具有導熱層的晶片電路元件的製作方法
2023-04-23 16:18:16 2
專利名稱：具有導熱層的晶片電路元件的製作方法
技術領域：
具有導熱層的晶片電路元件
技術領域：
本實用新型是關於一種晶片電路元件，尤其是指ー種具有導熱層的晶片電路元件。
背景技木晶片型電路元件目前已被廣泛的使用於各種電子設備中，不但在電路板上所佔用的體積小，尤其安裝時可以符合表面安裝技術的需要，便於自動化組裝設置，因此現在已經有例如晶片電阻、晶片電容、晶片電感、晶片電壓器或晶片保險絲等電路元件。此類晶片型電路元件通常是在基板上形成不同電路，而成形電路的常見方式一般可分為傳統的薄膜電路元件及厚膜電路元件，其中薄膜電路元件是在基板上以微影エ藝的方式來製作電路膜層，而厚膜電路元件則是在基板上以印刷及燒結定形的方式來製作電路膜層。這兩種不同エ藝所製作出的晶片型電路元件相互比較，可發現薄膜電路元件的製作成本雖高，但是在電路布局的精準度及隨溫度變化的穩定度皆優於厚膜電路元件，而且在電子設備的功能不斷複雜化，但能運用的空間卻愈來愈小的情況下，使用微影エ藝的薄膜電路元件是目前較佳的解決方案。然而，當晶片電阻等元件在電子設備中受電運作過程中，無法避免地會將部分能量轉換為熱能而造成溫度上升，對於晶片電路元件而言，過高的溫度將會產生不良影響，不僅工作效率變差，元件中的各種不同層級材料，也會因彼此膨脹係數差異，隨溫度上升而產生不同尺寸的膨脹，各層級間的結合隨之受損，使用壽命從而明顯縮短，進ー步地，如果晶片電路元件是保險絲，環境溫度上升便會影響作為保護之用的保險絲平白燒毀、提早斷路。不幸地，在實際電能仍處於可接受的安全範圍之內時，原本應該作為保護電子設備的保險絲元件，卻反而因為操作環境的熱積存，讓該晶片保險絲提前熔斷，平添操作變數而増加困擾。欲提升導熱效果，又必須考量各種材質的導熱能力，其中，一般常作為基板的陶瓷材料中，氧化鋁(三氧化ニ鋁)基板雖然價格低廉，但導熱係數僅有約20W/m* K，導熱效果不佳；氮化鋁基板導熱係數約170W/m K，但價格亦較氧化鋁基板高出近十倍，即使有部分製造者試圖將高導熱材料例如銅(導熱係數約380W/m*K)等金屬設置於基板的另ー側，以解決元件發熱問題，但由於基板本身的厚度有數百微米(Pm)，元件發熱受到基板阻撓及累積，即使部分發熱被傳導至元件相反側面而導出，但基板的操作環境溫度已經大幅提升，上述高發熱問題仍不能徹底解決。因此，如何製作出能有效導離晶片元件受致能所產生的熱，達到提升工作效率、令使用壽命增長、降低溫度過高而喪失原有功能的機率，無疑將成為具有絕佳產品競爭カ的解決方案。
實用新型內容本實用新型的ー個目的在於提供ー種具有ー層散熱層、令受電產生熱能可被有效導離的具有導熱層的晶片電路元件，以提升產品操作穩定性。本實用新型的另一目的在於提供ー種具有ー層形成有間隙的散熱層的具有導熱層的晶片電路元件，確保散熱層不致引發短路，以維持電路元件電氣特性。本實用新型的另ー目的在於提供ー種具有高散熱效率、増加元件使用壽命的具有導熱層的晶片電路元件。依照本實用新型掲示的ー種具有導熱層的晶片電路元件，包括一片基板本體，具有兩個端緣、及兩個分別連接前述端緣且彼此相對的側面；ー層形成於上述側面之一上、對應上述兩個端緣的導熱層；一層結合至該導熱層上的中介層；一層結合至該中介層上的阻抗層，包括兩個分別對應上述ニ端緣的導接端部、及連接前述導接端部的元件部；及一對分別對應該基板本體的前述ニ端緣、並且分別導接該阻抗層的前述兩個導接端部的端電扱。由於本實用新型所掲示的具有導熱層的晶片電路元件，是先在基板本體濺鍍及電鍍ー層金屬材質的散熱層，並於散熱層上附著ー層中介層，接著在中介層上設置ー層具有兩個導接端部的元件部，並透過中介層附著於散熱層，再於基板本體兩側面濺鍍及電鍍供·導接至元件部的兩個導接端部的端電極，令電能導接至端電極時，元件部所產生的熱量可被散熱層有效率地導離。且本案散熱層更可形成一個位於兩端之間的間隙，並讓間隙位在偏離電路元件的中心位置，亦即，即便在製作過程中，中介層分布形成有瑕疵而未均勻塗布，或因長時間使用而使絕緣效果受損，造成阻抗層與散熱層間的絕緣效果減損，仍可藉由形成的間隙，阻絕阻抗層的兩端藉由散熱層而短路的風險。尤其當元件部受致能時產生的熱主要集中在約略為兩個導接端部之間的的中央處，偏心分布的散熱層中，涵蓋中央部分的一者可以承擔主要的散熱責任，達到散熱效率的提升，以及令元件使用壽命有效延長；尤其是針對例如晶片保險絲類的產品，更可避免因為溫度過高而造成元件產生誤動作的情況發生，達成上述所有目的。
圖I是本實用新型的具有導熱層的晶片電路元件的第一較佳實施例的製造流程圖；圖2是本實用新型的具有導熱層的晶片電路元件的第一較佳實施例的基板本體的俯視圖；圖3是圖2的基板本體的側視圖；圖4是圖3的基板本體的側面濺鍍ー層金屬種子層的側視圖；圖5是圖4的金屬種子層上壓印ー層光阻膜的側視圖；圖6是圖5的金屬種子層經由電鍍及蝕刻作業，並去除剩餘光阻膜後，形成ー層導熱層的側視圖；圖7是圖6的導熱層及基板本體上另壓印一層光阻膜做為中介層，並在中介層上壓印ー層阻抗層的側視圖；圖8是圖7的阻抗層進行曝光及顯影形成一個預定圖案的俯視圖；圖9是圖7的基板本體上設有阻抗層及封裝保護層的側視圖；[0022]圖10是圖9的基板本體成條堆疊並露出兩端緣，並同步濺鍍及電鍍增厚，形成兩端的端電極的側視圖；圖11是圖10的基板本體逐一分離成顆粒，完成本例的具有導熱層的晶片電路元件的側視圖；圖12是本實用新型的具有導熱層的晶片電路元件的第二較佳實施例的製造流程圖；圖13是本實用新型的高導熱晶片電路元件的導熱層上壓印ー層中介層的側視圖；圖14是圖13的中介層上濺鍍ー層金屬種子層，且在金屬種子層上設置ー層光阻膜的側視圖； 圖15是圖14的金屬種子層經由電鍍及蝕刻作業，並去除剩餘光阻膜後，形成多個保險絲熔斷部的俯視圖；圖16是圖15的保險絲熔斷部上壓印ー層封裝保護層的側視圖；圖17是圖16的基板本體成條堆疊並露出兩端緣，並同步濺鍍及電鍍增厚，形成兩端的端電極的側視圖；圖18是圖17的基板本體逐一分離成顆粒，完成本例的具有導熱層的晶片電路元件的側視圖；圖19是本例的導熱層的另ー實施方式的製造流程圖；圖20是本例導熱層另ー實施方式，於基板本體其中ー個側面上濺鍍ー層金屬種子層的側視圖；圖21是圖20的金屬種子層上壓印ー層光阻膜的側視圖；圖22是圖20的金屬種子層經由電鍍及蝕刻作業，並去除剩餘光阻膜後，形成ー層具有間隙的導熱層的側視圖；圖23是圖22的基板本體上形成ー層具有間隙的導熱層的俯視圖；圖24是本實用新型的具有導熱層的晶片電路元件的第三較佳實施例的製造流程圖；圖25是本實用新型的具有導熱層的晶片電路元件的導熱層上壓印ー層中介層的側視圖；圖26是圖25的中介層上濺鍍ー層金屬種子層，並再塗布ー層光阻膜於金屬種子層的側視圖；圖27是圖26的金屬種子層進行電鍍及蝕刻，再去除剰餘的光阻膜，並形成呈現螺旋狀的電感本體的俯視圖；圖28是圖27的電感本體的兩端分別打線導接至導接端部，並再於電感本體上壓印一層封裝保護層的側視圖；圖29是圖28的基板本體成條堆疊並露出兩端緣，並同步濺鍍及電鍍增厚，形成兩端的端電極的側視圖；及圖30是圖29的基板本體逐一分離成顆粒，完成本例的具有導熱層的晶片電路元件的側視圖。主要元件符號說明[0044]21、31、41基板本體211、311、411端緣213、313側面210脆弱部231金屬種子層25I、452、35I、352光阻膜23、33、43導熱層25,35中介層26、37、47端電極27阻抗層28電阻本體29、39、49封裝保護層331,432金屬種子層38保險絲熔斷部335間隙337,338導熱部45電感本體46導接端部
具體實施方式有關本實用新型的前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合說明書附圖的較佳實施例的詳細說明中，將可清楚地呈現。本實用新型具有導熱層的晶片電路元件的第一較佳實施例，其中晶片電路元件在本例中是例示為ー個晶片電阻，其製作的流程如圖I所示，ー開始如步驟101所示，將一片如圖2及圖3所示的以金屬材質的氧化鋁或氮化鋁材質的基板，預切割成複數彼此連結的基板本體21，且基板本體21具有兩個端緣211以及兩個側面213，兩個側面213呈彼此相對井分別連接至兩個端緣211而在各基板本體21間分別形成有ー個V型凹溝的脆弱部210，供未來分離各基板本體21之用。當然，如熟於此技術領域者所能輕易理解，要將基板上的所有元件分離，未必局限於在此步驟中形成脆弱部，亦可在大致製造完成後，單純以例如雷射切割等方式分離，並無不可。再如步驟102，請ー並參考如圖4所示，於各基板本體21其中一個側面213上濺鍍ー層金屬種子層231，接下來如步驟103，並如圖5所示，於金屬種子層231壓印ー層光阻膜251,再於光阻膜251上設置ー個部分遮蔽及曝露光阻膜251的光罩,再對光阻膜251進行曝光及顯影作業，使得光阻膜251未被光罩遮蔽的部分改變相結構並保留在金屬種子層231上，接著如步驟104，對金屬種子層231進行電鍍及蝕刻作業，隨後便將剩餘的光阻膜251移除，即形成一層如圖6所示的導熱層23，而本例的導熱層23是對應基板本體21的兩個端緣211方向，但與末端保持一段距離設置，且本例的導熱層23選擇製成的質材可選自銅、銀、金、鈦、鈦合金、鎳、鎳合金、鎳鉻合金所構成的集合。接下來步驟105如圖7所示，在導熱層23及基板本體21上另壓印一層光阻膜做為中介層25 ;隨後在步驟106，再壓印ー層阻抗層27在中介層25上，令阻抗層27透過中介層25附著於導熱層23及基板本體21上，再如步驟107，於阻抗層27上設置ー個具有預定形狀的光罩20，以例如紫外線照射，使得未被光罩20所遮蔽的阻抗層27及中介層25的區域曝光而改變其相結構，隨即衝洗顯影，即形成如圖8所示多個「エ」形狀且例示為電阻本體28的元件部。接下來如步驟108，一井參考圖9所示，於電阻本體28上壓印ー層封裝保護層29，接著如步驟109，以例如敲擊或機械切割的方式，沿著脆弱部210將整片基板沿上下方向分離成數排，並堆疊成如圖10所示，令各基板本體21的兩個端緣211暴露在圖式左右外側，並且同步濺鍍多層堆疊的成條基板本體21兩側面，並電鍍增厚，形成暴露封裝保護層29兩側並導接至電阻本體28的兩端的端電極26，最後如步驟110，將各基板本體21逐一分離成顆粒，就形成如圖11所示的晶片電阻。本實用新型具有導熱層的晶片電路元件的第二較佳實施例，其中晶片電路元件在 本例中是例示為ー個晶片保險絲，而元件部與前一實施例不同在於本例的元件部是以濺鍍及電鍍ー層鎳或錫等金屬材質製成，其製作的流程如圖12，ー開始如步驟201所示，請參考圖13，在與前一實施例相同製成的導熱層33上同樣壓印ー層中介層35，接下來如步驟202，對中介層35進行曝光作業而改變其相結構，再如步驟203，並如圖14所示，於中介層35上濺鍍ー層金屬種子層331，且在金屬種子層331上設置ー層光阻膜352，再於光阻膜352上設置ー個部分遮蔽及曝露光阻膜352的光罩，再對光阻膜352進行曝光及顯影作業，使得光阻膜352未被光罩遮蔽的部分改變相結構並保留在金屬種子層331上，接著如步驟204，對金屬種子層331進行電鍍及蝕刻作業，隨後便將剩餘的光阻膜352移除，即形成ー層如圖15所示的例示為保險絲熔斷部38的元件部,再如步驟205,如圖16所示,與前ー實施例同樣地在保險絲熔斷部38上壓印ー層封裝保護層39，再如步驟206，將整片基板沿上下方向分離成數排，並堆疊成如圖17所示，令各基板本體31的兩個端緣311暴露在圖式左右外側，再以濺鍍並電鍍形成一對導接至保險絲熔斷部38的兩端的端電極37，最後再如步驟207，將各基板本體31逐一分離成顆粒，就形成如圖18所示的晶片保險絲。由於本例的金屬種子層與電鍍增厚材質是選擇鎳或錫，當高於額定電流的過電流情況發生時，由於預定保留線路區域具有一定內阻，承受此過電流的流通而發熱，然而受到導熱層的散熱影響，可令保險絲不會因為過熱但是電流仍在安全範圍而過早受熱熔斷，可増加使用本例晶片保險絲的電子產品的使用壽命。然而，在本例中導熱層的製作方式更可如圖19所示，ー開始如步驟301，請參考圖20，在基板本體31其中一個側面313上濺鍍ー層金屬種子層331，接下來如步驟302，並如圖21所示，於金屬種子層331壓印ー層光阻膜351，再於光阻膜351上設置ー個部分遮蔽及曝露光阻膜351的光罩，再對光阻膜351進行曝光及顯影作業，使得光阻膜351未被光罩遮蔽的部分改變相結構並保留在金屬種子層331上，接著如步驟303，對金屬種子層331進行電鍍及蝕刻作業，隨後便將剩餘的光阻膜351移除，即形成一層如圖22及圖23所示的形成有一個間隙335的導熱層33，且導熱層33區分成兩個不同大小的導熱部337、338，使得導熱部338對應元件部的範圍大於另ー個導熱部337，使得本例的間隙335是形成在供設置保險絲熔斷部設置的偏離中心的位置處。由於本例的導熱層形成有ー個間隙，因此在本例的晶片保險絲的製作過程當中，發生中介層並未塗抹均勻，或是長時間導通電能令中介層受溫度影響而產生變質時，仍可透過形成的間隙做為保險絲熔斷部的兩端接觸或微接觸至導熱層而感電的安全斷開結構，而且，保險絲熔斷部兩端導接電能後，在導接兩端的中心位置處便是熱量產生最高處，因此具有偏離中心位置的間隙的散熱層能夠有效的進行熱導離，使得中心位置熱量產生最高處仍可順利散熱，增加本例的晶片保險絲的散熱效率。本實用新型具有導熱層的晶片電路元件的第三較佳實施例，其中晶片電路元件在本例中是例示為ー個晶片電感，製作方式如圖24所示,如步驟401,請參考圖25所示於導熱層43上同樣壓印ー層中介層35，接下來如步驟402，對中介層35進行曝光作業而改變其相結構，接著如步驟403，並如圖26所示，於中介層35上濺鍍另ー層金屬種子層432，並再塗布一層光阻膜452，並將ー個具有預定圖案的光罩覆蓋於光阻膜452上進行曝光及顯影作業，使得光阻膜452未被光罩遮蔽的部分改變相結構並保留在金屬種子層432上，接下來如步驟404，對金屬種子層432進行電鍍及蝕刻作業，隨後便將剩餘的光阻膜452移除，即形成如圖27所示呈螺旋狀的電感本體45以及兩個供導接的導接端部46。接下來如步驟405，一井參考圖28所示，將電感本體45的兩端分別打線導接至導接端部46，並再於電感本體45上壓印ー層封裝保護層49，再如步驟406，將整片基板沿上下方向分離成數排，並堆疊成如圖29所示，令各基板本體41的兩個端緣411暴露在圖式左右外側，再以濺鍍並電鍍形成ー對導接至導接端部46的端電極47，最後再如步驟407，將各基板本體41逐一分離成顆粒，就形成如圖30所示的晶片電感。由於本實用新型所掲示的具有導熱層的晶片電路元件，不僅能夠透過散熱層增加晶片電路元件受電產生熱能的熱導離效率，而且在使用上的安全考量，更可在散熱層上形成ー間隙，當元件部的兩端接觸或微接觸至導熱層而不小心造成導接，形成的間隙即可做為安全的斷開結構，再者，本實用新型的散熱層所形成的間隙更可形成在電路元件所設置的範圍的偏離中心位置，由於元件部受電時產生的熱量是集中在兩個導接端部之間的中央處，因此具有間隙形成在偏離中心位置散熱層即可有效率的將元件部兩個導接端部之間的中央處的熱量進行導離，達到整體工作效率的提升，以及令使用壽命増加，而且，對於晶片保險絲而言，環境溫度的降低，即可避免因為溫度過高而造成元件產生誤動作的情況發生，並達成上述所有的目的。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，當不能以此限定本實用新型實施的範圍，即凡依本實用新型申請權利要求書及說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本實用新型專利涵蓋的範圍內。權利要求1.一種具有導熱層的晶片電路元件，其特徵在於，包括 一片基板本體，具有兩個端緣、及兩個分別連接前述端緣且彼此相對的側面； 一層形成於上述側面之一上、對應上述兩個端緣的導熱層； 一層結合至該導熱層上的中介層； 一層結合至該中介層上的阻抗層，包括兩個分別對應上述二端緣的導接端部、及一個連接前述導接端部的元件部；及 一對分別對應該基板本體的前述二端緣、並且分別導接該接阻抗層的前述兩個導接端部的端電極。
2.如權利要求I所述的晶片電路元件，其特徵在於，其中該導熱層更包括兩個導熱部、及一個形成於前述導熱部間的間隙。
3.如權利要求2所述的晶片電路元件，其特徵在於，其中該導熱層的上述兩導熱部分別對應上述兩導接端部，且上述兩導熱部之一，對應該元件部的範圍大於另一者，使得該間隙是形成在偏離該元件部中心的位置。
4.如權利要求I、2或3所述的晶片電路元件，其特徵在於，更包括一層設置於該阻抗層上、且供上述端電極對暴露於其外的封裝保護層。
5.如權利要求1、2或3所述的晶片電路元件，其特徵在於，其中該導熱層是選自銅、銀、金、鈦、鈦合金、鎳、鎳合金、鎳鉻合金所構成的集合；及該基板本體是氧化鋁或氮化鋁材質。
6.如權利要求1、2或3所述的晶片電路元件，其特徵在於，其中該元件部是一個電阻本體。
7.如權利要求1、2或3所述的晶片電路元件，其特徵在於，其中該元件部是一個電感本體。
專利摘要一種具有導熱層的晶片電路元件，是先在基板本體濺鍍及電鍍一層散熱層，並於散熱層上附著一層中介層，接著在中介層上設置一層具有兩個導接端部的元件部，再於基板本體兩側面濺鍍及電鍍供導接至元件部的兩個導接端部的端電極，且本實用新型的散熱層在製作過程中更可預先形成一個令散熱層兩端之間斷開的間隙，而且間隙形成位置更可在偏離電路元件所設置的範圍的中心位置，令電路元件受電過程中，集中在兩個導接端部之間的熱量最高的中央處能夠有效的由散熱層進行熱導離，達到整體工作效率提升，以及令使用壽命增加的目的。
文檔編號H01L23/367GK202423255SQ201120418508
公開日2012年9月5日 申請日期2011年10月28日 優先權日2011年10月28日
發明者餘河潔, 莊弘毅, 廖政龍, 林俊佑 申請人:璦司柏電子股份有限公司