多层电子元件的层间连接及制造方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN02114806.6

申请日:

2002.02.01

公开号:

CN1436034A

公开日:

2003.08.13

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

专利权人的姓名或者名称、地址的变更变更事项:专利权人变更前:深圳顺络电子股份有限公司 地址: 广东省深圳市罗湖区银湖路三九机电大厦六,七楼 邮编: 518110变更后:深圳顺络电子股份有限公司 地址: 广东省深圳市宝安区观澜街道大富苑工业区顺络观澜工业国 邮编: 518110|||专利权人的姓名或者名称、地址的变更变更事项:专利权人变更前:深圳顺络电子有限公司 地址: 广东省深圳市银湖三九机电大厦深圳顺络电子有限公司 邮编: 518029变更后:深圳顺络电子股份有限公司 地址: 广东省深圳市罗湖区银湖路三九机电大厦六,七楼 邮编: 518110|||授权|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

H05K3/40; H01F41/00

主分类号:

H05K3/40; H01F41/00

申请人:

深圳顺络电子有限公司

发明人:

施红阳; 李有云; 郭海

地址:

518029广东省深圳市银湖三九机电大厦深圳顺络电子有限公司

优先权:

专利代理机构:

深圳市中知专利代理有限责任公司

代理人:

江耀纯

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内容摘要

本发明公开一多层电子元件的层间连接及制造方法,其主要原理是电极中预先制作一个圆锥形电极凸点,采用“自重流延”工艺,在电极上流延一层陶瓷浆料,利用凸点的圆锥形结构、陶瓷浆料自身重力的作用及浆料的流动性,使电极凸点穿过陶瓷浆料层,并在凸点顶形成较薄的一层陶瓷膜。待流延膜烘干后,采用“剥离法”将圆锥形凸电极顶部流延膜剥离,使圆锥形凸电极顶层显露,通过圆锥形电极凸点将上、下二层电极连通。本发明具有以下特点:(1)平面连接,层间电极连接可靠性高;(2)起连接作用的电极凸点与陶瓷材料结合紧密,无应力;(3)陶瓷材料层间实现无间隙结合,形成一体化结构;(4)具有很高的设计自由度;(5)易于实现批量生产,生产成本低。

权利要求书

1: 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,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粘合剂的溶液后,对流 延膜表面进行抹擦,抹擦后,电极凸点表面的流延膜被“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。
2: 如权利要求1所述的多层电子元件的层间连接及制造方法,其 特征是:在其中第2)步“流延”完成后、第3)步“剥离”开始前, 将基板放置在烘箱内烘干5-10分钟,烘箱温度为35-55℃;在第3) 步“剥离”完成后第4)步连接开始前,也将基板放置在烘箱内烘干5- 10分钟,烘箱温度为35-55℃。
3: 如权利要求1或2所述的多层电子元件的层间连接及制造方法, 其特征是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,凸点高于电极平面8-20微米。
4: 如权利要求1或2所述的多层电子元件的层间连接及制造方法, 其特征是:其中流延的工艺为自重流延法,流延膜的厚度为10-19微米; 流延后电极凸点最高处高于流延膜的厚度为0-5微米。
5: 如权利要求3所述的多层电子元件的层间连接及制造方法,其 特征是:其中流延的工艺为自重流延法,流延膜的厚度为10-19微米; 流延后电极凸点最高处高于流延膜的厚度为0-5微米。
6: 如权利要求1或2所述的多层电子元件的层间连接及制造方法, 其特征是剥离的方法为: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,平铺在流延膜上,待其将陶瓷薄膜层内的粘合剂溶解后, 将吸水材料揭开,即可实现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,抹擦后,即可将电极凸点表面的流 延膜“剥离”,从而使电极凸点彻底显露。
7: 如权利要求3所述的多层电子元件的层间连接及制造方法,其 特征是剥离的方法为: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,平铺在流延膜上,待其将陶瓷薄膜层内的粘合剂溶解后, 将吸水材料揭开,即可实现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,抹擦后,即可将电极凸点表面的流 延膜“剥离”,从而使电极凸点彻底显露。
8: 如权利要求4所述的多层电子元件的层间连接及制造方法,其 特征是剥离的方法为: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,平铺在流延膜上,待其将陶瓷薄膜层内的粘合剂溶解后, 将吸水材料揭开,即可实现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,抹擦后,即可将电极凸点表面的流 延膜“剥离”,从而使电极凸点彻底显露。
9: 如权利要求5所述的多层电子元件的层间连接及制造方法,其 特征是剥离的方法为: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,平铺在流延膜上,待其将陶瓷薄膜层内的粘合剂溶解后, 将吸水材料揭开,即可实现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,抹擦后,即可将电极凸点表面的流 延膜“剥离”,从而使电极凸点彻底显露。

说明书


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。

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本发明公开一多层电子元件的层间连接及制造方法,其主要原理是电极中预先制作一个圆锥形电极凸点,采用“自重流延”工艺,在电极上流延一层陶瓷浆料,利用凸点的圆锥形结构、陶瓷浆料自身重力的作用及浆料的流动性,使电极凸点穿过陶瓷浆料层,并在凸点顶形成较薄的一层陶瓷膜。待流延膜烘干后,采用“剥离法”将圆锥形凸电极顶部流延膜剥离,使圆锥形凸电极顶层显露,通过圆锥形电极凸点将上、下二层电极连通。本发明具有以下特点。

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