CN115352200A

CN115352200A - 一种叠层电感器及其银凸点的印刷工艺

Info

Publication number: CN115352200A
Application number: CN202210983961.3A
Authority: CN
Inventors: 程相宗; 覃贤; 李强; 宋毅华; 向湘红
Original assignee: Guangdong Fenghua Advanced Tech Holding Co Ltd
Current assignee: Guangdong Fenghua Advanced Tech Holding Co Ltd
Priority date: 2022-08-16
Filing date: 2022-08-16
Publication date: 2022-11-18

Abstract

本发明属于叠层电感器制造领域，具体公开一种叠层电感器及其银凸点的印刷工艺。本发明首先在基板上流延介质层、印刷银线圈，形成单层结构的磁体；然后印刷作为连接通道的银凸点；反复流延介质层、印刷线圈及印刷银凸点，最后形成多层结构的叠层电感磁体；每层的线圈通过银凸点连接。本发明钢片网版单次印刷银凸点较高，能够缩减生产过程的银凸点印刷次数及流延介质层数，从而提升叠层电感器生产效率，可明显提升叠层电感器的生产能力。

Description

一种叠层电感器及其银凸点的印刷工艺

技术领域

本发明属于叠层电感器制造领域，具体涉及一种叠层电感器及其银凸点的印刷工艺。

背景技术

目前叠层类电感器生产行业中，小规格电感器系列产品内部线圈连接方式多为激光打孔方式，打穿介质层形成通孔，通过该通孔导通线圈。激光打孔的功率较高，能量损耗大，又因大规格电感器产品连接点较大，激光打孔成本较高，使得激光打孔方式在大规格电感器产品的应用上受限。目前部分大规格电感器产品仍保留着通过印刷银凸点方式连接产品内部上下层银线圈。通过印刷银凸点方式连接产品内部上下层银线圈，工艺流程为：依次印刷银线圈1、印刷银凸点1、流延介质层1并干燥、印刷银凸点2、流延介质层2并干燥、印刷银凸点N、流延介质层N并干燥、印刷银线圈2。印刷银凸点、流延介质层次数取决于单次印刷的银凸点高度和设计需求。如：需印刷150μm高度银凸点时，每次印刷银凸点高度30μm，则需要5次“印刷银凸点、流延介质层并干燥”的循环。

目前叠层类电感器印刷工艺普遍采用不锈钢丝网版印刷，不锈钢丝网版即为PET聚酯网和不锈钢丝网制作的复合网版。将感光乳剂涂布到不锈钢丝网版上，通过曝光、显影，只留出印刷图形的开口网目进行印刷所需的图像。但由于锈钢丝网版制作的印刷圆点的开口面积始终被不锈钢丝线本身占用一部分，开口率在50～70％之间，且圆点大小不一。这种结构在印刷时有多种缺陷：一是由于开口大小不一，印刷整版圆点的饱满程度难以达到均匀一致的效果；二是由于开口处含有网结，印刷时下浆量少，导致印点高度极限值只能达到30μm，这就导致了当需要印刷较高银凸点设计的产品时，需要较多轮印刷，才能累计叠加到所需高度，极大限制了生产效率；三是聚酯网与钢丝网纱复合而成的承印面具有易变形特性，经过一定次数的印刷后，承印面变得松弛，张力下降，印刷精度达不到设计要求导致其寿命终止。因此，目前仍需开发一种高效、低成本的叠层电感器的印刷工艺。

发明内容

针对上述现有技术涉及的电感器印刷工艺效率低等问题，本发明的主要目的是提供一种叠层电感器及其银凸点的印刷工艺。

为实现上述目的，具体包括以下技术方案：

一种叠层电感器银凸点的印刷工艺，包括如下步骤：首先将钢片与网框组装得到钢片网版，然后将所述钢片网版进行激光打孔处理，最后在叠层电感器的银线圈上采用打孔后的钢片网版印刷银凸点。

常规的印刷叠层电感器的过程当中，使用是不锈钢丝网版，该类网版是以不锈钢丝网作为网纱，在该不锈钢丝网纱上覆盖聚酯网，然后利用网框及胶体固定，最后形成不锈钢丝网版。需要印刷银凸点时，首先需要将感官乳胶涂布到不锈钢丝网版的聚酯膜上，通过曝光、显影等步骤在网版上打出所需的网孔；将打出网孔后的网版应用在印刷银凸点时，刮胶将银浆料通过网版的网孔流到下层的膜层，该膜层的银浆料成型后即可形成稳定的银凸点。在印刷银凸点时对银浆料的粘度有要求，银浆料的粘度过低，银浆料流到下层的过程中易变形，凸点形状或高度不稳定，导致银凸点的精度降低。因传统的不锈钢丝网版其本身是以不锈钢丝为底层，所以其结构本身存在不锈钢线相互交叉的网结。在浆料通过网孔时有部分的浆料会被网结所阻挡，一方面使得浆料易变，银凸点的精度低；另一方面使得下浆量变少，最后导致银凸点的高度有限。在需要较高的银凸点作为连接通道时，需要反复在原有的银凸点上继续印刷银凸点，以便达到所需的高度，因印刷次数多，这种方式导致在实际生产上效率低。若需要精度更高的银凸点，可采用粘度更高的银浆料，但因传统的网版存在网结，高粘度的银浆下浆量会更少，银凸点的高度相对常规的更低，需要增加印刷的次数更多，明显增加生产时间及成本。

本发明的发明人发现，以钢片网版代替传统的不锈钢丝网版，并辅助激光对钢片网版进行打孔的方式，能够解决上述传统的不锈钢丝网版因网节所带来的问题。一方面，因网版是钢片，激光打孔后，开孔率为100％，在网口下不存网结，在印刷银凸点时，下浆量多，浆料不易变形，银凸点的高度增加，减少了印刷次数，提高了生产效率；另一方面，钢片网版的稳定性较好，打孔的孔径易控制，印刷出的银凸点更均匀，精度更高，且该网版的使用寿命远超传统的不锈钢丝网版，减少更换网版的次数，进而减少了因更换网版所带来的银凸点形状或高度的改变导致的不均匀性。

此外，本发明采用激光打孔的方式，使得网版的孔尺寸更均匀、精确，为提升网版印刷银凸点的高度、精度打下基础。

另外，网框将钢片固定，形成钢片网版，更便于使用，可根据实际需要制作不同规格的网版。

作为本发明优选的实施方式，所述的网框为铝合金材质的网框，更便于加工。

作为本发明优选的实施方式，所述的激光打孔处理形成的孔径为145-300μm。

在网框上通过激光对网框进行打孔，通过激光打孔的方式控制网孔的大小，以便控制网孔的下浆量，为进一步精确控制银凸点的形状、高度、精度打下基础。

作为本发明进一步优选的实施方式，所述的激光打孔处理形成的孔径为200μm。

作为本发明优选的实施方式，所述的钢片网版的厚度为0.03-0.1mm。

钢片网版的厚度优选上述厚度时，更便于实际的生产控制网版的孔径、激光开孔的效率。

作为本发明进一步优选的实施方式，所述的钢片网版的厚度为0.08mm。

一种叠层电感器的印刷工艺，包括如下步骤：首先在基板上流延介质层及印刷线圈，形成单层结构的磁体；然后通过所述叠层电感器银凸点的印刷工艺印刷作为连接通道的银凸点；反复流延介质层、印刷线圈、印刷银凸点，且上下层的线圈通过银凸点连接，最后形成多层结构的叠层电感磁体。

在印刷介质层时应避免完全覆盖银凸点，以便银凸点能够与上层线圈相连接。

作为本发明优选的实施方式，印刷所述银凸点和线圈的浆料为银浆料；所述的银浆料的粘度为800-1200Kcp。

作为本发明优选的实施方式，所述的银浆料包括银、铜、镍、稀土金属中的至少一种。银浆料选用上述成分的物质更易于导电。

作为本发明优选的实施方式，所述的银浆料的粘度为800-1200Kcp。本发明的方法，较传统网版更适合高粘度的浆料。

作为本发明优选的实施方式，所述的银浆料的粘度为1000Kcp。

作为本发明优选的实施方式，印刷银凸点时的条件包括压力为0.05-0.5MPa，印刷速度为0.05-0.5m/s。在上述条件下，配合高硬度的刮胶，更便于控制银浆料、银凸点的高度。

作为本发明进一步优选的实施方式，印刷所述银凸点时的条件包括压力为0.2MPa，印刷速度为0.2m/s。

作为本发明优选的实施方式，流延所述的介质层的浆料包括铁氧体、陶瓷介质粉体中的至少一种。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

(1)本发明的钢片网版开孔率为100％，解决了传统网版存在网结的问题。

(2)本发明凸点的印刷工艺印刷的银凸点高、精度好，可增加生产时叠层电感器的凸点的均匀性，提高叠层电感器的质量。

(3)本发明钢片网版单次印刷银凸点较高，能够缩减生产过程的银凸点印刷次数及流延介质层数，从而提升叠层电感器生产效率，可明显提升叠层电感器生产能力。

附图说明

图1为本发明实施例1钢片网版的实物图。

图2实施例1钢片网版激光开孔的示意图。

图3为本发明实施例1印刷的叠层电感器过程的成型图，图下的数字1-8分别代表步骤1-8得到的成型图。

图4为实施例1印刷叠层电感器成型时步骤3、4、6和7当中银凸点的光学显微镜图片，其中框线内的凸点为银凸点。

图5为本发明实施例1叠层电感器成型过程中线圈、银凸点及介质层的连接示意图。

图6为对比例1传统不锈钢丝网版(左)和实施例1钢片网版网孔(右)的光学显微镜图片

具体实施方式

为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将通过具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

(1)钢片网版的制备

使用铝合金网框、薄钢片模板(厚度为0.08mm)复合而成钢片网版，网框与薄钢片模板之间采用黄胶相连接固定，网版实物结构图如图1所示。网版制作张力为38±2N，使用激光打孔方式，直接在网版上打出需要印刷的圆孔图形，孔径为200μm。钢片网版激光开孔的示意图如图2所示。

(2)叠层电感器的印刷工艺

具体步骤如下：1.流延底层介质浆料并干燥；2.印刷底层线圈(下引出端)；3.印刷连接的银凸点；4.流延中间介质层浆料并干燥；5.印刷中间层线圈；6.印刷连接的银凸点；7.流延中间介质层浆料并干燥(3-6步骤重复循环达到需求层数)；8.印刷上层线圈(上引出端)；9.流延上层介质浆料并干燥。实际印刷的叠层电感器的成型图如图3所示。本实施例的介质层浆料皆为同一种铁氧体磁性材料浆料。

本实施例印刷线圈使用常规的网版印刷方式印刷，印刷步骤为：(1)设置网距为0.7-0.9mm；(2)选用粘度为300-500KCP银浆；(3)选用硬度为75±3度刮胶，在0.20m/s印刷速度和0.20MPa印刷压力下印刷出银线圈，银线圈高度为20-40μm。

印刷银凸点时使用步骤(1)经过打孔的钢片网版，在网距为0.2mm，压力为0.20MPa，印刷速度为0.20m/s条件下，配合使用高硬度刮胶(硬度：83±3度)，高粘度(800KCP)银浆料印刷，凸点高度为50μm。银凸点、介质层、线圈连接的示意图如图5所示。

如图4所示的步骤4所示的银凸点，印刷介质层时银凸点会漏出，其他部分会被介质浆料遮住，漏出部分的银凸点作为上层线圈的连接通道，构成叠层磁体。

通过上述的印刷方法得到初始的叠层电感器部件，经过分割、排胶、烧结等步骤形成最终的叠层电感器件。

实施例2

(1)钢片网版的制备

使用铝合金网框、薄钢片模板(厚度为0.03mm)复合而成钢片网版，网框与薄钢片模板之间采用黄胶相连接固定，网版实物结构图如图1所示。网版制作张力为38±2N，使用激光打孔方式，直接在网版上打出需要印刷的圆孔图形，孔径为145μm。

(2)叠层电感器的印刷工艺

具体步骤如下：1.流延底层介质浆料并干燥；2.印刷底层线圈(下引出端)；3.印刷连接的银凸点；4.流延中间介质层浆料并干燥；5.印刷中间层线圈；6.印刷连接的银凸点；7.流延中间介质层浆料并干燥(3-6步骤重复循环达到需求层数)；8.印刷上层线圈(上引出端)；9.流延上层介质浆料并干燥。本实施例的介质层浆料与实施例1的皆为同一种铁氧体磁性材料浆料。

印刷银凸点时使用步骤(1)经过打孔的钢片网版，在网距为0.2mm，压力为0.20MPa，印刷速度为0.20m/s条件下，配合使用高硬度刮胶(硬度：83±3度)，高粘度(1000KCP)银浆料印刷，凸点高度为45μm。

印刷介质层时银凸点会漏出，其他部分会被介质浆料遮住，露出部分的银凸点作为上层线圈的连接通道，构成叠层磁体。

实施例3

(1)钢片网版的制备

使用铝合金网框、薄钢片模板(厚度为0.1mm)复合而成钢片网版，网框与薄钢片模板之间采用黄胶相连接固定，网版实物结构图如图1所示。网版制作张力为38±2N，使用激光打孔方式，直接在网版上打出需要印刷的圆孔图形，孔径为300μm。

(2)叠层电感器的印刷工艺

具体步骤如下：1.流延底层介质浆料并干燥；2.印刷底层线圈(下引出端)；3.印刷连接的银凸点；4.流延中间介质层浆料并干燥；5.印刷中间层线圈；6.印刷连接的银凸点；7.流延中间介质层浆料并干燥(3-6步骤重复循环达到需求层数)；8.印刷上层线圈(上引出端)；9.流延上层介质浆料并干燥。本实施例的介质层浆料与实施例1皆为同一种铁氧体磁性材料浆料。

印刷银凸点时使用步骤(1)经过打孔的钢片网版，在网距为0.2mm，压力为0.20MPa，印刷速度为0.20m/s条件下，配合使用高硬度刮胶(硬度：83±3度)，高粘度(1200KCP)银浆料印刷，凸点高度为55μm。

对比例1

(1)传统旧网版的制备

网版为使用铝合金网框、聚酯网纱、钢丝网纱、乳胶复合而成的钢丝网版。制备步骤：(1)网框与聚酯网纱之间采用粘性胶体相连接；(2)聚酯网纱与钢丝网纱采用粘性胶体连接；(3)于钢丝网纱上涂布一定厚度乳胶；(4)覆盖含有黑色圆孔图形的底片；(5)紫外灯曝光；(6)显影出开孔。显影出开孔原理为：乳胶为感光材料，未曝光时可溶于水，而经过曝光后乳胶产生固化反应，不溶于水。在需要开孔处覆盖黑色圆孔图形底片，遮盖乳胶，使曝光时遮盖处不曝光，即不发生固化反应。曝光后网版揭掉底片置于水中清洗，圆孔图形处乳胶溶于水，形成开孔，称为显影开孔。

(2)传统的叠层电感器印刷工艺

使用步骤(1)的钢丝网版，在网距为0.8-1.1mm，压力为0.20MPa，印刷速度为0.20m/s条件下，配合使用硬度刮胶(硬度：75±3度)和粘度为300-600KCP的银浆印刷银凸点。

具体步骤如下：1.流延底层介质浆料并干燥；2.印刷底层线圈(下引出端)；3.印刷连接的银凸点；4.流延中间介质层浆料并干燥；5.印刷中间层线圈；6.印刷连接的银凸点；7.流延中间介质层浆料并干燥(3-6步骤重复循环达到需求层数)；8.印刷上层线圈(上引出端)；9.流延上层介质浆料并干燥。其中的银凸点高度为30μm。本对比例的介质层浆料与实施例1的皆为同一种铁氧体磁性材料浆料。

表1实施例1网版与对比例1网版的对比结果

表2实施例1和对比例1印刷工艺对比结果

注：每圈生产时间为印刷一层银层线圈、印刷中间银凸点及流延中间流延介质层的三部分工艺的总时间。

在本发明当中，通过对网版进行设计，先形成钢片网版，然后再使用激光打孔方式，直接在网版上打出需要印刷的圆孔图形。根据图6的光学显微镜图片，可观察到，传统钢丝网版含有网结(左)，导致开孔率较低，印刷下浆量较低；本发明的钢板网版(右)无网结，开孔率100％，印刷下浆量高。

银凸点高度必须高于介质层厚度，银凸点方可露出来，所以30μm银凸点高度(传统网)只可流延单层15μm厚度介质层。50μm银凸点高度(新式网)则可单层流延20μm厚度的介质层；介质层总厚度未改变的情况下，本发明的印刷工艺能使得需要印刷的介质层层数减少。如：介质总厚度需求60μm时，传统设计只能为4层*15μm模式，本发明的印刷工艺可以新设计为3层*20μm模式。

本发明的钢片网版相比传统的钢丝网版性能结果如表1所示，应用两种网版印刷叠层电感器的工艺比较结果如表2所示。从表1和2可知，本发明的钢片网版圆孔处具有无网结结构特点，开口率达到100％，这种网版印刷时由于无网结特性，单次印刷下浆量达到传统丝网两倍左右，解决了因下浆量少而使印刷银凸点高度受到限制的关键技术问题，单次印刷银凸点高度明显高于原有传统丝网印刷工艺的银凸点，使得印刷银凸点的次数相比传统工艺明显减少，可极大提升生产中印刷银凸点的效率。

如果应用传统印刷工艺印刷高度达50μm的银凸点时，使用传统丝网需要印刷一次，然后烘干后再进行第二次印刷，甚至还需继续印刷多次才能达到需求高度；本发明实施例1的新印刷工艺的银凸点高度可达到50μm，只需一次印刷就可达到需求高度，通过这种模式，减少了印刷银凸点次数，节省印刷时间，可极大的提升产品生产效率。目前此种工艺已在实行，实际每月提升生产效率达到30％-50％。另外，实施例1的钢片网版，配合使用高硬度刮胶，银浆粘度较高时，高度仍可达到50μm。可见，本发明的印刷工艺能够满足高粘度银浆印刷的需求，进一步提高银凸点印刷的精度。

同时，因本发明的网版不易变形，表面平整，钢片网版使用时能紧贴承印物的表面，可实现0.1～0.2mm较低网距的印刷，确保印刷尺寸精度稳定，提升了产品印刷的一致性、批次合格率、命中率，产品可靠性得到提升。

另外，相比传统钢丝网版的3000至10000次使用次数的寿命，网版还容易变形，钢片网版可实现数十万次的印刷不变形，拥有极高的使用寿命，降低了网版的使用成本。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims

1.一种叠层电感器银凸点的印刷工艺，其特征在于，包括如下步骤：首先将钢片与网框组装得到钢片网版，然后将所述钢片网版进行激光打孔处理，最后在叠层电感器的银线圈上采用打孔后的钢片网版印刷银凸点。

2.如权利要求1所述的叠层电感器银凸点的印刷工艺，其特征在于，所述的激光打孔处理形成的孔径为145-300μm。

3.如权利要求1或2所述的叠层电感器银凸点的印刷工艺，其特征在于，所述的钢片网版的厚度为0.03-0.1mm。

4.如权利要求3所述的叠层电感器银凸点的印刷工艺，其特征在于，所述的激光打孔处理形成的孔径为200μm；所述的钢片网版的厚度为0.08mm。

5.一种叠层电感器的印刷工艺，其特征在于，包括如下步骤：首先在基板上流延介质层及印刷线圈，形成单层结构的磁体；然后通过权利要求1-4任一项所述叠层电感器银凸点的印刷工艺印刷作为连接通道的银凸点；反复流延介质层、印刷线圈、印刷银凸点，且上下层的线圈通过银凸点连接，最后形成多层结构的叠层电感磁体。

6.如权利要求5所述的叠层电感器的印刷工艺，其特征在于，印刷所述银凸点和线圈的浆料为银浆料；所述的银浆料的粘度为800-1200Kcp。

7.如权利要求6所述的叠层电感器的印刷工艺，其特征在于，所述的银浆料包括银、铜、镍、稀土金属中的至少一种。

8.如权利要求5～7任一项所述的叠层电感器的印刷工艺，其特征在于，流延所述的介质层的浆料包括铁氧体、陶瓷介质粉体中的至少一种。

9.如权利要求5～7任一项所述的叠层电感器的印刷工艺，其特征在于，印刷所述银凸点时的条件包括压力为0.05-0.5MPa，印刷速度为0.05-0.5m/s。