混合，其中高分子聚合物黏結(jié)劑 包含石蠟：硬脂酸鋅：高密度線性聚乙烯（HDPE):乙烯、醋酸乙烯酯共聚合物（EVA)，經(jīng)過 均勻混合制成2?8mm的顆?；蚨嘟撬槠?，提供注射成形之用。
[0015] 經(jīng)過注射成形機(jī)將上述材料注射于具有特殊電極凸臺與圓角化的產(chǎn)品模具內(nèi)，形 成一種大型單層陶瓷被動(dòng)元件的生述體（GreenPart)。
[0016] 該生坯體可采用復(fù)合式脫黏技術(shù)，即在有機(jī)溶劑中快速去除高分子聚合物黏結(jié)劑 中所含有的石蠟與硬脂酸鋅至少超過95%體積百分比以上；然后，再以熱脫黏方式去除剩 余的高密度線性聚乙烯（HDPE)和乙烯、醋酸乙烯酯共聚合物（EVA)以及殘留的低熔點(diǎn)黏 結(jié)劑。通過此制程獲得大型單層陶瓷被動(dòng)元件脫黏后的生坯體稱為棕坯體（BrownPart)。 通常熱脫黏階段會(huì)結(jié)合最后段的高溫?zé)Y(jié)爐一同進(jìn)行。
[0017] 熱脫黏與高溫?zé)Y(jié)采用可控制氣氛與壓力的燒結(jié)爐，在熱脫黏段使用氮?dú)夥赵?60?80kpa(0. 5?0? 6atm)壓力下，方便殘留的高分子聚合物黏結(jié)劑能夠在低壓力下由固 體轉(zhuǎn)化成氣體，汽化分解去除，控制熱脫黏溫度在約600°C后轉(zhuǎn)換成高溫?zé)Y(jié)；隨后在高溫 燒結(jié)段，則切換至一般空氣并設(shè)定壓力范圍在102?110kpa(l. 0?1. latm)壓力，燒結(jié)后 得到大型單層陶瓷被動(dòng)元件的基片。
[0018] 清潔燒結(jié)后基片表面的電極凸臺，簡單的以高壓空氣吹帶毛刷清除其表面粉塵。
[0019] 以低溫真空濺鍍布施復(fù)合電極于此大型單層陶瓷被動(dòng)元件基片的電極凸臺上，此 電極結(jié)構(gòu)使用的鍍膜方式為先布施第一復(fù)合層的過渡層，采用以鎳鉻合金（Cr-Ni)與其為 主的其他合金等作為陶瓷被動(dòng)元件基片材料與第一復(fù)合層的導(dǎo)電層的接合與過渡功能，然 后再次布施第一復(fù)合層的導(dǎo)電層，如銅（Cu)/鋁（A1)等導(dǎo)電性良好的賤金屬，第一復(fù)合層 的過渡層與導(dǎo)電層組合形成一個(gè)基本的復(fù)合電極層，如此重復(fù)至少一次的復(fù)數(shù)次施工。
[0020] 完成一種大型單層陶瓷被動(dòng)元件帶有復(fù)合電極層的基片。
[0021] 此外，本發(fā)明進(jìn)一步揭露一種大型單層陶瓷被動(dòng)元件帶有復(fù)合電極層的基片：
[0022] 該大型單層陶瓷被動(dòng)元件基片為正方形或正圓片的結(jié)構(gòu)體，透過陶瓷注射成形 技術(shù)將以下特征制作出來，含：兩側(cè)具有電極凸臺、圓角化的電極凸臺邊緣、電極凸臺與基 片本體交接處以及基片本體的邊緣，將傳統(tǒng)直壓模具無法大量制作的特征成形后，大大提 升制造基片的生產(chǎn)效率減少后續(xù)制程碰撞缺角的損失。
[0023] 隨后，經(jīng)過復(fù)合脫黏法、氣氛與壓力控制燒結(jié)后，再采用低溫真空濺鍍布施復(fù)合 電極層，采用以過渡層與導(dǎo)電層組合的復(fù)合層，可大大改善焊錫侵蝕電極所造成的電極附 著力下降、耐電壓通流差的功能，同時(shí)有效增加電極面積，提升整體陶瓷被動(dòng)元件功能。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發(fā)明大型單層陶瓷被動(dòng)元件帶有復(fù)合電極層的基片的流程圖。
[0025] 圖2為本發(fā)明大型單層陶瓷被動(dòng)元件帶有復(fù)合電極層的基片的陶瓷粉末注射成 形實(shí)施例圖。
[0026] 圖3為本發(fā)明大型單層陶瓷被動(dòng)元件帶有復(fù)合電極層的基片的復(fù)合脫黏的基理 例圖。
[0027] 圖4為本發(fā)明大型單層陶瓷被動(dòng)元件帶有復(fù)合電極層的基片的具有電極凸臺與 圓角化的基片實(shí)施例圖。
[0028] 圖5為本發(fā)明大型單層陶瓷被動(dòng)元件帶有復(fù)合電極層的基片的基片上電極凸臺 特征的功能解釋例圖。
[0029] 圖6為本發(fā)明大型單層陶瓷被動(dòng)元件帶有復(fù)合電極層的基片所敘述的復(fù)合鍍層 實(shí)施例圖。
[0030] 圖7為本發(fā)明大型單層陶瓷被動(dòng)元件帶有復(fù)合電極層的基片所敘述的復(fù)合鍍層 能夠作為錫-銅共晶熔