CN110838383A - 一种片式元器件柔性外电极及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种片式元器件柔性外电极及其制作方法，所述制作方法包括：将热塑性高分子螺旋状树脂与银粉、有机溶剂、增稠剂、分散剂一起混合制备柔性电极浆料，然后将所述柔性电极浆料涂覆在片式元器件引出电极部分，经烘干固化制得外电极，再经镀覆金属层制得具有焊接性的整体柔性外电极。所制的柔性外电极能够有效消除片式元器件在基板弯曲、振动或应力冲击下片式元器件本体、电极、焊点损伤开裂不良，不但效果显著、无污染、成本低、效率高，且易于操作，满足各种片式元器件产品。
Description
技术领域
本发明涉及片式元器件，特别是涉及一种片式元器件柔性外电极及其制作方法。
背景技术
随着电子整机向轻、薄、小型化及高可靠、高技术化发展，无引线片式电子元器件(电阻、电容、电感)也得以快速发展，在科学技术发展和电子工艺水平不断提高下，片式电子元器件具备尺寸小、重量轻、安装密度高、高频特性好、可靠性高等综合性能，已被广泛应用于通讯、计算机、车载、航天、航空、航海、电子、兵器等领域。当使用在高可靠性领域时，则要求产品具备更高的抗振、抗弯曲能力，以保证在受到强烈振动、基板歪曲及应力冲击下能正常持续工作。常规片式元器件产品无柔性外电极，在受到外部振动、基板弯曲及内外应力作用时，片式元器件本体、电极、焊点易出现损伤开裂失效不良，造成产品外观、电性、可靠性下降或不良。
传统上解决上述问题的办法是：
1、在片式元器件烧结型外电极表面涂覆一层常规低温固化端浆，增加一层柔性缓冲层，然后电镀镍、锡层获取焊接性。但因常规低温固化端浆均为短链或热固性树脂浆料，其伸缩弹性和抗拉伸强度低，这种方式不但花费大量时间、物力成本且工艺复杂，其对外电极抗振、抗弯曲能力并无明显改善，达不到车载、军工、航天、航空、航海产品可靠性要求。
2、采用底部填充技术，对表面贴装的片式元器件和基板间隙填充高分子树脂胶水，胶水固化后将片式元器件及基板牢固粘接，在胶水作用下降低片式元器件与基板之间因热膨胀系数差异所造成的应力冲击，提高产品抗振动、跌落、内外应力差及基板弯曲可靠性。虽然这种方式改善效果较好，但需追加高昂的物料和设备成本，且生产效率低下周期长，其底部填充过程不易时时监控，品质稳定性较差。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种用于解决片式元器件在基板弯曲、振动或应力冲击下片式元器件本体、电极、焊点损伤开裂不良的片式元器件柔性外电极及其制作方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种片式元器件柔性外电极的制作方法，包括：将热塑性高分子螺旋状树脂与银粉、有机溶剂、增稠剂、分散剂一起混合制备柔性电极浆料，然后将所述柔性电极浆料涂覆在片式元器件引出电极部分，经烘干固化制得外电极，再经镀覆金属层制得具有焊接性的整体柔性外电极。
进一步地：
所述方法包括以下步骤：
步骤一：按质量百分比将10.0％～30.0％的热塑性丙烯酸树脂或聚酯树脂或聚偏氟乙烯中的一种或几种溶于70.0％～90.0％的丁基溶酐乙酸酯或松油醇或二甘醇乙醚醋酸酯中的一种或几种溶剂里，恒温加热至70～90℃，完全溶解后过滤制得有机载体；
步骤二：按质量百分比将8％～35.0％的球型银粉和40.0％～70.0％的片状银粉加入到15.0％～45.0％的所述有机载体中，搅拌均匀，制得银粉混合液；
步骤三：向所述银粉混合溶液中加入0.1％～2.0％增稠剂和0.1％～1.0％分散剂，搅拌混合，经过研磨后，加入15.0％～35.0％的所述有机载体混合均匀，得到柔性电极浆料；
步骤四：将所述柔性电极浆料涂覆在片式元器件端头上，经烘干、固化，制得柔性端电极；
步骤五：在所述柔性端电极上依次镀上镍层、锡层。
所述球型银粉的粒径为0.5～2μm，所述片状银粉的粒径为2～15μm。
所述增稠剂包括聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种。
所述分散剂包括氧化聚乙烯蜡、乙烯基双硬脂酰胺、聚乙二醇200中的一种或几种。
采用浸涂、滚涂、喷涂或印刷工艺涂覆所述柔性电极浆料。
采用电镀、滚镀、振镀、旋转镀或化学镀工艺镀覆所述金属层。
一种片式元器件柔性外电极，是使用所述的制作方法制作的片式元器件柔性外电极。
一种片式元器件的制作方法，包括使用所述的制作方法制作片式元器件柔性外电极。
本发明具有如下有益效果：
在本发明提供的片式元器件柔性外电极制作方法中，采用高分子螺旋状热塑性树脂替代低温浆料中的低分子热固性树脂，将热塑性高分子螺旋状树脂与银粉、有机溶剂、添加剂一起混合制备柔性电极浆料，然后将柔性电极浆料涂覆在片式元器件引出电极部分，经烘干固化制得外电极，再经镀镍、锡层制得具有焊接性的整体柔性外电极，所制的柔性外电极能够有效消除片式元器件在基板弯曲、振动或应力冲击下片式元器件本体、电极、焊点损伤开裂不良，不但效果显著、无污染、成本低、效率高，且易于操作满足各种片式元器件产品。
本发明与传统技术相比具有明显的优点。由上述技术方案，采用高分子螺旋状热塑性树脂调配低温固化型柔性浆料，片式元器件用此浆料进行封端固化、镀镍锡层制作柔性外电极，其工艺简便、成本低、效率高，产品端头外电极有较高的伸缩弹性，既能抗击较高外力的撞击，又可以承受外力的拉伸，可显著改善提高片式元器件抗振动和抗弯曲能力。本发明利用柔性外电极吸收内外部应力作用，从而使片式元器件在受应力冲击时可整体同向移动，避免局部受力过大、变形导致片式元器件本体、电极、焊点损伤开裂失效不良，大幅提高了片式元器件在高低温、高振动环境中的可靠性，并能持续保持正常工作。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式作详细说明。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。
片式元器件外电极通常采用烧结型或常规低温固化型浆料制作外电极，然后进行表面金属镀处理获取焊接性。因烧结型浆料与电子元器件本体为玻璃相化学粘结，整个外电极为钢性结合，无弹性拉伸模量。而常规低温固化型浆料与片式元器件本体为热固化短链树脂物理粘附，其树脂弹性、拉伸模量非常低。片式元器件经表面贴装焊接后，在使用环境中会不可避免存在基板弯曲、振动或应力冲击，最终导致片式元器件本体、电极、焊点损伤开裂失效不良。本发明提供了一种片式元器件柔性外电极的制作方法，在本制作方法中采用热塑性高分子螺旋状树脂与银粉、有机溶剂、添加剂一起混合制备柔性电极浆料。然后将柔性电极浆料涂覆在片式元器件引出电极部分，经烘干固化制得外电极，再经镀镍、锡层制得具有焊接性的整体柔性外电极。经SMT表贴焊接后，这些具有弹性的高分子树脂电极层能给片式元器件外电极提供一层柔性缓冲层，起到类似弹簧的作用，可吸收内外部冷热、机械应力，既能抗击较高外力撞击，又可承受一定外力的拉伸，能抵消或吸收元器件内外部的机械、冷热应力，从而显著提升片式元器件抗基板弯曲、振动和冷热应力冲击能力，改善产品在使用过程中因基板弯曲、振动、冷热应力冲击导致的片式元器件本体、电极、焊点损伤开裂不良。
在优选的实施例中，所述制作方法包括以下步骤：
步骤一：按质量百分比将10.0％～30.0％的热塑性丙烯酸树脂或聚酯树脂或聚偏氟乙烯中的一种或几种溶于70.0％～90.0％的丁基溶酐乙酸酯或松油醇或二甘醇乙醚醋酸酯中的一种或几种溶剂里，恒温加热至70～90℃，完全溶解后过滤制得有机载体；
步骤二：按质量百分比将8％～35.0％的球型银粉和40.0％～70.0％的片状银粉加入到15.0％～45.0％的所述有机载体中，搅拌均匀，制得银粉混合液；
步骤三：向所述银粉混合溶液中加入0.1％～2.0％增稠剂和0.1％～1.0％分散剂，搅拌混合，经过研磨后，加入15.0％～35.0％的所述有机载体混合均匀，得到柔性电极浆料；
步骤四：将所述柔性电极浆料涂覆在片式元器件端头上，经烘干、固化，制得柔性端电极；
步骤五：在所述柔性端电极上镀上镍层和锡层。
在更优选的实施例中，所述球型银粉的粒径为0.5～2μm，所述片状银粉的粒径为2～15μm。
在优选的实施例中，所述增稠剂选自聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种。
在优选的实施例中，所述分散剂选自氧化聚乙烯蜡、乙烯基双硬脂酰胺、聚乙二醇200中的一种或几种。
在不同的实施例中，可以采用浸涂、滚涂、喷涂或印刷工艺涂覆所述柔性电极浆料。
在不同的实施例中，可以采用电镀、滚镀、振镀、旋转镀或化学镀工艺镀覆所述金属层。
在另一种实施例中，一种片式元器件柔性外电极，是使用所述的制作方法制作的片式元器件柔性外电极。
一种片式元器件的制作方法，包括使用所述的制作方法制作片式元器件柔性外电极。
根据典型实施例的一种片式元器件柔性外电极的制作方法，包括以下步骤：
步骤一：首先按质量百分比将10.0％～30.0％的热塑性丙烯酸树脂或聚酯树脂或聚偏氟乙烯中的一种或几种溶于70.0％～90.0％的丁基溶酐乙酸酯或松油醇或二甘醇乙醚醋酸酯中的一种或几种溶剂里，恒温加热至70～90℃，完全溶解后过滤制得有机载体；
步骤二：按质量百分比将8％～35.0％的球型银粉和40.0％～70.0％的片状银粉加入到15.0％～45.0％的上述有机载体中，搅拌均匀，制得银粉混合液；
步骤三：向银粉混合溶液中加入0.1％～2.0％增稠剂和0.1％～1.0％分散剂，在搅拌机里混合，经过三辊研磨机后，加入15.0％～35.0％上述有机载体混合均匀，再经过滤即得到柔性电极浆料；
步骤四：采用封端工艺将柔性电极浆料涂覆在片式元器件端头上，经150-200℃烘干、固化1.5-2小时，制得柔性端电极；
步骤五：将片式元器件柔性端电极进行电镀镍、锡层获取焊接性，则完成片式元器件柔性端电极制作。
以下结合具体实施例进一步说明本发明的制备过程。
实施例1
一种片式元器件柔性外电极的制作方法，包括如下步骤：
步骤一：制备有机载体
在70℃恒温条件下，将8克热塑性丙烯酸树脂溶于42克松油醇和6克二甘醇乙醚醋酸酯中，经过过滤得到有机载体。
步骤二：制备银粉混合液
将6克球型银粉(0.2～1.2μm)和32克片状银粉(1.2～6.0μm)加入到15克上述有机载体中，加入0.1克氧化聚乙烯蜡分散剂，混合均匀，得到银粉混合溶液。
步骤三：混合银粉混合液和有机载体
向银粉混合溶液中加入1.4克聚丙烯酰胺增稠剂和0.1克氧化聚乙烯蜡分散剂，在行星式搅拌机里混合均匀，经过三辊研磨机后，加入7.2克有机载体混合均匀，用200目筛网过滤即得柔性电极浆料。
步骤四：浸涂柔性电极浆料
片式元器件采用浸涂工艺涂覆柔性电极浆料，经150℃烘干、固化1.5小时，制得外电极。
步骤五：电镀镍锡层
将片式元器件外电极进行电镀镍、锡层获取焊接性，即完成片式元器件柔性外电极制作。
实施例2
一种片式元器件柔性外电极的制作方法，包括如下步骤：
步骤一：制备有机载体
在78℃恒温条件下，将10克热塑性丙烯酸树脂溶于46克松油醇和8克二甘醇乙醚醋酸酯中，经过过滤得到有机载体。
步骤二：制备银粉混合液
将8克球型银粉(0.2～1.2μm)和36克片状银粉(1.2～6.0μm)加入到15克上述有机载体中，加入0.2克氧化聚乙烯蜡分散剂，混合均匀，得到银粉混合溶液。
步骤三：混合银粉混合液和有机载体
向银粉混合溶液中加入1.6克聚丙烯酰胺增稠剂和0.2克氧化聚乙烯蜡分散剂，在行星式搅拌机里混合均匀，经过三辊研磨机后，加入7.6克有机载体混合均匀，用200目筛网过滤即得柔性电极浆料。
步骤四：浸涂柔性电极浆料
片式元器件采用浸涂工艺涂覆柔性电极浆料，经170℃烘干、固化1.8小时，制得外电极。
步骤五：电镀镍锡层
将片式元器件外电极进行电镀镍、锡层获取焊接性，即完成片式元器件柔性外电极制作。
实施例3
一种片式元器件柔性外电极的制作方法，包括如下步骤：
步骤一：制备有机载体
在88℃恒温条件下，将12克热塑性丙烯酸树脂溶于48克松油醇和7克二甘醇乙醚醋酸酯中，经过过滤得到有机载体。
步骤二：制备银粉混合液
将12克球型银粉(0.2～1.2μm)和54克片状银粉(1.2～6.0μm)加入到22克上述有机载体中，加入0.3克氧化聚乙烯蜡分散剂，混合均匀，得到银粉混合溶液。
步骤三：混合银粉混合液和有机载体
向银粉混合溶液中加入2.2克聚丙烯酰胺增稠剂和0.6克氧化聚乙烯蜡分散剂，在行星式搅拌机里混合均匀，经过三辊研磨机后，加入8.2克有机载体混合均匀，用200目筛网过滤即得柔性电极浆料。
步骤四：浸涂柔性电极浆料
片式元器件采用浸涂工艺涂覆柔性电极浆料，经200℃烘干、固化2小时，制得外电极。
步骤五：电镀镍锡层
将片式元器件外电极进行电镀镍、锡层获取焊接性，即完成片式元器件柔性外电极制作。
以上内容是结合具体/优选的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。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，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
Claims (9)
1.一种片式元器件柔性外电极的制作方法，其特征在于,包括：将热塑性高分子螺旋状树脂与银粉、有机溶剂、增稠剂、分散剂一起混合制备柔性电极浆料，然后将所述柔性电极浆料涂覆在片式元器件引出电极部分，经烘干固化制得外电极，再经镀覆金属层制得具有焊接性的整体柔性外电极。
2.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于,包括以下步骤：
步骤一：按质量百分比将10.0％～30.0％的热塑性丙烯酸树脂或聚酯树脂或聚偏氟乙烯中的一种或几种溶于70.0％～90.0％的丁基溶酐乙酸酯或松油醇或二甘醇乙醚醋酸酯中的一种或几种溶剂里，恒温加热至70～90℃，完全溶解后过滤制得有机载体；
步骤二：按质量百分比将8％～35.0％的球型银粉和40.0％～70.0％的片状银粉加入到15.0％～45.0％的所述有机载体中，搅拌均匀，制得银粉混合液；
步骤三：向所述银粉混合溶液中加入0.1％～2.0％增稠剂和0.1％～1.0％分散剂，搅拌混合，经过研磨后，加入15.0％～35.0％的所述有机载体混合均匀，得到柔性电极浆料；
步骤四：将所述柔性电极浆料涂覆在片式元器件端头上，经烘干、固化，制得柔性端电极；
步骤五：在所述柔性端电极上依次镀上镍层和锡层。
3.如权利要求2所述的制作方法，其特征在于,所述球型银粉的粒径为0.5～2μm，所述片状银粉的粒径为2～15μm。
4.如权利要求2或3所述的制作方法，其特征在于,所述增稠剂包括聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种。
5.如权利要求2至4任一项所述的制作方法，其特征在于,所述分散剂包括氧化聚乙烯蜡、乙烯基双硬脂酰胺、聚乙二醇200中的一种或几种。
6.如权利要求1至5任一项所述的制作方法，其特征在于,采用浸涂、滚涂、喷涂或印刷工艺涂覆所述柔性电极浆料。
7.如权利要求1至6任一项所述的制作方法，其特征在于,采用电镀、滚镀、振镀、旋转镀或化学镀工艺镀覆所述金属层。
8.一种片式元器件柔性外电极，其特征在于,是使用如权利要求1至7任一项所述的制作方法制作的片式元器件柔性外电极。
9.一种片式元器件的制作方法，其特征在于,包括使用如权利要求1至7任一项所述的制作方法制作片式元器件柔性外电极。
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