CN111986863A - 敏感元器件及其表面封釉方法 - Google Patents

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CN111986863A CN202010696855.8A CN202010696855A CN111986863A CN 111986863 A CN111986863 A CN 111986863A CN 202010696855 A CN202010696855 A CN 202010696855A CN 111986863 A CN111986863 A CN 111986863A
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刘季超
林亚梅
朱建华
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Abstract

本申请属于电子技术领域，尤其涉及一种敏感元器件的表面封釉方法，包括步骤：获取敏感元件芯片，敏感元件芯片包含第一电极区域、第二电极区域和非电极区域，将若干敏感元件芯片的第一电极区域层叠接触设置在基板上，第二电极区域背离基板设置；对第二电极区域进行保护处理形成保护层，得到预处理的敏感元件芯片；获取釉料，对预处理的敏感元件芯片的非电极区域进行喷釉处理后，烧结处理，形成釉层；去除第二电极区域的保护层，在第一电极区域和第二电极区域制备电极，得到含有釉层的敏感元器件。本申请实施例敏感元器件的表面封釉方法，工艺简单，适用于不同规格元器件的封釉处理，提高敏感元器件的可靠性高。

Description

敏感元器件及其表面封釉方法
技术领域
本申请属于电子技术领域，尤其涉及一种敏感元器件的表面封釉方法，以及一种敏感元器件。
背景技术
随着电子设备需求不断向小型化、轻量化、薄型化、数字化和多功能化方向发展，片式敏感元件也朝着小型化、低电压、低静电容量、公差精微化和集成化的方向发展。叠层敏感元件由于本身的半导体特性，产品在生产工艺过程电镀时容易出现电极扩散和爬镀现象，腐蚀瓷体，导致产品电性和外观不良，污染电镀液。针对这一难题，采取在瓷体表面封涂一层玻璃釉层，即产品烧结倒角后给表面除电极外的其余四面封上一层5～10μm厚的玻璃釉层。通过对敏感元件表面进行绝缘处理，解决电镀时产品表面扩散和爬镀现象，同时也大大提高产品的防潮性和防蚀性，提高产品的可靠性，解决腐蚀瓷体和镀液等难题。
现有技术中，对敏感元件表面进行绝缘处理的方法有表面涂敷处理法，该表面涂敷处理法存在电极浸釉后电极绝缘且釉层不均匀，且部分表面难以喷涂上釉层。并且对小体积产品，如1005、1608、2012产品根本无法实现，无法批量生产。
发明内容
本申请的目的在于提供一种敏感元器件的表面封釉方法，以及一种敏感元器件，旨在一定程度上解决现有敏感元件电镀时段电极容易扩散，电极绝缘且釉层不均匀的技术问题。
为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
第一方面，本申请提供一种敏感元器件的表面封釉方法，包括以下步骤：
获取敏感元件芯片，所述敏感元件芯片包含第一电极区域、第二电极区域和非电极区域，将若干所述敏感元件芯片的所述第一电极区域层叠接触设置在基板上，所述第二电极区域背离所述基板设置；
对所述第二电极区域进行保护处理形成保护层，得到预处理的敏感元件芯片；
获取釉料，对所述预处理的敏感元件芯片的所述非电极区域进行喷釉处理后，烧结处理，形成釉层；
去除所述第二电极区域的所述保护层，在所述第一电极区域和所述第二电极区域制备电极，得到含有釉层的敏感元器件。
第二方面，本申请提供一种敏感元器件，所述敏感元器件上述方法制得。
本申请第一方面提供的敏感元器件的表面封釉方法，将若干所述敏感元件芯片设立在基板上，并对芯片裸露的第二电极区域进行保护处理后，对芯片进行喷釉处理，形成釉层；然后制备电极得到含有釉层保护层的敏感元器件。一方面，形成在芯片非电极区域的釉层能够保护芯片，防止后续电镀电极过程时出现电极材料爬镀和扩散的现象，解决电镀液腐蚀元器件瓷体和镀液难的问题，提高电镀工艺效率。另一方面，通过釉层对敏感元器件芯片非电极区域的保护，使敏感元器件绝缘性能好，提供了器件的防潮性和防蚀性，从而提高了敏感元器件的可靠性高。
本申请第二方面提供的敏感元器件通过上述方法制得，敏感元器件中除电极外的表面设置有釉层，对敏感元件芯片起到保护作用，使敏感元器件绝缘性能好，提供了器件的防潮性和防蚀性，从而提高了敏感元器件的可靠性高。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的封釉后的敏感元器件的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本发明中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本发明中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a，b或c中的至少一项(个)”，或，“a，b和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a，b，c，a-b(即a和b)，a-c，b-c，或a-b-c，其中a，b，c分别可以是单个，也可以是多个。
应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
本发明实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明实施例说明书公开的范围之内。具体地，本发明实施例说明书中的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，用来将目的如物质彼此区分开，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一XX也可以被称为第二XX，类似地，第二XX也可以被称为第一XX。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
本申请实施例第一方面提供一种敏感元器件的表面封釉方法，包括以下步骤：
S10.获取敏感元件芯片，所述敏感元件芯片包含第一电极区域、第二电极区域，将若干所述敏感元件芯片的所述第一电极区域层叠接触设置在基板上，所述第二电极区域背离所述基板设置；
S20.对所述第二电极区域进行保护处理形成保护层，得到预处理的敏感元件芯片；
S30.获取釉料，对所述预处理的敏感元件芯片进行喷釉处理后，烧结处理，形成釉层；
S40.去除所述第二电极区域的所述保护层，在所述第一电极区域和所述第二电极区域制备电极，得到含有釉层的敏感元器件。
本申请第一方面提供的敏感元器件的表面封釉方法，将若干敏感元件芯片垂直设立在基板上，并对芯片裸露的第二电极区域进行保护处理后，对芯片进行喷釉处理，形成釉层，保护芯片除第一、第二电极区域外的非电极区域。一方面，防止后续电镀电极过程时出现电极材料爬镀和扩散的现象，解决电镀液腐蚀元器件瓷体和镀液难的问题，提高电镀工艺效率。另一方面，通过在敏感元器件非电极区域形成釉层保护层，使敏感元器件绝缘性能好，提供了器件的防潮性和防蚀性，从而提高了敏感元器件的可靠性高。
具体地，上述步骤S10中，将若干所述敏感元件芯片的所述第一电极区域层叠接触设置在基板上的步骤包括：按相邻所述敏感元件芯片之间的距离为所述敏感元件芯片垂直设立高度的5～10倍，将若干所述敏感元件芯片垂直粘附在所述基板上。本申请实施例敏感元件芯片设置的间距根据芯片的高度设置，充分确保了芯片表面均匀的喷涂上釉料，形成釉层保护层。
在一些具体实施例中，用双面胶带和环氧结构板，通过筛板法将敏感元件芯片均匀站立，筛板孔径0.8～5.8mm，芯片高度为0.95～6.0mm，孔间距4.75～60mm，筛板尺寸为(200～250)×(200～250)mm，双面胶带粘性为1300～6500Pa/cm2；然后将产品和胶带均匀贴在玻璃板上，用玻璃板压平，保证喷釉时产品在同一水平面上。
具体地，上述步骤S20中，对所述第二电极区域进行保护处理形成保护层的步骤包括：在所述第二电极区域沉积氧化物、环氧树脂、硅油中一种，沉积厚度为50微米～250微米。通过对裸露的第二电极进行保护，预留出后续电镀电极的位置，50微米～250微米的沉积厚度，即可较好的保护电极区域，防止后续喷釉的干扰。在一些具体实施例中，氧化物包括氧化锌、氧化铝、氧化锆等，这些氧化物均能较好的保护电极区域，在后续喷釉过程中不会与釉料反应，稳定性好，同时容易通过打磨或洗脱等方式去除干净，无残留。
具体地，上述步骤S30中，釉料包括如下重量份数的原料组分：
Figure BDA0002591526810000051
其中，溶剂包含有醋酸正丙脂、异丁醇和白矿油。
本申请实施例采用的上述原料组分和配比的釉料，可以有效保证浆料具有合适的表面张力大小，各组分分散均匀、分散稳定性好，不会沉淀或分层，适用于后续喷涂工艺，使喷涂形成的釉料层厚度均匀，粘附性好，无气泡。
在一些实施例中，粘合剂选自：聚乙烯醇缩丁醛、乙基纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇聚醋酸乙烯酯中的至少一种。本申请实施例采用的粘合剂分子量较大，在溶剂挥发后，通过有机功能团在敏感元件芯片表面产生桥接作用，且粘合剂大分子间形成三维网络结构，具有调节釉料流变性和为釉层提供拉伸强度的作用，其烧结后能保持所需要的形状。本申请实施例釉料中粘合剂的含量为20～30重量份数，若粘合剂过多，不能很好地溶解，浆料粘度偏大，无法喷涂，且喷涂烧釉后由于粘结剂挥发留下大量气孔，产生外观缺陷；若粘合剂量偏少，喷涂时釉料流淌，玻璃釉层没有粘结强度，造成釉层流挂外观不良。
在一些实施例中，增塑剂选自：邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、三甘醇二异辛酸酯、二甘醇二苯甲酸酯、聚乙二醇、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁脂、甘油中的至少一种。这些增塑剂分子能够插入到粘结剂聚合物分子链之间，削弱聚合物分子链间的应力，从而增加聚合物分子链的移动性，使聚合物的塑性增加，降低粘合剂的玻璃化温度，提高釉料成膜后的柔韧性。本申请实施例釉料中增塑剂的含量为10～20重量份数，若增塑剂过多，会造成粘结剂玻璃化温度点低，常温下喷涂后釉层不能定型，加工过程中造成釉层不均匀；若增塑剂过少，会造成粘合剂在溶剂中不能充分溶解，浆料较硬，无法喷涂。
在一些实施例中，分散剂选自：乙二酸二甲脂、硬脂酰胺、乙烯基双硬脂酰胺、硬脂酸单甘油脂、三硬脂酸甘油酯中的至少一种。本申请实施例分散剂通过静电稳定或空间位阻稳定作用，能有效地防止粉料颗粒的团聚，使玻璃釉料颗粒在浆料中相互排斥，能够有效消除釉料中出现的团聚体，形成分散稳定性高的釉料体系，流动性好，浆料性质均匀稳定。本申请实施例釉料中增塑剂的含量为2.5～8重量份数，若增塑剂含量过多，会使喷涂后釉料之间互相排斥，无法互相黏连形成釉层；若增塑剂含量过少，则釉料本身喷涂之前易沉淀，无法喷涂，且形成的釉层不均匀。
在一些实施例中，溶剂中，醋酸正丙脂、异丁醇与白矿油的重量比为(40～80)：(15～40)：(5～20)。本申请实施例该配比的混合溶剂，介电常数小，玻璃釉料在低介电常数的介质中，其表面产生的电荷较少，更有利于玻璃釉料在浆料体系中均匀分散，不易团聚、沉降，便于后续喷涂成膜。本申请采用二元或三元共沸有机溶剂比单一溶剂有更好的溶解性和相容性，表面张力更小，更适用于后续喷釉处理，形成厚度均匀，膜层稳定的釉层。
在一些实施例中，喷釉处理的步骤包括：在喷釉量为30ml/min～90ml/min，喷釉气压为0.3Mpa～0.8Mpa，基板传送速度150cm/min～350cm/min，抽风速率为0.5m3/min～1.5m3/min的条件下，对预处理的敏感元件芯片进行喷釉处理，该喷釉条件能够有效确保元件芯片上的釉料喷涂均匀且全面，有利于后续干燥后形成厚度均一，覆盖完全的釉层。由于产品体积小，表面积小，要求喷涂釉料成雾状，如果喷釉量过大，则喷涂釉料成水珠状，釉料不均匀；如果过小，则釉料无法粘附到产品表面，无法形成釉层。气压过高或过小，传送速度过快或过慢、抽风速率过快或过慢，也是类似的道理。
在一些实施例中，喷釉厚度为5微米～15微米，该喷釉厚度既可以形成厚度均匀稳定的釉层，对敏感元件芯片起到保护作用。若喷釉厚度过厚，则容易导致后形成的釉层厚度不均一，同时增大了元器件的自重，影响其应用。
在一些实施例中，烘烤处理的步骤包括：在温度为150℃～260℃的条件下烘烤1.5小时～4小时后，使釉料中粘合剂固化，形成稳定的三维网络结构；然后，在温度为750℃～900℃的条件下烧结30分钟～60分钟，烧釉时保证通风良好，使釉料中的溶剂、粘合剂、增塑剂和分散剂等有机材料充分烧结去除，烧釉时敏感元件芯片需单层平铺，不可重叠，以免釉料熔融而产生互相粘连现象。
具体地，上述步骤S40中，制备电极的步骤包括：将敏感元件芯片中第二电极区域的保护层打磨和/或洗脱去除后，在第一和第二电极区域通过电镀制备电极。在一些具体实施例中，当敏感元件芯片中第二电极区域的保护层采用氧化物时，采用球磨并加上助磨剂对电极保护层进行打磨处理，以除第二电极区域的保护层，球磨速度控制在30～80转/min，球磨时间控制在30～60min；球磨结束之后用超声波和去离子水进行清洗处理，清洗时间控制在15～40min，以除去表面颗粒杂质，使电极区域裸露，便于后续电镀电极。清洗之后再进行烘烤，烘烤温度在120～200℃，时间30min以上直至水分全部排除。
在一些实施例中，本申请实施例敏感元器件包括规格为1005(长1.0mm×宽0.5mm，其它依次类推)、1608、2012、3216、3225、4532、5750、6053中的任意一种叠层片式敏感元器件。本申请实施例敏感元器件的表面封釉方法适用于不同尺寸大小的元器件，小尺寸规格的敏感元器件也同样适用，适用范围广，应用灵活方便。另外，叠层片式元件对产品绝缘性能要求高，通过本申请方法制得的敏感元器件绝缘性能好，可更好的满足叠层片式元件的要求。
本申请实施例第二方面提供一种敏感元器件，敏感元器件由上述的方法制得
本申请第二方面提供的敏感元器件通过上述方法制得，敏感元器件中除电极外的表面设置有釉层，使敏感元器件绝缘性能好，提供了器件的防潮性和防蚀性，从而提高了敏感元器件的可靠性高。
在一些具体实施例中，叠层片式敏感元器件的结构如附图1截面图所示，包括两个端电极、基体材料、内电极材料以及包覆在元器件除端电极外的表面的釉层。
为使本申请上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本申请实施例敏感元器件的表面封釉方法的进步性能显著的体现，以下通过多个实施例来举例说明上述技术方案。
实施例1
一种1608规格的叠层片式热敏电阻器，包括制备步骤：
1.釉料配方为：玻璃釉料：聚乙烯醇缩丁醛树脂：溶剂：邻苯二甲酸二丁脂：乙二酸二甲脂质量配比为100：23：350：16：4.5；其中，溶剂为醋酸正丙脂、异丁醇与白矿油按重量比25：10：3配制的混合物；釉料粘度为150Pa·s；
2.喷釉方法采用的筛板孔径为1.4mm，孔间距5.6mm，筛板尺寸为200×200mm，胶带粘性为1500Pa/cm2，将若干1608规格的叠层片式热敏电阻芯片垂直粘附在筛板上；
3.芯片裸露的另一电极区域设置厚度为60～80μm氧化锆保护层；
4.在喷釉量约35ml/min，喷釉气压为0.6Mpa，传送速度170cm/min，抽风系统保证0.8m3/min，喷釉层厚度控制在5～15μm的条件下进行喷釉处理；
5.烘烤温度180℃，烘烤时间1.8h；然后，在烧釉温度820℃，烧釉高温时间36min，烧釉排匣时单层平铺；
6.通过速度40转/min的球磨，球磨时间40min，去除电极表面的氧化锆保护层，清洗，在160℃干燥时间40min；
7.在电极区域电镀电极，得到1608规格的叠层片式热敏电阻器。
实施例2
一种4532规格的叠层片式热敏电阻器，包括制备步骤：
1.釉料配方为：玻璃釉料：聚乙烯醇缩丁醛树脂：溶剂：邻苯二甲酸二丁脂：乙二酸二甲脂质量配比为100：28：380：18：7.5；其中，溶剂为醋酸正丙脂、异丁醇与白矿油按重量比配制的混合物；釉料粘度为480Pa·s；
2.喷釉方法采用的筛板孔径为4.9mm，孔间距10.6mm，筛板尺寸为245×245mm，胶带粘性为6200Pa/cm2，将若干4532规格的叠层片式热敏电阻芯片垂直粘附在筛板上；
3.芯片裸露的另一电极区域设置厚度为160～180μm氧化锆保护层；
4.在喷釉量约85ml/min，喷釉气压为1.8Mpa，传送速度160cm/min，抽风系统保证1.3m3/min，喷釉层厚度控制在21～24μm的条件下进行喷釉处理；
5.烘烤温度220℃，烘烤时间3.5h；然后，在烧釉温度830℃，烧釉高温时间55min，烧釉排匣时单层平铺；
6.通过速度65转/min的球磨，球磨时间35-40min，去除电极表面的氧化锆保护层，清洗，在180℃干燥时间50min；
7.在电极区域电镀电极，得到4532规格的叠层片式热敏电阻器。
对比例1
以实施例1未经封釉处理的1608规格的叠层片式热敏电阻器为对比例1。
对比例2
以实施例2未经封釉处理的4532规格的叠层片式热敏电阻器为对比例2。
进一步的，为了验证本申请实施例敏感元器件的表面封釉方法的进步性，对实施例1～2以及对比例1～2敏感电阻器表面的绝缘电阻和漏电流分别进行了测试，测试结果如下表1所示：
表1
Figure BDA0002591526810000101
由上述测试结果可知，本申请实施例1～2对敏感电阻器进行封釉处理后，器件表面绝缘电阻显著增加，可达到3.4TΩ以上，且漏电流极小，可达到0.09mA以下。而对比例1～2未封釉产品，在电镀时表面电极扩散，导致器件表面附着电极金属，致使器件绝缘电阻小，且存在放电和电弧现象。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种敏感元器件的表面封釉方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取敏感元件芯片，所述敏感元件芯片包含第一电极区域、第二电极区域，将若干所述敏感元件芯片的所述第一电极区域层叠接触设置在基板上，所述第二电极区域背离所述基板设置；
对所述第二电极区域进行保护处理形成保护层，得到预处理的敏感元件芯片；
获取釉料，对所述预处理的敏感元件芯片进行喷釉处理后，烧结处理，形成釉层；
去除所述第二电极区域的所述保护层，在所述第一电极区域和所述第二电极区域制备电极，得到含有釉层的敏感元器件。
2.如权利要求1所述的敏感元器件的表面封釉方法，其特征在于，所述喷釉处理的步骤包括：在喷釉量为30ml/min～90ml/min，喷釉气压为0.3Mpa～0.8Mpa，基板传送速度150cm/min～350cm/min，抽风速率为0.5m3/min～1.5m3/min的条件下，对所述预处理的敏感元件芯片进行喷釉处理；和/或
所述喷釉厚度为5微米～15微米。
3.如权利要求2所述的敏感元器件的表面封釉方法，其特征在于，所述釉料包括如下重量份数的原料组分：
Figure FDA0002591526800000011
其中，所述溶剂包含有醋酸正丙脂、异丁醇和白矿油。
4.如权利要求3所述的敏感元器件的表面封釉方法，其特征在于，所述粘合剂选自：聚乙烯醇缩丁醛、乙基纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇聚醋酸乙烯酯中的至少一种；和/或
所述增塑剂选自：邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、三甘醇二异辛酸酯、二甘醇二苯甲酸酯、聚乙二醇、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁脂、甘油中的至少一种；和/或
所述分散剂选自：乙二酸二甲脂、硬脂酰胺、乙烯基双硬脂酰胺、硬脂酸单甘油脂、三硬脂酸甘油酯中的至少一种；和/或
所述醋酸正丙脂、所述异丁醇与所述白矿油的重量比为(40～80)：(15～40)：(5～20)。
5.如权利要求1～4任一所述的敏感元器件的表面封釉方法，其特征在于，将若干所述敏感元件芯片的所述第一电极区域层叠接触设置在基板上的步骤包括：按相邻所述敏感元件芯片之间的距离为所述敏感元件芯片垂直设立高度的5～10倍，将若干所述敏感元件芯片垂直粘附在所述基板上。
6.如权利要求5所述的敏感元器件的表面封釉方法，其特征在于，对所述第二电极区域进行保护处理形成保护层的步骤包括：在所述第二电极区域沉积氧化物、环氧树脂、硅油中一种，沉积厚度为50微米～250微米。
7.如权利要求6所述的敏感元器件的表面封釉方法，其特征在于，所述烧结处理的步骤包括：在温度为150℃～260℃的条件下烘烤1.5小时～4小时后，在温度为750℃～900℃的条件下烧结30分钟～60分钟。
8.如权利要求7所述的敏感元器件的表面封釉方法，其特征在于，所述制备电极的步骤包括：将所述敏感元件芯片中第二电极区域的所述保护层打磨和/或洗脱去除后，在所述第一电极区域和所述第二电极区域通过电镀制备电极。
9.如权利要求1～4或6～8任一所述的敏感元器件的表面封釉方法，其特征在于，所述敏感元器件包括规格为1005、1608、2012、3216、3225、4532、5750、6053中的任意一种叠层片式敏感元器件。
10.一种敏感元器件，其特征在于，所述敏感元器件由如权利要求1～9任一所述的方法制得。
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