多层电子元件的层间连接及制造方法 技术领域:
本发明涉及一种多层电子元件的层间连接及制造方法。背景技术:
随着电子技术的发展,电子元件日益朝小型化、片式化、复合化发展。许多电子元件都采用了多层制造技术,如迭层电感、变压器、滤波器、磁珠等,从而使电子元件在制造过程中需要解决导线或电极的层间连接问题。
目前国内外常用的层间连接方法主要有三种:(1)印刷连接法;(2)打孔法;(3)湿法工艺。
(1)、印刷连接法
在陶瓷基板上印刷导电浆图案,导电浆料长度约占陶瓷基板长度的1/2以上,之后在陶瓷基板左半面印刷陶瓷浆料,使导电浆在右半面露出一个连接端头,然后在陶瓷基板右半面再次印刷导电浆,并且导电浆的一端与前一层导电浆的连接端头连接,从而形成上下层导电浆料的连通。印刷连接法如图2所示,其中(1-1至1-10)是指工艺的顺序。该方法存在下列缺陷:a)由于印刷次数多,生产效率低;b)印刷层厚度调整困难;c)导电浆转到另一层陶瓷薄膜上时,由于存在一个陶瓷薄膜台阶面,易使导电浆在该处断裂。d)导电浆之间的端头对接时,精度要求高。
(2)、打孔法
打孔法如图3所示(其中(2-1至2-8)是指各层的顺序),即在陶瓷薄膜基板上印刷导电浆料图案,将一陶瓷薄膜之间进行冲孔形成一通孔,在通孔中注满导电浆料,将该陶瓷薄膜迭放在印刷有导电浆料的陶瓷基板上,再在该陶瓷薄膜上印刷导电浆料图案,从而通过注满导电浆料的通孔使上下层电极浆料连通。该方法存在下列缺陷:a)由于该工艺需将陶瓷膜迭压成型,在迭压过程中,会出现层裂、气泡、气孔等缺陷;b)由于电极材料较陶瓷材料在烧结时收缩大,在烧结过程中容易出现层间连接断裂;c)该方法虽易于自动化生产,但生产设备精度要求极高,设备昂贵;d)由于需打孔,受打孔尺寸影响,产品尺寸的小型化将受到限制。
(3)湿法工艺
如图4所示(其中(3-1至3-4)是指工艺的顺序),在一陶瓷基板上印刷一电极浆料图案,待电极浆料烘干后,在浆料上面印刷一个Via电极(该Via电极浆料同陶瓷浆料具有不相容的性能),再在Via电极浆料上流延一层陶瓷浆料。由于电极浆料和陶瓷浆料的不相容性,通过物理-化学过程,将Via顶部的陶瓷浆料排开,形成一通孔,烘干后再印刷一层电极图案,从而通过Via使上下层电极图案连通。该方法存在下列缺陷:a)一致性差,由于印刷Via电极存在尺寸的不一致,使得部分Via顶部不能完全将陶瓷浆料排开,从而使得部分Via顶部不能形成通孔;b)由于不相容性,容易出现针孔;c)对较厚地陶瓷浆料不能形成通孔连通;d)形成的通孔中,Via点低于陶瓷面,将出现一空洞,使顶部电极通过印刷不能将空洞填满,形成孔隙。发明内容:
本发明的目的就是为了解决以上问题,提供一种多层电子元件的层间连接及制造方法,可靠性高、设计自由度高、生产成本底、易批量化生产。
为实现上述目的,本发明提出一种多层电子元件的层间连接及制造方法,其特征是包括如下步骤:1)制作电极凸点:在制作完成的基板上采用印刷方式印制第一层电极浆料,待电极烘干后,在电极上印刷形成一个尖形电极凸点;2)流延:在电极上面采用“自重流延法”流延一层陶瓷膜,利用陶瓷浆料的流动性及电极凸点的尖形形状,电极凸点顶部的陶瓷浆料在自身重力下向低于它的四周流动,使电极凸点的顶部从陶瓷浆料薄膜中突显出来,并在电极凸点顶部形成一层较其他部位薄但高于基面的陶瓷薄膜;3)剥离:采用吸水性材料,吸附能溶解制作陶瓷浆料的粘合剂溶液后,对流延膜表面进行抹擦,抹擦后,将电极凸点表面的流延膜“剥离”,从而使电极凸点彻底显露;4)连接:在基板上印刷第二层电极,通过显露出来的电极凸点将该层电极与第一层电极连通起来;5)如果还要制做第三层电极并要与第二层电极连通,则第二层电极也用象第一层一样的方法制做电极凸点,并重复步骤2)-4);直到完成所有的层及层间连接。
由于采用了以上的方案,所用到的工艺都是现有设备可以实现的,由于电极凸点形状为尖形且凸点处流延层厚度的可控制性,使得本方法可靠性大大提高,并且成本低,易批量化生产,同时还给元件设计者提供了较大的自由度。附图说明:
图1是本发明实施例流程示意图。
图2是现有技术的印刷连接法示意图。
图3是现有技术的打孔法示意图。
图4是现有技术的湿法工艺示意图。
图5是本发明实施例制做过程形象示意图。
图中,1、陶瓷基板;2、第一层电极;3、电极凸点;4、陶瓷膜;5、第二层电极具体实施方式:
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。
见图1、5,所述多层电子元件的层间连接及制造方法包括如下步骤(其中图5中(a-f)是指工艺的顺序):
1)制作电极凸点:在制作完成的基板1上采用印刷方式印制第一层电极2,待电极烘干后,在电极上印刷形成一个尖形电极凸点3。
制作电极凸点的方法为:在基板上涂布两层或两层以上感光度不同的感光材料层,其中下层的感光度依次高于上层;曝光、腐蚀后形成一种具有多层异性透过膜孔的丝网;利用该丝网在电极上印刷即可形成一个尖形电极凸点,一般为锥形,凸点高于电极平面8-20微米。
2)流延:在电极上面采用“自重流延法”流延一层陶瓷膜4,利用陶瓷浆料的流动性及电极凸点的尖形形状,电极凸点顶部的陶瓷浆料在自身重力下向低于它的四周流动,使电极凸点的顶部从陶瓷浆料薄膜中突显出来,并在电极凸点顶部形成一层较其他部位薄但高于基面的陶瓷薄膜。
所谓自重流延法,就是利用陶瓷浆料的自重形成一个均匀瀑布流,基板以一定的速度从瀑布流下掠过,在基板上形成一层均匀厚度的陶瓷浆料,其厚度与流量及基板掠过的速度有关,可通过控制这两个量控制流延膜的厚度,其所用的设备是很常规的设备,具体可参见《陶瓷导论)》(清华大学出版社1982年版,W.D.金格瑞著,胡多闻等译)。但在本发明中,流延膜只有在远离凸点处的厚度才会比较均匀,厚一般为10到19微米,而在凸点处则被凸点穿过,平均膜面低于凸点最高处0到5微米,但在凸点最高处仍有一很薄的膜层,厚度在0到2微米。
在前述第2)步“流延”完成后、下述第3)步“剥离”开始前,可将基板放置在烘箱内烘干5-10分钟,使其达到半干,烘箱温度35到55℃。
3)剥离:采用吸水性材料,吸附能溶解制作陶瓷浆料粘合剂的溶液后,对流延膜表面进行抹擦,抹擦后,将电极凸点表面的流延膜“剥离”,从而使电极凸点彻底显露。
剥离的方法为:采用吸水性材料,如无尘纸,待其吸附能溶解制作陶瓷浆料粘合剂的溶液后,平铺粘在流延膜上,在溶剂完全挥发前,将吸水材料揭开,这个过程称为“对流延膜表面的抹擦”;由于电极凸点表面的流延膜高于基面并且比其他地方薄,揭开后,即可将电极凸点表面的流延膜“剥离”(吸附在吸水性材料上),从而使电极凸点彻底显露。
在上述第3)步“剥离”完成后、下述第4)步连接开始前,也可将基板放置在烘箱内烘干5-10分钟,烘箱温度35到55℃。
4)连接:在基板上印刷第二层电极5,通过显露出来的电极凸点将该层电极与第一层电极连通起来;5)如果还要制做第三层电极并要与第二层电极连通,则第二层电极也用象第一层一样的方法制做电极凸点,并重复步骤2)-4);直到完成所有的层及层间连接。
采用本发明的层间连接方法,已用于片式迭层电感器件的生产之中。本发明汲取了传统连接方法的优点,并具有可靠性高、设计自由度高、生产成本底、易批量化生产的优点。