CN1291775A

CN1291775A - 一种表面贴装用热敏电阻器的制造方法

Info

Publication number: CN1291775A
Application number: CN 00127313
Authority: CN
Inventors: 王军; 侯李明; 陈凯华; 杨兆国; 潘昴; 李从武
Original assignee: WEIAN THERMOELECTRICAL MATERIALS CO Ltd SHANGHAI
Current assignee: WEIAN THERMOELECTRICAL MATERIALS CO Ltd SHANGHAI
Priority date: 2000-11-09
Filing date: 2000-11-09
Publication date: 2001-04-18

Abstract

本发明涉及一种表面贴装用热敏电阻器的制造方法,它先将复合好的芯片钻孔或冲孔,整板及孔镀铜,再在近孔端蚀刻掉一条铜箔,以形成两个电极,然后上下两面印刷阻焊膜,再在非阻焊膜区域电镀上一层锡,印刷字符后切割即可得到所需的表面贴装用热敏电阻。与现有技术相比,本发明产品覆盖面积及占用空间小,并且达到了元件表面贴装上线组装工艺的要求。

Description

一种表面贴装用热敏电阻器的制造方法

本发明涉及以导电高分子聚合物复合材料为主要原料的电子元器件的制造，尤其涉及一种表面贴装用热敏电阻器的制造方法。

一般地，在填充导电粒子的结晶或半结晶高分子复合材料中可表现出正温度系数PTC(positive temperature coefficient)现象。也就是说，在一定的温度范围内，自身的电阻率会随温度的升高而增大。这些结晶或半结晶聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯等，以及它们的共聚物。导电粒子包括炭黑、石墨、碳纤维、金属粉末(如银粉、铜粉、铝粉、镍粉、不锈钢粉等)、金属氧化物和表面镀金属的玻璃微珠等。在较低的温度时，这类导体呈现较低的电阻率，而当温度升高到其高分子聚合物熔点以上，也就是所谓的“关断”温度时，电阻率急骤升高。具有PTC特性的这类导电体已制成热敏电阻器，应用于电路的过流保护设置。在通常状态下，电路中的电流相对较小，热敏电阻器温度较低，而当由电路故障引起的大电流通过此自复性保险丝时，其温度会突然升高到“关断”温度，导致其电阻值变得很大，这样就使电路处于一种近似“开路”状态，从而保护了电路中其他元件。而当故障排除后，热敏电阻器的温度下降，其电阻值又可恢复到低阻值状态。

热敏电阻器已广泛地应用到通信、计算机、汽车、工业控制、电子等众多领域中。目前应用较多的为插件式热敏电阻器，即由芯材和贴覆于芯材两面的镀镍铜箔、焊接在该镀镍铜箔外表面上的片状或引线状引出电极以及包覆在外表面的绝缘层构成。

在以计算机及其外设、通讯设备、数码相机为代表的电子技术飞速发展的背景下，电子元件组装技术工艺也不断更新换代。随着这些设备中电路板尺寸的急剧缩小，对电路板上的元器件的尺寸和安装方式提出了新的要求，而传统的插件式热敏电阻器覆盖面积大、安装所占用的空间大，已不能完全满足这些要求。

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种覆盖面积小、安装所占用的空间小的表面贴装用热敏电阻器的制造方法。

本发明的目的可以通过采以下技术方案来实现：一种表面贴装用热敏电阻器的制造方法，包括先预制一块由高分子芯材与镀镍铜箔复合而成的大芯片，其特点是，将复合好的芯片钻孔或冲孔、整板及孔电镀铜，再以电镀锡或锡／铅合金作为抗蚀刻层保护下在近孔端蚀刻掉一条铜箔，以形成两个电极，然后上下两面印刷阻焊膜，再在非阻焊膜区域电镀上一层锡或锡／铅合金，印刷字符后切割即可得到所需的表面贴装用热敏电阻器。

进一步采用以下技术方案，可以使本发明产生更佳效果：

通过数控钻床或数控冲床在芯片上钻孔或冲孔，孔径为0．2mm～2．0mm。

通过直接电镀铜工艺，对芯片表面及孔进行电镀铜，使芯片的上镀镍铜箔与下镀镍铜箔通过孔在电流上导通；镀铜液包括多种类型，可以是氰化物型、焦磷酸盐型、氟硼酸盐型、柠檬酸盐型、硫酸盐型；搅拌方式可采用连续过滤、空气搅拌或阴极移动；阴极电流密度为1～10A／dm²，电镀温度10℃～60℃，电镀时间为5～200分钟，镀铜厚度10～100μm。

通过蚀刻工艺，在芯片铜箔的近孔端蚀刻掉一宽度为0．1mm～1．0mm的金属铜箔；蚀刻前用电镀锡或锡／铅合金保护非蚀刻区，用于保护的电镀锡铅合金的镀液主要包括氟硼酸盐型和无氟的烷基磺酸盐型，用于保护的电镀纯锡的镀液选用硫酸盐型；阴极电流密度为0．05～10A／dm²，搅拌方式采用连续过滤、阴极移动或泵循环，电镀温度15～50℃，电镀时间为2～100分钟，镀层厚度2～40μm；蚀刻槽可选用多种形式，包括直线形图、钝角形图、圆弧形图、直线圆弧形图、折线形；蚀刻完后，采用化学法或电解法退除锡铅或锡保护层，化学法退镀液包括氟化氢胺型、氟硼酸型、硝酸型，退除方法可选用浸除法或水平式喷淋的机械法。

在芯片的上下镀镍铜箔及蚀刻槽上印刷上一层阻焊膜，阻焊膜为液态光成像阻焊油墨，主要成分为感光性能的环氧树脂或丙烯酸树脂，包括酚醛环氧树脂、甲酚环氧树脂、氨基甲酸乙酯；然后经过对位曝光使上面阻焊区与下面阻焊区的油墨曝光、聚合，未曝光的余油墨通过显影去墨；显影液采用0．1％～10％的碳酸钠或碳酸钾溶液，显影时间为10℃～80℃，显影喷淋压力为0．5～10kg／cm²；最后通过在100～200℃烘箱中烘20～200分钟使阻焊膜完全硬化交联。

通过电镀锡工艺，使未覆盖阻焊膜的部分及孔表面处电镀上纯锡或锡／铅合金；用于电镀锡铅合金的镀液主要包括氟硼酸盐型和无氟的烷基磺酸盐型；用于电镀纯锡的镀液选用硫酸盐型；阴极电流密度为0．05～10A／dm²；搅拌方式采用连续过滤、阴极移动或泵循环等；电镀温度15～50℃；电镀时间为2～100分钟；镀层厚度2～40μm。

在芯片的下端面阻焊油墨上印刷字符。

将制成的芯片进行机械切割或激光切割，分成所需形状的表面贴装用热敏电阻器，所需形状可为长方形、正方形、圆形、菱形等。

与现有技术相比，本发明不采用传统的引出电极方式，产品结构紧凑，覆盖面积及占用空间小，达到了元件表面贴装上线组装工艺的要求，实现了与当前高密度、集成化电路板组装技术相接轨。

本发明的具体结构及制造方法通过以下附图及实施例进一步给出：

图1、2表示复合好的芯片在后面各工序完成后按图中虚线切割成各表面贴装用热敏电阻器，可以通过切割做成各种形式，如长方形、正方形、圆形、菱形等。芯片中的芯材3由高分子聚合物、导电填料、无机填料以及加工助剂混合而成，然后在芯材上下两面复合上镀镍铜箔1、2。这种芯片的制作方法在中国专利申请98122016．9、99124219．x、00119519．0中体现。

图3、5为芯片通过数控钻床或数控冲床在每个虚线区域的近一边端5、7上形成孔8，孔径为0．2mm～2．0mm。孔可以钻在切割线上如图4。

图6表明对芯片面及孔进行直接电镀铜9、10、11、12，以使芯片的上镀镍铜箔4、5与下镀镍铜箔6、7通过孔8在电流上导通。镀铜液有多种类型，如氰化物型、焦磷酸盐型、氟硼酸盐型、柠檬酸盐型、硫酸盐型等；搅拌方式可采用连续过滤、空气搅拌或阴极移动等；阴极电流密度为1～10A／dm²；电镀温度10℃～60℃；电镀时间为5～200分钟；镀铜厚度10～100μm。

图7、8表示对芯片进行蚀刻工艺。在进行蚀刻之前，首先要对蚀刻槽15之外的部分采用电镀锡铅合金或电镀纯锡保护。用于电镀锡铅合金的镀液，要有很好的分散能力和深镀能力，且工艺稳定、便于维护，主要有氟硼酸盐型和无氟的烷基磺酸盐型；用于电镀纯锡的镀液选用硫酸盐型；阴极电流密度为0．05～10A／dm²；搅拌方式采用连续过滤、阴极移动或泵循环等；电镀温度15～50℃；电镀时间为2～100分钟；镀层厚度2～40μm。然后蚀刻掉一宽度为0．1mm～1．0mm的金属铜箔15，从而使上镀镍铜箔5分成两片不导通的铜箔9与铜箔14。铜箔9单独形成一个电极，铜箔14、10通过孔8的镀铜层13与下镀镍铜箔6、7上的镀铜层11、12形成一个电极。蚀刻槽可选用多种形式，如直线形图9、钝角形图7、圆弧形图10、直线圆弧形图11、折线形等。蚀刻完后，采用化学法或电解法退除锡铅(或锡)保护层。化学法退镀液有氟化氢胺型、氟硼酸型、硝酸型等；退除方法可选用浸除法或水平式喷淋的机械法。

当采用图4钻孔时，上下两面分别在近孔的一侧蚀刻槽。蚀刻槽可选用上述形式。

图12表示在芯片的上下镀镍铜箔及蚀刻槽15上印刷上一层阻焊膜16、17，阻焊膜为液态光成像阻焊油墨，主要成分为感光性能的环氧树脂或丙烯酸树脂，如：酚醛环氧树脂、甲酚环氧树脂、氨基甲酸乙酯等。首先将上述阻焊油墨通过网版印刷至芯片的上、下两面，然后经过对位曝光使上面阻焊区16与下面阻焊区17的油墨曝光、聚合，未曝光的余油墨通过显影去墨。显影液采用0．1％～10％的碳酸钠或碳酸钾溶液，显影时间为10℃～80℃，显影喷淋压力为0．5～10kg／cm²。最后通过在100～200℃烘箱中烘20～200分钟使阻焊膜完全硬化交联。

图13为电镀锡或锡铅合金工艺。用于电镀锡铅合金的镀液，主要有氟硼酸盐型和无氟的烷基磺酸盐型；用于电镀纯锡的镀液选用硫酸盐型；阴极电流密度为0．05～10A／dm²；搅拌方式采用连续过滤、阴极移动或泵循环等；电镀温度15～50℃；电镀时间为2～100分钟；镀层厚度2～40μm。通过电镀锡或锡铅合金，使未覆盖阻焊膜的部分18、19、20、20、22及孔表面23处电镀上纯锡或锡铅合金，然后在芯片的下端面阻焊油墨17上印刷字符。将上述制成的芯片沿着虚线进行机械切割或激光切割，分成所需的表面贴装用热敏电阻。

实施例1

将复合好的芯片(长400mm、宽200mm，厚0．5mm)用CNC数控钻床或数控冲床按图3的排列钻直径0．30mm的孔；先用去毛刺机去毛刺，后用高压湿喷砂去除孔内钻污。

为了提高孔壁、铜箔表面与电镀铜之间的结合力，利用H₂SO₄／H₂O₂微蚀刻溶液去除铜箔表面的氧化层、油污、指印等。H₂SO₄浓度200g／l，H₂O₂(30％)浓度45ml／l，稳定剂n-C8H17NH2添加量1ml／l，40℃下微蚀刻掉3μm铜层，然后电镀镀铜，镀铜液选用硫酸盐型；阴极电流密度为2A／dm²；采用连续过滤搅拌；温度为40℃；电镀时间80分钟；镀铜厚度15μm；如图6的9、10、11、12。

在蚀刻掉蚀刻槽15之前，首先对其余部分进行保护，采用图形电镀上一层纯锡。镀液选用硫酸盐型；阴极电流密度为0．1A／dm²；搅拌方式采用阴极移动；电镀温度20℃；电镀时间为10分钟；镀层厚度7μm。然后用碱性氯化铜蚀刻液蚀刻去一条宽度为0．3mm的铜箔15，再用浸除的方法采用硝酸型退镀锡液退除镀锡保护层。

清洗、烘干后的上述芯片用丝网印刷一层氨基甲酸乙酯树脂液态光成像阻焊油墨；光引发剂采用胺类有机金属化合物；硅石粉作为填充剂；酸酐为硬化剂，通过双面曝光使上面16与下面17处的阻焊油墨曝光油墨，未曝光的油墨在1％的碳酸钠、30℃、喷淋压力2．5kg／cm²的条件下显影去膜。清洗后在140℃的烘箱中烘40分钟即可完成固化。

在未覆盖有阻焊膜的部分18、19、20、21、22、23上电镀一层15μm厚的纯锡。镀液选用硫酸盐型；阴极电流密度为1A／dm²；搅拌方式采用阴极移动；电镀温度30℃；电镀时间为20分钟。然后在面17上印刷字符。

完成后的芯片沿着图1所示的虚线用机械切割即可得到表面贴装用热敏电阻器。

实施例2

将电镀铜的工艺改为镀铜液选用氟硼酸盐型，阴极电流密度为4A／dm²，采用空气搅拌，温度为20℃，电镀时间30分钟，镀铜厚度25μm。其它工艺同实施例1。

实施例3

将电镀铜的工艺改为镀铜液选用氟硼酸盐型，阴极电流密度为8A／dm²，采用阴极移动搅拌，温度为50℃，电镀时间100分钟，镀铜厚度5μm。其它工艺同实施例1。

实施例4-6

在蚀刻掉蚀刻槽15之前，先采用图形电镀上一层锡铅合金锡进行保护。镀液选用烷基磺酸盐型，阴极电流密度为4A／dm²，搅拌方式采用连续过滤，电镀温度40℃，电镀时间为3分钟，镀层厚度3μm。然后用碱性氯化铜蚀刻液蚀刻去一条宽度为0．1mm的铜箔15，再用浸除的方法采用硝酸型退镀锡液退除镀锡保护层。

其它工艺分别同实施例1-3。

实施例7-9

在蚀刻掉蚀刻槽15之前，先采用图形电镀上一层锡铅合金锡进行保护。镀液选用氟硼酸盐型，阴极电流密度为8A／dm²，搅拌方式采用泵循环，电镀温度25℃，电镀时间为90分钟，镀层厚度20μm。然后用碱性氯化铜蚀刻液蚀刻去一条宽度为1．0mm的铜箔15，再用水平式喷淋机械法采用硝酸型退镀锡液退除镀锡保护层。

其它工艺同实施例1-3。

实施例10-19

在未覆盖有阻焊膜的部分18、19、20、21、22、23上电镀一层15μm厚，锡铅合金。镀液选用烷基磺酸盐型，阴极电流密度为4A／dm²，搅拌方式采用连续过滤，电镀温度40℃，电镀时间为3分钟，镀层厚度3μm。然后在面17上印刷字符。

其它工艺同实施例1-9。

实施例20-29

在未覆盖有阻焊膜的部分18、19、20、21、22、23上电镀一层15μm厚锡铅合金。镀液选用氟硼酸盐型，阴极电流密度为8A／dm²，搅拌方式采用泵循环，电镀温度25℃，电镀时间为90分钟，镀层厚度20μm。然后在面17上印刷字符。

其它工艺同实施例1-9。

Claims

1．一种表面贴装用热敏电阻器的制造方法，包括先预制一块由高分子芯材与镀镍铜箔复合而成的大芯片，其特征在于，将复合好的芯片钻孔或冲孔、整板及孔电镀铜，再以电镀锡或锡／铅合金作为抗蚀刻层保护下在近孔端蚀刻掉一条铜箔，以形成两个电极，然后上下两面印刷阻焊膜，再在非阻焊膜区域电镀上一层锡或锡／铅合金，印刷字符后切割即可得到所需的表面贴装用热敏电阻器。

2．根据权利要求1所述的表面贴装用热敏电阻器的制造方法，其特征在于，通过数控钻床或数控冲床在芯片上钻孔或冲孔，孔径为0．2mm～2．0mm。

3．根据权利要求1所述的表面贴装用热敏电阻器的制造方法，其特征在于，通过直接电镀铜工艺，对芯片表面及孔进行电镀铜，使芯片的上镀镍铜箔与下镀镍铜箔通过孔在电流上导通；镀铜液包括多种类型，可以是氰化物型、焦磷酸盐型、氟硼酸盐型、柠檬酸盐型、硫酸盐型；搅拌方式可采用连续过滤、空气搅拌或阴极移动；阴极电流密度为1～10A／dm²，电镀温度10℃～60℃，电镀时间为5～200分钟，镀铜厚度10～100μm。

4．根据权利要求1所述的表面贴装用热敏电阻器的制造方法，其特征在于，通过蚀刻工艺，在芯片铜箔的近孔端蚀刻掉一宽度为0．1mm～1．0mm的金属铜箔；蚀刻前用电镀锡或锡／铅合金保护非蚀刻区，用于保护的电镀锡铅合金的镀液主要包括氟硼酸盐型和无氟的烷基磺酸盐型，用于保护的电镀纯锡的镀液选用硫酸盐型；阴极电流密度为0．05～10A／dm²，搅拌方式采用连续过滤、阴极移动或泵循环，电镀温度15～50℃，电镀时间为2～100分钟，镀层厚度2～40μm；蚀刻槽可选用多种形式，包括直线形图、钝角形图、圆弧形图、直线圆弧形图、折线形；蚀刻完后，采用化学法或电解法退除锡铅或锡保护层，化学法退镀液包括氟化氢胺型、氟硼酸型、硝酸型，退除方法可选用浸除法或水平式喷淋的机械法。

5．根据权利要求1所述的表面贴装用热敏电阻器的制造方法，其特征在于，在芯片的上下镀镍铜箔及蚀刻槽上印刷上一层阻焊膜，阻焊膜为液态光成像阻焊油墨，主要成分为感光性能的环氧树脂或丙烯酸树脂，包括酚醛环氧树脂、甲酚环氧树脂、氨基甲酸乙酯；然后经过对位曝光使上面阻焊区与下面阻焊区的油墨曝光、聚合，未曝光的余油墨通过显影去墨；显影液采用0．1％～10％的碳酸钠或碳酸钾溶液，显影时间为10℃～80℃，显影喷淋压力为0．5～10kg／cm²；最后通过在100～200℃烘箱中烘20～200分钟使阻焊膜完全硬化交联。

6．根据权利要求1所述的表面贴装用热敏电阻器的制造方法，其特征在于，通过电镀锡工艺，使未覆盖阻焊膜的部分及孔表面处电镀上纯锡或锡／铅合金；用于电镀锡／铅合金的镀液主要包括氟硼酸盐型和无氟的烷基磺酸盐型；用于电镀纯锡的镀液选用硫酸盐型；阴极电流密度为0．05～10A／dm²；搅拌方式采用连续过滤、阴极移动或泵循环等；电镀温度15～50℃；电镀时间为2～100分钟；镀层厚度2～40μm。

7．根据权利要求1所述的表面贴装用热敏电阻器的制造方法，其特征在于，在芯片的下端面阻焊油墨上印刷字符。

8．根据权利要求1所述的表面贴装用热敏电阻器的制造方法，其特征在于，将制成的芯片进行机械切割或激光切割，分成所需形状的表面贴装用热敏电阻器。