專利名稱：電阻器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低電阻值的金屬條型電阻器及其制造方法。
背景技術(shù)：
以前已經(jīng)有各種方式構(gòu)造金屬條型電阻器(metal strip resistor)。例如,授權(quán)給Zandman和Person的美國專利No. 5，287，083公開了鍍鎳至電阻材料。然而,這種工藝對于所得到金屬條型電阻器的尺寸存在著局限性。鍍鎳方法由于用于確定鍍層幾何形狀的方法而限制用于較大尺寸。另外，鍍鎳方法對于激光切邊時(shí)的電阻測量具有限制。另一種方法是將銅條片焊接至電阻材料，以形成終端(termination)。這種方法在授權(quán)給Rainer的美國專利No. 5，604，477中公開。這種焊接方法限制于較大尺寸的電阻器，因?yàn)楹附映叽缯加每臻g。又一種方法是將銅包覆至電阻材料，以形成終端，比如授權(quán)給Smjekal的美國專利No. 6，401，329中公開的。這種包覆方法限于較大尺寸電阻器，其原因是用來移除銅材料以限定有效電阻器元件的寬度和位置的切削工藝的公差。其他方法在授權(quán)給Tsukada的美國專利No. 7，327，214、授權(quán)給Tsukada的美國專利No. 7，330, 099和授權(quán)給Tsukada的美國專利No. 7，326，999中公開。這些方法也具有局限性。因而，所述方法都具有一個(gè)或多個(gè)局限性。因此，就需要小尺寸的低電阻值的金屬條型電阻器及其制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目標(biāo)、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，并提供一種小尺寸的低電阻值的金屬條型電阻器及其制造方法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種金屬條型電阻器。這種金屬條型電阻器包括金屬條，其形成電阻元件并且在不使用單獨(dú)基片的情況下為金屬條型電阻器提供支承。第一終端和第二相反終端包覆著(overlay)金屬條。第一終端和第二相反終端的每個(gè)上具有鍍層。還有包覆第一終端和第二相反終端之間的金屬條的絕緣材料。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種金屬條型電阻器。這種金屬條型電阻器包括金屬條，其形成電阻元件并且在不使用單獨(dú)基片的情況下為金屬條型電阻器提供支承。第一終端和第二相反終端被直接濺鍍至金屬條。第一終端和第二相反終端的每個(gè)上有鍍層。還有包覆著第一終端和第二相反終端之間的金屬條的絕緣材料。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種金屬條型電阻器。這種金屬條型電阻器包括金屬條，其形成電阻元件并且在不使用單獨(dú)基片的情況下為金屬條型電阻器提供支承。粘合層濺鍍至金屬條。第一終端和第二相反終端濺鍍至粘合層。第一終端和第二相反終端的每個(gè)上有鍍層，并且還有在第一終端和第二相反終端之間包覆著金屬條的絕緣材料。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用來形成金屬條型電阻器的方法，其中金屬條在沒有使用單獨(dú)基片的情況下給金屬條型電阻器提供支承。這種方法包括將絕緣材料涂敷至金屬條；應(yīng)用圖像映射工藝以形成包覆著電阻材料的導(dǎo)電圖形，其中導(dǎo)電圖形包括第一終端和第二相反終端；對導(dǎo)電圖形進(jìn)行電鍍；以及調(diào)節(jié)金屬條的電阻。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用來形成金屬條型電阻器的方法，其中金屬條在沒有使用單獨(dú)基片的情況下給金屬條型電阻器提供支承。這種方法包括將掩模與金屬條配合以覆蓋著金屬條的部分；將粘合層濺鍍至金屬條，掩模防止粘合層沉積在由掩模覆蓋的金屬條的部分上，由掩模覆蓋的金屬條的那些部分形成包括第一終端和第二相反終端的圖形。這種方法還包括將絕緣材料涂敷至金屬條以及調(diào)節(jié)金屬條的電阻。


圖I是電阻器的一個(gè)實(shí)施例的橫截視圖。圖2是在制造工藝期間具有粘合層和掩模的電阻材料的橫截視圖。圖3是在制造工藝期間在施加導(dǎo)電圖形并進(jìn)行電鍍之后的橫截視圖。圖4是在制造工藝期間剝離材料之后的橫截視圖。圖5是在制造工藝期間的電阻片的俯視圖。圖6是在制造工藝期間的電阻片在電阻已被調(diào)節(jié)之后的俯視圖。圖7是在制造工藝期間的電阻片的俯視圖，其中絕緣材料覆蓋著終端之間的暴露電阻材料。圖8是電阻器在鍍層工藝之后的橫截視圖。圖9是示出四端式電阻器的電阻片的俯視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及金屬條型電阻器以及制造金屬條型電阻器的方法。這種方法適用于制造0402尺寸或更小的低歐姆值的、金屬條表面安裝型電阻器。0402尺寸是用于具有O. 04英寸X0. 02英寸(I. O毫米X0. 5毫米)尺寸的某些無源元件的標(biāo)準(zhǔn)電子器件封裝尺寸。也可使用的較小尺寸封裝件的一個(gè)示例是0201尺寸。在本發(fā)明的內(nèi)容中，低歐姆值通常是適合于在功率相關(guān)的場合中應(yīng)用的值。低歐姆值通常是小于或等于3歐姆的數(shù)值，但經(jīng)常是數(shù)倍于在I至1000毫歐的范圍內(nèi)的值。制造金屬條型電阻器的方法使用這樣的一種工藝，其中電阻器的終端通過濺鍍和鍍層將銅添加至電阻材料來形成。這種方法采用圖像映射掩模技術(shù)，其允許小得多、且好得多的限定終端特征。這種方法還允許使用非常薄的電阻材料(其是在非常小的電阻器中獲得最高值所需的，這種電阻器不使用支承基片)。圖I是本發(fā)明的金屬條型電阻器的一個(gè)實(shí)施例的橫截視圖。金屬條型電阻器10由薄片電阻材料18比如但是不限于EVAN0HM (鎳鉻鋁銅合金)，manganin (銅錳鎳合金)，或其他類型的電阻材料形成。電阻材料18的厚度可基于期望的電阻而發(fā)生改變。然而，如果期望的話，電阻材料可相對較薄。注意到，電阻材料18是相對于電阻器10居中，并且給電阻器10提供支承，并且沒有單獨(dú)基片。圖I所示的電阻器10還包括可由CuTiW (銅、鈦、鎢)形成的可選粘合層16。粘合層16 (如果使用的話)濺鍍在電阻材料18的供銅鍍層14結(jié)合于此的表面上。一些電阻材料可能需要使用粘合層16，而另一些則不需要。是否使用粘合層16，取決于電阻材料的合金以及是否其允許銅鍍層通過適當(dāng)?shù)恼澈蟿┻M(jìn)行直接結(jié)合。如果粘合層16是期望的、并且電阻材料18的兩側(cè)將承受或容納襯墊，那么電阻材料18的兩側(cè)應(yīng)當(dāng)濺鍍有粘合層16。在濺鍍工藝之前，金屬掩模(圖I未示出)可與電阻材料18的片材相匹配，以防止CuTiff材料沉積在片材將稍后成為有效電阻器區(qū)域的那些區(qū)域上。這個(gè)機(jī)械掩模步驟允許避免或省去在后續(xù)工藝中的鍍金和回蝕步驟，因而降低成本。在使用鍍金層 或其他高導(dǎo)電性鍍層時(shí)，鍍金層24包覆著銅鍍層14。設(shè)置有鍍層28，其可以是鎳鍍層。錫鍍層12包覆著鎳鍍層28，以提供可焊性。圖I還示出施加至或涂敷至電阻材料18的絕緣覆蓋材料20。絕緣覆蓋材料20優(yōu)選地是耐高操作溫度的硅酮聚酯?？墒褂媚突瘜W(xué)物質(zhì)并且能應(yīng)付高溫的其他類型絕緣材料。圖2示出相對薄的片材電阻材料，比如EVANOHM、MANGANIN或其他類型的電阻材料18。電阻材料18用作電阻器的基片和支承結(jié)構(gòu)。沒有單獨(dú)的基片。這個(gè)片材電阻材料18的厚度可選擇來獲得較高或較低的電阻值范圍。CuTiW (銅、鈦、鎢)或其他適合材料的底面層被濺鍍在電阻材料18的表面上，其作為供銅鍍層結(jié)合于此的粘合層16。在濺鍍工藝之前，金屬掩?？膳c這個(gè)片材電阻材料18相匹配，以防止用于粘合層16的CuTiW材料或其他材料沉積在這個(gè)片材的后來將成為有效電阻區(qū)域的區(qū)域上。這個(gè)機(jī)械掩模步驟避免或省去了后續(xù)工藝中的鍍金和回蝕步驟，因而降低成本。接著執(zhí)行圖像映射工藝。圖像映射工藝可包括將干燥的光阻膜22層壓至電阻材料18的兩側(cè)，以保護(hù)電阻材料18免于鍍銅。然后，可使用光掩模，以利用對應(yīng)于將沉積至電阻材料上的銅區(qū)域的圖形來暴露光阻材料。光阻材料22然后顯影，且如圖2所示僅在將沉積銅或其他導(dǎo)電材料的區(qū)域中暴露電阻材料。圖3示出銅圖形14。銅圖形可包括單獨(dú)的終端墊、條帶或除了將成為有效電阻器區(qū)域以外的幾乎完全覆蓋區(qū)域。在使用條帶或幾乎全部覆蓋圖形的情況下，墊尺寸可在沖切操作中限定。終端墊的幾何形狀和數(shù)量能根據(jù)PCB安裝要求以及所需的電連接(比如2線或4線電路模式或多電阻器陣列)而改變。銅14在電解工藝中進(jìn)行鍍層。薄層的Au(金)24被電鍍在銅上。然后，光阻材料如圖4所示剝離，并且接著沒有由銅鍍層14所覆蓋的CuTiW材料16在化學(xué)蝕刻工藝中從有效電阻器區(qū)域剝離。在另一個(gè)實(shí)施例中，在移除光阻材料層之后，沒有添加鍍金層14，并且CuTiW層16沒有剝離，以節(jié)約制造成本，但是這樣同時(shí)損害了電氣性質(zhì)。在又一實(shí)施例中，沒有添加金并且剝離不是必須的，因?yàn)镃uTiW材料在濺鍍步驟中被機(jī)械掩模。所得到的終端板可作為薄片或薄片區(qū)段進(jìn)行處理、或在一排或兩排電阻器的條中進(jìn)行處理。作為薄片進(jìn)行處理將就這一點(diǎn)進(jìn)行描述，但是這些后續(xù)處理也可施加至或應(yīng)用至型材和條帶。如圖5所示，片材19是連續(xù)的實(shí)心體(盡管可存在對準(zhǔn)孔)，并且然后片材19的區(qū)域可移除以限定電阻器的長度和寬度的期望尺寸。優(yōu)選地，這用沖切工具來完成，但是也可以通過化學(xué)蝕刻工藝或通過激光加工或機(jī)械切除不需要的材料來完成。未調(diào)節(jié)電阻器的電阻值由銅墊的間隔決定，其由光掩模、電阻材料片材的長度、寬度和厚度限定。如圖6所示，電阻值的調(diào)節(jié)可通過激光或其他工具移除材料26來完成，以增大電阻同時(shí)測量電阻值。電阻值的調(diào)節(jié)還可通過在電阻材料仍然暴露的區(qū)域中添加更多終端材料(端接材料)或其他導(dǎo)電性材料以降低電阻值來完成。在沒有移除或添加材料的情況下，電阻器一樣好地工作，只是電阻值的公差或容許量更寬。如圖7和8所示，終端之間暴露的電阻器材料由覆蓋材料或涂覆材料20覆蓋，覆蓋材料是絕緣材料以防止電鍍到電阻元件上并 且改變其電阻值。覆蓋材料20優(yōu)選地是耐高操作溫度的硅酮聚酯，但是也可以是耐化學(xué)物質(zhì)并且能應(yīng)付高溫的其他絕緣材料。覆蓋材料20優(yōu)選地通過傳送刮板進(jìn)行施加或涂敷。受控量的覆蓋材料20沉積在刮板的邊緣上，并且然后通過刮板和電阻器之間的接觸被傳送至電阻器。也可使用施加覆蓋材料20的其他方法，比如絲網(wǎng)印刷、輥接觸傳輸、噴墨以及其他方法。然后，通過在爐中烘烤電阻器，覆蓋材料20得到凝固。布置于覆蓋材料20上的任何標(biāo)記，將在處理過程中在這個(gè)點(diǎn)處通過墨水傳送或烘烤或通過激光方法得到涂敷或施加。沖刀可用來從載體板上移除每個(gè)單獨(dú)的電阻器。可使用從載體處進(jìn)行單個(gè)化電阻器的其他方法，比如激光切割機(jī)或光阻掩模和化學(xué)蝕刻。然后，各個(gè)電阻器進(jìn)入電鍍工藝，其中添加鎳28和錫12以形成可焊接至PCB的部分，如圖I所示。其他電鍍材料可用于其他安裝方法，比如用于結(jié)合應(yīng)用場合的金。檢查每個(gè)部件的DC直流電阻，并且公差內(nèi)的那些零件放入產(chǎn)品包裝件內(nèi)，通常為帶或卷，以用于裝運(yùn)。因此，本發(fā)明已經(jīng)公開了一種低電阻值材料的條型電阻器。電阻器可實(shí)現(xiàn)包括0402尺寸的小尺寸或更小尺寸的封裝件。本發(fā)明預(yù)期眾多變化，包括所使用材料的變化、是否使用粘合層、電阻器是2終端還是4終端、電阻器的具體電阻值、以及其他變化。另外，本發(fā)明還已經(jīng)公開了一種用來形成低電阻金屬條型電阻器的工藝。本發(fā)明預(yù)期眾多變化、選項(xiàng)和替代，包括使用覆蓋材料的方式、是否使用機(jī)械掩模步驟、以及其他變化。
權(quán)利要求
1.一種金屬條型電阻器，其包括 金屬條，其形成電阻元件并且在不使用單獨(dú)基片的情況下為金屬條型電阻器提供支承； 被直接濺鍍至金屬條的第一終端和第二相反終端； 在第一終端和第二相反終端的每個(gè)上的鍍層；以及 在第一終端和第二相反終端之間包覆著金屬條的絕緣材料。
2.如權(quán)利要求I所述的金屬條型電阻器，其中金屬條是包括鎳、鉻、鋁、錳、和銅中的至少一種的金屬合金。
3.如權(quán)利要求I所述的金屬條型電阻器，其中絕緣材料包括硅酮聚酯。
4.如權(quán)利要求I所述的金屬條型電阻器，其中金屬條型電阻器是0402尺寸(1.0毫米X0. 5毫米)的片狀電阻器。
5.—種金屬條型電阻器，其包括 金屬條，其形成電阻元件并且在不使用單獨(dú)基片的情況下為金屬條型電阻器提供支承； 被濺鍍至金屬條的粘合層； 被濺鍍至粘合層的第一終端和第二相反終端； 第一終端和第二相反終端的每個(gè)上的鍍層；以及 在第一終端和第二相反終端之間包覆著金屬條的絕緣材料。
6.如權(quán)利要求5所述的金屬條型電阻器，其中金屬條是包括鎳、鉻、鋁、錳、和銅中的至少一種的金屬合金。
7.如權(quán)利要求5所述的金屬條型電阻器，其中絕緣材料包括硅酮聚酯。
8.如權(quán)利要求5所述的金屬條型電阻器，其中金屬條型電阻器是0402尺寸(1.0毫米X0. 5毫米)的片狀電阻器。
9.一種用來形成金屬條型電阻器的方法，其中金屬條在不使用單獨(dú)基片的情況下為金屬條型電阻器提供支承，所述方法包括 將掩模與金屬條相匹配，以覆蓋著金屬條的部分； 將粘合層濺鍍至金屬條，所述掩模防止粘合層沉積在金屬條的由掩模所覆蓋的部分上，所述金屬條由掩模所覆蓋的部分形成了包括第一終端和第二相反終端的圖形； 將絕緣材料涂敷至金屬條；以及 調(diào)節(jié)金屬條的電阻。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中粘合層包括銅、鈦和鎢。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中調(diào)節(jié)電阻的步驟是使用沖切工具來完成。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中調(diào)節(jié)電阻的步驟是使用激光來完成。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其中絕緣材料是硅酮聚酯。
14.如權(quán)利要求9所述的方法，其中絕緣材料是通過使用刮片來施加。
15.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括使金屬條型電阻器實(shí)現(xiàn)單個(gè)化的步驟。
16.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括將金屬條型電阻器封裝成0402尺寸(1.0毫米X0. 5毫米)的片狀電阻器封裝件。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種金屬條型電阻器(10)。這種金屬條型電阻器包括金屬條(18)，其形成電阻元件并且在不使用單獨(dú)基片的情況下為金屬條型電阻器提供支承。第一終端和第二相反終端包覆著金屬條。第一終端和第二相反終端的每個(gè)上具有鍍層(28)。還有在第一終端和第二相反終端之間包覆著金屬條的絕緣材料(20)。本發(fā)明提供了一種用來形成金屬條型電阻器的方法，其中金屬條在沒有使用單獨(dú)基片的情況下給金屬條型電阻器提供支承。這種方法包括將絕緣材料涂敷至金屬條；應(yīng)用圖像映射工藝以形成包覆著電阻材料的導(dǎo)電圖形，其中導(dǎo)電圖形包括第一終端和第二相反終端；對導(dǎo)電圖形進(jìn)行電鍍；以及調(diào)節(jié)金屬條的電阻。
文檔編號H01C17/00GK102969099SQ201210472650
公開日2013年3月13日 申請日期2008年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月5日
發(fā)明者C·L·史密斯, T·L·伯奇, T·L·懷亞特, T·L·韋克, R·布龍 申請人:韋沙戴爾電子公司