CN1700383A

CN1700383A - 薄膜保险丝及其制造方法

Info

Publication number: CN1700383A
Application number: CN 200410042424
Authority: CN
Inventors: 郭文昌; 林育民; 蔡淑燕; 蔡承琪; 庄弘毅; 江财宝
Original assignee: DAYI SCIENCE-TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: DAYI SCIENCE-TECHNOLOGY Co Ltd; TA I Tech Co Ltd
Priority date: 2004-05-18
Filing date: 2004-05-18
Publication date: 2005-11-23

Abstract

一种薄膜保险丝及其制造方法。为提供一种降低制造成本、有效缩短制程时间的电路紧急保护装置及其制造方法，提出本发明，制造方法包括提供基板、形成面积小于基板的隔热层、形成两端延伸出隔热层的保险丝部、形成至少覆盖保险丝部于隔热层上的部分的保护部、以溅镀方式形成第一金属膜及形成两端电极；保护部具有以矽胶形成第一保护层及以环氧树脂形成第二保护层；薄膜保险丝包含基板、位于基板上表面的隔热层、位于基板上且两端分别延伸出隔热层的保险丝部、至少覆盖保险丝部隔热层上的保护部、两分别形成于基板两端面的金属膜及分别夹置基板两端部的两端电极；保护部具有以矽胶形成第一保护层及覆盖于第一保护层上且以环氧树脂形成第二保护层。

Description

薄膜保险丝及其制造方法

技术领域

本发明属于电路紧急保护装置及其制造方法，特别是一种薄膜保险丝及其制造方法。

背景技术

如图1所示，习知的薄膜保险丝的制造方法包括如下步骤：

步骤一101

提供基板131

先提供材质为氧化铝(Al₂O₃)的基板131。

步骤二102

形成背面电极132

如图2所示，在基板131的下表面的两端形成两背面电极132，背面电极132的材质为银。

步骤三103

形成牺牲层133

如图3所示，为避免保险丝工作产生的热量会从基板131散失，先在基板131上表面中预备形成保险丝部位置形成牺牲层133，此牺牲层133的材质为可溶于丙酮的有机涂料。

步骤四104

形成金属层134

一般作为保险丝部的金属层是以电镀来形成，因此，如图4所示，于基板131的上表面薄膜沉积形成金属层134。金属层134由下而上具有用以黏着及阻碍金属扩散的扩散阻碍金属膜与电镀核种金属膜。扩散阻碍金属膜的材质为镍铬合金(NiCr)。目前薄膜保险丝部是由两层不同材质金属层的堆叠而成，其中，先形成的金属层材质为铜，因此，电镀核种金属膜的材质为铜(Cu)，使电镀效果较佳。

步骤五105

形成光致抗蚀剂层135

为定义作为保险丝的金属层的形状，如图5所示，先以光致抗蚀剂涂布光致抗蚀剂层135。

步骤六106

曝光显影

如图6所示，进行曝光显影，移除位于金属层134上表面的两端侧及衔接两端侧中间部分的光致抗蚀剂层135，只使与预备形成保险丝位置对应部分的金属层134裸露。

步骤七107

电镀铜

如图7所示，开始进行铜电镀，裸露的金属层134始会与电镀液接触，只有金属层134中裸露部分始会有金属沉积附着，以形成铜金属层136。

步骤八108

移除光致抗蚀剂层135

如图8所示，形成铜金属层136后，移除剩余的光致抗蚀剂层135。

步骤九109

蚀刻金属膜

如图9所示，蚀刻以移除未被铜金属层136覆盖而裸露的金属层134。

步骤十110

形成光致抗蚀剂层137

如图10所示，形成构成保险丝部的另一金属层，以光致抗蚀剂形成光致抗蚀剂层137。

步骤十一111

曝光显影

如图11所示，进行曝光显影，使铜金属层136上表面中衔接两端侧的横条部分裸露。

步骤十二112

电镀锡金属层138

如图12所示，在铜金属层136上表面中裸露部分成长横条状的锡金属层138。

步骤十三113

移除光致抗蚀剂层137

如图13所示，移除光致抗蚀剂层137，以形成构成保险丝的金属层。

步骤十四114

移除牺牲层133

利用丙酮移除牺牲层133，以利用金属层134与基板131间的间隔空间提供隔热效果。因此，薄膜保险丝的保险丝层大致由铜金属层136与堆叠于铜金属层136上表面的横条部分的横条状锡金属层138所构成。

步骤十五115

以矽橡胶形成保护层139

如图14所示，以矽胶形成保护层139覆盖基板131的上表面只让铜金属层136的两端侧裸露，以供后续步骤形成端电极。

步骤十六116

以沾银形成金属膜140

如图15所示，以沾银胶方式于基板131的两端面分别形成金属膜140。

步骤十七117

滚镀形成端电极141

如图16所示，以滚镀方式形成端电极141，完成薄膜保险丝的制作。端电极141自内而外由铜、镍、锡三层金属膜所构成。最后开始进行封装步骤。

然而习知的薄膜保险丝制程存在以下问题：

1、制造时间较冗长

前述的制程中于基板131两侧面的金属膜140是以沾银胶方式形成，所需的作业时间较久(约1小时)。一般来说，以溅镀方式形成金属膜140的作业时间(约10分钟)甚短于沾银胶方式。然而，由于矽橡胶的塑形能力较差，致使形成的保护层139会呈圆弧状。在量产时，难以将数个薄膜保险丝紧密堆叠，而且它们堆叠时会相互粘着而降低良率。如此，若采用溅镀方式，会使金属沉积于不必要的部分，例如保护层139的表面等等，造成渗镀的情形而使得良品率降低。因此，若就以往制程的薄膜保险丝来说无法迳自改用溅镀方式来形成金属膜140，造成制程无法缩短。

2、制造成本较高

由于银胶成本高，造成制造成本较高的缺憾。

发明内容

本发明的目的是提供一种降低制造成本、有效缩短制程时间的薄膜保险丝及其制造方法。

本发明薄膜保险丝制造方法包括如下步骤：提供基板、形成隔热层、形成于隔热层上的形成保险丝部、形成保护部、于基板两端面以溅镀方式形成第一金属膜及于基板两端部形成两端电极；隔热层的面积小于基板的上表面；形成保险丝部步骤中保险丝部两端延伸出隔热层而位于基板上；形成保护部步骤中保护部至少覆盖保险丝部于隔热层上的部分，其具有以矽胶形成第一保护层及覆盖于第一保护层上且以环氧树脂形成第二保护层；本发明薄膜保险丝包含基板、位于基板上表面且面积小于基板上表面的隔热层、位于基板上且两端分别延伸出隔热层的保险丝部、至少覆盖保险丝部隔热层上的保护部、两分别形成于基板两端面的金属膜及分别夹置基板两端部的两端电极；保护部具有以矽胶形成第一保护层及覆盖于第一保护层上且以环氧树脂形成第二保护层。

其中：

形成保险丝部包括于基板的上表面上以薄膜沉积形成第二金属层、于第二金属层上形成经曝光显影使第二金属层的左右两端侧与置中衔接于两端侧中部部分裸露以定义保险丝部的图案的第一光致抗蚀剂层、于裸露的第二金属层上形成第一金属层及于第一金属层上形成材质异于第一金属层的顶层金属层的子步骤。

于基板的上表面上以薄膜沉积形成第二金属层的子步骤中的第二金属层含有用以黏着及阻碍金属扩散的扩散阻碍金属膜与位于扩散阻碍金属膜上的电镀核种金属膜，扩散阻碍金属膜的材质为钛钨合金。

第一金属层及电镀核种金属膜的材质为铜；顶层金属层的材质为锡。

形成保险丝部步骤还包括于裸露的第二金属层上形成第一金属层与于第一金属层上形成材质异于第一金属层的顶层金属层的子步骤之间的移除第一光致抗蚀剂层、移除第二金属层中的裸露部分及形成经曝光显影剩下覆盖第一金属层两端侧两第二光致抗蚀剂层区块的第二光致抗蚀剂层。

形成保险丝部步骤还包括在于第一金属层上形成材质异于第一金属层的顶层金属层的子步骤后的移除第二光致抗蚀剂层区块。

形成隔热层步骤与形成保险丝部步骤之间具有于基板下表面两侧形成两背面电极的步骤。

基板下表面设有两分别位于下表面两侧的背面电极。

由于本发明制造方法包括提供基板、形成面积小于基板的隔热层、形成两端延伸出隔热层的保险丝部、形成至少覆盖保险丝部于隔热层上的部分的保护部、以溅镀方式形成第一金属膜及形成两端电极；保护部具有以矽胶形成第一保护层及覆盖于第一保护层上且以环氧树脂形成第二保护层；薄膜保险丝包含基板、位于基板上表面且面积小于基板上表面的隔热层、位于基板上且两端分别延伸出隔热层的保险丝部、至少覆盖保险丝部隔热层上的保护部、两分别形成于基板两端面的金属膜及分别夹置基板两端部的两端电极；保护部具有以矽胶形成第一保护层及覆盖于第一保护层上且以环氧树脂形成第二保护层。本发明薄膜保险丝中保护部改成包含材质为矽橡胶的第一保护层及材质为环氧树脂的第二保护层的两层结构，使得保护部的塑形佳而平整；形成端电极前的金属膜以溅镀方式来形成，进而可达到大幅降低成本与缩短制程时间的功效。不仅降低制造成本，而且有效缩短制程时间，从而达到本发明的目的。

附图说明

图1、为习知的薄膜保险丝制造方法流程图。

图2、为习知的薄膜保险丝制造方法步骤二示意图。

图3、为习知的薄膜保险丝制造方法步骤三示意图。

图4、为习知的薄膜保险丝制造方法步骤四示意图。

图5、为习知的薄膜保险丝制造方法步骤五示意图。

图6、为习知的薄膜保险丝制造方法步骤六示意图。

图7、为习知的薄膜保险丝制造方法步骤七示意图。

图8、为习知的薄膜保险丝制造方法步骤八示意图。

图9、为习知的薄膜保险丝制造方法步骤九示意图。

图10、为习知的薄膜保险丝制造方法步骤十示意图。

图11、为习知的薄膜保险丝制造方法步骤十一示意图。

图12、为习知的薄膜保险丝制造方法步骤十二示意图。

图13、为习知的薄膜保险丝制造方法步骤十三示意图。

图14、为习知的薄膜保险丝制造方法步骤十四、十五示意图。

图15、为习知的薄膜保险丝制造方法步骤十六示意图。

图16、为习知的薄膜保险丝制造方法步骤十七示意图。

图17、为本发明薄膜保险丝制造方法流程图。

图18、为本发明薄膜保险丝制造方法步骤一示意图。

图19、为本发明薄膜保险丝制造方法步骤二示意图。

图20、为本发明薄膜保险丝制造方法步骤三示意图。

图21、为本发明薄膜保险丝制造方法步骤四示意图。

图22、为本发明薄膜保险丝制造方法步骤五示意图。

图23、为本发明薄膜保险丝制造方法步骤六示意图。

图24、为本发明薄膜保险丝制造方法步骤六示意图。

图25、为本发明薄膜保险丝制造方法步骤七示意图。

图26、为本发明薄膜保险丝制造方法步骤八示意图。

图27、为本发明薄膜保险丝制造方法步骤九示意图。

图28、为本发明薄膜保险丝制造方法步骤十示意图。

图29、为本发明薄膜保险丝制造方法步骤十一示意图。

图30、为本发明薄膜保险丝制造方法步骤十二示意图。

图31、为本发明薄膜保险丝制造方法步骤十三示意图。

图32、为本发明薄膜保险丝制造方法步骤十四、十五示意图。

图33、为本发明薄膜保险丝制造方法步骤十五示意图。

图34、为本发明薄膜保险丝制造方法步骤十六示意图。

图35、为本发明薄膜保险丝结构示意剖视图。

具体实施方式

本发明实施例中为方便说明，选择以单一薄膜保险丝来说明，然而熟习该项技艺者当知，实际制造时可于大型基板上形成数个呈矩阵排列的薄膜保险丝。

如图17所示，本发明薄膜保险丝的制造方法包括如下步骤：

步骤一901

提供基板21

如图18所示，提供呈矩形的基板21，基板21的材质为氧化铝(Al₂O₃)。

步骤二902

形成背面电极22

本发明薄膜保险丝为以表面粘着方式(SMT)安装于电子装置，诸如电路板上，因此，如图19所示，于基板21下表面的左、右两侧形成两背面电极(Backside Electrode)22。背面电极22的材质为银(Ag)。虽然本实施例中先于步骤二902中形成背面电极22，然而熟习该项技艺者当知，此步骤二902的执行次序可依设计需求而调整，例如，将步骤二902整合于形成端电极的步骤中，并不应受限于本实施例所揭露。另外，以本发明薄膜保险丝也可设计为插接方式，则此则可省略步骤二902。

步骤三903

形成隔热层23

为避免保险丝工作产生的热量从基板21散失，如图20所示，于基板21的上表面形成隔热层23。本实施例中隔热层23也是矩形体且其面积小于基板21的上表面。隔热层23设置于基板21上表面中央，使基板21上表面的周围未被隔热层23覆盖而露出。本实施例中隔热层23的材质为矽橡胶。

步骤四904

形成金属层24

开始准备形成保险丝部，由于本实施例中保险丝部为以电镀方式形成，因此需先于基板21上表面上形成导电效果佳的导电面，以作为电极。如图21所示，以薄膜沉积方式形成覆盖基板21上表面的第二金属层24。本实施例中第二金属层24含有用以黏着及阻碍金属扩散的扩散阻碍金属膜与位于扩散阻碍金属膜上的电镀核种金属膜，扩散阻碍金属膜的材质为钛钨合金(TiW)。为了让电镀效果佳，电镀核种金属膜的材质最好与电镀金属相同，因此本例中电镀核金属膜的材质为铜。

步骤五905

形成第一光致抗蚀剂层25

为了定义保险丝部的图案，如图22所示，于第二金属层24上形成第一光致抗蚀剂层25。

步骤六906

曝光显影

对第一光致抗蚀剂层25进行曝光显影，如图23、图24所示，移除第一光致抗蚀剂层25中的左、右两端侧及衔接两端侧间的中间部分，使第一光致抗蚀剂层25只剩间隔位于基板21上表面的前后侧的两第一光致抗蚀剂层区块251，使与预备形成保险丝位置对应的部分金属膜24裸露。

步骤七907

形成第一金属层26

本实施例中第一金属层26为铜金属层，如图25所示，将基板21置放于电镀槽中，开始电镀铜，于裸露的第二金属层24上成长为铜金属层的第一金属层26。

步骤八908

移除第一光致抗蚀剂区块251

如图26所示，移除不再需要的第一光致抗蚀剂层区块251，使得原本被光致抗蚀剂区块251覆盖的金属膜24裸露。

步骤九909

蚀刻第二金属层24

如图27所示，蚀刻移除未被第一金属层26覆盖的第二金属膜24的裸露部分。

步骤十910

形成第二光致抗蚀剂层27

预备再形成保险丝部的另一金属层，如图28所示，先以光致抗蚀剂于基板21、隔热层23及第一金属层26表面形成第二光致抗蚀剂层27。

步骤十一911

曝光显影

如图29所示，进行曝光显影，使第二光致抗蚀剂层27剩下覆盖第一金属层26的两端侧的两第二光致抗蚀剂层区块271，为铜金属层的第一金属层26中衔接两端侧的中间部分完全裸露。在此，有别以往只让铜金属层中衔接两端侧的中间部分上表面裸露而需精确度较高的曝光与显影。本发明改把除覆盖为铜金属层的第一金属层26两端侧外的剩余大面积第二光致抗蚀剂移除，曝光、显影的精确度要求较低，本发明可使用价格低但曝光、显影精确度较低的设备及显影剂进行曝光、显影，以有效降低设备与原料成本。

步骤十二912

电镀锡金属层28

如图30所示，于第一金属层26裸露部分上成长形成为顶层金属层的锡金属层28。在此，有别于以往只需第二金属层衔接两端侧的中间部分的上表面成长锡金属层，本例的锡金属层28除于第一金属层26中间部分的上表面成长外，也于中间部分裸露的两侧面上成长，使锡金属层28完全包覆第一金属层26的中间部分。

步骤十三913

移除第二光致抗蚀剂层区块271

如图31所示，在锡金属层28形成后，移除第二光致抗蚀剂层区块271。

步骤十四914

以矽胶形成第一保护层29

开始形成保护部，虽说矽橡胶的塑形能力较差但其耐热效果佳，而环氧树脂(Epoxy)的塑形能力佳但耐热效果较差，环氧树脂可能因受热而易燃与冒烟。为了兼具两种不同材质的优点，如图32所示，以耐热效果佳的矽橡胶来形成至少覆盖保险丝部于隔热层23上部分的第一保护层29。

步骤十五915

以环氧树脂形成第二保护层30

如图32、图33所示，以环氧树脂形成覆盖于第一保护层29上的第二保护层30，第一、二保护层29、30覆盖于基板21上表面的中间部分，只让为铜金属层的第一金属层26的两端侧部分裸露，借以用来形成端电极。如此，使包含第一、二保护层29、30的保护部的塑形较佳而呈矩形体，有别于以往呈圆弧状的保护层。第一保护层29的厚度约为20μm～30μm，第二保护层30的厚度约为70～80μm且包覆于第一保护层29的外表面。另外，熟习该项技艺者当知，第二保护层30的材质可为符合塑性佳、易成型、隔热并与矽橡胶附着性好的其他材质。因为保护部第二保护层30的上表面平整，使得数个薄膜保险丝能平整堆叠在一起，因而可解决溅镀时渗镀的问题。

步骤十六916

以溅镀方式形成金属膜31

如图34所示，以溅镀方式于基板21的左、右端面上形成为第一金属膜31的金属膜，本实施例中第一金属膜31为由自内而外的镍铬合金膜及镍铜合金膜构成。如此，由于本实施例的金属膜31的材料成本甚低于以往银胶，且溅镀时间(约10分钟)甚短于以往沾银胶所需时间，以达到降低成本与缩短制程时间的功效。

步骤十七917

滚镀形成端电极32

如图35所示，以滚镀方式形成分别夹置基板21两端部的端电极32。使基板21两端部分别夹置于两端电极32内。本实施例的端电极32为由自内而外的铜金属膜、镍金属膜及锡金属膜构成。另外，在形成端电极32前，可先于第二保护层30上表面上印刷图案，图案可为代表保险丝电流的符号‘F’。

如图35所示，本发明薄膜保险丝包含基板21、两分别位于基板下表面两侧的背面电极22、位于基板21上表面且面积小于基板21上表面的隔热层23、位于基板21上且两端分别延伸出隔热层23的保险丝部、保护部、两金属膜31及两端电极32。

保护部至少覆盖保险丝部于隔热层23上的部分，其具有以矽胶形成第一保护层29及覆盖于第一保护层29上且以环氧树脂形成第二保护层30。

第一金属膜31分别以溅镀方式形成于基板21的两端面，第一金属膜31为由自内而外的镍铬合金膜及镍铜合金膜构成。

两端电极32分别以滚镀形成并分别夹置基板21的两端部，其为由自内而外的铜金属膜、镍金属膜及锡金属膜构成。

综前所述，本发明薄膜保险丝中保护部改成包含材质为矽橡胶的第一保护层29及材质为环氧树脂的第二保护层30的两层结构，使得保护部的塑形佳而平整；形成端电极32前的金属膜31以溅镀方式来形成，进而可达到大幅降低成本与缩短制程时间的功效。

Claims

1、一种薄膜保险丝制造方法，它包括如下步骤：提供基板、形成保险丝部、形成保护部、于基板两端面形成第一金属膜及于基板两端部形成两端电极；其特征在于所述的提供基板步骤与形成保险丝部步骤之间具有形成隔热层步骤，隔热层的面积小于基板的上表面；形成保险丝部步骤中保险丝部形成于隔热层上，其两端延伸出隔热层而位于基板上；形成保护部步骤中保护部至少覆盖保险丝部于隔热层上的部分，其具有以矽胶形成第一保护层及覆盖于第一保护层上且以环氧树脂形成第二保护层；形成第一金属膜步骤中为以溅镀方式形成。

2、根据权利要求1所述的薄膜保险丝制造方法，其特征在于所述的形成保险丝部包括于基板的上表面上以薄膜沉积形成第二金属层、于第二金属层上形成经曝光显影使第二金属层的左右两端侧与置中衔接于两端侧中部部分裸露以定义保险丝部的图案的第一光致抗蚀剂层、于裸露的第二金属层上形成第一金属层及于第一金属层上形成材质异于第一金属层的顶层金属层的子步骤。

3、根据权利要求2所述的薄膜保险丝制造方法，其特征在于所述的于基板的上表面上以薄膜沉积形成第二金属层的子步骤中的第二金属层含有用以黏着及阻碍金属扩散的扩散阻碍金属膜与位于扩散阻碍金属膜上的电镀核种金属膜，扩散阻碍金属膜的材质为钛钨合金。

4、根据权利要求2或3所述的薄膜保险丝制造方法，其特征在于所述的第一金属层及电镀核种金属膜的材质为铜；顶层金属层的材质为锡。

5、根据权利要求2所述的薄膜保险丝制造方法，其特征在于所述的形成保险丝部步骤还包括于裸露的第二金属层上形成第一金属层与于第一金属层上形成材质异于第一金属层的顶层金属层的子步骤之间的移除第一光致抗蚀剂层、移除第二金属层中的裸露部分及形成经曝光显影剩下覆盖第一金属层两端侧两第二光致抗蚀剂层区块的第二光致抗蚀剂层。

6、根据权利要求5所述的薄膜保险丝制造方法，其特征在于所述的形成保险丝部步骤还包括在于第一金属层上形成材质异于第一金属层的顶层金属层的子步骤后的移除第二光致抗蚀剂层区块。

7、根据权利要求1所述的薄膜保险丝制造方法，其特征在于所述的形成隔热层步骤与形成保险丝部步骤之间具有于基板下表面两侧形成两背面电极的步骤。

8、一种薄膜保险丝，它包含基板、位于基板上且两端分别延伸出隔热层的保险丝部、至少覆盖保险丝部隔热层上的保护部、两分别形成于基板两端面的金属膜及分别夹置基板两端部的两端电极；其特征在于所述的基板上表面设有面积小于基板上表面的隔热层；保护部具有以矽胶形成第一保护层及覆盖于第一保护层上且以环氧树脂形成第二保护层。

9、根据权利要求8所述的薄膜保险丝，其特征在于所述的基板下表面设有两分别位于下表面两侧的背面电极。