专利名称：采用溶胶-凝胶封闭处理电子元器件方法
技术领域：
本发明涉及电子元器件的封闭处理，具体地说是一种采用溶胶—凝胶封闭处理电子元器件方法。
背景技术：
80年代以来，随着国际上表面安装技术的迅速发展，多层瓷介电容器、电阻器、多层电感器、滤波器、平衡转换器(巴仑)、稳频振荡器、鉴频器、天线、双工器、RF开关模块等叠层片式器件用途愈来愈广。实践证明可采用三层端头电极技术，能有效地提高耐焊接热和可焊性，适应表面安装技术要求。三层端头电极的基底电极是纯银层，中间电极是镍层，外部电极是锡或锡—铅合金层。形成三层端头电极结构的电镀，比一般的机械、塑料零件的镀覆要复杂得多，它集陶瓷、电子、化学工业技术于一体，既要使产品在提高耐焊接热和可焊性的同时，保持各项电性能不受损害，又要让电镀过程中镀液的化学成分不对介质本体产生不良影响。在电镀过程中，这些器件处在弱酸性的镀液并带电的恶劣环境中，由于叠层器件的端电极、端电极与瓷介质接触带为多孔质，在电镀过程中电镀液通过端电极和层电极缺陷向器件内部渗透，使器件内电极受到渗入的电镀液的腐蚀而导致其电性能下降，电镀液留在器件内也会影响器件的部分性能指标，电镀之后都会造成部分电性能指标的劣化。为防止器件性能劣化，针对器件和电镀进行了系列的试验，目前一般都通过提高瓷体烧结密度的方法和调整镀液配方的方法来减轻器件电性能下降幅度。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用溶胶—凝胶封闭处理电子元器件方法，在器件表面形成保护膜或在孔隙和裂纹中原位分解烧结封闭孔隙和裂纹的方法进行器件表面封闭处理从而使镀液无法进行器件内部，从而防止器件电性能劣化。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下方案11)把电子元器件放在真空容器中，然后引入溶胶抽真空30～300分钟，在室温、大气条件下干燥；所说溶胶是硅溶胶、铝溶胶、钛溶胶、锆溶胶、锌硼硅溶胶、钡硼硅溶胶、硼硅溶胶、铅硼硅溶胶或复合溶胶；
2)在室温、大气条件下干燥1～3小时后，将已涂覆有凝胶的电子元器件置于箱式炉、链式炉或气氛保护炉中，以不大于50℃/min速率升温至350～950℃，保温时间0.5～6小时进行热处理，然后随炉冷却至室温，即完成对电子元器件的封闭处理。
方案21)对电子元器件进行抽真空处理，抽真空时间在10～60分钟之间；2)在真空容器中引入溶胶，然后继续抽真空30～300分钟，在室温、大气条件下干燥；所说溶胶是硅溶胶、铝溶胶、钛溶胶、锆溶胶、锌硼硅溶胶、钡硼硅溶胶、硼硅溶胶、铅硼硅溶胶或复合溶胶；3)在室温、大气条件下干燥1～3小时后，将已涂覆有凝胶的电子元器件置于箱式炉、链式炉或气氛保护炉中，以不大于50℃/min速率升温至350～950℃，保温时间0.5～6小时进行热处理，然后随炉冷却至室温，即完成对电子元器件的封闭处理。
方案31)对电子元器件进行抽真空处理，抽真空时间在10～60分钟之间；2)在真空容器中引入溶胶，然后继续抽真空30～300分钟，在室温、大气条件下干燥；所说溶胶是硅溶胶、铝溶胶、钛溶胶、锆溶胶、锌硼硅溶胶、钡硼硅溶胶、硼硅溶胶、铅硼硅溶胶或复合溶胶；3)对已经过真空处理的电子元器件通过浸泡方法，室温、大气条件下干燥，在电子元器件表面进行一次或多次涂覆，在电子元器件表面形成0.1～2μm的硅凝胶、铝凝胶、钛凝胶、锆凝胶、锌硼硅凝胶、钡硼硅凝胶、硼硅凝胶、铅硼硅凝胶或复合凝胶层；4)在室温、大气条件下干燥1～3小时后，将已涂覆有凝胶的电子元器件置于箱式炉、链式炉或气氛保护炉中，以不大于50℃/min速率升温至350～950℃，保温时间0.5～6小时进行热处理，然后随炉冷却至室温，即完成对电子元器件的封闭处理。
方案41)把电子元器件在盛有溶胶的容器中采用浸涂方式，在电子元器件表面形成0.1～2μm的硅凝胶、铝凝胶、钛凝胶、锆凝胶、锌硼硅凝胶、钡硼硅凝胶、硼硅凝胶、铅硼硅凝胶或复合凝胶层；所说溶胶是硅溶胶、铝溶胶、钛溶胶、锆溶胶、锌硼硅溶胶、钡硼硅溶胶、硼硅溶胶、铅硼硅溶胶或复合溶胶；2)在室温、大气条件下干燥1～3小时后，将已涂覆有凝胶的电子元器件置于箱式炉、链式炉或气氛保护炉中，以不大于50℃/min速率升温至350～950℃，保温时间0.5～6小时进行热处理，然后随炉冷却至室温，即完成对电子元器件的封闭处理。
本发明与背景技术相比，具有的有益的效果是采用本发明的工艺方法能有效封闭电子器件表面及内部的孔洞和缝隙，并可在与陶瓷结合存在有缝隙的金属内电极表面形成一层致密的无裂纹保护涂层，可有效防止电镀或使用过程中，外界有害物质进行电子元器件内部，即使进入内部也可降低对内电极金属的腐蚀，同时保持原有电性能不变，可延长电子元器件使用寿命或降低电镀过程中器件电性能劣化。
经电子扫描显微镜观察，上述硅溶胶处理可在器件表面形成一层致命的非晶态薄膜，可有效封堵电子元器件表面微裂纹和孔洞；采用锌硼硅和钡硼硅溶胶处理，可进一步促进表面晶粒之间的烧结，从而使器件表面的微裂纹和孔洞消失。本发明可用于多层瓷介电容器、电阻器、多层电感器、滤波器、平衡转换器(巴仑)、稳频振荡器、鉴频器、天线、双工器、RF开关模块等叠层片式电子元器件电镀前封闭处理，也可用于电子元器件的防潮、防湿和防腐蚀性气体封闭处理。
具体实施例方式
实施例1将端印烧银完成后的滤波器放在密封容器中抽真空0.3小时，然后采用吸管利用容器真空吸力引入硅溶胶，继续抽真空2小时，排除叠层滤波器中气体，溶胶进入陶瓷内部，停止抽真空，取出滤波器在室温、大气下干燥2小时后放入箱式炉中，80℃保温1小时，以4℃/min速率升温至600℃，保温2小时，然后随炉冷却至室温，得到封闭处理的滤波器，电镀后器件差损降级0.1～0.2dB，未处理器件差损降低3～4dB，有效降低电性能劣化。
实施例2将端印烧银完成后的滤波器放在密封容器中抽真空0.3小时，然后采用吸管利用容器真空吸力引入铝溶胶，继续抽真空2小时，排除叠层滤波器中气体，溶胶进入陶瓷内部，停止抽真空，取出滤波器在室温、大气下干燥2小时后放入箱式炉中，80℃保温1小时，以4℃/min速率升温至900℃，保温2小时，然后随炉冷却至室温，得到封闭处理的滤波器，电镀后器件差损降级0.1～0.2dB，未处理器件差损降低3～4dB，有效降低电性能劣化。
实施例3先进行锌硼硅溶胶制备，其配比如下Zn(AC)2∶H3BO3∶Si(OCH2-CH3)4∶H2O＝1∶2∶7∶30(摩尔比)，采用C2H5OH作为溶剂、HCl作为催化剂，水浴温度是60℃，存化1小时。
将端印烧银完成后的滤波器放在密封容器中抽真空0.5小时，然后采用吸管利用容器真空吸力引入锌硼硅溶胶，继续抽真空2小时，排除叠层滤波器中气体，溶胶进入陶瓷内部，停止抽真空，取出滤波器室温、大气下干燥2小时后放入箱式炉中，80℃保温1小时，以4℃/min速率升温至500℃，保温2小时，然后随炉冷却至室温，得到封闭处理的滤波器，电镀后器件差损降级0.1～0.2dB，未处理器件差损降低3～4dB，有效降低电性能劣化。
实施例4先进行锌硼硅溶胶制备，其配比如下Zn(AC)2∶H3BO3∶Si(OCH2-CH3)4∶H2O＝1∶2∶7∶30(摩尔比)，采用C2H5OH作为溶剂、HCl作为催化剂，水浴温度是60℃，存化1小时。
将端印烧银完成后的滤波器放在密封容器中抽真空0.5小时，然后采用吸管利用容器真空吸力引入锌硼硅溶胶，继续抽真空2小时，排除叠层滤波器中气体，溶胶进入陶瓷内部，停止抽真空，取出滤波器室温、大气下干燥，然后多次浸涂，在器件表面形成0.8μm凝胶涂层，放入箱式炉中80℃保温1小时，以4℃/min速率升温至500℃，保温2小时，然后随炉冷却至室温，得到封闭处理的滤波器，电镀后器件差损降级0.1dB以内，未处理器件差损降低3～4dB，有效降低电性能劣化。
实施例5先进行锌硼硅溶胶制备，其配比如下Zn(AC)2∶H3BO3∶Si(OCH2-CH3)4∶H2O＝1∶2∶7∶30(摩尔比)，采用C2H5OH作为溶剂、HCl作为催化剂，水浴温度是60℃，存化1小时。
将端印烧银完成后采用多次浸涂，在器件表面形成1μm凝胶涂层，放入箱式炉中80℃保温1小时，以4℃/min速率升温至500℃，保温2小时，然后随炉冷却至室温，得到封闭处理的滤波器，电镀后器件差损降级0.1～0.3dB以内，未处理器件差损降低3～4dB，有效降低电性能劣化。
实施例6先进行锌硼硅溶胶制备，其配比如下Ba(AC)2∶H3BO3∶Si(OCH2-CH3)4∶H2O＝1∶2∶7∶30(摩尔比)，采用C2H5OH作为溶剂、HCl作为催化剂，水浴温度是60℃，存化1小时。
将端印烧银完成后采用多次浸涂，在器件表面形成0.8μm凝胶涂层，放入箱式炉中80℃保温1小时，以4℃/min速率升温至500℃，保温2小时，然后随炉冷却至室温，得到封闭处理的滤波器，电镀后器件差损降级0.1～0.2dB以内，未处理器件差损降低3～4dB，有效降低电性能劣化。
实施例7先进行锌硼硅溶胶制备，其配比如下Zn(AC)2∶H3BO3∶Si(OCH2-CH3)4∶H2O＝1∶2∶7∶30(摩尔比)，采用C2H5OH作为溶剂、HCl作为催化剂，水浴温度是60℃，存化1小时。
将端印烧银完成后的电容器放在密封容器中抽真空0.5小时，然后采用吸管利用容器真空吸力引入锌硼硅溶胶，继续抽真空2小时，排除叠层电容器中气体，溶胶进入陶瓷内部，停止抽真空，取出滤波器室温、大气下干燥，然后多次浸涂，在器件表面形成0.8μm凝胶涂层，放入箱式炉中80℃保温1小时，以4℃/min速率升温至500℃，保温2小时，然后随炉冷却至室温，得到封闭处理的电容器，镀后NPO电容器(0.1PF～0.22uF)损耗角正切小于1.0％(20□，IMHz IVDC，75％)，未处理NPO电容器(0.1PF～0.22uF)损耗角正切小于3.5％(20□，IMHz IVDC，75％)。
实施例8先进行锌硼硅溶胶制备，其配比如下Zn(AC)2∶H3BO3∶Si(OCH2-CH3)4∶H2O＝1∶2∶7∶30(摩尔比)，采用C2H5OH作为溶剂、HCl作为催化剂，水浴温度是60℃，存化1小时。
在盛有滤波器的真空容器中引入溶胶然后抽真空2小时，排除叠层滤波器中气体，溶胶进入陶瓷内部，停止抽真空，取出滤波器室温、大气下干燥备用。以4℃/min速率升温至500℃，保温2小时，然后随炉冷却至室温，得到封闭处理的滤波器，电镀后器件差损降级0.1～0.3dB以内，未处理器件差损降低3～4dB，有效降低电性能劣化。
权利要求
1.一种采用溶胶—凝胶方法处理封闭电子元器件的方法，其特征在于它包括以下各步骤1)把电子元器件放在真空容器中，然后引入溶胶抽真空30～300分钟，在室温、大气条件下干燥；所说溶胶是硅溶胶、铝溶胶、钛溶胶、锆溶胶、锌硼硅溶胶、钡硼硅溶胶、硼硅溶胶、铅硼硅溶胶或复合溶胶；2)在室温、大气条件下干燥1～3小时后，将已涂覆有凝胶的电子元器件置于箱式炉、链式炉或气氛保护炉中，以不大于50℃/min速率升温至350～950℃，保温时间0.5～6小时进行热处理，然后随炉冷却至室温，即完成对电子元器件的封闭处理。
2.根据权利要求1所述的一种采用溶胶—凝胶方法处理封闭电子元器件的方法，其特征在于它包括以下各步骤1)对电子元器件进行抽真空处理，抽真空时间在10～60分钟之间；2)在真空容器中引入溶胶，然后继续抽真空30～300分钟，在室温、大气条件下干燥；所说溶胶是硅溶胶、铝溶胶、钛溶胶、锆溶胶、锌硼硅溶胶、钡硼硅溶胶、硼硅溶胶、铅硼硅溶胶或复合溶胶；3)在室温、大气条件下干燥1～3小时后，将已涂覆有凝胶的电子元器件置于箱式炉、链式炉或气氛保护炉中，以不大于50℃/min速率升温至350～950℃，保温时间0.5～6小时进行热处理，然后随炉冷却至室温，即完成对电子元器件的封闭处理。
3.根据权利要求1所述的一种采用溶胶—凝胶方法处理封闭电子元器件的方法，其特征在于它包括以下各步骤1)对电子元器件进行抽真空处理，抽真空时间在10～60分钟之间；2)在真空容器中引入溶胶，然后继续抽真空30～300分钟，在室温、大气条件下干燥；所说溶胶是硅溶胶、铝溶胶、钛溶胶、锆溶胶、锌硼硅溶胶、钡硼硅溶胶、硼硅溶胶、铅硼硅溶胶或复合溶胶；3)对已经过真空处理的电子元器件通过浸泡方法，室温、大气条件下干燥，在电子元器件表面进行一次或多次涂覆，在电子元器件表面形成0.1～2μm的硅凝胶、铝凝胶、钛凝胶、锆凝胶、锌硼硅凝胶、钡硼硅凝胶、硼硅凝胶、铅硼硅凝胶或复合凝胶层；4)在室温、大气条件下干燥1～3小时后，将已涂覆有凝胶的电子元器件置于箱式炉、链式炉或气氛保护炉中，以不大于50℃/min速率升温至350～950℃，保温时间0.5～6小时进行热处理，然后随炉冷却至室温，即完成对电子元器件的封闭处理。
4.一种采用溶胶—凝胶方法处理封闭电子元器件的方法，其特征在于它包括以下各步骤1)把电子元器件在盛有溶胶的容器中采用浸涂方式，在电子元器件表面形成0.1～2μm的硅凝胶、铝凝胶、钛凝胶、锆凝胶、锌硼硅凝胶、钡硼硅凝胶、硼硅凝胶、铅硼硅凝胶或复合凝胶层；所说溶胶是硅溶胶、铝溶胶、钛溶胶、锆溶胶、锌硼硅溶胶、钡硼硅溶胶、硼硅溶胶、铅硼硅溶胶或复合溶胶；2)在室温、大气条件下干燥1～3小时后，将已涂覆有凝胶的电子元器件置于箱式炉、链式炉或气氛保护炉中，以不大于50℃/min速率升温至350～950℃，保温时间0.5～6小时进行热处理，然后随炉冷却至室温，即完成对电子元器件的封闭处理。
全文摘要
本发明公开了一种采用溶胶一凝胶封闭处理电子元器件方法。把电子元器件放在密封容器中抽真空，引入溶胶浸没电子元器件继续抽真空，在室温、干燥，并采用多次浸涂方式提高表面凝胶厚度，将已涂覆有胶的电子元器件置于炉中热处理即完成封闭处理。本发明能封闭电子元器件内部和表面的裂纹和孔洞，特别是金属内电极和陶瓷之间存在的结合缝隙，并在内电极金属表面形成一层致密的无裂纹保护涂层，可有效防止电镀或使用过程中，外界有害物质进行电子元器件内部，提高电子元器件的使用寿命。可在各种功能电子器件进行电极电镀提高耐焊接热和可焊性时应用，也可在各种需进行防潮、防湿和防有害气体和液体进入这些器件内部从而使其寿命和电性能受到影响的领域应用。
文档编号H01G13/00GK1487543SQ0314228
公开日2004年4月7日 申请日期2003年8月13日 优先权日2003年8月13日
发明者王家邦, 杨辉 申请人:浙江大学