電子部件的製作方法

2023-10-28 04:15:02 2

本發明涉及電子部件及其製造方法。

背景技術：

使用焊料將電子部件安裝在電路上。焊料需要平滑地鋪設在電子部件的端電極上。具有空隙的焊料層可不利地影響電子部件的電特性。

ep0720187公開了多層電容器，其具有端電極，所述端電極由包含銀顆粒的組合物、具有400-500℃的玻璃轉化點和400-550℃的玻璃軟化點的玻璃料、以及有機載體製成。

技術實現要素：

一個目的是提供具有很少空隙的待焊接電子部件。

本發明的一個方面涉及一種電子部件，其包括主體、在主體的至少一個側面上的端電極以及在所述端電極上的熱熔融聚合物層，其中所述熱熔融聚合物層包含金屬粉末、聚合物和蠟。

本發明的另一個方面涉及製造電子部件的方法，該方法包括以下步驟：提供電子部件的主體，所述電子部件包括在主體的至少一個側面上形成的端電極；在端電極上施塗熱熔融聚合物漿料，其中所述熱熔融聚合物漿料包含金屬粉末、聚合物、蠟和溶劑；以及使所施塗的熱熔融聚合物乾燥。

可由本發明提供具有很少空隙的焊接的電子部件。

附圖說明

圖1是電子部件的示意性剖面圖。

圖2是在焊接之前電子設備的示意性剖面圖。

圖3是在焊接之後電子部件的示意性剖面圖。

圖4是實施例中所用的電子部件的測試片的側視圖。

具體實施方式

電子部件和焊接電子部件的方法解釋如下。

電子部件

圖1中示出作為電容器的電子部件100。在一個實施方案中，電容器100包括主體101、在所述主體的兩個側面上的端電極104、和在端電極上的熱熔融聚合物層105。端電極104定義為與外部導電元件諸如電路電接合和物理接合的電極。在一個實施方案中，電容器的主體101為層合體，其包括絕緣陶瓷層102和內部電極103。

在一個實施方案中，端電極104可以為焙燒型電極或固化型電極。在一個實施方案中，可通過如下方式形成焙燒型電極：施塗通常包含導電粉末、玻璃料和有機載體的導電漿料；以及焙燒導電漿料。在一個實施方案中，焙燒溫度為400至1000℃。

在一個實施方案中，可通過如下方式形成固化型電極：施塗通常包含導電粉末和熱固性聚合物的可熱固化導電漿料；以及使所述可熱固化導電漿料固化。在一個實施方案中，固化溫度為120至390℃。在另一個實施方案中，導電粉末可選自銀、金、鉑、銅、鎳以及它們的混合物。在一個實施方案中，端電極104為5至100μm厚。

在端電極104上形成熱熔融聚合物層105。熱熔聚合物層105在回流溫度下熔融。回流是焊接電子部件和電路的加熱過程。在一個實施方案中，熱熔融聚合物層105為1至30μm厚，在另一個實施方案中，為3至25μm厚，並且在另一個實施方案中，為5至15μm厚。

熱熔融聚合物層105包含金屬粉末、聚合物和蠟。在一個實施方案中，熱熔融聚合物層105不包含玻璃料。在另一個實施方案中，熱熔融聚合物層105不包含交聯劑。

製造電子部件的方法包括以下步驟：提供電子部件，所述電子部件包括主體和在主體的至少一個側面上的端電極，在端電極上施塗熱熔融聚合物漿料，以及使所施塗的熱熔融聚合物漿料乾燥。在一個實施方案中，可通過例如浸漬、絲網印刷和轉印將熱熔融聚合物層105施塗到端電極104上。然後，使所施塗的熱熔融聚合物漿料乾燥以移除溶劑。在一個實施方案中，乾燥溫度可以為50至200℃，在另一個實施方案中，為60至180℃，在另一個實施方案中，為90至160℃。

在另一個實施方案中，熱熔融聚合物層105可在端電極104上部分形成。熱熔融聚合物層105可以在焊膏安裝於其上時，在至少與焊膏接觸的區域處在端電極上形成。在另一個實施方案中，端電極104的表面的至少70％可覆蓋有熱熔融聚合物層105。在另一個實施方案中，熱熔融聚合物層105可在端電極104的整個表面上形成。

在另一個實施方案中，端電極可以僅為主體的一個側面。在另一個實施方案中，電子部件可包括主體，僅在所述主體的一個側面上的端電極、和在端電極上的熱熔融聚合物層。在另一個實施方案中，端電極可在主體101的底部表面上形成。在另一個實施方案中，主體的底部表面為面向電路的側面。

在一個實施方案中，電子部件100安裝在電路板上，如圖2所示。在一個實施方案中，電路板包括基板201和基板的表面上的電路202。在一個實施方案中，基板201可以為剛性或柔性的。在另一個實施方案中，基板201可以為紙酚醛基板、紙環氧基板、玻璃環氧基板、陶瓷基板、低溫共燒陶瓷(ltcc)基板、聚合物膜、玻璃基板、陶瓷基板或它們的組合。在一個實施方案中，電路202可由板狀金屬、金屬箔或厚膜導電漿料製成。

在一個實施方案中，將焊膏203施塗於電路202上。在一個實施方案中，焊膏203包括焊料粉末和助焊劑。焊料粉末為包含具有低熔點的金屬的金屬合金。在一個實施方案中，焊膏203包括選自下列的焊料粉末：sn/pb、sn/pb/bi、sn/sb、sn/cu、sn/ag/cu、sn/zn/bi、sn/zn/al、sn/ag/in/bi和sn/ag/cu/ni以及它們的混合物。

在另一個實施方案中，焊膏203是無鉛的。無鉛焊料是環境友好的，然而與含鉛焊料相比，常常導致較少的可焊性。本發明的電子部件即使在使用無鉛焊膏時也可具有足夠的可焊性。

焊膏可在市場中購得，例如，得自senjumetalindustryco.,ltd.的eco得自ishikawametalco.,ltd.的得自matsuohandaco.,ltd.的fine

在一個實施方案中，當熱熔融聚合物層105到達其上時，將電子部件100安裝到焊膏203上，如圖2所示。

然後加熱組件，所謂的「回流」，其中焊料通過加熱熔融以將電子部件100和電路202電連接和物理連接。加熱可通過使組件通過回流爐或在紅外燈下或通過利用熱空氣筆焊接單個接頭來實現。

在一個實施方案中，回流溫度可以為100至350℃，在另一個實施方案中，150至310℃，在另一個實施方案中，200至290℃。在一個實施方案中，回流時間為為1至60秒，在另一個實施方案中，4至30秒，並且在另一個實施方案中，6至20秒。加熱溫度和時間可考慮它們的組合調節，諸如在低溫下長時間加熱，以及在高溫下短時間加熱。

在回流期間，在熱熔融聚合物層融化時，焊膏203熔融以在端電極104上向上鋪展，如圖3所示。熱熔融聚合物層105中的金屬粉末可與熔融焊料203熔融成合金。當熔融焊料由於其較高的比重鋪展在端電極上時，熱熔融聚合物層中的聚合物可移開。在一個實施方案中，焊料的比重為7至10g/cm3。在一個實施方案中，聚合物的比重為0.8至2.0。

在一個實施方案中，電子部件100可選自電阻器、電容器、電感器和半導體晶片。

用於形成熱熔融聚合物層的熱熔融聚合物漿料在下文中解釋。熱熔融聚合物漿料包含金屬粉末、聚合物、蠟和溶劑。

金屬粉末

在一個實施方案中，所述金屬粉末可選自：銀、銅、金、鈀、鉑、銠、鎳、鋁、鎵、銦、錫、鋅、鉍以及它們的混合物。在另一個實施方案中，金屬粉末可選自銀、鎳、錫、鋅、鉍以及它們的混合物。在另一個實施方案中，金屬粉末可以為銀。

在一個實施方案中，金屬粉末的形狀可以為薄片狀、球狀、節結狀或它們的混合物。在另一個實施方案中，金屬粉末的形狀可以為薄片狀。在另一個實施方案中，金屬粉末的形狀可以為球形。

在一個實施方案中，金屬粉末的粒徑(d50)可以為0.5至20μm，在另一個實施方案中為0.7至15μm，在另一個實施方案中為0.9至10μm，在另一個實施方案中為1至5μm，在另一個實施方案中為0.5至2μm，在另一個實施方案中為3至5μm。具有此類粒度的金屬粉末可在有機載體中分散良好。通過採用雷射衍射散射法使用microtrac型號x-100測量粉末直徑分布來獲得粒徑(d50)。

聚合物

熱熔融聚合物層包含聚合物。金屬粉末分散於聚合物中。聚合物在25℃下可溶於用於熱熔融聚合物漿料的有機溶劑中。

在一個實施方案中，聚合物的玻璃轉化點(tg)為-25至180℃，在另一個實施方案中，為10至168℃，在另一個實施方案中，為120至180℃，在另一個實施方案中，為10至50℃。聚合物在其玻璃化轉變點下開始使剛性結晶和彈性非晶態區交替。

在一個實施方案中，聚合物的分子量(mw)為500至300,000，在另一個實施方案中為10,000至260,000，在另一個實施方案中為13,000至230,000，在另一個實施方案中，為50,000至200,000，並且在另一個實施方案中為100,000至190,000。

在一個實施方案中，聚合物可選自：乙基纖維素、聚乙烯醇縮丁醛樹脂、苯氧基樹脂、羥丙基纖維素樹脂、聚酯樹脂、酚醛樹脂、環氧樹脂、丙烯酸類樹脂、蜜胺樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醯胺樹脂、聚苯乙烯樹脂、縮丁醛樹脂、聚乙烯醇、聚氨酯樹脂、矽樹脂以及它們的混合物。在另一個實施方案中，聚合物可選自：乙基纖維素、聚乙烯醇縮丁醛樹脂、苯氧基樹脂、聚酯樹脂、環氧樹脂以及它們的混合物。在另一個實施方案中，聚合物包含乙基纖維素。在另一個實施方案中，熱熔融聚合物漿料不包含熱固性聚合物。

在一個實施方案中，聚合物為熱塑性的。

相對於100重量份的金屬粉末，在另一個實施方案中，聚合物為0.5至20重量份，在另一個實施方案中，為1至15重量份，在另一個實施方案中，為1.5至10重量份，在另一個實施方案中，為2至7重量份。

蠟

蠟為在20℃下可延展的並且在30和300℃之間轉換成液體的一類脂質。在另一個實施方案中，蠟的熔點為30至300℃。在另一個實施方案中，所述蠟選自：植物蠟、動物蠟、礦物蠟、石油蠟、合成蠟以及它們的混合物。

植物蠟選自：楊梅蠟、小燭樹蠟、加諾巴蠟、蓖麻油、西班牙草蠟、霍霍巴油、小冠椰子蠟、米糠蠟、大豆蠟、牛脂樹蠟以及它們的混合物。

在另一個實施方案中，動物蠟選自：蜂蠟、羊毛蠟、蟲膠蠟、鯨蠟、以及它們的混合物。

在另一個實施方案中，礦物蠟選自：礦蠟、蒙旦蠟、蒙旦-酯蠟、石蠟、微晶蠟、石蠟、泥煤蠟、以及它們的混合物。

在另一個實施方案中，石油蠟選自：石蠟、微晶蠟、凡士林蠟以及它們的混合物。

合成蠟選自：費託蠟、聚乙烯蠟，聚烯烴蠟、聚丙烯蠟、醯胺蠟、氫化油、脂肪酸蠟、脂肪酸酯蠟以及它們的混合物。在一個實施方案中，脂肪酸蠟為硬脂酸。

在另一個實施方案中，所述蠟選自：楊梅蠟、小燭樹蠟、加諾巴蠟、蓖麻油、西班牙草蠟、霍霍巴油蠟、小冠椰子蠟、米糠蠟、大豆蠟、牛脂樹蠟、蜂蠟、羊毛蠟、蟲膠蠟、鯨蠟、礦蠟、蒙旦蠟、蒙旦-酯蠟、石蠟、微晶蠟、地蠟、泥煤蠟、石蠟、微晶蠟、凡士林蠟、費託蠟、聚乙烯蠟、聚烯烴蠟、聚丙烯蠟、醯胺蠟、脂肪酸蠟、脂肪酸酯蠟以及它們的混合物。

在另一個實施方案中，蠟選自：蓖麻油、蒙旦蠟、蒙旦-酯蠟、聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、醯胺蠟、脂肪酸蠟以及它們的混合物。

在一個實施方案中，蠟為0.1至50重量份，在另一個實施方案中，1至38重量份，在另一個實施方案中，2至15重量份。

溶劑

溶劑可用於溶解聚合物。在熱熔融聚合物漿料鋪展在端電極上期間，溶劑蒸發。

相對於100重量份的金屬粉末，在一個實施方案中，溶劑為2至60重量份，在另一個實施方案中，為9至50重量份，在另一個實施方案中，為15至40重量份。

在一個實施方案中，溶劑的沸點可以為120至350℃，在另一個實施方案中，為160至320℃，在另一個實施方案中，為200至290℃。

在一個實施方案中，溶劑可以為有機溶劑。

在另一個實施方案中，溶劑可選自：松油醇、1-苯氧基-2-丙醇、松油醇、乙酸卡必醇酯、乙二醇、丁基卡必醇、二丁基卡必醇、乙酸二丁酯丙二醇苯基醚、乙二醇單丁基醚以及它們的混合物。

溶劑可用於將熱熔融聚合物漿料的粘度調節成優選用於施塗於基板上。在一個實施方案中，通過使用具有#14轉子的brookfieldhbt以10rpm的轉速測得聚合物漿料的粘度為10至300pa·s。在浸漬的情況下，導電漿料的粘度可為10至120pa·s。

添加劑

可基於漿料所期望的特性，將添加劑諸如表面活性劑、分散劑、穩定劑和增塑劑加入聚合物漿料中。

實施例

本發明通過下列實施例來說明，但不限於下列實施例。

如下製備熱熔融聚合物漿料。

通過在攪拌器中，之後在三輥磨中充分混合直至金屬粉末充分分散，將球形銀粉分散於乙基纖維素(mw：約180,000，tg：130℃，std-100，dowchemicalcompany)、溶劑、和聚丙烯蠟(970,byk-chemiejapan)的混合物中。聚丙烯蠟為合成蠟。溶劑為texanol和1-苯氧基-2-丙醇的混合物。通過添加溶劑將漿料粘度調節至通過具有#14轉子的brookfieldhbt以50rpm的轉速測得的約30pa·s。銀粉的粒徑(d50)為1.3μm。每種材料的量示於表1中。

將如上製備的熱熔融聚合物層絲網印刷到在陶瓷基板401上形成的固化型電極402上，如圖4所示。通過將可熱固化導電漿料絲網印刷到陶瓷基板401上，之後在170℃下加熱30分鐘，預先製備固化型電極402。固化型電極由91重量％的銅粉和9重量％的酚醛樹脂組成。固化型電極402為12mm寬，25mm長，22μm厚的方形。印刷的熱熔融聚合物漿料403在120℃下加熱30分鐘，從而使漿料中的溶劑蒸發。熱熔融聚合物層403為12mm寬，25mm長和15μm厚的方形。

將無鉛漿料404(sn/ag/cu＝96.5/3/0.5，m705，senjumetalindustryco.,ltd.)絲網印刷到熱熔融聚合物層403上。焊膏404的圖案是6mm直徑和200μm厚的圓。

將具有電極、熱熔融漿料和焊膏層的陶瓷基板置於熱板上以在240℃下回流30秒。在回流期間，焊膏熔融以鋪展在電極上。

在冷卻至室溫之後，目視計數在1mm2的單位面積下在焊料層中出現的空隙數。

與比較例(com.ex.)1相比，如實施例(ex.)1至6所示，當熱熔融漿料包含蠟時，空隙減少。在所有實施例和比較例中均觀察到在鋪展情況下的足夠的可焊性。

表1(重量份)

接著，檢查各種蠟。以與上文實施例1相同的方式，形成具有電極、熱熔融漿料和焊膏層的陶瓷基板，不同的是使用如表2所示的不同種蠟。醯胺蠟、聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、和脂肪酸蠟是合成蠟。蓖麻油是植物蠟。蒙旦蠟和蒙旦-酯蠟是礦物蠟。

與實施例1一樣，對焊料層上的空隙進行計數。在任何類型的蠟的情況下，出現的空隙較少，如實施例7至13中所示。

表2(重量份)

1)994，byk-chemiejapank.k.

2)308，kusumotokaseico.ltd.

3)lp，clariantltd.

4)e，clariantltd.

5)r21，clariantltd.

6)硬脂酸，wakopurechemicalindustriesltd.

7)970，byk-chemiejapank.k.

接著，檢查各種聚合物。以與上文實施例1相同的方式，形成具有電極、熱熔融漿料和焊膏層的陶瓷基板，不同的是使用如表3所示的不同種聚合物。與實施例1一樣，對空隙進行計數。在所有類型的聚合物的情況下，出現的空隙小於六個，如實施例14至16中所示。

表3(重量份)

8)s-lecbh-s，sekisuichemicalco.,ltd.，mw：66,000，tg：64℃

9)pkhh，inchemcorporation，mw：52,000，tg：92℃

10)tp249，nipponsyntheticchemicalindustryco.,ltd.，mw：16,000，tg：36℃