CN1588577A

CN1588577A - 表面贴装型高分子复合电压敏感元件及其制造方法

Info

Publication number: CN1588577A
Application number: CN 200410053728
Authority: CN
Inventors: 侯李明; 吴建荣; 王军; 吴国臣; 黄琼
Original assignee: WEIAN THERMOELECTRICAL MATERIALS CO Ltd SHANGHAI
Current assignee: WEIAN THERMOELECTRICAL MATERIALS CO Ltd SHANGHAI
Priority date: 2004-08-13
Filing date: 2004-08-13
Publication date: 2005-03-02

Abstract

本发明公开了一种表面贴装型高分子复合电压敏感元件及其制造方法，一种表面贴装型高分子复合电压敏感元件采用了电极位于高分子复合电压敏感材料的同一侧，而基板在高分子复合电压敏感材料的另一侧的结构设计，提供了一种结电容小的表面贴装型高分子复合电压敏感元件，其制造方法：将高分子聚合物与导电、半导体和绝缘颗粒混合后涂覆在基板表面，然后在高分子复合电压敏感材料涂层上贴覆金属箔片电极，加热固化后得到复合片，通过钻孔、蚀刻、镀铜镀锡，印刷阻焊膜后分割工艺制成表面贴装型高分子复合电压敏感元件，本发明制造方法简便，适合大规模批量化生产。

Description

表面贴装型高分子复合电压敏感元件及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种电子元器件及其制造方法，具体说涉及一种表面贴装型高分子复合电压敏感元件及其制造方法。

技术背景

随着集成电路(IC)技术的迅速发展，现代半导体器件的规模越来越大，布线工艺已达到亚微米阶段，导致了半导体器件对外界应力敏感程度的提高，尤其是易于受到由外界静电冲击引起的过电压损害。当集成电路(IC)受到数千伏的静电冲击时，放电回路的电阻通常都很小，无法限制放电电流。例如将带静电的电缆插到电路接口上时，放电回路的电阻几乎为零，这将造成高达几十安培的瞬间放电尖峰电流流入相应的IC管脚。瞬间大电流会严重损伤IC，局部发热的热量甚至会融化硅片管芯，IC的损伤一般还包括内部金属连接被烧断、钝化层被破坏、晶体管单元被烧坏等。

高分子复合电压敏感材料可以制备高分子复合电压敏感元件作为线路过压防护元器件，基本原理是与被保护电路并联使用，其阻值随两端电压变化而呈非线性变化。当施加在其两端的电压小于阈值电压时，器件呈现无穷大的电阻；当施加在其两端的电压大于阈值电压时，器件呈现很小电阻值。此物理现象类似稳压管的齐纳击穿现象，不同的是高分子复合电压敏感元件无电压极性要求。使用高分子复合电压敏感元件保护电路的特点是简单、经济、可以泄放大电流瞬态抑制效果好，且可以获得较大的保护功率。

高分子复合电压敏感材料是一种复杂的多组分共混体系，由高分子聚合物基材以及分散均匀的导电粒子、半导体颗粒和绝缘颗粒等功能填料混合而成。高分子复合电压敏感元件由高分子复合电压敏感材料置于两层金属箔片电极之间构成。此类元件电极与其电容有很大关系，为了能够泻放瞬间大电流，不得不采用面积较大的电极，但是这样又会造成元件结电容增大，限制了其在高频线路中的应用。

发明内容

为了克服上述技术存在的不足，本发明的目的之一在于提供一种结电容小的表面贴装型高分子复合电压敏感元件。

本发明的另一目的在于提供这种表面贴装型高分子复合电压敏感元件的制造方法。

本发明目的可通过下述技术方案实现：

一种表面贴装型高分子复合电压敏感元件，它由绝缘层、高分子复合电压敏感材料层、基板、金属箔片电极和由铜镀层与锡镀层构成的端头引出电极组成，所述金属箔片电极均位于高分子复合电压敏感材料的同一侧，而基板在高分子复合电压敏感材料的另一侧；

这种表面贴装型高分子复合电压敏感元件的制造方法：将高分子聚合物与导电粒子、半导体颗粒和绝缘颗粒等功能填料混合而成高分子复合电压敏感材料，涂覆在基板表面，然后在高分子复合电压敏感材料涂层上贴覆金属箔片电极，加热固化后得到复合片，通过钻孔、蚀刻、镀铜镀锡，印刷阻焊膜后分割工艺制成表面贴装型高分子复合电压敏感元件。

其中所述基板材料可以为无机或有机的绝缘材料。

其中钻孔是通过数控冲床或数控铣床在复合片上打出圆型或椭圆型孔。

其中镀铜是采用化学镀铜或电镀铜工艺，使整个复合片表面和孔内壁镀上一层铜。化学镀铜主要采用五水硫酸铜；搅拌方式可采用空气搅拌，连续过滤；操作温度20～80℃，PH值10～13.8。电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；

其中所述蚀刻工艺是：在复合片金属箔电极一侧的两孔之间蚀刻掉一宽度为0.1～1.0mm的金属铜箔，形成电极间隙，另外蚀刻掉一宽度为0.1～1.0mm的金属铜箔，形成元件间分割线；在复合片基板一侧的两孔之间蚀刻掉多余的铜镀层，形成无镀铜区域；蚀刻前用干膜或湿膜保护非蚀刻区，经过曝光、显影，形成正相图像；形成电极间隙的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、折线形图；蚀刻完后退除保护层，退除方法可选用浸除法或水平式喷淋的机械法；

其中镀锡工艺为：在复合片金属箔电极一侧用用干膜或湿膜，经过曝光、显影，形成正相图像，然后用电镀方法镀锡，在没有被保护的区域和基板一侧有铜镀层区域以及孔内壁镀锡，镀层厚度2～40μm；电镀完成后退除保护层，退除方法可选用浸除法或水平式喷淋的机械法。

其中印刷阻焊膜工艺为：在复合片在复合片金属箔电极一侧无镀锡区域印刷上一层阻焊膜，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，未曝光的剩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，显影温度为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。

其中所述分割工艺为：将制成的复合片沿切割线进行机械切割或激光切割，分成所需形状的表面贴装型高分子复合电压敏感元件，所需形状可为长方形。并在复合片金属箔电极一侧阻焊油墨上印刷字符。

本发明由于采用了电极位于高分子复合电压敏感材料的同一侧，而基板在高分子复合电压敏感材料的另一侧的结构设计，提供了一种结电容小的表面贴装型高分子复合电压敏感元件，并且制造方法简便，适合大规模批量化生产。

附图说明

图1本发明表面贴装型高分子复合电压敏感元件的结构示意图；

图2为本发明中的复合片结构示意图；

图3为本发明的钻孔的复合片结构示意图；

图3a为图3的A部的局部放大图；

图4为本发明的电极一侧刻蚀示意图；

图4a为本发明的图4的B部的局部放大图；

图5为本发明的基板一侧刻蚀示意图；

图5a为本发明的图5的C部的局部放大图；

图6为本发明的电极一侧镀锡示意图；

图6a为本发明的图6的D部的局部放大图；

图7为本发明的基板一侧镀锡示意图；

图7a为本发明的图7的E部的局部放大图；

图8为本发明的印刷阻焊膜示意图；

图8a为本发明的图8的F部的局部放大图；

图9为本发明的分割示意图；

图9a为本发明的图9的G部的局部放大图；

图中标号说明

1-基板 2-高分子复合电压敏感材料层

3，4-金属箔片电极 5-绝缘层

6，7-锡镀层 8，9-铜镀层

10-金属箔片电极间隙 11-复合片上的孔

12-镀锡区域 13-无镀铜区域

14-镀锡区域 15-阻焊膜区域

16，17-元件间分割线

具体实施方式

实施例

如图1所示，一种表面贴装型高分子复合电压敏感元件，它主要由绝缘层5、高分子复合电压敏感材料层2、基板1、金属箔片电极3、4和由铜镀层8、9与锡镀层6、7构成的端头引出电极等几部分组成。

这种表面贴装型高分子复合电压敏感元件的制造方法为：第一步，将硅胶与镍粉、白碳黑和氧化锌粉体按一定比例在高速混合机中搅拌均匀，得到高分子复合电压敏感材料。将上述高分子复合电压敏感材料涂覆在厚度0.5mm的环氧树脂层压板表面，涂层厚度0.3mm，然后在高分子复合电压敏感材料涂层上贴覆0.045mm厚度铜箔电极，在150℃加热2小时后，使高分子复合电压敏感材料涂层固化后即得到复合片(如图2所示)。

第二步，通过钻孔、蚀刻、镀铜镀锡，印刷阻焊膜后分割工艺制成表面贴装型高分子复合电压敏感元件

第二步加工过程可以具体描述如下：

如图3所示，通过数控冲床或数控铣床在复合片上打出圆型孔11，圆孔直径1.0mm。

通过化学镀铜和电镀铜工艺，使整个复合片表面和孔内壁镀上一层铜。化学镀铜主要采用五水硫酸铜；搅拌方式可采用空气搅拌，连续过滤；操作温度30℃，PH值11.0。电镀铜液采用硫酸盐型；搅拌方式可采用连续过滤；阴极电流密度为2A/dm²，电镀温度4℃，电镀时间为80分钟，镀铜厚度15μm。

如图4和图5所示，通过蚀刻工艺，在复合片金属箔电极一侧的两孔之间蚀刻掉一宽度为0.2mm的金属铜箔，形成电极间隙10，另外蚀刻掉一宽度为0.3的金属铜箔，形成元件间分割线16；在复合片基板一侧的两孔之间蚀刻掉多余的铜镀层，形成无镀铜区域13；蚀刻前用干膜保护非蚀刻区，经过曝光、显影，形成正相图像；蚀刻完后退除保护层，退除方法可选用浸除法。

如图6和图7所示，在复合片金属箔电极一侧用干膜，经过曝光、显影，形成正相图像，然后用电镀方法镀锡。在没有被保护的区域12和基板一侧有铜镀层区域14以及孔内壁镀锡，镀层厚度15μm；电镀完成后采用浸除法退除保护层。

如图8所示，在复合片在复合片金属箔电极一侧无镀锡区域15印刷上一层氨基甲酸乙酯液态光成像阻焊油墨阻焊膜；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，未曝光的余油墨采用1％的碳酸钠、30℃、喷淋压力为2.5kg/cm²的条件下去墨；最后通过在140℃烘箱中烘40分钟使阻焊膜完全硬化交联。

在复合片金属箔电极一侧阻焊油墨上印刷字符。

如图9所示，将制成的复合片沿切割线16和17用V型刀机械切割，分成长方形的表面贴装型高分子复合电压敏感元件，尺寸大小为4.5mm*3.2mm。

Claims

1、一种表面贴装型高分子复合电压敏感元件，由绝缘层、高分子复合电压敏感材料层、基板、金属箔片电极和由金属镀层构成的用于引出电极的端头组成，其特征在于：所述金属箔片电极均位于高分子复合电压敏感材料的同一侧，而基板位于高分子复合电压敏感材料的另一侧。

2、根据权利要求1所述的一种表面贴装型高分子复合电压敏感元件，其特征在于：所述用于构成端头的金属镀层分别为铜镀层和锡镀层。

3、根据权利要求1或2所述的一种表面贴装型高分子复合电压敏感元件，其制造方法如下：将高分子聚合物与导电粒子、半导体颗粒和绝缘颗粒混合而成高分子复合电压敏感材料，将其涂覆在基板表面，然后在高分子复合电压敏感材料涂层上贴覆金属箔片电极，加热固化后得到复合片，通过钻孔、蚀刻、镀铜镀锡，印刷阻焊膜后分割工艺制成表面贴装型高分子复合电压敏感元件。

4、根据权利要求3所述的一种表面贴装型高分子复合电压敏感元件的制造方法，其特征在于：钻孔是通过数控冲床或数控铣床中的一种在复合片上打出孔，所述孔为圆型或椭圆型中的一种。

5、根据权利要求3所述的一种表面贴装型高分子复合电压敏感元件的制造方法，其特征在于：所述镀铜工艺采用化学镀铜或电镀铜工艺中的一种，使整个复合片表面和孔内壁镀上一层铜；其中化学镀铜采用五水硫酸铜，操作温度为20～80℃，PH值为10～13.8，采用空气搅拌，连续过滤；电镀铜工艺中的电镀铜液选用氰化物型、焦磷酸盐型、氟硼酸盐型、柠檬酸盐型或硫酸盐型中的任意一种，搅拌方式采用连续过滤、空气搅拌或阴极移动，阴极电流密度为1～10A/dm²，电镀温度为10～60℃，电镀时间为5～200分钟，镀铜厚度为10～100μm。

6、根据权利要求3所述的一种表面贴装型高分子复合电压敏感元件的制造方法，其特征在于：所述蚀刻工艺，是在复合片金属箔电极一侧的两孔之间蚀刻掉一宽度为0.1～1.0mm的金属铜箔，形成电极间隙，另外蚀刻掉一宽度为0.1～1.0mm的金属铜箔，形成元件间分割线；在复合片基板一侧的两孔之间蚀刻掉多余的铜镀层，形成无镀铜区域；蚀刻前用干膜或湿膜保护非蚀刻区，蚀刻完后退除保护层，退除方法可选用浸除法或水平式喷淋法中的一种。

7、根据权利要求3所述的一种表面贴装型高分子复合电压敏感元件的制造方法，其特征在于：在复合片金属箔电极一侧用用干膜或湿膜，经过曝光、显影，形成正相图像，然后用电镀方法镀锡，在没有被保护的区域和基板一侧有铜镀层区域以及孔内壁镀锡，镀层厚度2～40μm。

8、根据权利要求3所述的一种表面贴装型高分子复合电压敏感元件的制造方法，其特征在于：在复合片金属箔电极一侧无镀锡区域印刷上一层阻焊膜，阻焊膜为液态光成像阻焊油墨，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，未曝光的剩余油墨通过显影去墨，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。

9、根据权利要求8所述的一种表面贴装型高分子复合电压敏感元件的制造方法，其特征在于：所述显影液采用0.1％～10％的碳酸钠或碳酸钾溶液，显影温度为10～80℃，显影喷淋压力为0.5～10kg/cm²。

10、根据权利要求3所述的一种表面贴装型高分子复合电压敏感元件制造方法，其特征在于：将制成的复合片沿切割线进行机械切割或激光切割，分成所需形状的表面贴装型高分子复合电压敏感元件。