大型單層陶瓷被動元件帶有復合電極層的基片的制作方法
【技術領域】
[0001] 大型單層陶瓷被動元件帶有復合電極層的基片，該大型單層陶瓷被動元件基片為 正方形或正圓片的結構體，通過陶瓷注射成形技術將以下特征制作出來，含：兩側具有電 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，經過 復合脫黏法、氣氛與壓力控制燒結后，再采用低溫真空濺鍍布施復合電極層，成為一種大 型單層陶瓷被動元件帶有復合電極層的基片，本發(fā)明所屬的技術領域，包含：陶瓷粉末注射 成形、復合脫黏、氣氛與壓力控制燒結以及低溫真空濺鍍復合鍍膜技術。
【背景技術】
[0002] 市面上販售單層陶瓷被動元件如陶瓷電容器（CeramicCapacitors)、壓敏電阻器 (MetalOxideVarsitor)以及壓電陶瓷器（PIEZ0)，已經是過去百年來電子裝置如傳統(tǒng)電冰 箱、電視機、冷氣機，甚至到了近代各種吸塵機、服務器電源供應器等，都是不能或缺的基本 電子被動元件，估計每年全世界需求約有5兆片的市場供應，但是其中有近1兆片是為大型 的單層陶瓷被動元件，應用在高端電流電壓忍受的精密電子裝置上。
[0003] 近年，電子產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，而忽略了大型單層陶瓷被動元件改進，甚為可惜。其中，所有陶瓷 被動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 久的項目，必須以超額生產挑出不良品，并使用昂貴銀漿或銅漿涂布后，再次高溫燒結以期 望獲得緊實的電極面與良品，除了加工耗損且消耗昂貴的電極材料之外，多次高溫燒結與 制程轉換衍生的功能劣化、能源浪費以及碳排放問題，著實應該以更好的辦法改善。
[0004] 傳統(tǒng)的大型單層陶瓷被動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，經由復雜耗時的球磨混粉與造粒方式，隨后采用大型的油壓壓錠機器，將 基片生坯壓制出來，由于大型陶瓷被動元件基片的面積大（大于100mm2)且厚度超過1_， 壓結生坯體不能采用僅能以直角化設計，主要在于直壓模具的限制，有額外的突出特征會 造成應力傳達不確實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，燒結過程容易扭曲變形。并且，直壓式模具設計圓角化必須在于 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而斷裂，維 護保養(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品。
[0005] 直壓壓結后所得到的生坯，必須采用攏長的熱脫黏方式至少12小時的程序，才能 清除生坯體內所含有的大量潤滑劑與蠟，然后進行燒結獲得大型單層陶瓷被動元件的基 片。因為沒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金屬電極與陶瓷面附著的輔助，導致電 極面積小無法發(fā)揮大型陶瓷被動元件的真實功能，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元件的功能影響甚劇。
[0007] 歸結現有技術發(fā)生的缺失點，包含如下：
[0008] 大型陶瓷被動元件生坯都使用干式油壓機直壓方法，遭遇到大面積與厚度厚的 產品需求時，由于壓力傳達不夠均勻，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問題，添加了更多的潤滑劑，造成脫黏排膠 制程攏長，生產效率低。使用過多潤滑劑導致收縮比值大于1.2(意味要獲得1mm的尺寸時， 生坯要控制在1. 2mm)，脫黏排膠的時間必須要增加。
[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，當進行電極面涂布施工的時候，非常容易地產生溢度 與不同心等問題。影響產品電氣功能甚劇。
[0011] 以傳統(tǒng)銀漿與銅漿以網印施工后進行二次燒結，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，無法忍受高溫而產生電極 液化，阻抗升高。

【發(fā)明內容】

[0012] 有鑒于上述現有的缺失，本發(fā)明的主要目的就是在提供一種大型單層陶瓷被動元 件帶有復合電極層的基片，該大型單層陶瓷被動元件基片為正方形或正圓片的結構體，透 過陶瓷注射成形技術將以下特征制作出來，含：兩側具有電極凸臺、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，經過復合脫黏法、氣氛與壓力控制 燒結后，再采用低溫真空濺鍍布施復合電極層，成為一種大型單層陶瓷被動元件帶有復合 電極層的基片，以期克服現有技術制作的產品的困難點。
[0013] 為達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術手段，程序如下：
[0014] 陶瓷被動元件的粉末體與高分子聚合物黏結劑的混合，其中高分子聚合物黏結劑 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] 經過注射成形機將上述材料注射于具有特殊電極凸臺與圓角化的產品模具內，形 成一種大型單層陶瓷被動元件的生述體（GreenPart)。
[0016] 該生坯體可采用復合式脫黏技術，即在有機溶劑中快速去除高分子聚合物黏結劑 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)以及殘留的低熔點黏 結劑。通過此制程獲得大型單層陶瓷被動元件脫黏后的生坯體稱為棕坯體（BrownPart)。 通常熱脫黏階段會結合最后段的高溫燒結爐一同進行。
[0017] 熱脫黏與高溫燒結采用可控制氣氛與壓力的燒結爐，在熱脫黏段使用氮氣氛在 60?80kpa(0. 5?0? 6atm)壓力下，方便殘留的高分子聚合物黏結劑能夠在低壓力下由固 體轉化成氣體，汽化分解去除，控制熱脫黏溫度在約600°C后轉換成高溫燒結；隨后在高溫 燒結段，則切換至一般空氣并設定壓力范圍在102?110kpa(l. 0?1. latm)壓力，燒結后 得到大型單層陶瓷被動元件的基片。
[0018] 清潔燒結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合電極于此大型單層陶瓷被動元件基片的電極凸臺上，此 電極結構使用的鍍膜方式為先布施第一復合層的過渡層，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元件基片材料與第一復合層的導電層的接合與過渡功能，然 后再次布施第一復合層的導電層，如銅（Cu)/鋁（A1)等導電性良好的賤金屬，第一復合層 的過渡層與導電層組合形成一個基本的復合電極層，如此重復至少一次的復數次施工。
[0020] 完成一種大型單層陶瓷被動元件帶有復合電極層的基片。
[0021] 此外，本發(fā)明進一步揭露一種大型單層陶瓷被動元件帶有復合電極層的基片：
[0022] 該大型單層陶瓷被動元件基片為正方形或正圓片的結構體，透過陶瓷注射成形 技術將以下特征制作出來，含：兩側具有電極凸臺、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 升制造基片的生產效率減少后續(xù)制程碰撞缺角的損失。
[0023] 隨后，經過復合脫黏法、氣氛與壓力控制燒結后，再采用低溫真空濺鍍布施復合 電極層，采用以過渡層與導電層組合的復合層，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，同時有效增加電極面積，提升整體陶瓷被動元件功能。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發(fā)明大型單層陶瓷被動元件帶有復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元件帶有復合電極層的基片的陶瓷粉末注射成 形實施例圖。
[0026] 圖3為本發(fā)明大型單層陶瓷被動元件帶有復合電極層的基片的復合脫黏的基理 例圖。
[0027] 圖4為本發(fā)明大型單層陶瓷被動元件帶有復合電極層的基片的具有電極凸臺與 圓角化的基片實施例圖。
[0028] 圖5為本發(fā)明大型單層陶瓷被動元件帶有復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元件帶有復合電極層的基片所敘述的復合鍍層 實施例圖。
[0030] 圖7為本發(fā)明大型單層陶瓷被動元件帶有復合電極層的基片所敘述的復合鍍層 能夠作為錫-銅共晶熔