干式積層陶瓷電容器的外部電極制造方法
【專(zhuān)利摘要】干式積層陶瓷電容器的外部電極制造方法，包括準(zhǔn)備硅晶片階段，指定電極層和電介層層數(shù)的階段，形成初級(jí)絕緣層階段，形成電極層階段，形成電介層階段，電極層和電介層反復(fù)積層階段，電極層和電介層的熱處理階段，形成保護(hù)層階段，晶片背面研磨階段，完成積層的晶片以芯片（Chip）形態(tài)切割的階段，芯片側(cè)面蝕刻階段及形成外部電極階段。上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明在形成電極層的階段中利用預(yù)先設(shè)計(jì)的電路，實(shí)施芯片切割階段和形成外部電極階段之間定好的蝕刻工藝制造外部電極的方法。把預(yù)先設(shè)計(jì)好的電極層電路圖形和芯片進(jìn)行切割后，通過(guò)將切割面進(jìn)行蝕刻的方法加強(qiáng)電極層和外部電極的粘合性，最終可獲得高品質(zhì)MLCC。
【專(zhuān)利說(shuō)明】干式積層陶瓷電容器的外部電極制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電極制造方法，尤其涉及一種干式積層陶瓷電容器的外部電極制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]MLCC一即片式多層陶瓷電容器(Mult1-layer ceramic capacitors)作為多層電鍍金屬膜來(lái)制造的電容器，是臨時(shí)蓄電的配件。主要用在TV，VCR，PC，汽車(chē)電子，移動(dòng)通信，數(shù)碼AV機(jī)，電腦等電器中，起到直流(DC-blocking)、分流(By-passing)以及交流等作用。
[0003]制造MLCC的方式是內(nèi)部電極層和電介層重疊積層使多個(gè)電容器并列連接構(gòu)成。其中形成電極層與電介層的方法分為兩種。第一，原材料使用液狀原料，利用印有電極圖形陶瓷材質(zhì)的電介體薄片的濕式方法。第二，利用高真空的濺射方法，化學(xué)氣象蒸鍍方法和使用光掩膜(Photo mask)的照片蝕刻方法等利用半導(dǎo)體工藝方式的干式方法。
[0004]其中干式方法使用精密的高真空濺射和化學(xué)氣象蒸鍍技術(shù)，與使用液狀原料的濕式方法相比在技術(shù)局限上可實(shí)現(xiàn)電極層和電介層的薄膜化和精密化，圖形的細(xì)微化的優(yōu)點(diǎn)。但這種干式方法因電極膜非常薄，傳統(tǒng)的芯片切割時(shí)電極層切割是沿電極單元的邊緣切割，這種切割方式的操作精度要求很高，稍有不慎電極單元的邊緣就會(huì)被切破碎，浪費(fèi)大量的材料，且傳統(tǒng)的芯片側(cè)面的電極單元與外部電極的接觸面積少，易導(dǎo)致接觸不良，繼而影響電容器質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為了解決干式方法中芯片常會(huì)與外部電極產(chǎn)生接觸不良的現(xiàn)象，提供了一種干式積層陶瓷電容器的外部電極制造方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]為了解決所述的技術(shù)問(wèn)題，發(fā)明人大致提出了三種思路:第一，將切割前的電極層上的電極單元的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)成切割后兩兩連接起來(lái)的長(zhǎng)度或更長(zhǎng)一點(diǎn)，切割時(shí)，盡可能從電極單元的中間切割，以防止在切割芯片時(shí)電極層破碎、脫落；為此，發(fā)明人要預(yù)先設(shè)計(jì)好電極層圖形；第二，切割后進(jìn)行芯片側(cè)面的蝕刻、形成外部電極后，盡量使電極層相對(duì)于其他層在側(cè)面更凸出一些，這樣一來(lái)，即使切割時(shí)稍有切割邊破碎的現(xiàn)象，也不影響電極層和外部電極的接觸，故而降低成品不良率。第三，最相鄰的兩個(gè)電極層的位置排布不相同，使直線切割時(shí)只能切割到其中一層上的電極單元，相隔的兩個(gè)電極層上的電極單元的排布位置相同。
[0008]干式積層陶瓷電容器的外部電極制造方法，具體包括以下步驟:
[0009]S1:晶片準(zhǔn)備階段；
[0010]S2:指定在晶片上的電極層和電介層的積層層數(shù)階段；
[0011]S3:在晶片上形成初始絕緣層的階段；
[0012]S4:在初始絕緣層上形成電極層的階段；[0013]S5:在電極層上形成電介層的階段；
[0014]S6:電極層和電介層反復(fù)實(shí)施積層的階段；
[0015]S7:積層后，電極層和電介層熱處理的階段；
[0016]S8:熱處理后形成保護(hù)層的階段；
[0017]S9:形成保護(hù)層后，晶片背面研磨階段；
[0018]SlO:晶片背面研磨后以芯片形態(tài)切割階段；
[0019]Sll:切割后的芯片側(cè)面進(jìn)行蝕刻的階段；
[0020]S12:芯片側(cè)面蝕刻后形成外部電極階段。
[0021]進(jìn)一步的，按上述方法制得的成品至少包括兩個(gè)以上的電極層，兩個(gè)最相近的電極層分別稱(chēng)為上部電極層和下部電極層，在每?jī)蓚€(gè)電極層之間是電介層，最上一層電極層之上設(shè)保護(hù)層，最下一層電極層之下由上至下依次為初始絕緣層和晶片，前述的晶片、初始絕緣層、下部電極層、電介層、上部電極層疊成的層狀結(jié)構(gòu)的兩個(gè)相對(duì)的、經(jīng)S10、Sll步驟切割、蝕刻后的側(cè)邊均分別嵌入到兩側(cè)的外部電極內(nèi)；
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)不同的是:所述的上部電極層和晶片較初始絕緣層、下部電極層以及電介層嵌入外部電極的部分更長(zhǎng)；所述的下部電極層和晶片較初始絕緣層、上部電極層以及電介層嵌入另一側(cè)的外部電極的部分更長(zhǎng)。
[0023]為達(dá)到此結(jié)構(gòu)，發(fā)明人要預(yù)先設(shè)計(jì)好電極層圖形(即設(shè)計(jì)好電極層切割前其上電極單元的布局)，要點(diǎn)如下:
[0024](I)將切割前的電極層上的電極單元的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)成切割后兩兩連接起來(lái)的長(zhǎng)度或更長(zhǎng)一點(diǎn)，切割時(shí)，盡可能從電極單元的中間切割，以防止在切割芯片時(shí)電極層破碎、脫落；
[0025](2)是按照沿同一直線切割時(shí)只能切到上部電極層上的電極單元I或者只能切到下部電極層上的電極單元II的要求排布。
[0026]故進(jìn)一步的，所述的電極層切割前其上電極單元的布局，是按照沿同一直線切割時(shí)只能切到上部電極層上的電極單元I而完全切不到下部電極層上的電極單元II ;或者只能切到下部電極層上的電極單元II而完全切不到上部電極層上的電極單元I的要求排布。
[0027]優(yōu)選的，所述的切到是指從電極單元的中間切開(kāi)，而非從邊緣切割。由于從中間切割要容易得多，這樣避免了現(xiàn)有技術(shù)中從邊緣處切割時(shí)稍有不慎電極單元的邊緣就破碎的問(wèn)題。
[0028]進(jìn)一步的，在所述的電極層切割步驟完成后，進(jìn)行側(cè)面的蝕刻，由于電極單元和晶片不被蝕刻而其它層輕易即被蝕刻，故電極單元較其他層更長(zhǎng)，從而突出了電極層。
[0029]進(jìn)一步的，將切割前的電極層上的電極單元的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)成切割后的電極單元兩兩連接起來(lái)的長(zhǎng)度或更長(zhǎng)一點(diǎn)。
[0030]進(jìn)一步優(yōu)選的，電極層切割前其上電極單元的布局，最相鄰的兩個(gè)電極層的位置排布不相同，相隔一層電極層的兩個(gè)電極層的電極單元排布位置完全相同。
[0031]在此，上述的初始絕緣層是氧化膜或氮化膜，電極層利用濺鍍方式形成電極單元，此時(shí)為達(dá)到電極圖像形成的目的利用預(yù)先準(zhǔn)備完的模具，進(jìn)行光刻膠剝離PR(Photc)Resist)lift-off。
[0032]電介層是利用化學(xué)氣象蒸鍍或原子層蒸鍍方式。并且，為了去掉蒸鍍完成后電極層和電介層內(nèi)部的不純物需進(jìn)行熱處理。此后為了適應(yīng)外部環(huán)境形成保護(hù)膜，通過(guò)晶片背面研磨得到一定的厚度后按芯片形態(tài)切割。最后為了使切割面上的電極單元突出而進(jìn)行蝕刻工程，之后形成外部電極，從而完成產(chǎn)品制作。
[0033]本發(fā)明的有益效果是:
[0034]本發(fā)明提供的干式積層陶瓷電容器制造方法，利用高真空濺鍍技術(shù)和化學(xué)氣象蒸鍍及單原子層蒸鍍技術(shù)，形成電極層和電介層可達(dá)到薄膜化，精密化效果。把預(yù)先設(shè)計(jì)好的電極層電路圖形和芯片進(jìn)行切割后，通過(guò)將切割面進(jìn)行蝕刻的方法加強(qiáng)電極層和外部電極的粘合性，最終可獲得聞品質(zhì)MLCC。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0035]本發(fā)明共有附圖5幅。
[0036]圖1是干式積層陶瓷電容器的制造順序圖；
[0037]圖2是現(xiàn)有技術(shù)中采用的電極層圖形及其切割線示意圖；
[0038]圖3是本發(fā)明提供的發(fā)明人設(shè)計(jì)好電極層圖形及其切割線示意圖；
[0039]圖4是現(xiàn)有技術(shù)中的外部電極連接示意圖；
[0040]圖5是本發(fā)明的外部電極連接示意圖。
[0041]在圖中，1-晶片；2_初始絕緣層；3_下部電極層；4_電介層；5_上部電極層；6-保護(hù)層；7-外部電極；8-電極單元I ;9_電極單元II ;10_切割線。
[0042]圖2、圖3中的虛線均為切割線，即切割的位置。偏上兩排為上部電極層的示意，偏下兩排為下部電極層的示意，為了方便制圖，以圖2、圖3的方式作為示意，實(shí)際上是分上部電極層和下部電極層的，在此予以說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0043]下面通過(guò)附圖1-5來(lái)說(shuō)明具體說(shuō)明本發(fā)明的干式積層陶瓷電容器的外部電極形成方法。此過(guò)程中為了便于查詢及參照，圖紙中線的粗細(xì)或構(gòu)成要素的大小等在說(shuō)明上可能會(huì)有被夸張的部分。另外，后述的用語(yǔ)是考慮本發(fā)明的功能而定義的，因此根據(jù)使用者，運(yùn)營(yíng)者的意圖或慣例可能會(huì)有所不同，但均是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的、可以理解的用語(yǔ)。
[0044]實(shí)施例
[0045]參照?qǐng)D1，本發(fā)明的干式積層陶瓷電容器外部電極制造方法是在硅晶片上利用干式方法通過(guò)多層蒸鍍制造高品質(zhì)電容器(MLCC (Mult1-Layer Ceramics Capacitor)的方法。包括S1:晶片準(zhǔn)備階段；S2:指定晶片上的電極層和電介層的積層層數(shù)階段；S3:在晶片上形成初始絕緣層的階段；S4:在初始絕緣層上形成電極層的階段；S5:在電極層上形成電介層的階段；S6:電極層和電介層反復(fù)實(shí)施積層的階段；S7:積層后，電極層和電介層熱處理的階段；S8:熱處理后形成保護(hù)層的階段；S9:形成保護(hù)層后，晶片背面研磨階段；S10:晶片背面研磨后以芯片形態(tài)切割階段；S11:切割后芯片側(cè)面進(jìn)行蝕刻階段；S12:芯片側(cè)面蝕刻后外部電極的形成階段。
[0046]在準(zhǔn)備晶片過(guò)程中，晶片主要使用硅晶片，按目的不同可使用氧化膜或其他化合物晶片(SI)[0047]其次，這樣的晶片按產(chǎn)品的規(guī)格反復(fù)進(jìn)行電極層和電介層積層，需預(yù)先制定反復(fù)進(jìn)行積層的次數(shù)(S2)
[0048]下一階段是為了確保晶片和電容器之間的絕緣特性，形成初期絕緣層(S3)，在此，絕緣膜可使用氧化膜或氮化膜。為了確保優(yōu)秀的絕緣特性，優(yōu)選在高溫沉積方式在500A以上，化學(xué)氣象蒸鍍方式在2000A以上厚度形成絕緣膜。
[0049]之后形成電極層，電極層以如下階段方式進(jìn)行(S4)。PR涂抹，曝光，顯影的順序進(jìn)行包括PR圖形形成階段，PR上部蒸鍍電介膜階段。之后，使用濕式溶液去除PR階段。電極膜蒸鍍是利用高真空濺鍍方法進(jìn)行，材料按照產(chǎn)品的規(guī)格可使用銅，銀或是鋁。
[0050]在此，如圖3所示，PR圖形必須按照指定的圖紙上的模具進(jìn)行，這樣的原因是:
[0051]一、現(xiàn)有技術(shù)的中芯片切割時(shí)使用高速旋轉(zhuǎn)刀片，由于使用的電極膜是軟金屬，在切割芯片的過(guò)程中易產(chǎn)生電極膜破碎、脫落現(xiàn)象。而且，如電介層和保護(hù)層一樣不是在晶片整面上形成。故需盡力使要形成的電極只留下所需要的模樣而避免在切割時(shí)發(fā)生金屬擠壓、發(fā)生脫落現(xiàn)象；
[0052]二、在現(xiàn)有技術(shù)中為了去除此現(xiàn)象(包括切割后電極膜邊緣部分破碎脫落的現(xiàn)象)，在形成電極層、芯片切割后，將產(chǎn)生的菱角部分通過(guò)研磨過(guò)程使芯片側(cè)面露出電極層，但此過(guò)程特別是使用硅晶片基板時(shí)，基板研磨速度相當(dāng)快，無(wú)法得到所要求的精密研磨量，因此芯片側(cè)面很難得到均一，精密的電極層。最終還是導(dǎo)致電極層和外部電極接觸不良。
[0053]于是防止上述一、二兩種現(xiàn)象的發(fā)生，發(fā)明人在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，按芯片切斷領(lǐng)域以單元和單元互相連接的構(gòu)造設(shè)計(jì)模具去除脫落現(xiàn)象，即如圖3將切割前的電極層上的電極單元的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)成切割后的電極單元兩兩連接起來(lái)的長(zhǎng)度或更長(zhǎng)一點(diǎn)，切割時(shí)，盡可能從電極單元的中間切割，由于在電極單元中間位置切割成功率要高得多，故很大程度上防止了在切割芯片時(shí)電極層破碎、脫落;
[0054]由于蝕刻后電極層會(huì)突出出來(lái)，所以即使是切割時(shí)略有破損，電極層邊緣與外部電極的接觸面積仍然很大，絲毫不會(huì)減低成品的質(zhì)量，提高了制造成功率，避免了耗材浪費(fèi)。
[0055]電介層(S5)是利用金屬有機(jī)原料的化學(xué)氣象蒸鍍方式或單原子蒸鍍方式形成，主要使用鋁氧化膜，鈦氧化膜，鋯氧化膜。另外，電介膜是按產(chǎn)品的規(guī)格可分為單層或以幾種氧化膜組成的復(fù)合層來(lái)形成。電極層和電介層可按照預(yù)先制定的次數(shù)交替進(jìn)行積層(S6)和熱處理(S7)。
[0056]熱處理蒸鍍過(guò)的電極層和電介層內(nèi)部的不純物，即殘留的有機(jī)化合物或水化合物等需要去除，因此熱處理進(jìn)行時(shí)溫度最小400度以上，并積層完成后實(shí)施為更好。
[0057]此后，為了適應(yīng)外部環(huán)境形成保護(hù)膜(S8 )。保護(hù)膜形成后，為了對(duì)準(zhǔn)產(chǎn)品的規(guī)格厚度在晶片背面進(jìn)行研磨(S9 )
[0058]背面研磨完成后，按產(chǎn)品的規(guī)格進(jìn)行芯片切割(S10)，芯片切割是在另外切割領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行。此時(shí)，產(chǎn)生相互連接的電極層芯片分離現(xiàn)象。切割完成后，通過(guò)蝕刻方法(Sll)如圖5突出側(cè)面電極層，這是利用了電極層和其他層間蝕刻特性。即，利用了電極層不被蝕刻而其他層間輕易被蝕刻的性質(zhì)可突出電極層。通常，進(jìn)行濕式蝕刻方式，利用晶片，初期絕緣層，電極層，電介層，然后保護(hù)層的蝕刻特性，為了得到最大效果選擇初期絕緣層、電介層、保護(hù)層使用相同種類(lèi)的薄膜為最佳。另外，為了阻止過(guò)度蝕刻導(dǎo)致的上，下電極層的段落現(xiàn)象，蝕刻量在上，下電極層之間的電介層厚度范圍內(nèi)進(jìn)行。用氧化膜蝕刻情況下，蝕刻液主要使用帶有氟酸的氧化膜蝕刻材料。之后，再完成形成外部電極的步驟。
【權(quán)利要求】
1.干式積層陶瓷電容器的外部電極制造方法，包括以下步驟: S1:晶片準(zhǔn)備階段； S2:指定晶片上的電極層和電介層的積層層數(shù)階段； 53:在晶片上形成初始絕緣層的階段； 54:在初始絕緣層上形成電極層的階段； 55:在電極層上形成電介層的階段； 56:電極層和電介層反復(fù)實(shí)施積層的階段； 57:積層后，電極層和電介層熱處理的階段； 58:熱處理后形成保護(hù)層的階段； 59:形成保護(hù)層后，晶片背面研磨階段； 510:晶片背面研磨后以芯片形態(tài)切割階段； 511:切割后芯片側(cè)面進(jìn)行蝕刻階段； 512:芯片側(cè)面蝕刻后外部電極的形成階段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干式積層陶瓷電容器的外部電極制造方法，其制得成品的至少包括兩個(gè)以上的電極層，兩個(gè)最相近的電極層分別為上部電極層(5)和下部電極層(3)，在每?jī)蓚€(gè)電極層之間是電介層(4)，最上一層電極層之上設(shè)保護(hù)層(6)，最下一層電極層之下由上至下依次為初始絕緣層(2)和晶片(1)，前述的晶片(I)、初始絕緣層(2)、下部電極層(3)、電介層(4)、上部電極層(5)疊成的層狀結(jié)構(gòu)的兩個(gè)相對(duì)的、經(jīng)S10、S11步驟切割、蝕刻后的側(cè)邊分別嵌入到兩側(cè)的外部電極(7)內(nèi)； 其特征在于:所述的上部電極層(5)和晶片(I)較初始絕緣層(2)、下部電極層(3)以及電介層(4)嵌入外部電極的部分更長(zhǎng)；所述的下部電極層(3)和晶片(I)較初始絕緣層(2)、上部電極層(3)以及電介層(4)嵌入另一側(cè)的外部電極的部分更長(zhǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的干式積層陶瓷電容器的外部電極制造方法，其特征在于:所述的電極層切割前其上電極單元的布局，是按照沿同一直線切割時(shí)只能切到上部電極層上的電極單元I (8)而完全切不到下部電極層上的電極單元II (9);或者只能切到下部電極層上的電極單元II O)而完全切不到上部電極層上的電極單元I (8)的要求排布。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的干式積層陶瓷電容器的外部電極制造方法，其特征在于:所述的切到是指從電極單元的中間切開(kāi)，而非從邊緣切割。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的干式積層陶瓷電容器的外部電極制造方法，其特征在于:在所述的電極層切割步驟完成后，進(jìn)行側(cè)面的蝕刻，由于電極單元不被蝕刻而其它層輕易即被蝕刻，故電極單元較其他層更長(zhǎng)，從而突出了電極層。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的干式積層陶瓷電容器的外部電極制造方法，其特征在于:將切割前的電極層上的電極單元的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)成切割后的電極單元兩兩連接起來(lái)的長(zhǎng)度或更長(zhǎng)一點(diǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的干式積層陶瓷電容器的外部電極制造方法，其特征在于:電極層切割前其上電極單元的布局，最相鄰的兩個(gè)電極層的位置排布不相同，相隔一層電極層的兩個(gè)電極層的電極單元排布位置完全相同。
【文檔編號(hào)】H01G4/232GK103680951SQ201310690862
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
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