具有改善的连接性的多层电子设备及其制造方法

文档序号:1343649 发布日期:2020-07-17 浏览:13次 >En<

阅读说明:本技术 具有改善的连接性的多层电子设备及其制造方法 (Multilayer electronic device with improved connectivity and method of manufacturing the same ) 是由 M.贝罗利尼 M.柯克 P.拉文德拉纳撒 于 2018-10-22 设计创作,主要内容包括:公开了一种用于制造多层电子设备的方法。该方法可以包括:将丝网印刷掩模放置在支撑材料层上;以及使用丝网印刷掩模在支撑材料层上印刷导电图案。导电图案包括多个电极形状,其包括相应的中央扩大部分。该方法包括沿着与中央扩大部分相交的多个切割线切割支撑材料和导电图案层,使得多个电极形状中的至少一个沿着切割宽度被分成一对电极。切割宽度指示与切割线中的至少一条相关联的切割精度。(A method for manufacturing a multilayer electronic device is disclosed. The method can comprise the following steps: placing a screen printing mask on the layer of support material; and printing a conductive pattern on the support material layer using a screen printing mask. The conductive pattern includes a plurality of electrode shapes including respective central enlarged portions. The method includes cutting the support material and the conductive pattern layer along a plurality of cutting lines intersecting the central enlarged portion such that at least one of the plurality of electrode shapes is divided into a pair of electrodes along a cutting width. The cutting width indicates a cutting accuracy associated with at least one of the cutting lines.)

具有改善的连接性的多层电子设备及其制造方法

相关申请的交叉引用

本申请要求申请日为2017年10月23日的美国临时专利申请序列号62/575,626的提交权益,其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本主题总体上涉及用于多层电子部件的改进的部件形成。更具体地,本主题涉及在电极和端子部之间具有改善的连接性的多层电子设备及其制造方法。

背景技术

许多现代电子部件被封装为单片设备,并且可以在单个芯片封装内包括单个部件或多个部件。这种单片设备的一个具体示例是多层电容器或电容器阵列,并且相对于所公开的技术特别感兴趣的是具有交错对插的内部电极层和对应的电极接线片的多层电容器。包括交错对插电容器(IDC)技术特征的多层电容器的示例可以在美国专利4,831,494(Arnold等人),5,880,925(DuPré等人)和6,243,253B1(DuPré等人)中找到。其他单片电子部件对应于将多个无源部件集成到单个芯片结构中的设备。这样的集成无源部件可以提供以多层构造形成并且被包装为单片电子设备的电阻器、电容器、电感器和/或其他无源部件的选定组合。

在已知的示例性组装方法中,已经通过提供从先前制备的陶瓷材料的延长长度或带子切下的陶瓷介电片的各个片材来形成多层电容器。通过多组电极图案,各个片材丝网印刷有电极油墨。然后将印刷的片材堆叠成多层,然后层压到通常称为垫的固体层中。然后可以将垫切割成各个多层部件,并且可以执行多层部件的进一步处理,例如烧结垫和端接各个部件。部件的端接可包括施加金属漆,以使其与先前丝网印刷的电极中的选定电极接触,然后进行另一次焙烧,以将金属漆端接材料固定至电容器。

在制造过程中,在将垫切割成各个部件之后以及在形成端子部之前,可以在部件上施加非导电涂层以保护和/或电隔离设备的内部元件(例如,电极和介电层)。然而,这种非导电涂层一旦形成,可能会无意地涂覆被配置为与端子部电连接的电极的暴露部分。

此外,电子部件尺寸的不断缩小可能使沿着预定切割线将垫精确切割成各个多层部件变得困难。切割操作的未对准可能会导致部件缺陷(例如,端子部之间发生电气短路),或者可能导致部件性能下降。例如,切割未对准可能导致某些电极与端子部断开连接。这可能不希望地减小多层电容器的电容或增加压敏电阻的泄漏电流。但是,检查这种多层部件的切割位置需要进行破坏性测试。例如,因为电极层被隐藏在结构内,所以确定切割操作的精度需要研磨或以其他方式去除部件的一部分以目视检查内部结构。这种破坏性测试既昂贵又效率低下。

因此,在本领域中具有改善的电连接性的多层部件及其制造方法将受到欢迎。

发明内容

鉴于现有技术中遇到的并且由本主题解决的公认特征,已经开发了改进的多层电子设备及其制造方法。

根据本发明的一个实施例,公开了一种用于制造多层电子设备的方法。该方法可以包括:将丝网印刷掩模放置在支撑材料层上;以及使用丝网印刷掩模在支撑材料层上印刷导电图案。导电图案可以包括多个电极形状,其包括相应的中央扩大部分。该方法可以包括沿着与中央扩大部分相交的多个切割线切割支撑材料层和导电图案,使得多个电极形状中的至少一个沿着切割宽度被分成一对电极。切割宽度可以指示与切割线中的至少一条相关联的切割精度。

根据本发明的另一方面,公开了一种包括多个层的多层电子设备。所述多个层可以包括电极,并且所述多个电极中的至少一个可以包括在纵向方向上延伸的主部分。主部分可以在垂直于纵向方向的横向方向上具有主宽度。多个电极中的至少一个可以包括具有最大基部宽度的基部部分,该最大基部宽度大于主宽度。基部部分可以在纵向方向上具有宽度轮廓,并且宽度轮廓的至少一部分可以相对于纵向方向以大于0度且小于90度的角度倾斜。

本发明的其他特征和方面在下面更详细地阐述。

附图说明

参考附图,在说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整且可实现的公开,包括其最佳实施例,在附图中:

图1A和1B示出了根据本主题的方面的用于形成多层电子设备的实施例的方法的一个实施例的一部分;

图2A至图2D示出了根据本主题的方面的用于形成多层电子设备的实施例的方法的一部分的一个实施例;

图3A示出了根据本主题的方面的丝网印刷掩模;

图4A至图4F示出了印刷在支撑层上的电极形状的各种实施例,具体示出了根据本主题的方面的电极形状的中央放大部分;和

图5示出了根据本主题的方面的制造多层电子设备的方法的一个实施例。

在本说明书和附图中重复使用参考字符旨在表示本发明的相同或相似的特征或元件。

具体实施方式

本领域普通技术人员应理解,本讨论仅是对示例性实施方式的描述,而无意于限制本发明的更广泛的方面,所述更广泛的方面体现在示例性构造中。

总地来说,本发明涉及具有改善的电连接性的多层电子设备及其制造方法。多层电子设备可以包括插置在交替电极层之间的多个介电层。电极层可以包括使用丝网印刷和切割工艺形成的电极。多层电子设备可以被配置为电容器,电阻器,压敏电阻,电感器和/或类似物。不管配置如何,本发明人已经发现,通过控制用于形成电极的丝网印刷和切割工艺,可以形成多层电子设备,该多层电子设备不仅具有各个电极和端子部之间的改善的电连接性,而且提供了用于检查多层电子设备的简单和有效方法。

例如,在一些实施例中,可以将电极材料丝网印刷在多个电极间支撑材料层上以在其上形成电极形状。可以将电极间支撑材料层堆叠以形成层的堆叠,并且可以沿着切割线切割该堆叠以形成各个多层电子设备。但是,在切割线上精确切割结构可能是困难的,尤其是对于较小壳体尺寸的设备。例如,如本领域中已知的,电子设备的壳体尺寸可以表示为四位数代码(例如2520),其中前两位数字是设备的长度,单位为毫米(或千分之一英寸),最后两位数字是设备的宽度,单位是毫米(或千分之一英寸)。例如,常见的度量壳体尺寸可以包括2012、1608、0603。然而,由于所涉及的高精确度,精确切割被称为“垫”的层的堆叠以形成具有较小壳体尺寸的设备可能是困难的。

根据本公开的一些实施例,丝网印刷掩模可以用于在支撑材料层上形成电极形状。丝网印刷掩模可以具有开口,开口具有中央扩大部段,从而导致电极形状类似地具有中央扩大部分。通过中央扩大部分切割层的堆叠可以将电极形状切割成一对电极。类似地,这种切割可沿垫的端面暴露新形成的一对电极的一部分。电极的暴露部分可以具有暴露宽度。根据本公开的方面,暴露宽度可以指示切割精度,如下文更详细地解释。因此,通过检查在电极的端部处的暴露宽度,例如,可以容易地确定切割操作的切割精度,而无需破坏性地修改垫以检查内部结构。

而且,在一些实施例中,电极形状可以具有中央扩大部分,如上所述。这样的中央扩大部分可以导致电极的基部宽度大于主宽度。

在一些实施例中,中央扩大部分可包括在纵向上具有长度的平坦区域。平坦区域的长度可以基于用于切割层的堆叠所需或期望的精度来选择。为了达到所需的性能特征或满足质量目标和/或标准,可能需要所需或期望的精度。这样,可以测量电极的暴露部分的宽度,并将其与中央扩大部分的平坦区域的宽度进行比较,以确定是否在令人满意的位置切割了电极。例如,平坦区域(在切割之前)在纵向上的长度可以小于约400微米(μm),在一些实施例中小于约200μm,在一些实施例中小于约100μm,在一些实施例中小于约50μm,在一些实施例中小于约20μm,在一些实施例中小于约10μm,在一些实施例中小于约5μm,并且在一些实施例中小于约2μm。完成的部件在纵向方向上的总长度与平坦区域的长度(在切割之前)的比率可以大于约2.5,在一些实施例中大于约5,在一些实施例中大于约10,在一些实施例中大于约20,在一些实施例中大于约50,在一些实施例中大于约100,并且在一些实施例中大于约500。

一旦切割层以形成单独的部件,电极就可以具有相应的基部部分,相应的基部部分可以大约是预切割电极的中央扩大部分的一半。基部部分包括相应的平坦区域,相应的平坦区域的纵向长度小于约200μm,在一些实施例中小于约50μm,在一些实施例中小于约20μm,在一些实施例中小于约10μm,在一些实施例中小于约5μm,并且在一些实施例中小于约2μm。完成的部件在纵向方向上的总长度与基部部分的平坦区域的长度的比率可以大于约5,在一些实施例中大于约10,在一些实施例中大于约20,在一些实施例中大于约50,在一些实施例中大于约100,并且在一些实施例中大于约500。

在一些实施例中,中央扩大部分可包括倾斜或弯曲部分。倾斜或弯曲部分在纵向方向上的长度可以小于约200μm,在一些实施例中小于约100μm,在一些实施例中小于约50μm,在一些实施例中小于约20μm,在一些实施例中小于约10μm,在一些实施例中小于约5μm,并且在一些实施例中小于约2μm。完成的部件在纵向方向上的总长度与倾斜或弯曲部分的长度(在切割之前)的比率可以大于约5,在一些实施例中大于约10,在一些实施例中大于约20,在一些实施例中大于约50,在一些实施例中大于约100,并且在一些实施例中大于约500。

在一些实施例中,倾斜部分可相对于纵向具有在0度至90度的范围内的斜率,在一些实施例中为约5至约85度,在一些实施例中为约10至约80度,在一些实施例中为约20度至约70度,在一些实施例中为约30度至约60度,例如约45度。

中央扩大部分在纵向上的总长度(例如倾斜部分和平坦区域存在的话,则包括它们)可以小于约600μm,在一些实施例中小于约400μm,在一些实施例中小于约200μm,在一些实施例中小于约100μm,在一些实施例中小于约50μm,在一些实施例中小于约20μm,在一些实施例中小于约10μm,在一些实施例中小于约5μm,并且在一些实施例中小于约2μm。部件在纵向方向上的总长度与中央扩大部分的总长度之间的比率可以为约5或更大,在一些实施例中为约10或更大,在一些实施例中为约20或更大,在一些实施例中为约50或更大,在一些实施例中为约100或更大,并且在一些实施例中为约500或更大。

一旦层被切割以形成各个部件,电极的基部部分在纵向方向上的长度可以小于约300μm,在一些实施例中小于约200μm,在一些实施例中小于约100μm,在一些实施例中小于约50μm,在一些实施例中小于约20μm,在一些实施例中小于约10μm,在一些实施例中小于约5μm,并且在一些实施例中小于约2μm。部件在纵向方向上的总长度与基部部分的长度的比率可以是约5或以上,在一些实施例中大于约10,在一些实施例中大于约20,在一些实施例中大于约50,在一些实施例中大于约100,并且在一些实施例中大于约500。

增大的基部宽度一旦形成在多层设备上,可以提供与端子部的改善的电连接性。例如,在一些实施例中,可以在将端子部形成在设备上之前施加非导电涂层。在某些情况下,一部分非导电涂层可以沉积在电极的暴露部分上。然而,暴露部分的增大的基部宽度可以改善电连接和/或防止电极和端子部之间的电断开。

如上所述,多层电子设备可以被配置为电容器,电阻器,压敏电阻,电感器和/或类似物。因此,电极间支撑材料可以是用于形成这种设备的任何合适的材料。例如,形成电容器的电极间支撑材料可以是包括陶瓷、半导电或绝缘材料的介电材料,例如但不限于钛酸钡,钛酸钙,氧化锌,带有低火玻璃的氧化铝,或其他合适的陶瓷或玻璃粘合材料。替代地,介电材料可以是有机化合物,例如环氧树脂(混合或不混合陶瓷,带有或不带有玻璃纤维),流行的如电路板材料或其他常见的介电塑料。在这些情况下,导体通常是被化学蚀刻以提供图案的铜箔。在另外的实施例中,介电材料可以包括具有相对高的介电常数(K)的材料,例如NPO(COG),X7R,X5R X7S,Z5U,Y5V和钛酸锶中的一种。在一示例中,介电材料可具有约2000至约4000的范围内的介电常数。

为了形成压敏电阻,电极间支撑材料可以是介电材料,例如钛酸钡,氧化锌或任何其他合适的介电材料。各种添加剂可以包括在介电材料中,例如以产生或增强介电材料的电压依赖性电阻。例如,在一些实施例中,添加剂可包括钴,铋,锰的氧化物或其组合。在一些实施例中,添加剂可包括镓,铝,锑,铬,钛,铅,钡,镍,钒,锡的氧化物或其组合。介电材料可以掺杂有范围从大约0.5摩尔百分比到大约3摩尔百分比的一种或多种添加剂,并且在一些实施例中从大约1摩尔百分比到大约2摩尔百分比。介电材料的平均晶粒尺寸可有助于介电材料的非线性特性。在一些实施例中,平均晶粒尺寸可以在约10μm至100μm的范围内,在一些实施例中,在约20μm至80μm的范围内。

可以使用本领域中通常已知的任何方法来形成外部端子部。可以使用诸如溅射,涂漆,印刷,化学镀或细铜端接(FCT:fine copper termination),电镀,等离子体沉积,推进剂喷雾/空气刷等技术来形成外部端子部。

在一实施例中,外部端子部可以被形成为使得外部端子部相对较厚。例如,可以通过将金属厚膜带施加到内部电极层的暴露部分上来形成这种端子部。这样的金属可以在玻璃基质中并且可以包括银或铜。作为示例,可以将这种带印刷并烧制到设备上。此后,可以在端子部带上形成额外的金属镀层(例如,镍,锡,焊料等),从而使该设备可焊接到基板上。可以使用本领域中通常已知的任何方法(例如,通过用于将金属加载的糊剂转移到暴露的内部电极层上的印刷轮和端接机)进行厚膜带的这种施加。在Sano等人的美国专利No.5,021,921中公开了具有通过烘烤的端子部形成的外部端子部和在其上镀有金属膜的部件的示例,该专利出于所有目的通过引用并入本文。

厚镀的外部端子部的平均厚度可以为大约150μm或更小,例如约125μm或更小,例如约100μm或更小,例如约80μm或更小。厚镀的外部端子部的平均厚度可以为约25μm或更大,例如约35μm或更大,例如约50μm或更大,例如约75μm或更大。例如,厚镀的外部端子部的平均厚度可以为约25μm至约150μm,例如约35μm至约125μm,例如约50μm至约100μm。

在另一个实施例中,外部端子部可以被形成为使得外部端子部是金属的薄膜镀层。这种薄膜镀层可以通过在内部电极层的暴露部分上沉积诸如导电金属的导电材料来形成。例如,内部电极层的前边缘可以被暴露,使得其可以允许形成镀覆的端子部。

薄镀的外部端子部的平均厚度可以为约50μm或更小,例如约40μm或更小,例如约30μm或更小,例如约25μm或更小。薄镀的外部端子部的平均厚度可以为约5μm或更大,例如约10μm或更大,例如约15μm或更大。例如,外部端子部的平均厚度可以为约5μm至约50μm,例如约10μm至约40μm,例如约15μm至约30μm,例如约15μm至约25μm。

通常,外部端子部可以包括镀覆端子部。例如,外部端子部可以包括电镀端子部,化学镀端子部或其组合。例如,可以通过电镀形成电镀端子部。可以通过化学镀形成化学镀终端。

当多层构成外部端子部时,外部端子部可以包括电镀端子部和化学镀端子部。例如,可以首先采用化学镀来沉积初始材料层。然后可以将镀覆技术切换到电化学镀覆系统,该电化学镀覆系统可以允许更快的材料堆积。

当通过任何一种镀覆方法形成镀覆的端子部时,从设备的主体暴露的内部电极层的引线接线片的前边缘经受镀液。在一个实施例中,经受是指将设备浸入镀液中。

镀液包含导电材料,例如导电金属,其被采用以形成镀覆的端子部。这样的导电材料可以是任何前述材料或本领域中通常已知的任何材料。例如,镀液可以是氨基磺酸镍浴液或其他镍溶液,使得镀层和外部端子部包含镍。替代地,镀液可以是铜酸浴或其他合适的铜溶液,使得镀层和外部端子部包含铜。

另外,应当理解,镀液可以包含本领域通常已知的其他添加剂。例如,添加剂可包括可有助于镀覆工艺的其他有机添加剂和介质。另外,可以使用添加剂以便使用处于期望的pH的镀液。在一实施例中,可在溶液中采用降低电阻的添加剂,以有助于完全镀覆覆盖以及将镀层材料粘结到设备和引线接线片的暴露前边缘。

可以将设备暴露、浸没或浸入镀液中一段预定的时间量。这样的暴露时间没有必要受到限制,而是可以花费足够的时间以允许足够的镀层材料沉积以形成镀覆的端子部。在这方面,该时间应该足以允许在一组交替的介电层和内部电极层内的相应内部电极层的具有给定极性的引线接线片的期望的暴露的相邻的前导边缘之间形成连续的连接。

通常,电镀和化学镀之间的区别在于电镀采用电偏压,例如通过使用外部电源。电镀液通常可以经受高电流密度范围,例如,十到十五amp/ft2(额定为9.4伏)。可以形成与需要形成镀覆端子部的设备的负极连接以及与同一镀液中的固体材料(例如,Cu镀液中的Cu)的正极连接的连接。即,该设备被偏压到与镀液相反的极性。使用这种方法,镀液的导电材料被吸引到内部电极层的引线接线片的暴露的前边缘的金属上。

在将设备浸没在镀液中或使其经受镀液之前,可以采用各种预处理步骤。可以出于各种目的进行这样的步骤,包括催化,加速和/或改善镀覆材料到引线接线片的前边缘的粘附。

另外,在镀覆或任何其他预处理步骤之前,可以采用初始清洁步骤。可以采用该步骤来去除在内部电极层的暴露的引线接线片上形成的任何氧化物堆积。当内部电极或其他导电元件由镍形成时,该清洁步骤可能特别有助于协助去除氧化镍的任何堆积。部件清洁可通过完全浸入预清洁浴中进行,例如包括酸清洁剂的预清洁浴。在一实施例中,曝光可以持续预定时间,例如大约10分钟。清洁也可以替代地通过化学抛光或磨削步骤进行。

另外,可以执行活化内部电极层的暴露部分的暴露的金属前边缘的步骤,以促进导电材料的沉积。可以通过浸入钯盐、光图案化的钯有机金属前体(经由掩模或激光)、丝网印刷或喷墨沉积的钯化合物或电泳钯沉积来实现活化。应当理解,目前仅公开了基于钯的活化作为活化溶液的示例,该活化溶液通常与由镍或其合金形成的暴露部分的活化作用良好。但是,应当理解,也可以使用其他活化溶液。

另外,代替上述活化步骤或除了上述激活步骤之外,当形成设备的内部电极层时,可以将活化掺杂剂引入导电材料中。例如,当内部电极层包括镍并且活化掺杂剂包括钯时,可以将钯掺杂剂引入形成内部电极层的镍墨或组合物中。这样做可以消除钯活化步骤。应当进一步理解的是,上述某些活化方法,例如有机金属前体,也适合于共沉积玻璃形成剂,以增加对设备的整体陶瓷主体的粘附性。当如上所述采取活化步骤时,在端子部镀覆之前和之后,活化剂材料的痕迹可能经常保留在暴露的导电部分处。

另外,也可以采用镀覆之后的后处理步骤。可以出于多种目的进行这样的步骤,包括增强和/或改善材料的粘附性。例如,可以在执行镀覆步骤之后采用加热(或退火)步骤。可以经由烘烤,激光照射,紫外线照射,微波照射,电弧焊等进行这种加热。

如本文所指示,外部端子部包括至少一个镀层。在一实施例中,外部端子部可以仅包括一个镀层。然而,应当理解,外部端子部可以包括多个镀层。例如,外部端子部可以包括第一镀层和第二镀层。另外,外部端子部也可以包括第三镀层。这些镀层的材料可以是前述的并且在本领域中通常已知的任何材料。

例如,一个镀层,例如第一镀层,可以包括铜或其合金。另一镀层,例如第二镀层,可以包含镍或其合金。另一镀层,例如第三镀层,可以包括锡,铅,金或诸如合金的组合。替代地,初始镀层可以包括镍,随后是锡或金的镀层。在另一个实施例中,可以形成初始的铜镀层,然后形成镍层。

在一个实施例中,初始或第一镀层可以是导电金属(例如,铜)。然后该区域可以被包含用于密封的电阻器-聚合物材料的第二层覆盖。然后可以对该区域进行抛光以选择性地去除电阻性聚合材料,然后再次镀覆包含导电金属材料(例如,铜)的第三层。

初始镀层上方的上述第二层可以对应于焊料阻挡层,例如镍焊料阻挡层。在一些实施例中,可以通过在初始的化学镀或电镀层(例如,镀铜)的顶部上电镀附加的金属(例如,镍)层来形成前述层。用于形成上述焊料阻挡层的其他示例性材料包括镍-磷,金和银。在一些实施例中,上述焊料阻挡层上的第三层可以对应于导电层,例如镀镍,镍/铬,银,钯,锡,铅/锡或其他合适的镀焊料。

另外,可以形成金属镀层,然后进行电镀步骤,以在这种金属镀层上提供电阻合金或更高电阻的金属合金涂层,例如,化学镀Ni-P合金。然而,应当理解,可以包括任何金属涂层,如本领域普通技术人员从本文的全部公开内容中可以理解的。

应当理解,任何上述步骤都可以作为批量处理发生,例如滚镀,流化床镀和/或流通镀端接工艺,所有这些都是本领域公知的。这样的批量处理使多个部件能够被一次处理,从而提供了有效而快捷的端接工艺。相对于传统的端接方法,例如需要进行单独的部件处理的印刷厚膜端接,这是一个特别的优势。

如本文所述,外部端子部的形成整体上由内部电极层的引线接线片的暴露的前边缘的位置引导。这样的现象可以被称为“自确定”,因为外部镀覆的端子部的形成是由在设备上选定的外围位置处的内部电极层的暴露导电金属的配置所决定的。

在Ritter等人的美国专利No.7,177,137和7,463,474中描述了用于形成薄膜镀覆的端子部的上述技术的其他方面,出于所有目的将其通过引用并入本文。应当理解,用于形成设备端子部的附加技术也可以在本技术的范围内。示例性替代方案包括但不限于通过镀覆,磁力,掩蔽,电泳/静电,溅射,真空沉积,印刷或用于形成厚膜或薄膜导电层的其他技术来形成端子部。

多层电子设备的尺寸可以在范围内。例如,在一些实施例中,设备的总长度(例如,在X方向上)可以在从约0.1mm或更小到约10mm的范围内,在一些实施例中在从约0.5mm到约5mm的范围内,在一些实施例中在从约1mm至约4mm的范围内。设备的总宽度(例如,在Y方向上)可以在从约0.05mm至约3mm的范围内,在一些实施例中在从约0.2mm至约2mm的范围内,并且在一些实施例中在从约0.5mm至约1.5mm的范围内。

现在参考附图,图1A和1B示出了根据本主题的多层电子设备的一个实施例的生产中可以遵循的顺序步骤的第一部分。如图1A所示,第一丝网印刷掩模100可以包括多个开口。为了简化,在图1A中示出了三个开口110、112、114。应该理解的是,丝网印刷掩模100可以具有三个以上的开口。在一些实施例中,每个开口通常可以具有相同的尺寸和形状。

应当注意,在以下对各种丝网印刷掩模的描述中,掩模的部分被示为透明元件,而其他部分则被阴影化。在两种情况下,丝网都是开口的以允许印刷材料通过,如丝网印刷领域的普通技术人员所理解的。相反,仅出于讨论目的,已使用阴影来特别注意那些区域。例如,那些区域可以代表性地对应于成品中的电极。

进一步参考图1A,根据本公开的方面,电极被印刷在多个连续的堆叠层上。为了简单起见,在图1A中示出了四个连续的电极层120-126。电极层120-126形成在电极间支撑材料上,为了清楚起见,在图1A中将其省略。在一些实施例中,电极间支撑材料层可以包括例如介电材料。可以使用丝网印刷掩模100将电极材料印刷在支撑层上。例如,丝网印刷掩模100可以放置在电极间材料的第一层上。可以通过丝网印刷掩模100中的多个开口110、112、114将电极材料的第一层120印刷在电极间材料的第一层上,以形成第一导电图案。在该步骤期间,如从图1A所见,丝网印刷掩模100可以向右偏移预定距离。在印刷第一层120之后,可以将第二层电极间材料放置或沉积在第一层的顶部上。然后丝网印刷掩模100可以被放置在电极间材料的第二层上,并用于印刷电极材料的第二层122以形成第二导电图案。可以针对随后的层,例如第三层124,第四层126等等,重复该过程。在形成期望数量的层之后,可以切割电极间材料和印刷导电图案的堆叠,以形成各个多层设备128,如下所述。

应当清楚地理解,本文总共四个印刷层的图示仅是示例性的。在实际生产中,可以提供更多或更少的层以生产满足期望的电气和物理特性的部件。在一些实施例中,具有其他图案和/或形状的丝网印刷掩模可用于根据期望形成其他导电图案。本文所述的导电图案仅是示例性的。

仍然参考图1A-1B,在多层设备的层被印刷之后,可以沿着多个切割线130、132、134从层的堆叠切割出各个设备128。例如,可以在切割线130和132之间形成第一多层设备128,并且在切割线132和134之间形成第二多层设备128,依此类推。

参照图2A和2A',在一些实施例中,丝网印刷掩模100可以定位成例如形成屏蔽电极或伪电极128。取决于多层设备的期望性质,可以形成层的各种配置。在如上文参考图1A、1B、2A和2A'所讨论的印刷各个层120-126之后,可以使用本领域普通技术人员众所周知的工艺来烧制各个设备128。

参照图2B至图2D,在堆叠和印刷之后,可以将垫切割成各个设备150。例如,参考图2C,电极可具有沿着设备150的相对的面端154、156的暴露部分144、146。如下面更详细地解释的,暴露部分144、146可以具有指示切割操作的精度的暴露宽度。

在初始烧制之后,可以在设备150上形成端子部160、162、164之前施加非导电涂层。例如,在一些实施例中,可以通过将端接材料施加到端面154、156上来形成端子部160、162、164。在一些实施例中,也可以将端子材料施加到顶部电极的暴露区域140、142,顶部电极可以是屏蔽电极或伪电极128。端子部160、162可以与电极的暴露的端面144、146电连接。在一些实施例中,端子部162和164也可以连续地覆盖分别在设备150的相应端面154、156处的暴露的电极部分和最顶部电极部分142。

现在参考图3,示出了根据本公开的方面的单独的丝网印刷200。丝网印刷200可以具有多个开口110、112,例如,如上所述,这些开口可以用于将电极材料印刷在电极间材料的层上以形成多层设备。多个开口中的至少一个可以具有中央扩大部分202。例如,在一些实施例中,中央扩大部分202可以沿着开口在纵向204上的长度位于开口110的中间。例如,切割线130可以与开口110的中央扩大部分202相交。

参照图4A,在一些实施例中,开口100可以被成形为使得开口100在电极间材料的层上形成电极形状300,例如在如上所述的印刷工艺期间。电极形状300可以由于丝网印刷掩模100的开口110的中央扩大部分202而具有中央扩大部分301。电极形状300可以具有在纵向204上延伸的主部分302,并且主部分302可以在垂直于纵向方向204的横向方向306上具有主宽度304。中央扩大部分301可以在横向方向上延伸超过主宽度304。例如,电极形状300可以包括具有最大基部宽度310的基部部分308,该最大基部宽度310大于主宽度304。基部部分308可以在纵向方向204上具有宽度轮廓。宽度轮廓相对于主部分302的主宽度304限定中央扩大部分301和/或基部部分308的形状。

如上所述,在一些实施例中,电极形状300可以沿着切割线130被切割成一对电极。在一些实施例中,切割线130可以在纵向方向204上基本上沿着相应电极形状300的横向中心线延伸。图4B示出了在将电极形状300切割成一对电极之前,电极形状300的中央扩大部分301的一个实施例的宽度轮廓318。宽度轮廓318可以被定义为在横向方向306上的中央扩大部分301(或基部部分308)延伸超过主部分302的主宽度304的距离。宽度轮廓的至少一部分可以相对于纵向方向以大于0度且小于90度的角度倾斜,如下文更详细地解释。

参照图4B,如上所述,在一些情况下,可以沿着实际切割位置320切割电极形状300,该实际切割位置320可以与切割线130的期望位置不同。在一些实施例中,中央扩大部分301可以包括位于中央扩大部分301的中心的平坦区域314。平坦区域314可在纵向方向204上具有长度(也由括号314指示)。可以基于用于切割层的堆叠所需的精度来选择平坦区域的长度(例如,以实现期望的性能特征或满足质量目标和/或标准)。在一些实施例中,倾斜或弯曲部分316可以设置在平坦区域的任一侧上。倾斜或弯曲部分316可以在纵向方向204上具有长度(也由括号316表示)。因此,中央扩大部分可以在纵向方向上具有包括平坦区域314(如果存在)的和倾斜或弯曲部分316的长度的长度。

由于与沿切割线130精确切割相关联的困难,实际切割位置320可能与倾斜或弯曲部分316相交,而不是与切割线130的所需位置完美对准。结果,在切割期间沿着设备的端面形成的一对电极的端部可以具有暴露的宽度322,例如如图4A所示。在一些情况下,一旦将层垫印刷、堆叠并切成单独的部件,则仅电极对的端部可以是可见的。因此,测量暴露宽度322可以是确定与切割操作相关联的切割精度的有用方式。在一些实施例中,切割精度可以被定义为实际切割位置320与切割线130的期望位置之间的纵向距离。换句话说,中央扩大部分301可以被成形为使得暴露的宽度322可以指示切割精度。例如,宽度轮廓318可以具有已知的形状,使得暴露的宽度322可以与宽度轮廓318相关以确定切割精度。

仍然参考图4B,倾斜或弯曲部分316可以相对于纵向方向以大于0度且小于90度的角度324倾斜。例如,在一些实施例中,例如如图4B所示,倾斜或弯曲部分316可具有沿其长度具有一致斜率的直边缘。

在一些实施例中,中央扩大部分301的平坦区域314可具有电极形状300的最大基部宽度310。平坦区域314的纵向方向204上的长度可以对应于切割线130的实际位置与切割线130的期望位置的可接受的偏差。因此,一旦将电极形状300切割成一对电极,如果暴露宽度322小于最大基部宽度310,则可以容易地确定沿着切割线310在可接受的切割区域之外切割了堆叠。

参照图4C和图4D,在一些实施例中,弯曲部分316可以是凹弧形的,例如如图4C所示。在一些实施例中,中央扩大部分301可以是凸弧形的,例如如图4D所示。参照图4E,在一些实施例中,中央扩大部分301可以根本不包括平坦区域314,而是倾斜部分316可以形成点。在一些实施例中,该点可以与切割线130的期望切割位置对准。参照图4F,在一些实施例中,中央扩大部分301可以包括例如具有半圆形或椭圆形的单个弯曲部分316。

参照图5,本公开的方面涉及一种用于制造多层电子设备的方法500。通常,本文将参考上面参考图1-4描述的丝网印刷掩模100和电极形状300来描述方法500。然而,应当理解,公开的方法500可以用任何合适的丝网印刷掩模和电极形状实施以形成任何合适的多层设备,包括例如电容器、压敏电阻、电感器和任何合适类型的设备阵列。另外,尽管为了说明和讨论的目的,图5描绘了以特定顺序执行的步骤,但是本文所讨论的方法不限于任何特定顺序或布置。使用本文提供的公开内容的本领域技术人员将理解,可以以各种方式省略、重新布置、组合和/或改编本文公开的方法的各个步骤,而不背离本公开的范围。

参照图5,方法500可以包括,在(502)处,将丝网印刷掩模100放置在支撑材料层上。例如,丝网印刷掩模100可以通过本领域已知的自动化过程来放置。

方法500可包括在(504)处使用丝网印刷掩模100在支撑材料层上印刷导电图案。导电图案可以包括多个电极形状300,其包括相应的中央扩大部分301。例如,在一些实施例中,印刷导电图案可以包括通过丝网印刷掩模中的多个开口110施加电极材料,并且多个开口100可以包括相应的中央扩大部分202以形成多个电极形状300的中央扩大部分301。在一些实施例中,印刷导电图案可以包括形成多个电极形状300的中央扩大部分301,使得中央扩大部分301包括相应的边缘部分,边缘部分相对于纵向方向204以大于0度且小于90度的角度朝向多个电极形状中的至少一个的横向中心线倾斜。

方法500可以包括,在(506)处,沿着多个切割线130切割支撑材料层和导电图案。在一些实施例中,切割线130可以与中央扩大部分301相交,使得多个电极形状300中的至少一个被分成一对电极。所形成的一对电极中的一个或多个可具有指示切割精度的暴露宽度322。

在一些实施例中,该方法还可包括基于多个电极形状300中的至少一个的切割宽度322来确定切割精度。给定切割线130的切割精度可以被定义为切割线130的实际位置320与切割线130的期望切割位置之间的纵向偏移。在一些实施例中,确定切割精度可以包括参考已知的宽度轮廓318,该宽度轮廓318将切割宽度322与‘切割线130中的至少一个和期望的切割位置之间的纵向偏移’相关联。

在一些实施例中,方法500还可包括将非导电涂层施加到多层电子设备。非导电涂层可以施加在少于全部暴露部分的部分上(例如,沿着小于一对电极的整个暴露宽度)。在一些实施例中,方法500还可以包括形成第一端子和第二端子,该第一端子与电极对中的一个电连接,第二端子与该电极对中的另一个电连接,电极对过沿着切割线130切割电极形状300而形成。

尽管已经针对本主题的特定实施例对本主题进行了详细描述,但是应当理解,本领域技术人员在理解前述内容之后,可以容易地对这些实施例进行更改、变型和等同。因此,本公开的范围是作为示例而不是作为限制,并且本公开不排除包括对本主题的这种修改、变型和/或添加,这对于本领域普通技术以而言是显而易见的。

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