CN101211683A - 一种温度系数可精确设定的电阻器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种温度系数可精确设定的电阻器及其制造方法，本发明选取两种温度系数的厚膜电阻浆料制造目标厚膜电阻，两种厚膜电阻浆料的温度系数取在目标厚膜电阻温度系数的两侧，而且目标厚膜电阻的阻值等于两种厚膜电阻的阻值之和并根据公式确定两厚膜电阻的阻值。精确修调两厚膜电阻使阻值准确，这样可以使目标电阻的温度系数从现有技术的误差±12.5％降至±1％。

Description

一种温度系数可精确设定的电阻器及其制造方法

技术领域

本发明涉及厚膜电阻器件及其制造工艺，特别涉及厚膜电阻器件的修整，尤其是用激光对厚膜电阻器件进行修整的方法。

背景技术

现有技术中，在诸多温度控制的电子系统中，需要温度传感器输出的电信号与温度变化之间有准确的温度系数来量化，但在实际运用中，电阻温度传感器的温度系数的高低直接影响测温的正确与否。因此，追求高精度的电阻温度系数是众多电阻温度传感器制造商的目标。

例如，申请号200610051337.0的中国发明专利申请，公开了一种名为“电阻温度系数可调的电阻器及制造方法”，该方案虽然也是涉及电阻温度系数，但其主要目的是在集成电路的制造过程中，制造一种环境温度升高或降低时，本身阻值变化不大的集成于集成电路中的电阻。并不是一种电阻值与温度变化是理想的准确的线性关系的电阻。

再有，申请号008000830.2的中国发明专利申请，公开了一种名为“印刷在平面电路板表面上的聚合物厚膜电阻器”的技术方案，该方案也没有涉及如何制作高精度温度系数的电阻。

由于一个规格中温度控制用电阻器的温度系数离散性大，达到12.5％，就给批量使用这些器件的用户造成很大麻烦。

发明内容

本发明的目的是为了避免现有技术中一个规格中温度控制用电阻器的温度系数离散性大、误差大的问题，而提出一种温度系数可精确设定的电阻器及其制造方法，本发明选取两种温度系数的电阻浆料制造目标厚膜电阻，两种电阻浆料的温度系数取在目标电阻温度系数的两侧，而且目标电阻的阻值等于两厚膜电阻的阻值之和。精确修调两厚膜电阻使阻值准确，这样可以使目标电阻的温度系数从现有技术的误差±12.5％降至±1％。

本发明通过采用以下的技术方案来实现：

实施一种温度系数可精确设定的电阻器的制造方法，所述方法包括步骤：

A.首先进行版图设计和制备丝网模板，并制备一耐高温绝缘基片，并制备第一种厚膜电阻浆料和第二种厚膜电阻浆料；

并由版图设计决定目标电阻器的阻值＝第一种厚膜电阻的阻值+第二种厚膜电阻的阻值，即R₀＝R₁+R₂；

第一种厚膜电阻浆料和第二种厚膜电阻浆料在制备时满足关系式：T_CR1＜T_CR0＜T_CR2；

式中：T_CR0……目标电阻器的温度系数

      T_CR1……第一种厚膜电阻的温度系数

      T_CR2……第二种厚膜电阻的温度系数；

B.接下来，在耐高温绝缘基片上根据版图印刷端接导体并烘干、烧结；

C.然后在耐高温绝缘基片上根据版图印刷将第一种厚膜电阻、第二种厚膜电阻按顺序印刷、烘干，再共同烧结，加工成在耐高温绝缘基片上有第一种厚膜电阻、第二种厚膜电阻和端接导体的目标电阻器；

D.对第一种厚膜电阻的阻值R₁和第二种厚膜电阻的阻值R₂进行阻值修调，修调时遵循如下公式：

$R_1=\frac{T_{\mathrm{CR}2}-T_{\mathrm{CR}0}}{T_{\mathrm{CR}2}-T_{\mathrm{CR}1}}\×R_0$

$R_2=\frac{T_{\mathrm{CR}0}-T_{\mathrm{CR}1}}{T_{\mathrm{CR}2}-T_{\mathrm{CR}1}}\×R_0$

E.修调工作达到对R₁、R₂的要求时即可结束。

上述方法所述的耐高温绝缘基片最佳采用陶瓷，当然也可以采用其他的材料，如PCB板。

上述方法中，步骤C所述的第一种厚膜电阻、第二种厚膜电阻按顺序印刷、烘干，再共同烧结，包括如下步骤：

C-1、印刷第一种厚膜电阻；

C-2、第一种厚膜电阻烘干；

C-3、第二种厚膜电阻印刷；

C-4、第二种厚膜电阻烘干；

C-5、共烧。

所述的共烧是将第一种厚膜电阻、第二种厚膜电阻已经烘于的目标电阻器置于750℃～900℃的炉中烧结。

上述方法中，步骤D所述的修调方法包括使用激光刻蚀或电动刻刀或砂轮刻蚀。

本方面的目的还在于用上述方法制造的一种温度系数可精确设定的电阻器

该电阻器包括耐高温绝缘基片和电阻端导体，尤其是在所述耐高温绝缘基片上还有第一种厚膜电阻、第二种厚膜电阻串接形成目标电阻，所述目标电阻的阻值R₀为：

R₀＝R₁+R₂

R₁：第一种厚膜电阻的阻值

R₂：第二种厚膜电阻的阻值

目标电阻、第一种厚膜电阻、第二种厚膜电阻要满足：

T_CR1＜T_CR0＜T_CR2

式中：T_CR0……目标电阻器的温度系数

      T_CR1……第一种厚膜电阻的温度系数

      T_CR2……第二种厚膜电阻的温度系数；

R₁和R₂还要满足：

$R_1=\frac{T_{\mathrm{CR}2}-T_{\mathrm{CR}0}}{T_{\mathrm{CR}2}-T_{\mathrm{CR}1}}\×R_0$

$R_2=\frac{T_{\mathrm{CR}0}-T_{\mathrm{CR}1}}{T_{\mathrm{CR}2}-T_{\mathrm{CR}1}}\×R_0$

所述串接后的第一种厚膜电阻、第二种厚膜电阻的各自另一端分别连接电阻端接导体。

所述第一种厚膜电阻、第二种厚膜电阻之间有两种连接结构：直接连接，或是所述第一种厚膜电阻、第二种厚膜电阻之间由电阻端接导体连接。

所述第一种厚膜电阻、第二种厚膜电阻之上有修调刻痕，该刻痕是精确修调电阻值后形成的。

与现有技术相比较，本发明选取两种温度系数的厚膜电阻浆料制造目标厚膜电阻，两种厚膜电阻浆料的温度系数取在目标厚膜电阻温度系数的两侧，而且目标厚膜电阻的阻值等于两种厚膜电阻的阻值之和并根据公式确定两厚膜电阻的阻值。精确修调两厚膜电阻使阻值准确，这样可以使目标电阻的温度系数从现有技术的误差±12.5％降至±1％。

附图说明

图1是本发明一种温度系数可精确设定的电阻器第一种厚膜电阻、第二种厚膜电阻串联后形成目标电阻的原理图；

图2是本发明一种温度系数可精确设定的电阻器第一种厚膜电阻、第二种厚膜电阻、端接导体在耐高温绝缘基片上形成目标电阻的结构示意图；

图3是本发明一种温度系数可精确设定的电阻器第一种厚膜电阻、第二种厚膜电阻、端接导体在耐高温绝缘基片上形成目标电阻的俯视示意图；

图4是本发明一种温度系数可精确设定的电阻器第一种厚膜电阻、第二种厚膜电阻被修调后的示意图；

图5是本发明一种温度系数可精确设定的电阻器制造方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图所示的最佳实施例对本发明做进一步详尽的描述。

如图1～图5所示，实施一种温度系数可精确设定的电阻器的制造方法，所述方法包括步骤：

A.首先进行版图设计和制备丝网模板，并制备一耐高温绝缘基片10，并制备第一种厚膜电阻浆料和第二种厚膜电阻浆料；

并由版图设计决定目标电阻器的阻值＝第一种厚膜电阻30的阻值+第二种厚膜电阻40的阻值，即R₀＝R₁+R₂；

第一种厚膜电阻浆料和第二种厚膜电阻浆料在制备时满足关系式：T_CR1＜T_CR0＜T_CR2；

式中：T_CR0……目标电阻器的温度系数

      T_CR1……第一种厚膜电阻30的温度系数

      T_CR2……第二种厚膜电阻40的温度系数；

B.接下来，在耐高温绝缘基片10上根据版图印刷端接导体20并烘干、烧结；

C.然后在耐高温绝缘基片10上根据版图印刷将第一种厚膜电阻30、第二种厚膜电阻40按顺序印刷、烘干，再共同烧结，加工成在耐高温绝缘基片上有第一种厚膜电阻30、第二种厚膜电阻40和端接导体20的目标电阻器；

D.对第一种厚膜电阻30的阻值R₁和第二种厚膜电阻40的阻值R₂进行阻值修调，修调时遵循如下公式：

$R_1=\frac{T_{\mathrm{CR}2}-T_{\mathrm{CR}0}}{T_{\mathrm{CR}2}-T_{\mathrm{CR}1}}\×R_0$

$R_2=\frac{T_{\mathrm{CR}0}-T_{\mathrm{CR}1}}{T_{\mathrm{CR}2}-T_{\mathrm{CR}1}}\×R_0$

E.修调工作达到对R₁、R₂的要求时即可结束。

上述方法中，步骤A所述的耐高温绝缘基片10包括陶瓷、PCB电路板，本发明的最佳实施方式是陶瓷。

上述方法中，步骤C所述的第一种厚膜电阻30、第二种厚膜电阻40按顺序印刷、烘干，再共同烧结，包括如下步骤：

C-1、印刷第一种厚膜电阻；

C-2、第一种厚膜电阻烘干；

C-3、第二种厚膜电阻印刷；

C-4、第二种厚膜电阻烘干；

C-5、共烧。

如上所述的共烧是将已经附有第一种厚膜电阻30、第二种厚膜电阻40的已经烘干的目标电阻器置于750℃～900℃的炉中烧结。

烧结温度最佳850℃。

上述方法中，步骤D所述的修调方法包括使用激光刻蚀，也可以采用电动刻刀或砂轮刻蚀。

图5所示的是上述方法的流程：端接导体的烘干和烧结的温度在120～180℃之间，最佳温度为150℃。时间掌握在2分钟～5分钟之间。

第一种厚膜电阻30、第二种厚膜电阻40的烘干时间掌握在2分钟～10分钟之间。烧结时间亦掌握在2分钟～5分钟之间。

根据上述方法制造一种温度系数可精确设定的电阻器。

如图1～图4所示，该电阻器包括耐高温绝缘基片10和电阻端接导体20，尤其是在所述耐高温绝缘基片10上还有第一种厚膜电阻30、第二种厚膜电阻40串接形成目标电阻，所述目标电阻的阻值R₀为：

R₀＝R₁+R₂

R₁：第一种厚膜电阻30的阻值

R₂：第二种厚膜电阻40的阻值

目标电阻、第一种厚膜电阻30、第二种厚膜电阻40要满足：

T_CR1＜T_CR0＜T_CR2

式中：T_CR0……目标电阻器的温度系数

      T_CR1……第一种厚膜电阻30的温度系数

      T_CR2……第二种厚膜电阻40的温度系数；

R₁和R₂还要满足：

$R_1=\frac{T_{\mathrm{CR}2}-T_{\mathrm{CR}0}}{T_{\mathrm{CR}2}-T_{\mathrm{CR}1}}\×R_0$

$R_2=\frac{T_{\mathrm{CR}0}-T_{\mathrm{CR}1}}{T_{\mathrm{CR}2}-T_{\mathrm{CR}1}}\×R_0$

现例举一应用示例：

目标电阻器的阻值设定为R₀＝3000Ω

目标电阻器的温度系数T_CR0＝3000

根据T_CR1＜T_CR0＜T_CR2

第一种厚膜电阻30的温度系数T_CR1＝2600

第二种厚膜电阻40的温度系数T_CR2＝3500；

由此可以得出：

$R_1=\frac{T_{\mathrm{CR}2}-T_{\mathrm{CR}0}}{T_{\mathrm{CR}2}-T_{\mathrm{CR}1}}\×R_0=1667\mathrm{\Ω}$

$R_2=\frac{T_{\mathrm{CR}0}-T_{\mathrm{CR}1}}{T_{\mathrm{CR}2}-T_{\mathrm{CR}1}}\×R_0=1333\mathrm{\Ω}$

所述串接后的第一种厚膜电阻30、第二种厚膜电阻40的各自另一端分别连接电阻端接导体20。

所述第一种厚膜电阻30、第二种厚膜电阻40之间有两种连接结构：直接连接，或是所述第一种厚膜电阻30、第二种厚膜电阻40之间由电阻端接导体20连接。

所述第一种厚膜电阻30、第二种厚膜电阻40之上有第一修调刻痕31和第二修调刻痕41。

通过修调，不仅获得所需的电阻阻值，还达到设定电阻温度系数的目的。

本发明方法通过电阻阻值的调整实现了电阻温度系数的调整。从而获得了精度极佳的电阻温度系数的产品，最终的效果通过以下的比较可以看出：

作为温度控制的电阻器，通常其温度系数都较大，一般为3000ppm～4000ppm。用于制作厚膜电阻器的材料，其温度系数TCR误差为±400ppm～±500ppm。本发明可将电阻的精度控制在±1％以内，相应地也将温度系数的误差控制在±1％误差以内。

下表是国外某公司的电阻材料主要性能参数：

序号	材料型号	电阻率	温度系数	误差
					1	PTC-2650	5Ω/sq	4000ppm	±500ppm
2	PTC-2611	10Ω/sq	4100ppm	±500ppm
					3	PTC-2650-I	5Ω/sq	3400ppm	±400ppm
4	PTC-2611-I	10Ω/sq	3000ppm	±400ppm

表中误差一栏，主要是指电阻材料不同生产批次之间的偏差，电阻材料出厂后，其温度系数是稳定的，不变的。

通过本方法，可将电阻的温度系数的误差控制在＜±50ppm的范围内。

Claims (9)

1.一种温度系数可精确设定的电阻器的制造方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

A、首先进行版图设计和制备丝网模板，并制备一耐高温绝缘基片，并制备第一种厚膜电阻浆料和第二种厚膜电阻浆料；

并由版图设计决定目标电阻器的阻值＝第一种厚膜电阻的阻值+第二种厚膜电阻的阻值，即R₀＝R₁+R₂；

第一种厚膜电阻浆料和第二种厚膜电阻浆料在制备时满足关系式：T_CR1＜T_CR0＜T_CR2；

式中：T_CR0……目标电阻器的温度系数

      T_CR1……第一种厚膜电阻的温度系数

      T_CR2……第二种厚膜电阻的温度系数；

B、接下来，在耐高温绝缘基片上根据版图印刷端接导体并烘干、烧结；

C、然后在耐高温绝缘基片上根据版图印刷将第一种厚膜电阻、第二种厚膜电阻按顺序印刷、烘干，再共同烧结，加工成在耐高温绝缘基片上有第一种厚膜电阻、第二种厚膜电阻和端接导体的目标电阻器；

D、对第一种厚膜电阻的阻值R₁和第二种厚膜电阻的阻值R₂进行阻值修调，修调时遵循如下公式：

$R_1=\frac{T_{\mathrm{CR}2}-T_{\mathrm{CR}0}}{T_{\mathrm{CR}2}-T_{\mathrm{CR}1}}\×R_0$

$R_2=\frac{T_{\mathrm{CR}0}-T_{\mathrm{CR}1}}{T_{\mathrm{CR}2}-T_{\mathrm{CR}1}}\×R_0$

E、修调工作达到对R₁、R₂的要求时即可结束。

2.根据权利要求1所述的温度系数可精确设定的电阻器的制造方法，其特征在于：

步骤A所述的耐高温绝缘基片包括陶瓷。

3.根据权利要求1所述的温度系数可精确设定的电阻器的制造方法，其特征在于：

步骤C所述的第一种厚膜电阻、第二种厚膜电阻按顺序印刷、烘干，再共同烧结，包括如下步骤：

C-1、印刷第一种厚膜电阻；

C-2、第一种厚膜电阻烘干；

C-3、第二种厚膜电阻印刷；

C-4、第二种厚膜电阻烘干；

C-5、共烧。

4.根据权利要求4温度系数可精确设定的电阻器的制造方法，其特征在于：

所述的共烧是将第一种厚膜电阻、第二种厚膜电阻已经烘干的目标电阻器置于750℃～900℃的炉中烧结。

5.根据权利要求1所述的温度系数可精确设定的电阻器的制造方法，其特征在于：步骤D所述的修调方法包括使用激光刻蚀。

6.一种温度系数可精确设定的电阻器，包括耐高温绝缘基片和电阻端接导体，其特征在于：在所述耐高温绝缘基片上还有第一种厚膜电阻、第二种厚膜电阻串接形成目标电阻，所述目标电阻的阻值R₀为：

R₀＝R₁+R₂

R₁：第一种厚膜电阻的阻值

R₂：第二种厚膜电阻的阻值

目标电阻、第一种厚膜电阻、第二种厚膜电阻要满足：

T_CR1＜T_CR0＜T_CR2

式中：T_CR0……目标电阻器的温度系数

      T_CR1……第一种厚膜电阻的温度系数

      T_CR2……第二种厚膜电阻的温度系数；

R₁和R₂还要满足：

$R_1=\frac{T_{\mathrm{CR}2}-T_{\mathrm{CR}0}}{T_{\mathrm{CR}2}-T_{\mathrm{CR}1}}\×R_0$

$R_2=\frac{T_{\mathrm{CR}0}-T_{\mathrm{CR}1}}{T_{\mathrm{CR}2}-T_{\mathrm{CR}1}}\×R_0$

所述串接后的第一种厚膜电阻、第二种厚膜电阻的各自另一端分别连接电阻端接导体。

7.根据权利要求6所述的温度系数可精确设定的电阻器，其特征在于：所述第一种厚膜电阻、第二种厚膜电阻之间直接连接。

8.根据权利要求6所述的温度系数可精确设定的电阻器，其特征在于：所述第一种厚膜电阻、第二种厚膜电阻之间由电阻端接导体连接。

9.根据权利要求6所述的温度系数可精确设定的电阻器，其特征在于：所述第一种厚膜电阻、第二种厚膜电阻之上有修调刻痕。

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