CN1770340A - 电子元件本体的绝缘结构及其形成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子元件本体的绝缘结构及其形成方法，是在元件两端先设有第一端电极，再利用对二甲苯的高分子材料在元件表面形成一层均匀的高分子绝缘层薄膜，并将其包覆，该第一端电极外露，再在该外露的第一端电极上形成一第二端电极，最后再电镀形成一焊接介面层，通过高分子绝缘层的特性，可使电子元件本体的表面无电镀扩散的现象，并可保护电子元件在实施电镀时避免受到镀液的侵蚀。

Description

电子元件本体的绝缘结构 及其形成方法

技术领域

本发明涉及一种电子元件本体的绝缘结构及其形成方法，特别是指表面贴装元件，在元件表面披覆一层超薄绝缘膜，以保护元件不受电镀镀液的侵蚀，从而可方便电镀制程的进行，且其加工速度与一般沾涂端电极的加工速度相同，可快速大量地生产。

背景技术

由于表面贴装元件的特性为必须适用于表面粘着技术，因此在元件上均有端电极，端电极与焊垫上的锡膏在经过回焊制程或波焊制程后，融熔而形成回路，达到预先所设计的电气特性。通常端电极使用含银成分的金属材料，经过电镀制程，在端电极表面镀上辅助端电极与焊垫融熔的焊接介面层，以方便使用表面粘着技术的制程加工。

由于电镀镀液通常为酸碱性较强的溶液，对于元件本体或表面为具有半导性或不具绝缘性的材料而言，在进行电镀制程时，元件表面很容易受到镀液的侵蚀而粉化或者因此被电镀上介质金属导致元件失去所要达到的电气特性。

目前针对上述问题的解决方法主要有：

第一种方法：如图1-1所示，为现有技术中的表面贴装元件的平面示意图，请再参阅图1-2所示的元件结构，该元件除本体材料11包裹着内电极12之外，在元件两端还设有端电极13、与覆盖端电极13的焊接介面层15，还在元件表面涂敷一绝缘保护层14(如：玻璃材料)，该方法可保护元件本体表面，使元件可以进行后续的电镀制程，避免电镀液的影响。

但是，该方法由于绝缘保护层14的材料与元件本体的材料11的热膨胀系数不同，元件进行可靠度实验，如冷热循环试验、热冲击试验等时，会因收缩率不同而造成表面刮伤，影响元件的可靠度。同时该方法的加工为电子元件一个接一个依序进行制造，加工制程速度慢，生产耗时，生产成本将大幅增加。

第二种方法：如图1-3所示的元件结构，该元件除本体材料21包裹着内电极22之外，在元件两端沾涂含贵重金属成分的端电极23，使元件使用上可直接与焊垫上的锡膏熔融，称为免电镀端电极，此方法可避免第一种方法的问题，且其加工方法为利用一般端电极23沾涂的方式，可自动化大量生产，生产速度快。

但是，此类加工法经过回焊制程(IR Reflow)或波焊制程(WaveSoldering)后，元件与锡膏的接触地方，因温度上升黏度降低，所以锡膏会由温度最高的焊垫外侧开始熔融，但产生的爬锡高度较经过电镀制程的元件差。另外，在可靠度试验(如推力测试、震动测试)时容易失效，特别是在元件尺寸小的时候(如：长度1.0mm×宽度0.5mm、长度0.5mm×宽度0.25mm、或更小尺寸)，经过回焊制程或波焊制程时容易有使元件站立，即墓碑效应的问题。而且，贵重金属的价格高、波动性大，对制造者而言是极大的成本负担。

第三种方法：是利用扩散或表面皮膜生成技术使元件表面形成高电阻化的绝缘膜，此方法可避免第一种方法与第二种方法的问题，其方法为浸在皮膜生成溶液或在烧结时予以控制，投入数量多，生产速度快。

但是，此方法经过回焊制程或波焊制程后，其绝缘电阻值会降低，也即当元件安装于电气回路上时，其漏电流会增加，影响到产品的可靠度，且不易控制表面形成高电阻化的制程。

综合上述的方法可知现有技术中仍存在很多缺陷而亟待改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术中存在的缺陷，利用高分子材料的高可塑性，使其与元件表面贴合良好，可随着本体收缩或膨胀，而有效解决表面涂敷的玻璃工法因收缩率不同形成表面刮伤，造成元件可靠度不佳的缺点。

本发明要解决的另一技术问题在于利用原有的沾涂设备生产，来达到大量且自动化的作业方式，有效提高产率。

本发明要解决的再一技术问题在于利用高分子材料的高绝缘性，与电镀前后保护元件本体的功能，以此改善电镀扩散现象，以及表面皮膜生成加工法经回焊制程或波焊制程后，漏电流会增加，绝缘不合格率高的缺陷。

此外，本发明可使元件表面均为平整无圆弧，可有效解决小尺寸元件(如：长度1.0mm×宽度0.5mm、长度0.5mm×宽度0.25mm、或更小尺寸)的墓碑效应，以及上印刷电路板后因披覆层圆弧造成的滚动现象。

为此，本发明公开的电子元件本体的绝缘结构是在元件两端先设有第一端电极，再在其元件本体上利用对二甲苯是高分子材料在元件表面形成一层均匀的高分子绝缘层薄膜，并将其包覆，且该第一端电极外露，再在该外露的第一端电极上形成一第二端电极，且该第二端电极盖住该第一端电极外露的全部，最后再电镀形成一焊接介面层。

本发明公开的电子元件本体绝缘结构的形成方法，包括如下步骤：a)烧结：使本体材料内的添加剂扩散，并使元件本体致密化；b)倒角：将元件的毛边去除，并使转角圆弧化；c)形成第一端电极：在元件端点形成第一端电极；d)薄膜披覆：在元件表面形成一高分子绝缘层；e)去除端电极薄膜：将元件第一端电极处的高分子绝缘层薄膜去除；f)形成第二端电极：沾涂第二端电极的金属材料，使其与第一端电极连接，并包覆元件的端面，并对第二端电极进行硬化处理；g)电镀焊接界面：在第二端电极上以电镀方式设置一焊接介面层。

通过该高分子绝缘层的特性在进行电镀制程时，不因元件本体材料具有半导性或不具有绝缘性而使电子元件本体表面有电镀扩散的现象，也通过该高分子绝缘层的良好绝缘性，可保护电子元件在电镀实施时避免受到镀液的侵蚀。

附图说明

图1-1为现有技术中的表面贴装元件的平面示意图。

图1-2为图1-1的A-A位置剖面图。

图1-3为现有技术中的另一结构的剖面图。

图2-1为本发明的剖面示意图。

图2-2为图2-1的局部放大图。

图3为本发明的本体薄膜绝缘处理技术的制造流程示意图。

具体实施方式

有关本发明的详细内容及技术说明，现结合附图说明如下：

请同时参阅图2-1及图2-2所示，分别为本发明应用于积层式芯片型变阻器的剖面结构示意图及局部放大图。如图所示，本发明在表面贴装技术的电子元件的本体材料31内包裹着内电极32，其特征在于元件两端先设有第一端电极33，再以高分子聚合气相沉积方式在元件表面形成一选自对二甲苯系的

(该结构式中X为下列元素之一：氢(H)、氟(F)、氯(Cl))，厚度为0.1μm至100mm的高分子绝缘层34将其包覆，且利用去除薄膜的技术将元件第一端电极33处的高分子绝缘层34的薄膜去除，使该第一端电极33外露。通过控制该高分子绝缘层34与第一端电极33重叠处的范围(如图2-2中的D)，该第一端电极33外露于高分子绝缘层34的面积百分比可为0.001％至100％。

在外露的第一端电极33上再形成一第二端电极36，该第二端电极36包覆元件端面，最后进行电镀制程再形成一焊接介面层35，包覆该第二端电极36的表面。

其中该第一端电极33及第二端电极36为一含银(Ag)、铜(Cu)、钯(Pd)、铂(Pt)、金(Au)的金属材料。

请再参阅图3，为本发明的本体薄膜绝缘处理技术的制造流程示意图。本发明利用现行的高分子聚合气相沉积方式，根据元件端面所需的导电功能，以经设计的制程，达到保护本体表面且可大量生产的目的，其制程依序如下：

a)烧结：根据元件特性进行高温烧结，使本体材料31内的添加剂扩散并使元件本体致密化。

b)倒角：将前述元件的毛边去除并使元件转角圆弧化。

c)形成第一端电极33：对元件端点形成沾涂设置连接元件内电极32的第一端电极33，其中该第一端电极33为一含银(Ag)、铜(Cu)、钯(Pd)、铂(Pt)、金(Au)的金属材料。并对该第一端电极33金属材料进行硬化处理(Curing)。

d)薄膜披覆：将元件高分子聚合气相沉积设备进行薄膜披覆，使元件表面形成一高分子绝缘层34，其中该高分子绝缘层34可选自对二甲苯系的

该结构式中X为下列元素之一：氢(H)、氟(F)、氯(Cl)，且该高分子绝缘层34厚度可为0.1μm至100mm。

e)去除端电极薄膜：将元件第一端电极33处上方的高分子绝缘层34的薄膜去除，通过控制该高分子绝缘层34与第一端电极33重叠处的范围(如图2-2中的D)，该第一端电极33外露于高分子绝缘层34的面积百分比可为0.001％至100％。其去除端电极薄膜的方法，包括机械研磨、喷砂研磨、砂纸研磨等以研磨方式去除薄膜的机械加工方法；或以化学腐蚀方式去除薄膜的化学方式；或以高温或高能量的乙炔或激光去除薄膜的烧除加工方式；或以剪力将薄膜移除的剥离加工方式。

f)形成第二端电极36：沾涂第二端电极36的金属材料使其与第一端电极33连接，并包覆元件端面，并对该第二端电极36的金属材料进行硬化处理，其硬化处理的温度为100℃至600℃之间。其中该第二端电极36为一含银(Ag)、铜(Cu)、钯(Pd)、铂(Pt)、金(Au)的金属材料。

g)电镀焊接界面：在第二端电极36上以电镀方式设置一焊接介面层35后完成。

本发明的电子元件本体的绝缘结构及其形成方法，是针对表面贴装元件的本体薄膜绝缘处理技术，与其它现有技术中的方法相比，具有下列优点：

1、由于高分子绝缘层34的高分子材料塑性大，与元件本体表面贴合性良好，可随着元件本体的收缩或膨胀，使用本发明的表面贴装元件的本体薄膜绝缘处理技术及其制程，能有效解决表面涂敷玻璃工法(先前技术的第一种方法)因材料间的收缩率不同形成表面刮伤，造成元件可靠度不佳的缺点。

2、本发明的电子元件本体的绝缘结构及其形成方法，可利用原有的沾涂设备生产，不需特别的沾涂设备，所以可以达到大量且自动化的作业方式，可有效提高产率。

3、由于形成高分子绝缘层34的高分子材料具有高绝缘性，对于电镀前后保护元件本体的功能，可改善电镀扩散现象，以及表面皮膜生成加工法经回焊制程或波焊制程后，漏电流会增加，绝缘不合格率高的问题(先前技术的第三种方法)，进而提高合格率与增加元件可靠度。

4、本发明的电子元件本体的绝缘结构及其形成方法，可不必使用免电镀端电极(先前技术的第二种方法)，可有效降低制造成本。

5、使用本发明的表面贴装元件的本体薄膜绝缘处理技术及其制程，可在本体表面形成一均匀的薄膜，其每一个表面均是平整贴覆于原件表面，能有效解决小尺寸元件(如：长度1.0mm×宽度0.5mm、长度0.5mm×宽度0.25mm、或更小尺寸)的墓碑效应以及上印刷电路板后因披覆层形成圆弧状造成滚动的情形。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则的内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种电子元件本体的绝缘结构，在表面粘着技术的电子元件的本体材料(31)中包裹着内电极(32)，其特征在于：

在所述元件两端先设有第一端电极(33)；再以

高分子聚合气相沉积方式在所述元件表面形成一高分子绝缘层(34)，并将其包覆，且所述第一端电极(33)外露；

在所述外露的第一端电极(33)上再形成一第二端电极(36)，且所述第二端电极(36)包覆所述元件的端面；

再形成一焊接介面层(35)，包覆所述第二端电极(36)。

2.根据权利要求1所述的绝缘结构，其特征在于，所述高分子绝缘层(34)可选自对二甲苯系的

所述结构式中X为下列元素之一：氢、氟、氯。

3.根据权利要求1所述的绝缘结构，其特征在于，所述高分子绝缘层(34)的厚度为0.1μm至100mm。

4.根据权利要求1所述的绝缘结构，其特征在于，所述第一端电极(33)为一含银、铜、钯、铂、金的金属材料。

5.根据权利要求1所述的绝缘结构，其特征在于，所述第一端电极(33)外露于所述高分子绝缘层(34)的面积百分比为0.001％至100％。

6.根据权利要求1所述的绝缘结构，其特征在于，所述第二端电极(36)为一含银、铜、钯、铂、金的金属材料。

7.一种电子元件本体绝缘结构的形成方法，其特征在于，所述制程包括如下步骤：

a)烧结：使本体材料(31)内的添加剂扩散，并使元件本体致密化；

b)倒角：将元件的毛边去除，并使转角圆弧化；

c)形成第一端电极(33)：在所述元件端点形成第一端电极(33)；

d)薄膜披覆：在所述元件表面形成一高分子绝缘层(34)；

e)去除端电极薄膜：将所述元件的第一端电极(33)处的所述高分子绝缘层(34)薄膜去除；

f)形成第二端电极(36)：沾涂第二端电极(36)的金属材料，使其与所述第一端电极(33)连接，并包覆所述元件的端面，并对所述第二端电极(36)进行硬化处理；

g)电镀焊接界面：在所述第二端电极(36)上以电镀方式设置一焊接介面层(35)。

8.根据权利要求7所述的形成方法，其特征在于，所述第一端电极(33)为一含银、铜、钯、铂、金的金属材料。

9.根据权利要求7所述的形成方法，其特征在于，所述高分子绝缘层(34)可选自对二甲苯系的

所述结构式中X为下列元素之一：氢、氟、氯。

10.根据权利要求7所述的形成方法，其特征在于，所述高分子绝缘层(34)的厚度为0.1μm至100mm。

11.根据权利要求7所述的形成方法，其特征在于，所述步骤e的去除端电极薄膜的方法，包括机械研磨、喷砂研磨、砂纸研磨的以研磨方式去除薄膜的机械加工方法。

12.根据权利要求7所述的形成方法，其特征在于，所述步骤e的去除端电极薄膜的方法可为以化学腐蚀方式去除薄膜的化学方式。

13.根据权利要求7所述的形成方法，其特征在于，所述步骤e的去除端电极薄膜的方法可为以高温或高能量的乙炔或激光去除薄膜的烧除加工方式。

14.根据权利要求7所述的形成方法，其特征在于，所述步骤e的去除端电极薄膜的方法可为以剪力将薄膜移除的剥离加工方式。

15.根据权利要求7所述的形成方法，其特征在于，所述第一端电极(33)外露于高分子绝缘层(34)的面积百分比为0.001％至100％。

16.根据权利要求7所述的形成方法，其特征在于，所述第二端电极(36)为一含银、铜、钯、铂、金的金属材料。

17.根据权利要求7所述的形成方法，其特征在于，所述第二端电极(36)的硬化处理温度为100℃至600℃之间。

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