專利名稱：一種表面貼裝用熱敏電阻器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以導(dǎo)電高分子聚合物復(fù)合材料為主要原料的電子元器件的制造，尤其涉及一種表面貼裝用熱敏電阻器的制造方法。
一般地，在填充導(dǎo)電粒子的結(jié)晶或半結(jié)晶高分子復(fù)合材料中可表現(xiàn)出正溫度系數(shù)PTC(positive temperature coefficient)現(xiàn)象。也就是說，在一定的溫度范圍內(nèi)，自身的電阻率會隨溫度的升高而增大。這些結(jié)晶或半結(jié)晶聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯等，以及它們的共聚物。導(dǎo)電粒子包括炭黑、石墨、碳纖維、金屬粉末(如銀粉、銅粉、鋁粉、鎳粉、不銹鋼粉等)、金屬氧化物和表面鍍金屬的玻璃微珠等。在較低的溫度時，這類導(dǎo)體呈現(xiàn)較低的電阻率，而當(dāng)溫度升高到其高分子聚合物熔點以上，也就是所謂的“關(guān)斷”溫度時，電阻率急驟升高。具有PTC特性的這類導(dǎo)電體已制成熱敏電阻器，應(yīng)用于電路的過流保護(hù)設(shè)置。在通常狀態(tài)下，電路中的電流相對較小，熱敏電阻器溫度較低，而當(dāng)由電路故障引起的大電流通過此自復(fù)性保險絲時，其溫度會突然升高到“關(guān)斷”溫度，導(dǎo)致其電阻值變得很大，這樣就使電路處于一種近似“開路”狀態(tài)，從而保護(hù)了電路中其他元件。而當(dāng)故障排除后，熱敏電阻器的溫度下降，其電阻值又可恢復(fù)到低阻值狀態(tài)。
熱敏電阻器已廣泛地應(yīng)用到通信、計算機(jī)、汽車、工業(yè)控制、電子等眾多領(lǐng)域中。目前應(yīng)用較多的為插件式熱敏電阻器，即由芯材和貼覆于芯材兩面的鍍鎳銅箔、焊接在該鍍鎳銅箔外表面上的片狀或引線狀引出電極以及包覆在外表面的絕緣層構(gòu)成。
在以計算機(jī)及其外設(shè)、通訊設(shè)備、數(shù)碼相機(jī)為代表的電子技術(shù)飛速發(fā)展的背景下，電子元件組裝技術(shù)工藝也不斷更新?lián)Q代。隨著這些設(shè)備中電路板尺寸的急劇縮小，對電路板上的元器件的尺寸和安裝方式提出了新的要求，而傳統(tǒng)的插件式熱敏電阻器覆蓋面積大、安裝所占用的空間大，已不能完全滿足這些要求。
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種覆蓋面積小、安裝所占用的空間小的表面貼裝用熱敏電阻器的制造方法。
本發(fā)明的目的可以通過采以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種表面貼裝用熱敏電阻器的制造方法，包括先預(yù)制一塊由高分子芯材與鍍鎳銅箔復(fù)合而成的大芯片，其特點是，將復(fù)合好的芯片鉆孔或沖孔、整板及孔電鍍銅，再以電鍍錫或錫／鉛合金作為抗蝕刻層保護(hù)下在近孔端蝕刻掉一條銅箔，以形成兩個電極，然后上下兩面印刷阻焊膜，再在非阻焊膜區(qū)域電鍍上一層錫或錫／鉛合金，印刷字符后切割即可得到所需的表面貼裝用熱敏電阻器。
進(jìn)一步采用以下技術(shù)方案，可以使本發(fā)明產(chǎn)生更佳效果通過數(shù)控鉆床或數(shù)控沖床在芯片上鉆孔或沖孔，孔徑為0．2mm～2．0mm。
通過直接電鍍銅工藝，對芯片表面及孔進(jìn)行電鍍銅，使芯片的上鍍鎳銅箔與下鍍鎳銅箔通過孔在電流上導(dǎo)通；鍍銅液包括多種類型，可以是氰化物型、焦磷酸鹽型、氟硼酸鹽型、檸檬酸鹽型、硫酸鹽型；攪拌方式可采用連續(xù)過濾、空氣攪拌或陰極移動；陰極電流密度為1～10A／dm2，電鍍溫度10℃～60℃，電鍍時間為5～200分鐘，鍍銅厚度10～100μm。
通過蝕刻工藝，在芯片銅箔的近孔端蝕刻掉一寬度為0．1mm～1．0mm的金屬銅箔；蝕刻前用電鍍錫或錫／鉛合金保護(hù)非蝕刻區(qū)，用于保護(hù)的電鍍錫鉛合金的鍍液主要包括氟硼酸鹽型和無氟的烷基磺酸鹽型，用于保護(hù)的電鍍純錫的鍍液選用硫酸鹽型；陰極電流密度為0．05～10A／dm2，攪拌方式采用連續(xù)過濾、陰極移動或泵循環(huán)，電鍍溫度15～50℃，電鍍時間為2～100分鐘，鍍層厚度2～40μm；蝕刻槽可選用多種形式，包括直線形圖、鈍角形圖、圓弧形圖、直線圓弧形圖、折線形；蝕刻完后，采用化學(xué)法或電解法退除錫鉛或錫保護(hù)層，化學(xué)法退鍍液包括氟化氫胺型、氟硼酸型、硝酸型，退除方法可選用浸除法或水平式噴淋的機(jī)械法。
在芯片的上下鍍鎳銅箔及蝕刻槽上印刷上一層阻焊膜，阻焊膜為液態(tài)光成像阻焊油墨，主要成分為感光性能的環(huán)氧樹脂或丙烯酸樹脂，包括酚醛環(huán)氧樹脂、甲酚環(huán)氧樹脂、氨基甲酸乙酯；然后經(jīng)過對位曝光使上面阻焊區(qū)與下面阻焊區(qū)的油墨曝光、聚合，未曝光的余油墨通過顯影去墨；顯影液采用0．1％～10％的碳酸鈉或碳酸鉀溶液，顯影時間為10℃～80℃，顯影噴淋壓力為0．5～10kg／cm2；最后通過在100～200℃烘箱中烘20～200分鐘使阻焊膜完全硬化交聯(lián)。
通過電鍍錫工藝，使未覆蓋阻焊膜的部分及孔表面處電鍍上純錫或錫／鉛合金；用于電鍍錫鉛合金的鍍液主要包括氟硼酸鹽型和無氟的烷基磺酸鹽型；用于電鍍純錫的鍍液選用硫酸鹽型；陰極電流密度為0．05～10A／dm2；攪拌方式采用連續(xù)過濾、陰極移動或泵循環(huán)等；電鍍溫度15～50℃；電鍍時間為2～100分鐘；鍍層厚度2～40μm。
在芯片的下端面阻焊油墨上印刷字符。
將制成的芯片進(jìn)行機(jī)械切割或激光切割，分成所需形狀的表面貼裝用熱敏電阻器，所需形狀可為長方形、正方形、圓形、菱形等。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明不采用傳統(tǒng)的引出電極方式，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊，覆蓋面積及占用空間小，達(dá)到了元件表面貼裝上線組裝工藝的要求，實現(xiàn)了與當(dāng)前高密度、集成化電路板組裝技術(shù)相接軌。
本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)及制造方法通過以下附圖及實施例進(jìn)一步給出
圖1、2表示復(fù)合好的芯片在后面各工序完成后按圖中虛線切割成各表面貼裝用熱敏電阻器，可以通過切割做成各種形式，如長方形、正方形、圓形、菱形等。芯片中的芯材3由高分子聚合物、導(dǎo)電填料、無機(jī)填料以及加工助劑混合而成，然后在芯材上下兩面復(fù)合上鍍鎳銅箔1、2。這種芯片的制作方法在中國專利申請98122016．9、99124219．x、00119519．0中體現(xiàn)。
圖3、5為芯片通過數(shù)控鉆床或數(shù)控沖床在每個虛線區(qū)域的近一邊端5、7上形成孔8，孔徑為0．2mm～2．0mm?？卓梢糟@在切割線上如圖4。
圖6表明對芯片面及孔進(jìn)行直接電鍍銅9、10、11、12，以使芯片的上鍍鎳銅箔4、5與下鍍鎳銅箔6、7通過孔8在電流上導(dǎo)通。鍍銅液有多種類型，如氰化物型、焦磷酸鹽型、氟硼酸鹽型、檸檬酸鹽型、硫酸鹽型等；攪拌方式可采用連續(xù)過濾、空氣攪拌或陰極移動等；陰極電流密度為1～10A／dm2；電鍍溫度10℃～60℃；電鍍時間為5～200分鐘；鍍銅厚度10～100μm。
圖7、8表示對芯片進(jìn)行蝕刻工藝。在進(jìn)行蝕刻之前，首先要對蝕刻槽15之外的部分采用電鍍錫鉛合金或電鍍純錫保護(hù)。用于電鍍錫鉛合金的鍍液，要有很好的分散能力和深鍍能力，且工藝穩(wěn)定、便于維護(hù)，主要有氟硼酸鹽型和無氟的烷基磺酸鹽型；用于電鍍純錫的鍍液選用硫酸鹽型；陰極電流密度為0．05～10A／dm2；攪拌方式采用連續(xù)過濾、陰極移動或泵循環(huán)等；電鍍溫度15～50℃；電鍍時間為2～100分鐘；鍍層厚度2～40μm。然后蝕刻掉一寬度為0．1mm～1．0mm的金屬銅箔15，從而使上鍍鎳銅箔5分成兩片不導(dǎo)通的銅箔9與銅箔14。銅箔9單獨形成一個電極，銅箔14、10通過孔8的鍍銅層13與下鍍鎳銅箔6、7上的鍍銅層11、12形成一個電極。蝕刻槽可選用多種形式，如直線形圖9、鈍角形圖7、圓弧形圖10、直線圓弧形圖11、折線形等。蝕刻完后，采用化學(xué)法或電解法退除錫鉛(或錫)保護(hù)層。化學(xué)法退鍍液有氟化氫胺型、氟硼酸型、硝酸型等；退除方法可選用浸除法或水平式噴淋的機(jī)械法。
當(dāng)采用圖4鉆孔時，上下兩面分別在近孔的一側(cè)蝕刻槽。蝕刻槽可選用上述形式。
圖12表示在芯片的上下鍍鎳銅箔及蝕刻槽15上印刷上一層阻焊膜16、17，阻焊膜為液態(tài)光成像阻焊油墨，主要成分為感光性能的環(huán)氧樹脂或丙烯酸樹脂，如酚醛環(huán)氧樹脂、甲酚環(huán)氧樹脂、氨基甲酸乙酯等。首先將上述阻焊油墨通過網(wǎng)版印刷至芯片的上、下兩面，然后經(jīng)過對位曝光使上面阻焊區(qū)16與下面阻焊區(qū)17的油墨曝光、聚合，未曝光的余油墨通過顯影去墨。顯影液采用0．1％～10％的碳酸鈉或碳酸鉀溶液，顯影時間為10℃～80℃，顯影噴淋壓力為0．5～10kg／cm2。最后通過在100～200℃烘箱中烘20～200分鐘使阻焊膜完全硬化交聯(lián)。
圖13為電鍍錫或錫鉛合金工藝。用于電鍍錫鉛合金的鍍液，主要有氟硼酸鹽型和無氟的烷基磺酸鹽型；用于電鍍純錫的鍍液選用硫酸鹽型；陰極電流密度為0．05～10A／dm2；攪拌方式采用連續(xù)過濾、陰極移動或泵循環(huán)等；電鍍溫度15～50℃；電鍍時間為2～100分鐘；鍍層厚度2～40μm。通過電鍍錫或錫鉛合金，使未覆蓋阻焊膜的部分18、19、20、20、22及孔表面23處電鍍上純錫或錫鉛合金，然后在芯片的下端面阻焊油墨17上印刷字符。將上述制成的芯片沿著虛線進(jìn)行機(jī)械切割或激光切割，分成所需的表面貼裝用熱敏電阻。
實施例1將復(fù)合好的芯片(長400mm、寬200mm，厚0．5mm)用CNC數(shù)控鉆床或數(shù)控沖床按圖3的排列鉆直徑0．30mm的孔；先用去毛刺機(jī)去毛刺，后用高壓濕噴砂去除孔內(nèi)鉆污。
為了提高孔壁、銅箔表面與電鍍銅之間的結(jié)合力，利用H2SO4／H2O2微蝕刻溶液去除銅箔表面的氧化層、油污、指印等。H2SO4濃度200g／l，H2O2(30％)濃度45ml／l，穩(wěn)定劑n-C8H17NH2添加量1ml／l，40℃下微蝕刻掉3μm銅層，然后電鍍鍍銅，鍍銅液選用硫酸鹽型；陰極電流密度為2A／dm2；采用連續(xù)過濾攪拌；溫度為40℃；電鍍時間80分鐘；鍍銅厚度15μm；如圖6的9、10、11、12。
在蝕刻掉蝕刻槽15之前，首先對其余部分進(jìn)行保護(hù)，采用圖形電鍍上一層純錫。鍍液選用硫酸鹽型；陰極電流密度為0．1A／dm2；攪拌方式采用陰極移動；電鍍溫度20℃；電鍍時間為10分鐘；鍍層厚度7μm。然后用堿性氯化銅蝕刻液蝕刻去一條寬度為0．3mm的銅箔15，再用浸除的方法采用硝酸型退鍍錫液退除鍍錫保護(hù)層。
清洗、烘干后的上述芯片用絲網(wǎng)印刷一層氨基甲酸乙酯樹脂液態(tài)光成像阻焊油墨；光引發(fā)劑采用胺類有機(jī)金屬化合物；硅石粉作為填充劑；酸酐為硬化劑，通過雙面曝光使上面16與下面17處的阻焊油墨曝光油墨，未曝光的油墨在1％的碳酸鈉、30℃、噴淋壓力2．5kg／cm2的條件下顯影去膜。清洗后在140℃的烘箱中烘40分鐘即可完成固化。
在未覆蓋有阻焊膜的部分18、19、20、21、22、23上電鍍一層15μm厚的純錫。鍍液選用硫酸鹽型；陰極電流密度為1A／dm2；攪拌方式采用陰極移動；電鍍溫度30℃；電鍍時間為20分鐘。然后在面17上印刷字符。
完成后的芯片沿著圖1所示的虛線用機(jī)械切割即可得到表面貼裝用熱敏電阻器。
實施例2將電鍍銅的工藝改為鍍銅液選用氟硼酸鹽型，陰極電流密度為4A／dm2，采用空氣攪拌，溫度為20℃，電鍍時間30分鐘，鍍銅厚度25μm。其它工藝同實施例1。
實施例3將電鍍銅的工藝改為鍍銅液選用氟硼酸鹽型，陰極電流密度為8A／dm2，采用陰極移動攪拌，溫度為50℃，電鍍時間100分鐘，鍍銅厚度5μm。其它工藝同實施例1。
實施例4-6在蝕刻掉蝕刻槽15之前，先采用圖形電鍍上一層錫鉛合金錫進(jìn)行保護(hù)。鍍液選用烷基磺酸鹽型，陰極電流密度為4A／dm2，攪拌方式采用連續(xù)過濾，電鍍溫度40℃，電鍍時間為3分鐘，鍍層厚度3μm。然后用堿性氯化銅蝕刻液蝕刻去一條寬度為0．1mm的銅箔15，再用浸除的方法采用硝酸型退鍍錫液退除鍍錫保護(hù)層。
其它工藝分別同實施例1-3。
實施例7-9在蝕刻掉蝕刻槽15之前，先采用圖形電鍍上一層錫鉛合金錫進(jìn)行保護(hù)。鍍液選用氟硼酸鹽型，陰極電流密度為8A／dm2，攪拌方式采用泵循環(huán)，電鍍溫度25℃，電鍍時間為90分鐘，鍍層厚度20μm。然后用堿性氯化銅蝕刻液蝕刻去一條寬度為1．0mm的銅箔15，再用水平式噴淋機(jī)械法采用硝酸型退鍍錫液退除鍍錫保護(hù)層。
其它工藝同實施例1-3。
實施例10-19在未覆蓋有阻焊膜的部分18、19、20、21、22、23上電鍍一層15μm厚，錫鉛合金。鍍液選用烷基磺酸鹽型，陰極電流密度為4A／dm2，攪拌方式采用連續(xù)過濾，電鍍溫度40℃，電鍍時間為3分鐘，鍍層厚度3μm。然后在面17上印刷字符。
其它工藝同實施例1-9。
實施例20-29在未覆蓋有阻焊膜的部分18、19、20、21、22、23上電鍍一層15μm厚錫鉛合金。鍍液選用氟硼酸鹽型，陰極電流密度為8A／dm2，攪拌方式采用泵循環(huán)，電鍍溫度25℃，電鍍時間為90分鐘，鍍層厚度20μm。然后在面17上印刷字符。
其它工藝同實施例1-9。
權(quán)利要求
1．一種表面貼裝用熱敏電阻器的制造方法，包括先預(yù)制一塊由高分子芯材與鍍鎳銅箔復(fù)合而成的大芯片，其特征在于，將復(fù)合好的芯片鉆孔或沖孔、整板及孔電鍍銅，再以電鍍錫或錫／鉛合金作為抗蝕刻層保護(hù)下在近孔端蝕刻掉一條銅箔，以形成兩個電極，然后上下兩面印刷阻焊膜，再在非阻焊膜區(qū)域電鍍上一層錫或錫／鉛合金，印刷字符后切割即可得到所需的表面貼裝用熱敏電阻器。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面貼裝用熱敏電阻器的制造方法，其特征在于，通過數(shù)控鉆床或數(shù)控沖床在芯片上鉆孔或沖孔，孔徑為0．2mm～2．0mm。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面貼裝用熱敏電阻器的制造方法，其特征在于，通過直接電鍍銅工藝，對芯片表面及孔進(jìn)行電鍍銅，使芯片的上鍍鎳銅箔與下鍍鎳銅箔通過孔在電流上導(dǎo)通；鍍銅液包括多種類型，可以是氰化物型、焦磷酸鹽型、氟硼酸鹽型、檸檬酸鹽型、硫酸鹽型；攪拌方式可采用連續(xù)過濾、空氣攪拌或陰極移動；陰極電流密度為1～10A／dm2，電鍍溫度10℃～60℃，電鍍時間為5～200分鐘，鍍銅厚度10～100μm。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面貼裝用熱敏電阻器的制造方法，其特征在于，通過蝕刻工藝，在芯片銅箔的近孔端蝕刻掉一寬度為0．1mm～1．0mm的金屬銅箔；蝕刻前用電鍍錫或錫／鉛合金保護(hù)非蝕刻區(qū)，用于保護(hù)的電鍍錫鉛合金的鍍液主要包括氟硼酸鹽型和無氟的烷基磺酸鹽型，用于保護(hù)的電鍍純錫的鍍液選用硫酸鹽型；陰極電流密度為0．05～10A／dm2，攪拌方式采用連續(xù)過濾、陰極移動或泵循環(huán)，電鍍溫度15～50℃，電鍍時間為2～100分鐘，鍍層厚度2～40μm；蝕刻槽可選用多種形式，包括直線形圖、鈍角形圖、圓弧形圖、直線圓弧形圖、折線形；蝕刻完后，采用化學(xué)法或電解法退除錫鉛或錫保護(hù)層，化學(xué)法退鍍液包括氟化氫胺型、氟硼酸型、硝酸型，退除方法可選用浸除法或水平式噴淋的機(jī)械法。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面貼裝用熱敏電阻器的制造方法，其特征在于，在芯片的上下鍍鎳銅箔及蝕刻槽上印刷上一層阻焊膜，阻焊膜為液態(tài)光成像阻焊油墨，主要成分為感光性能的環(huán)氧樹脂或丙烯酸樹脂，包括酚醛環(huán)氧樹脂、甲酚環(huán)氧樹脂、氨基甲酸乙酯；然后經(jīng)過對位曝光使上面阻焊區(qū)與下面阻焊區(qū)的油墨曝光、聚合，未曝光的余油墨通過顯影去墨；顯影液采用0．1％～10％的碳酸鈉或碳酸鉀溶液，顯影時間為10℃～80℃，顯影噴淋壓力為0．5～10kg／cm2；最后通過在100～200℃烘箱中烘20～200分鐘使阻焊膜完全硬化交聯(lián)。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面貼裝用熱敏電阻器的制造方法，其特征在于，通過電鍍錫工藝，使未覆蓋阻焊膜的部分及孔表面處電鍍上純錫或錫／鉛合金；用于電鍍錫／鉛合金的鍍液主要包括氟硼酸鹽型和無氟的烷基磺酸鹽型；用于電鍍純錫的鍍液選用硫酸鹽型；陰極電流密度為0．05～10A／dm2；攪拌方式采用連續(xù)過濾、陰極移動或泵循環(huán)等；電鍍溫度15～50℃；電鍍時間為2～100分鐘；鍍層厚度2～40μm。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面貼裝用熱敏電阻器的制造方法，其特征在于，在芯片的下端面阻焊油墨上印刷字符。
8．根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面貼裝用熱敏電阻器的制造方法，其特征在于，將制成的芯片進(jìn)行機(jī)械切割或激光切割，分成所需形狀的表面貼裝用熱敏電阻器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種表面貼裝用熱敏電阻器的制造方法,它先將復(fù)合好的芯片鉆孔或沖孔,整板及孔鍍銅,再在近孔端蝕刻掉一條銅箔,以形成兩個電極,然后上下兩面印刷阻焊膜,再在非阻焊膜區(qū)域電鍍上一層錫,印刷字符后切割即可得到所需的表面貼裝用熱敏電阻。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明產(chǎn)品覆蓋面積及占用空間小,并且達(dá)到了元件表面貼裝上線組裝工藝的要求。
文檔編號H01C7/02GK1291775SQ0012731
公開日2001年4月18日 申請日期2000年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月9日
發(fā)明者王軍, 侯李明, 陳凱華, 楊兆國, 潘昴, 李從武 申請人:上海維安熱電材料股份有限公司