專利名稱：能改善電極端面可靠度的集成式電子組件制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種集成式電子組件的制作方法，尤其是指一種能改善電極端面可靠度的集成式電子組件制備方法。
背景技術(shù)：
以目前3C產(chǎn)業(yè)日見蓬勃發(fā)展的趨勢與運用而言，為了適應(yīng)所有電子、電器產(chǎn)品走向輕薄短小設(shè)計的市場需求，無疑所有電子組件也要樹立多樣式輕薄短小的設(shè)計理念。傳統(tǒng)電子組件因少有空間與范圍的考慮，所以搭配的電子、電器產(chǎn)品，則體積較為龐大，占據(jù)空間較多。而集成式電子組件亦是因應(yīng)市場需求而發(fā)展的主要電子組件產(chǎn)品之一，例如電阻、電容、電感、氧化金屬變阻器、熱敏變阻器等等，在目前3C產(chǎn)品內(nèi)皆可輕易發(fā)現(xiàn)，也在電子設(shè)備、產(chǎn)品功能不斷的提升與創(chuàng)新下，諸如此類的電子組件勢必會在電子設(shè)備、產(chǎn)品中大量出現(xiàn)。
過去傳統(tǒng)電子組件，例如接腳式的電容、電阻、氧化金屬變阻器、負(正)溫度系數(shù)熱敏電阻等等，皆需要以導(dǎo)線引出搭配電極而組成的組件，此類產(chǎn)品除了制程較為繁雜外，皆較占據(jù)空間；相同的朝向電子設(shè)備、產(chǎn)品搭配的需求，相關(guān)的集成式電子組件也應(yīng)運而生，此類組件除了與傳統(tǒng)組件功能相近外，生產(chǎn)率高而成本相對的低廉，勢必成為下游電子市場的主力電子組件之一。
而此類集成式組件本體材料不外乎為陶瓷材質(zhì)、氧化金屬材質(zhì)等等，以下就常見集成式電子組件制作方式說明如下1、以陶瓷本體材料制成的集成式電子組件，此集成式電子組件如電容(MLCC)、電阻、電感等等，如圖1至圖3所示，該集成式電子組件是由本體10、內(nèi)電極11、端電極12、電鍍焊接接口13所構(gòu)成，其制作方式是將內(nèi)電極11與本體10成型后，再經(jīng)高溫?zé)Y(jié)完成，直接沾附端電極接口材料，再經(jīng)快速高溫?zé)Y(jié)后，以形成端電極12，復(fù)以端電極12進行電鍍焊接接口工程，以形成電鍍焊接接口13，如此完成陶瓷本體材料制成的集成式電子組件成品。
2、以氧化金屬本體材料制成的集成式電子組件，此集成式電子組件如氧化金屬變阻器(Varistors)、負(正)溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC、PTC)等等，如圖4及圖5所示，該集成式電子組件是由本體20、內(nèi)電極21、端電極22、電鍍焊接接口23、絕緣披覆層24所構(gòu)成，其制作方式是以內(nèi)電極21與本體20成型后，直接進行端電極22制作，然后在本體20的四周面制作絕緣披覆層24(需一個一個組件進行絕緣層披覆制作)，最后以端電極22再進行電鍍焊接接口23的工程，完成以氧化金屬本體材料制成的集成式電子組件成品。然此集成式電子組件加工模式，必須將組件以一個一個加工方式進行披覆絕緣層25制作，因此速度慢且產(chǎn)能低，若要因應(yīng)需求，則需投入相當(dāng)多的設(shè)備才可以批量生產(chǎn)，故此其制造成本則極為昂貴，不符合產(chǎn)量大與價格低廉的市場需求。
3、以氧化金屬本體材料制成另一種型態(tài)的集成式電子組件，此集成式電子組件如氧化金屬變阻器(Varistors)、負(正)溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC、PTC)等等，如圖6至圖11所示，該集成式電子組件是由本體30、內(nèi)電極31、端電極32、電鍍焊接接口33、絕緣披覆層34所構(gòu)成，其制作方式是以內(nèi)電極31與本體30成型后，于本體30周面進行絕緣披覆層34制作(可整批組件一起進行絕緣披覆層制作)，完成后，再將本體30兩側(cè)面的絕緣披覆層34予以研磨加工，成為兩待端電極面(最后在此形成端電極)35(如圖8所示)，最后沾附端電極32的接口材料，再經(jīng)快速高溫?zé)Y(jié)后，以形成端電極32，再以端電極32進行電鍍焊接接口33的工程，完成以氧化金屬本體材料制成另一種型態(tài)的集成式電子組件成品。然此集成式電子組件加工方式，雖然改善舊有一個一個披覆絕緣層的加工制作，但后續(xù)制作仍然需要一個一個機械研磨兩待端電極面，仍屬于速度慢且產(chǎn)能低的制造方式，若要滿足需求，仍需投入研磨設(shè)備才可進行加工，亦屬于制造成本昂貴及效率低的制作方式。
上述制出集成式電子組件方式是目前此產(chǎn)業(yè)一致采用的制造方式，且因不同組件材料本體限制下所形成的制造方式仍有所差異，如上述說明可知，陶瓷材質(zhì)的產(chǎn)品本體優(yōu)勢則較為明顯，例如產(chǎn)品本體結(jié)構(gòu)致密性高、本體具有高電阻率、可直接進行后續(xù)電鍍工藝等等，相對的氧化金屬材質(zhì)的產(chǎn)品則優(yōu)勢較弱，例如材料本體電阻率低、結(jié)構(gòu)致密性較差、在電極端面完成后，無法以電鍍方式增進焊接面的可靠度，以致于先前材料特性無法提供高表面電阻率與進行端電極焊接面電鍍工程。
就以氧化金屬變阻器為例，若要達成高絕緣阻抗性與電極端面可靠度的提升與改進，需投入相當(dāng)多的設(shè)備與制作人力，才可批量生產(chǎn)，故此類制作方式仍有極大的改進空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于增進集成式電子組件材料表面的電阻率與致密性，使用高絕緣性的納米材料提升氧化金屬的本體電阻率，進而使此材料可經(jīng)由電鍍實現(xiàn)端電極焊接面可靠度的改善計劃，此種方式是以納米材料解決此類集成式電子組件的可靠度與適用性的問題。
其中所述納米絕緣材料為1.0nm～80.0nm納米等級粒徑的硅酸鹽類、氧化硅、玻璃粉、石英等等納米絕緣封孔性材料，均可市購。
本發(fā)明所采用的技術(shù)手段，乃利用特殊絕緣納米材料的細微特性，以一次六面包覆該組件本體，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)，因該納米材料熔解為液相，固化后，獲得由絕緣納米材料平整服貼地包覆本體所產(chǎn)生的高絕緣阻抗特性，進而改善組件本體電阻率，且因在組件端電極處產(chǎn)生，因此外端電極與納米絕緣材料產(chǎn)生析出共融現(xiàn)象，更增加內(nèi)電極與外電極的抓附力，而相對提升組件本體與兩端電極的附著力，又因組件本體表面附著一層極薄且致密的納米級的絕緣封孔性材料，對于特殊電子組件的兩端電極處亦可以進行電鍍制作，提升兩端電極焊接接口的可靠度與產(chǎn)品適用范圍，并可大幅減緩電極氧化程度。
于是，本發(fā)明方法除了解決組件本體材料極限問題，更可簡化傳統(tǒng)機械加工組件表面工藝與節(jié)省端電極使用特殊材料的成本，以增進集成式電子組件絕緣阻抗性的提高，進而實現(xiàn)電極端面可靠度的提升，且特殊組件材料本體藉由納米絕緣材料封孔致密的高絕緣阻抗特性，可提升組件表面絕緣阻抗特性，更可進行電鍍制作，由此增進電極端面的可靠度及適用層面，更可節(jié)省機械加工設(shè)備的成本與特殊端電極材料的耗用成本，此乃本發(fā)明研發(fā)的主要目的。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)陶瓷本體材料制成集成式電子組件的外觀示意圖；圖2為圖1的縱向剖面示意圖；圖3為圖1的橫向剖面示意圖；圖4為現(xiàn)有技術(shù)氧化金屬本體材料制成集成式電子組件成品的縱向剖面示意圖；圖5為現(xiàn)有技術(shù)氧化金屬本體材料制成集成式電子組件的橫向剖面示意圖。
圖6為現(xiàn)有技術(shù)氧化金屬本體材料制成另一種型態(tài)集成式電子組件并制出絕緣披覆層后的縱向剖面示意圖；圖7為現(xiàn)有技術(shù)氧化金屬本體材料制成另一種型態(tài)集成式電子組件并制出絕緣披覆層后的橫向剖面示意圖；圖8為現(xiàn)有技術(shù)氧化金屬本體材料制成另一種型態(tài)集成式電子組件并實施研磨待端電極面后的縱向剖面示意圖；圖9為現(xiàn)有技術(shù)氧化金屬本體材料制成另一種型態(tài)集成式電子組件并實施研磨待端電極面后的側(cè)面示意圖；
圖10為現(xiàn)有技術(shù)氧化金屬本體材料制成另一種型態(tài)集成式電子組件并制出端電極面后的縱向剖面示意圖；圖11為現(xiàn)有技術(shù)氧化金屬本體材料制成另一種型態(tài)集成式電子組件并制出端電極面后的縱向剖面示意圖；圖12為本發(fā)明集成式電子組件的改善電極端面可靠度制法流程示意圖；圖13為本發(fā)明集成組件型態(tài)本體制出后的縱向剖面示意圖；圖14為本發(fā)明集成組件型態(tài)本體制出后的橫向剖面示意圖；圖15為本發(fā)明本體制出絕緣披覆層后的縱向剖面示意圖；圖16為本發(fā)明本體制出絕緣披覆層后的橫向剖面示意圖；圖17為圖15中圓圈處的放大示意圖；圖18為本發(fā)明制出兩端電極后的縱向剖面示意圖；圖19為本發(fā)明制出兩端電極后的橫向剖面示意圖；圖20為本發(fā)明制出電鍍焊接接口后的縱向剖面示意圖；圖21為本發(fā)明制出電鍍焊接接口后的橫向剖面示意圖；附圖標號說明本體10、20、30、40；內(nèi)電極11、21、31、41；端電極12、22、32、43；電鍍焊接接口13、23、33、44；絕緣披覆層24、34、42；待端電極面35；共融接點A、B。
具體實施例方式
請參閱圖12為本發(fā)明集成式電子組件為改善電極端面可靠度的制法流程示意圖，其實施步驟如下步驟1本體制作，以印刷方式印出多層內(nèi)電極41，且各層內(nèi)電極41之間隔絕一層氧化金屬介電材料層，交錯堆棧制成一集成組件型態(tài)的本體40(如圖13及圖14所示)。
步驟2制出絕緣披覆層，以納米絕緣封孔性材料經(jīng)500～1000℃高溫?zé)Y(jié)后形成液相熔解狀態(tài)覆于本體40六面，得到絕緣披覆層42(如圖15及圖16所示)，且該絕緣披覆層42得與內(nèi)電極41及外電極(未畫出)產(chǎn)生析出共融現(xiàn)象(如圖17所示，圖中絕緣披覆層42與外電極的共融接點為A，絕緣披覆層42與內(nèi)電極41、外電極的共融接點為B)，以產(chǎn)生高絕緣的阻抗特性。其中該納米絕緣封孔性材料為1.0nm～80.0nm納米等級粒徑的硅酸鹽類、氧化硅、玻璃粉、石英等等封孔性材料。
步驟3兩端電極制作，以本體40兩側(cè)面直接沾附高導(dǎo)電性接口材料，再經(jīng)快速高溫?zé)Y(jié)后，形成披覆于本體40兩側(cè)供與絕緣披覆層42的納米絕緣材料產(chǎn)生析出共融現(xiàn)象的端電極43(如圖18及圖19所示)，此制出的端電極43更可增加內(nèi)電極41及外電極的抓附力，相對提升本體40與兩端電極43的附著力。其中導(dǎo)電性接口材料可為銀、銅、金等等。
步驟4電鍍焊接接口制作，以鎳或錫電鍍于端電極43表面上，以形成電鍍焊接接口44(如圖20及圖21所示)，進而順利完成集成式電子組件成品。
由上述說明可知，本發(fā)明所提供集成式電子組件改進電極端面可靠度制法，藉由納米絕緣封孔性材料的絕緣披覆層技術(shù)，徹底改善常見集成電子組件所有現(xiàn)象與問題，其具有下列特點(1)可簡化集成式電子組件加工工藝，不需要實施一個一個披覆絕緣披覆層的加工工藝，或是在后續(xù)制作時需要一個一個機械研磨兩待端電極面的加工工藝，相對不需投入加工設(shè)備進行加工，操作人員也可縮減，進而大幅改善速度慢且產(chǎn)能低的制造方式。
(2)改善組件本體表面電阻率，納米絕緣封孔性材料經(jīng)高溫液相燒結(jié)后，在本體表面產(chǎn)生液相熔解而攤平，得以產(chǎn)生表面高阻抗的特性，亦即在組件本體表面產(chǎn)生極薄的絕緣封孔性被覆層，進而提升組件表面電阻率。
(3)高溫液相熔解的納米絕緣封孔性材料，可增進組件本體表面致密性與填孔性，降低組件本體的耗電流值(Ir)。
(4)可直接加工制作兩電極端面，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后，在端電極處產(chǎn)生電極材料與納米材料析出共融現(xiàn)象，進而提升內(nèi)電極與外電極的抓附力，并更增加組件本體與兩端電極的附著力。
(5)因組件本體表面附著一層極薄且致密的納米級絕緣材料，對于特殊的電子組件(例如氧化金屬變阻器等)，端電極處亦可以直接進行電鍍工藝，提升兩端電極焊接接口的可靠度與適用范圍，并可大幅減緩電極氧化程度。
綜上所述，本發(fā)明所提供集成式電子組件改進電極端面可靠度的制作方法，確實能達到預(yù)期的目的及效益，為一具產(chǎn)業(yè)實用性的發(fā)明。
權(quán)利要求
1.能改善電極端面可靠度的集成式電子組件制備方法，其特征在于，實施步驟包括本體制作以印刷方式印出多層內(nèi)電極，且各層內(nèi)電極之間隔絕一層氧化金屬介電材料層，并交錯堆棧制成一集成組件型態(tài)的本體；本體上制出絕緣披覆層以納米絕緣封孔性材料經(jīng)500～1000℃高溫?zé)Y(jié)后熔解為液相而披覆于本體六面上，形成絕緣披覆層，且該絕緣披覆層與內(nèi)電極及外電極產(chǎn)生析出共融現(xiàn)象；兩端電極制作以本體兩側(cè)面直接沾附高導(dǎo)電性接口材料，再經(jīng)快速高溫?zé)Y(jié)后，形成披覆于本體兩側(cè)供與絕緣披覆層的納米絕緣材料產(chǎn)生析出共融現(xiàn)象的端電極；電鍍焊接接口制作以鎳或錫電鍍于端電極表面上，以形成電鍍焊接接口，進而順利完成集成式電子組件成品。
2.如權(quán)利要求1所述的能改善電極端面可靠度的集成式電子組件制備方法，其中該納米絕緣封孔性材料為1.0nm～80.0nm納米等級粒徑的硅酸鹽類、氧化硅、玻璃粉、石英等封孔性材料。
全文摘要
本發(fā)明為一種能改善電極端面可靠度的集成式電子組件制備方法，其包括本體制作、本體上制出絕緣披覆層、兩端電極制作及電鍍焊接接口制作等實施步驟，其以納米絕緣封孔性材料一次六面包覆組件本體披覆形成一絕緣披覆層的方式，增進集成式電子組件絕緣阻抗性，進而實現(xiàn)電極端面可靠度的提升。又藉由六面包覆組件本體方式，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后，均勻服貼地附著于組件本體表面，可簡化傳統(tǒng)機械加工組件表面工藝，并節(jié)省端電極使用特殊材料的成本。藉由納米絕緣材料封孔致密的高絕緣阻抗特性，提高組件表面絕緣阻抗特性，還可進行電鍍工藝。
文檔編號H01C7/00GK1691215SQ200410037699
公開日2005年11月2日 申請日期2004年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月29日
發(fā)明者黃興祥, 邊偉成 申請人:立昌先進科技股份有限公司