CN103606448B - 一种电子元件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种电子元件制造方法，包括以下步骤：a.制备薄膜基片；b.制备基材浆料,所述基材浆料是与所述薄膜基片相匹配的材料；c.在所述薄膜基片上制作导电电极；d.在制有所述导电电极的所述薄膜基片上旋涂所述基材浆料，将具有流动性的基材浆料平整涂布在薄膜基片上；e.将多个经过步骤a～d处理的薄膜基片叠层后成型。在此还公开一种由该方法制造的电子元件。本发明可以避免叠层后的坯体存在内部裂纹，提高电子元件的可靠性并提升其电性能。

Description

一种电子元件及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种电子元件及其制造方法。

背景技术

在传统的叠压成型工艺中，附有导电电极的基片直接通过叠压成型使上下基片粘合在一起，形成生坯。此种成型方式是通过基片在受到压力的过程中收缩，使强度比基片大的导电电极镶嵌在生坯之中。随着电子元件尺寸小型化及大电流功率型元件的推广使用，叠层基片厚度随之大幅度降低，相对于电极厚度，基片膜厚收缩余量有限，在叠层的过程中很容易出现坯体内部开裂，使电子元件可靠性能降低，且存在电极因承受压力过大而产生形变，导致电性能降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是弥补现有技术的上述缺陷，提供一种电子元件及其制作方法，提高电子元件的可靠性并提升其电性能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电子元件制造方法，包括以下步骤：

a.制备薄膜基片；

b.制备基材浆料，所述基材浆料是与所述薄膜基片相匹配的材料；

c.在所述薄膜基片上制作导电电极；

d.在制有所述导电电极的所述薄膜基片上旋涂所述基材浆料，将具有流动性的基材浆料平整涂布在薄膜基片上；

e.将多个经过步骤a～d处理的薄膜基片叠层后成型。

上述步骤中，步骤b相对于步骤a和步骤c来说不限制时间上的先后。

优选地:

步骤d包括：将所述基材浆料填充在所述薄膜基片表面凹陷的位置，然后使薄膜基片围绕垂直于所述薄膜基片表面的轴旋转，通过离心力使所述基材浆料分布在制有所述导电电极的所述薄膜基片表面，形成所述基材浆料与所述导电电极的顶部平齐的平整表面。

步骤d包括连续的两级旋涂过程，其中第一级旋涂过程中薄膜基片的旋转速率为1000r/min，优选的旋涂时间为18s～25s，第二级旋涂过程中薄膜基片的旋转速率为2000～2200r/min，优选的旋涂时间为20s。

所述基材浆料的材料与所述薄膜基片相匹配，至少是指这两种材料成膜后，其烧结收缩率相同。

步骤a包括：

a1.将重量百分比为35％～45％的Al₂O₃和重量百分比为55％～65％的硼硅玻璃的混合制备粉末状混合物；

a2.将所述粉末状混合物与酯类溶液搅拌混合，并加入有机粘合剂和分散剂搅拌，形成陶瓷浆料；

a3.涂布所述陶瓷浆料以形成所述薄膜基片。

所述基材浆料通过以下步骤制作：

b1.将重量百分比为35％～45％粉末状的Al₂O₃和重量百分比为55％～65％的硼硅玻璃的混合制备粉末状混合物；

b2.将所述粉末状混合物与去离子水搅拌混合，并加入水性粘合剂和分散剂搅拌，形成浆料，通过碱性物质调节浆料的pH在6.5～7.5。

所述薄膜基片是氧化铝基片、铁氧体基片、玻璃膜片、PET膜片中的一种。

所述氧化铝基片是粉末状的Al₂O₃和粉末状的硼硅玻璃的混合物制作的氧化铝基片。

步骤c包括：

c1.配制导电电极浆料，所述导电电极浆料是介电常数在0.016～0.025mm*ohm的银浆或铜浆；

c2.通过印刷或光刻法将导电浆料涂布在薄膜基片上，形成所述导电电极。

一种电子元件，所述电子元件使用前述的任一种电子元件制作方法制成。

本发明的有益技术效果：

本发明通过在叠层成型前将制好导电电极的薄膜基片的表面旋涂填充一层基材浆料，在叠层的过程中减少因导电电极部分累积而存在较大的内部应力，防止叠层后的坯体存在内部裂纹并导致烧结过程中坯体开裂。本发明尤其适用于在导电电极厚度大于薄膜基片的0.8倍以上的小尺寸功率型电子元件。采用本发明，不仅能减小烧结过程中产品内部应力，还可提高叠层时的层间粘合性，保持导电电极形状，提升产品电性能。

附图说明

图1为本发明电子元件制作方法一种实施例的工艺过程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

参阅图1，在一种实施例里，电子元件制造方法包括以下步骤：

步骤a.制备薄膜基片101；

步骤b.制备基材浆料103，所述基材浆料是与所述薄膜基片相匹配的材料；

步骤c.在所述薄膜基片上制作导电电极102；

步骤d.在制有所述导电电极的所述薄膜基片101上旋涂所述基材浆料103，将具有流动性的基材浆料103平整涂布在薄膜基片101上；

步骤e.将多个经过步骤a～d处理的薄膜基片叠层100后成型。

所述成型可以包括：叠层后形成生坯，以及对生坯依次完成切割、排胶、烧结、倒角、制作端电极和电镀等处理，完成电子元件制作。

本发明中的步骤b相对于步骤a和步骤c来说并不限制时间上的先后。

基材浆料103的材料与薄膜基片101相匹配，是指这两种材料成膜后，其烧结收缩率相同。

所述薄膜基片可以是氧化铝基片、铁氧体基片、玻璃膜片、PET膜片中的一种。在优选的实施例中，所述氧化铝基片是粉末状的Al₂O₃和粉末状的硼硅玻璃的混合物制作的氧化铝基片。更优选的是，所述氧化铝基片是重量百分比为35％～45％、更优选40％的Al₂O₃和重量百分比为55％～65％、更优选60％的硼硅玻璃的混合物。所述粉末状的Al₂O₃的优选粒径是，D50为1.5μm，D95为3μm。所述粉末状的硼硅玻璃的优选粒径是，D50为1.5μm，D95为3μm。

薄膜基片可以通过以下步骤制备：

步骤a1.将重量百分比为35％～45％的Al₂O₃和重量百分比为55％～65％的硼硅玻璃的混合制备粉末状混合物；

步骤a2.将所述粉末状混合物与酯类溶液搅拌混合，并加入有机粘合剂和分散剂，采用球磨机搅拌，持续9h～11h形成陶瓷浆料，其中酯类溶液可以是采用异丁醇的酯类溶液；

步骤a3.涂布所述陶瓷浆料以形成所述薄膜基片。

基材浆料可以通过以下步骤制作：

步骤b1.将重量百分比为35％～45％粉末状的Al₂O₃和重量百分比为55％～65％的硼硅玻璃的混合制备粉末状混合物；

步骤b2.将所述粉末状混合物与去离子水搅拌混合，并加入水性粘合剂和分散剂，采用球磨机搅拌，持续12h～18h形成浆料，通过碱性物质调节浆料的pH在6.5～7.5。

导电电极可以通过以下步骤制作：

步骤c1.配制导电电极浆料，所述导电电极浆料是介电常数在0.016～0.025mm*ohm的银浆或铜浆；

步骤c2.通过印刷或光刻法将导电浆料涂布在薄膜基片上，形成所述导电电极。

在优选实施例中，旋涂基材浆料的步骤包括：

将所述基材浆料填充在所述薄膜基片表面凹陷的位置，然后使薄膜基片围绕垂直于所述薄膜基片表面的轴旋转，通过离心力使所述基材浆料分布在制有所述导电电极的所述薄膜基片表面，形成所述基材浆料与所述导电电极的顶部平齐的平整表面。更优选地，步骤d包括连续的两级旋涂过程，其中第一级旋涂过程中薄膜基片的1000r/min，较为优选的旋涂时间为18s～25s，第二级旋涂过程中薄膜基片的旋转速率为2000～2200r/min，较为优选的旋涂时间为20s。

本发明还提供一种电子元件，其可使用前述的任一实施例的电子元件制作方法制成。

实例一

一种小尺寸的公制0402封装的贴片电感制造方法，包括以下步骤：对制作出的电极进行叠层，形成陶瓷生坯，再对所述陶瓷生坯依次完成切割、排胶、烧结、倒角、制作端电极和电镀，完成电子元件制作。

1)制作氧化铝薄膜基片；

1·1)制备混合物粉末状材料

将重量百分比为40％粉末状的Al₂O₃和重量百分比为60％的硼硅玻璃的混合制备混合物粉末状材料，粉末状的Al₂O₃的优选粒径是，D50为1.5μm，D95为3μm，硼硅玻璃的优选粒径是，D50为1.5μm，D95为3μm；

1·2)将制备的粉末状材料与异丁醇的酯类溶液搅拌混合，并加入有机粘合剂和分散剂，采用球磨机搅拌，持续9h～11h形成陶瓷浆料；

1·3)通过涂布工艺制作氧化铝薄膜基片，基片厚度为10μm；

2)制作基材浆料

2·1)制备混合物粉末状材料

将重量百分比为35％～45％粉末状的Al₂O₃和重量百分比为65％～55％的硼硅玻璃的混合制备混合物粉末状材料；

2·2)将制备的粉末状材料与去离子水搅拌混合，并加入水性粘合剂和分散剂，采用球磨机搅拌，持续12h～18h形成浆料，通过氨水等碱性物质调节浆料的pH在6.5～7.5即可。

3)制作导电电极

3.1)配备导电电极浆料:Shoei Chemical公司出品的ML-SP19的银浆，介电常数在0.022mm*ohm

3.2)采用丝网印刷设备将导电电极浆料涂布在薄膜基片表面，导电电极的厚度为10μm～12μm，导电电极的线宽为30～35μm.

4)旋涂基材浆料

在已完成电极制作的基片上，通过设备将旋涂的基材浆料涂覆到薄膜基片上，旋涂速率为1000r/min，旋涂时间为18s；完成涂覆后，薄膜基片需继续匀速旋转，旋涂速率为2000r/min，时间为20s，使基片表面的基材浆料在离心力的作用下充分的填充到基片表面的凹陷位置，使薄膜基片表面形成一个平整面。

与现有工艺的比较

采用本发明实例一制备的公制0402封装的贴片电感，长、宽面留边量L均按30μm设计，叠层成型后的坯体内部通过SEM扫描断层无开裂，烧结后的瓷体无开裂，电极无压扁的现象，通过美国Ansoft公司推出的E4991网络分析仪，测得样品感值为1.5nH。

采用现有的制作工艺，完成导电电极制作后，直接叠层成型，烧结后60％的产品存在磁体开裂的现象，且内部电极烧结后线宽为30μm，存在压扁的现象，测得样品的感值为1.3nH。

本发明实例一制作的电子元件电性提升电性提升10％，外观良率提升40％，表明本发明方法在小尺寸设计方面优势明显。

实例二

一种的公制1005封装的大电流磁珠(功率型元件)制造方法，包括以下步骤：对制作出的电极进行叠层，形成生坯，再对所述生坯依次完成切割、排胶、烧结、倒角、制作端电极和电镀，完成电子元件制作。

1)制作铁氧体薄膜基片；

1·1)配备混合物粉末状材料

将混有Fe、Cu、Ni、Zn质量百分比分别为66％、4.4％、10.2％、19.4％的混合物粉末球磨，优选粒径是，D50为0.5μm，D95为1.5μm；

1·2)将制备的粉末状材料与异丁醇的酯类溶液搅拌混合，并加入有机粘合剂和分散剂，采用球磨机搅拌，持续9h～11h形成浆料；

1·3)通过涂布工艺制作铁氧体薄膜基片，基片厚度为15μm；

2)制作基材浆料

2·1)制备混合物粉末状材料

将混有Fe、Cu、Ni、Zn质量百分比分别为66％、4.4％、10.2％、19.4％的混合物粉末球磨，优选粒径是，D50为0.5μm，D95为1.5μm；

2·2)将制备的粉末状材料与去离子水搅拌混合，并加入水性粘合剂和分散剂，采用球磨机搅拌，持续12h～18h形成浆料，通过氨水等碱性物质调节浆料的pH在6.5～7.5即可。

3)制作导电电极

3.1)配备导电电极浆料:Shoei Chemical公司出品的ML-SP19的银浆，介电常数在0.022mm*ohm

3.2)采用丝网印刷设备将导电电极浆料涂布在薄膜基片表面，导电电极的厚度为15μm～18μm，导电电极的线宽为100～110μm.

4)旋涂基材浆料

在已完成电极制作的基片上，通过设备将旋涂的基材浆料涂覆到薄膜基片上，旋涂速率为1000r/min，旋涂时间为25s；完成涂覆后，薄膜基片需继续匀速旋转，旋涂速率为2200r/min，旋涂时间为20s，使基片表面的基材浆料在离心力的作用下充分的填充到基片表面的凹陷位置，使薄膜基片表面形成一个平整面。

与现有工艺的比较

采用本发明实例二制备公制1005封装的大电流磁珠，叠层成型后的坯体内部通过SEM扫描断层无开裂，烧结后的瓷体无开裂，电极无压扁的现象，通过美国Ansoft公司推出的E4991网络分析仪，测得样品100MHz下的阻抗为160ohm。

采用现有的制作工艺，完成导电电极制作后，直接叠层成型，烧结后86％的产品存在磁体开裂的现象，且内部电极烧结后线宽为98.5μm，存在压扁的现象，测得样品100MHz下的阻抗为110ohm。

本发明实例二制作的电子元件电性提升45％，外观良率提升86％，表明本发明在功率型产品设计方面优势明显。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。例如，尽管优选实施例中基材浆料与导电电极的顶部平齐，但导电电极的顶部露出并非是必须的。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种电子元件制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.制备薄膜基片；

步骤a包括：

a1.将重量百分比为35％～45％的Al₂O₃和重量百分比为55％～65％的硼硅玻璃的混合制备粉末状混合物；

a2.将所述粉末状混合物与酯类溶液搅拌混合，并加入有机粘合剂和分散剂搅拌，形成陶瓷浆料；

a3.涂布所述陶瓷浆料以形成所述薄膜基片；

b.制备基材浆料，所述基材浆料是与所述薄膜基片相匹配的材料，所述相匹配，至少是指所述基材浆料成膜后，与所述薄膜基片烧结收缩率相同；

步骤b包括：

b1.将重量百分比为35％～45％粉末状的Al₂O₃和重量百分比为55％～65％的硼硅玻璃的混合制备粉末状混合物；

b2.将所述粉末状混合物与去离子水搅拌混合，并加入水性粘合剂和分散剂搅拌，形成浆料，通过碱性物质调节浆料的pH在6.5～7.5；

c.在所述薄膜基片上制作导电电极，导电电极厚度大于薄膜基片的0.8倍以上；

d.在制有所述导电电极的所述薄膜基片上旋涂所述基材浆料，将具有流动性的基材浆料平整涂布在薄膜基片上；

e.将多个经过步骤a～d处理的薄膜基片叠层后成型；

步骤d包括连续的两级旋涂过程，其中第一级旋涂过程中薄膜基片的旋转速率为1000r/min，旋涂时间为18s～25s，第二级旋涂过程中薄膜基片的旋转速率为2000～2200r/min，旋涂时间为20s。

2.如权利要求1所述的电子元件制造方法，其特征在于，步骤d包括：将所述基材浆料填充在所述薄膜基片表面凹陷的位置，然后使薄膜基片围绕垂直于所述薄膜基片表面的轴旋转，通过离心力使所述基材浆料分布在制有所述导电电极的所述薄膜基片表面，形成所述基材浆料与所述导电电极的顶部平齐的平整表面。

3.如权利要求1至2任一项所述的电子元件制造方法，其特征在于：步骤c包括：

c1.配制导电电极浆料，所述导电电极浆料是介电常数在0.016～0.025mm*ohm的银浆或铜浆；

c2.通过印刷或光刻法将导电浆料涂布在薄膜基片上，形成所述导电电极。

4.一种电子元件，其特征在于，所述电子元件使用权利要求1至3任一项所述的电子元件制造方法制成。