CN103606450B - 一种叠层线圈类器件的制作方法 - Google Patents

Abstract

一种叠层线圈类器件的制作方法，包括：1)制成陶瓷绝缘层薄片；2)将部分陶瓷绝缘层薄片制成带导电通孔的陶瓷绝缘层薄片；3)在所述陶瓷绝缘体薄片上设置线圈导体，形成带线圈导体的线圈层薄片；4)将所述陶瓷绝缘层薄片和所述带线圈导体的线圈层薄片按次序叠层切断使形成单位尺寸，从而得到叠层体。步骤3)中，将采用光刻法在所述陶瓷绝缘体薄片设定位置形成线圈形状的沟槽；采用将导电胶体填充在所述线圈形状的沟槽处，且导电胶体的厚度等于或略大于所述沟槽的深度，形成内部电极。本发明可以改善形成电极的沟槽形状并大幅地提高制作效率。

Description

一种叠层线圈类器件的制作方法

技术领域

本发明涉及一种叠层线圈类器件的制作方法。

背景技术

叠层功率型线圈类器件包括叠层大电流磁珠、叠层功率电感及叠层功率型变压器等。由于叠层功率型线圈类器件具有可靠性高、易于大批量生产、易于小型化及薄型化等优点，被广泛应用于各种便携产品的电源线路中。对叠层功率型线圈类器件，要求其采用一定陶瓷材料时，在较小尺寸，尤其是较薄厚度的产品空间内实现较大的阻抗或电感量，特别要求产品具有极低的直流电阻以能承受大电流。使线圈电极截面又窄又厚是使叠层功率型线圈类器件达到上述目标的最有效方法。为了制作叠层功率型线圈器件，中国专利申请102592817A介绍了两种沟槽技术的实现线圈电极方法，一是采用丝网印刷的方法，二是采用激光刻蚀的方法。对于采用丝网印刷的方法，受限于丝网印刷工艺，沟槽的形状难以得到保证，且沟槽的深度和宽度范围较窄。对于采用激光刻蚀的方法，由于激光刻蚀需要逐个图案进行，效率受到影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种叠层线圈类器件的制作方法，改善形成电极的沟槽的深度和宽度并提高制作效率。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种叠层线圈类器件的制作方法，包括以下步骤：

1)制成陶瓷绝缘层薄片；

2)将部分陶瓷绝缘层薄片制成带导电通孔的陶瓷绝缘层薄片；

3)在所述陶瓷绝缘体薄片上设置线圈导体，形成带线圈导体的线圈层薄片；

4)将所述陶瓷绝缘层薄片和所述带线圈导体的线圈层薄片按次序叠层切断使形成单位尺寸，从而得到叠层体；

步骤3)包括以下步骤：

3.1)在步骤2)得到的带导电通孔的陶瓷绝缘体薄片上，采用光刻法在所述陶瓷绝缘体薄片设定位置形成线圈形状的沟槽；

3.2)将导电胶体填充在所述线圈形状的沟槽处，且导电胶体的厚度等于或略大于所述沟槽的深度，形成内部电极。

优选地：

步骤3.1)包括以下步骤：

3.1.1)在黄光空间内，在步骤2)得到的带导电通孔的陶瓷绝缘体薄片上，涂布一层感光陶瓷浆料，烘干后为感光陶瓷基片；

3.1.2)在黄光空间内，采用特定图案的掩膜板对感光陶瓷基片进行曝光；

3.1.3)在黄光空间内，对曝光后的料片进行显影、清洗和烘干后得到在线圈层设定位置形成线圈形状的沟槽。

步骤3.1.1)中，涂布的感光陶瓷浆料的厚度为20μm～100μm，优选50μm，涂布了感光陶瓷浆料的陶瓷绝缘体薄片放入90℃烘箱，保温120s；步骤3.1.2)中，曝光能量140mJ～160mJ/(cm²*min)，时间3s～10s；步骤3.1.3)中，对曝光后的料片用显影液浸泡50s～100s后除去作为电极图案的地方，清洗后以100℃～120℃的温度烘烤20min。

所述感光陶瓷浆料包含40％～85％的铁氧体粉料、15％～45％的光阻剂和5％～20％的溶剂。

步骤3.2)中，所述导电胶体通过丝网印刷的方法印刷在所述线圈形状的沟槽处。

所述导电胶体为以Ag为主要成分的导电胶体。

在步骤4)之后还包括以下步骤：

5)将被切断的叠层体在空气中，在约400℃下加热2小时，除去胶结料成分；再次，将此叠层体在空气中，在850℃～910℃下烧结2小时～6小时；

6)在叠层体的两端部上，使用浸渍法涂敷以Ag为主成分的导电胶体，并在空气中于550℃～850℃下烧结1小时，由此形成外部电极。

所述陶瓷绝缘层薄片的厚度为10μm～60μm。

所述带导电通孔的陶瓷绝缘层薄片，导电通孔的直径为50μm～200μm。

光刻法此前是大规模集成电路制作中的常用工艺，光刻法是采用紫外光作为图像信息载体，将抗蚀剂薄层(掩膜)未掩蔽的单晶晶片(主要指硅片)表面或介质层除去，从而在晶片表面或介质层上获得与抗蚀剂薄层图形对应一致的线路图形，作为集成电路各功能层。本发明将微电子制作技术中的光刻法借用到陶瓷叠层线圈类器件(如电感器)的内部电极的制作中，并且不是直接形成电极线路，而是通过光刻工艺在陶瓷绝缘层薄片上形成线圈形状的沟槽，再填充导电胶形成电极。相比用激光刻蚀和丝网印刷方式形成沟槽，采用本发明提出的光刻工艺制作沟槽，一方面由于光刻工艺对图案的精确传递，沟槽形状得到有效保证，沟槽的深度和宽度的范围也能覆盖很大；另一方面，由于光刻曝光的时间很短，只有几秒钟，一次曝光的面积也可以根据需要从小到大，大大提高了大批量生产的效率。总而言之，采用本发明的方法，可精确快捷地制作所需要的沟槽，进而高效地制作出既窄且厚的线圈电极，因此非常适合批量制作极低直流电阻的大电感量或阻抗的低成本、小尺寸、低厚度的叠层功率型线圈类器件。

附图说明

图1叠层线圈类器件的叠层示意图；

图2是图1中截面101示意图，为沟槽法制作电极处的截面示意图；

图3表示本发明实施例中用光刻法制作沟槽的过程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

在一些实施例里，叠层线圈类器件的制造方法包括以下步骤：

步骤1、制成陶瓷绝缘层薄片；

步骤2、将部分陶瓷绝缘层薄片制成带导电通孔的陶瓷绝缘层薄片；

步骤3、在陶瓷薄片上先通过光刻法在设定位置形成线圈形状的沟槽，然后采用例如丝网印刷的方法将线圈导体浆料填充于沟槽内，形成内部电极；

步骤4、将陶瓷绝缘层薄片和带线圈导体的线圈层薄片按次序叠层切断使形成单位尺寸，从而得到叠层体。

在优选的实施例中，步骤3中，通过光刻法形成线圈形状的沟槽的步骤包括：

在黄光空间内，在步骤2得到的带导电通孔的陶瓷绝缘体薄片上，涂布一层感光陶瓷浆料，烘干后为感光陶瓷基片；

在黄光空间内，采用特定图案的掩膜板对感光陶瓷基片进行曝光；

在黄光空间内，对曝光后的料片进行显影，清洗和烘干后得到在线圈层设定位置形成线圈形状的沟槽。

以下以制造叠层功率型电感器为例进行具体说明。

用于形成叠层功率电感的陶瓷材料为铁氧体，该铁氧体的组分为现在业界制造叠层功率电感等产品所采用的组分。在此简述一下典型的铁氧体制作方法：首先按规定量称取Fe₂O₃、CuO、ZnO、NiO的粉末，进行配合，例如利用球磨机等进行湿式混合，接着将其干燥，随后进行煅烧得到铁氧体材料，其中煅烧通常以700～1300℃进行2～8小时。接着可根据需要添加用以降低烧结温度和调节材料物性的微量Bi₂O₃、Co₂O₃等，用砂磨机等将其粉碎到规定粒径，得到所需铁氧体微细粉末。

在取得铁氧体微细粉末的基础上制作铁氧体胶体。铁氧体胶体的制作与现在业界制造叠层功率电感等产品所采用的方法相同。在上述铁氧体微细粉末中加入有机溶剂如乙酸乙酯、乙醇、异丙醇、松油醇等和有机粘合剂如聚乙烯醇缩丁醛、乙基纤维素、丙烯酸树脂等，根据需要也可添加增塑剂、分散剂等。将这些混匀后得到铁氧体胶体。

采用上述铁氧体胶体用刮片法制成厚度为10～60μm不等的薄片并切割成适当尺寸，从而得到铁氧体绝缘层薄片。

取上述厚度为10～40μm例如25μm的铁氧体绝缘层薄片，用激光开孔的方法在预定位置开出直径为50～200μm例如150μm的通孔，制成带导电通孔的铁氧体陶瓷绝缘层薄片。

在优选的实施例中，在黄光车间内完成铁氧体陶瓷绝缘层薄片的线圈形沟槽制作，采用以下工艺。参阅图2和图3，取上述带导电通孔的绝缘层薄片202，用丝网印刷的方法涂布一层厚度为20μm～100μm厚度例如50μm厚度的感光陶瓷浆料，将基片放入90度烘箱，保温100s～140s，例如120s。取出冷却到室温后，用曝光机曝光，曝光能量140mJ～160mJ/(cm²*min)，如150mJ/(cm²*min)，时间3～10s，曝光的掩膜采用预定线圈形状的图案。曝光机的波长为I线(365nm)～G线(436nm)。曝光时，电极图案的地方没有光线通过，其他地方的浆料中的光阻剂在光线作用下发生单体聚合交联反应而固化，完成曝光。用显影液浸泡50～100s后，电极图案的地方被洗掉，形成沟槽203。然后对料片水洗干净多余的显影液后烘干，烘干温度为100℃～120℃，如105℃，烘干时间为20min左右。显影优选采用显影机自动喷淋显影，这样能保证料片的各个位置所接收到的显影液的温度、流速、压力和时间等都一致，沟槽形状和一致性最佳。

在优选的实施例中，上述的感光陶瓷浆料包含40％～85％的铁氧体粉料、15％～45％的光阻剂、5％～20％的溶剂，优选地，铁氧体粉料与铁氧体绝缘层薄片粉料相同。显然，此沟槽深度等于所涂布的感光陶瓷浆料的厚度，优选的实施例中的浆料的厚度为50μm。

参阅图3，在形成线圈形状的沟槽203之后，可采用丝网印刷的方法，将以Ag为主要成分的导电胶体204印刷在沟槽203内，形成线圈电极。导电胶体204填充的厚度一般等于或略大于沟槽203的深度，略大于也是超过沟槽203的深度5μm的范围内。优选实施例中，填充厚度等于沟槽深度，为50μm。而由于通孔的存在，导电胶体也可填充至通孔内，以实现整体叠层后不同层线圈导体的连通。

制作好电极之后，接下来，将铁氧体绝缘层薄片与线圈层薄片按次序叠层并切断成单位尺寸，得到叠层体。

在优选实施例里，所述制作方法还可进一步包括如下处理步骤：

将被切断的叠层体在空气中，在约400℃下加热2小时，除去胶结料成分；再次，将此叠层体在空气中，在850℃～910℃下烧结2～6小时得到烧结后叠层体。

最后，在烧结后叠层体的两端部上，使用浸渍法等涂敷以Ag为主成分的导电胶体，并在空气中于550～850℃下烧结1小时，由此形成外部电极，并根据要求在外部电极上电镀镍层和锡层。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种叠层线圈类器件的制作方法，包括以下步骤：

1)制成陶瓷绝缘层薄片；

2)将部分陶瓷绝缘层薄片制成带导电通孔的陶瓷绝缘层薄片；

3)在所述陶瓷绝缘体薄片上设置线圈导体，形成带线圈导体的线圈层薄片；

4)将所述陶瓷绝缘层薄片和所述带线圈导体的线圈层薄片按次序叠层切断使形成单位尺寸，从而得到叠层体；

其特征在于，

步骤3)包括以下步骤：

3.1)在步骤2)得到的带导电通孔的陶瓷绝缘体薄片上，采用光刻法在所述陶瓷绝缘体薄片设定位置形成线圈形状的沟槽；

3.2)将导电胶体填充在所述线圈形状的沟槽处，且导电胶体的厚度等于或略大于所述沟槽的深度，形成内部电极；

步骤3.1)包括以下步骤：

3.1.1)在黄光空间内，在步骤2)得到的带导电通孔的陶瓷绝缘体薄片上，涂布一层感光陶瓷浆料，烘干后为感光陶瓷基片；

3.1.2)在黄光空间内，采用特定图案的掩膜板对感光陶瓷基片进行曝光；

3.1.3)在黄光空间内，对曝光后的料片进行显影、清洗和烘干后得到在线圈层设定位置形成线圈形状的沟槽；

步骤3.1.1)中，所述感光陶瓷浆料包含40％～85％的铁氧体粉料、15％～45％的光阻剂和5％～20％的溶剂，涂布的感光陶瓷浆料的厚度为20μm～100μm，涂布了感光陶瓷浆料的陶瓷绝缘体薄片放入90℃烘箱，保温100s-140s；步骤3.1.2)中，曝光能量140mJ～160mJ/(cm²*min)，时间3s～10s；步骤3.1.3)中，对曝光后的料片用显影液浸泡50s～100s后除去作为电极图案的地方，清洗后以100℃～120℃的温度烘烤20min。

2.如权利要求1所述的叠层线圈类器件的制作方法，其特征在于，步骤3.1.1)中，涂布的感光陶瓷浆料的厚度为50μm。

3.如权利要求1所述的叠层线圈类器件的制作方法，其特征在于，步骤3.2)中，所述导电胶体通过丝网印刷的方法印刷在所述线圈形状的沟槽处。

4.如权利要求1所述的叠层线圈类器件的制作方法，其特征在于，所述导电胶体为以Ag为主要成分的导电胶体。

5.如权利要求1所述的叠层线圈类器件的制作方法，其特征在于，在步骤4)之后还包括以下步骤：

5)将被切断的叠层体在空气中，在400℃下加热2小时，除去胶结料成分；再次，将此叠层体在空气中，在850℃～910℃下烧结2小时～6小时；

6)在叠层体的两端部上，使用浸渍法涂敷以Ag为主成分的导电胶体，并在空气中于550℃～850℃下烧结1小时，由此形成外部电极。

6.如权利要求1所述的叠层线圈类器件的制作方法，其特征在于，所述陶瓷绝缘层薄片的厚度为10μm～60μm。

7.如权利要求1所述的叠层线圈类器件的制作方法，其特征在于，所述带导电通孔的陶瓷绝缘层薄片，导电通孔的直径为50μm～200μm。