CN101465184B - 片式电阻器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

片式电阻器包括制成薄片形式的包括上表面、下表面、两个端面和两个侧表面的金属电阻器元件。电阻器元件上形成有两个电极，以在电阻器元件的纵向上彼此间隔开。每个电极均直接形成在电阻器元件上，并且经由两个端面的相应一个从下表面连续延伸到上表面上。

Description

片式电阻器及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种片式电阻器(chip resistor)以及制造片式电阻器的方法。

背景技术

图16显示出制造片式电阻器的常规方法(参见JP-A-2002-57009)。在该方法中，首先，如图中(a)所示，制备两个金属板90’和91’。接着，如(b)中所示，金属板91’结合到金属板90’的下表面。接着，如(c)中所示，金属板91’的一部分通过机械加工切去，以形成间隙93。接着，如(d)中所示，在金属板91’的下表面上形成焊料层(solder layer)92’。接着，金属板90’和91’如(e)中所示被切割，由此获得片式电阻器B。以这种方式制造的片式电阻器B在电阻器元件90的下表面上包括一对彼此经由间隙93间隔开的电极91。为了提高安装处理中的可焊性，每个电极91的下表面上形成有焊料层92。

通常，在将片式电阻器结合在电路中以制造产品时，优选地，焊料的一部分粘附在片式电阻器的电阻器元件的端面上，以形成焊脚(solder fillet)。形成有焊脚的结合部粘结强度高，并且结合部的导电性是可靠的。因此，通过从外部检查有无焊脚，可以很容易地确定结合条件。也就是说，当从外部观察到存在有焊脚时，可以确定片式电阻器安装正确。反之，当从外部观察不到存在有焊脚时，则可以确定片式电阻器安装不正确。

在上述片式电阻器B中，例如，使用基于Ni-Cu的合金、基于Cu-Mn的合金或基于Ni-Cr的合金作为电阻器元件90的材料。然而，这些合金不具有足够的焊料可湿性(solder wettability)，使得难于直接在电阻器元件90的两个端面上形成适当的焊脚。尽管每个电极91的下表面上均设置有焊料层92，设置的焊料层92不足以形成焊脚。当片式电阻器B通过回流焊接而表面安装到物体上时，预先将膏状焊料(creamsolder)施用于物体的将要安装片式电阻器B的部分。然而，当膏状焊料的量不足时，不会形成适当的焊脚。以这种方式，在常规方法中不能可靠地形成焊脚。

此外，片式电阻器B的常规制造方法需要将金属板90’和91’结合在一起以及加工金属板91’的步骤。这些都是花费相对较长时间的棘手工作，从而降低了片式电阻器B的制造效率。

发明内容

在上述条件下提出了本发明，其目的在于提供确保在表面安装过程中适当地形成焊脚的片式电阻器。本发明的另一目的在于提供用于适当、有效地制造这种片式电阻器的方法。

根据本发明的第一方面，提供一种包括片式电阻器元件的片式电阻器，上述片式电阻器元件设置有第一电极和第二电极。片式电阻器元件由金属制成，并且包括第一到第六表面。第一表面和第二表面在第一方向上彼此间隔开。类似地，第三表面和第四表面在垂直于第一方向的第二方向上彼此间隔开，第五表面和第六表面在垂直于第一方向、并且垂直于第二方向的第三方向上彼此间隔开。第一电极和第二电极在电阻器元件上形成，并且在第二方向上彼此间隔开。第一电极在电阻器元件上直接形成，以在第一表面、第三表面和第二表面上连续延伸。第二电极在电阻器元件上直接形成，以在第一表面、第四表面和第二表面上连续延伸。

优选地，第一表面和第二表面可以形成有覆盖第一电极和第二电极之间的区域的绝缘膜。

优选地，第一电极和第二电极可以由Cu制成。

优选地，片式电阻器在第三方向上的尺寸可以大于在第二方向上的尺寸，或者在第二方向上的尺寸大于在第三方向上的尺寸。

根据本发明的第二方面，提供一种制造片式电阻器的方法。根据该方法，制备细长的电阻器元件条，该电阻器元件条具有矩形横截面，并包括在所述条的厚度方向上彼此间隔开的第一表面和第二表面。然后，以如下方式在第一表面和第二表面上分别形成细长的第一绝缘膜和细长的第二绝缘膜：使得第一绝缘膜没有覆盖第一表面的在第一表面的宽度方向上彼此间隔开的两个边缘区域，并且第二绝缘膜没有覆盖第二表面的在第二表面的宽度方向上彼此间隔开的两个边缘区域。然后，通过在没有被第一绝缘膜和第二绝缘膜覆盖的电阻器元件条的暴露部分上镀敷，形成导体层。最后，通过在所述条的纵向上以一定间隔切割，分割上述的电阻器元件条。

在优选的实施方式中，电阻器元件条可以在所述条的纵向上沿着预先设置的操作线搬送，该操作线设置有用于形成第一绝缘膜和第二绝缘膜的绝缘膜形成部，并设置有用于形成导体层的导体层形成部。电阻器元件条的分割在所述条已经通过绝缘膜形成部和导体层形成部之后进行。

根据本发明的第三方面，提供另一种制造片式电阻器的方法。根据该方法，制备电阻器元件框架，该电阻器元件框架包括多个细长的电阻器元件条和用于连接各个电阻器元件条的端部的连接部，其中电阻器元件条彼此平行并且间隔开，并且电阻器元件条的每一个均具有在条的厚度方向上彼此间隔开的第一表面和第二表面。然后，对于电阻器元件条集体进行绝缘膜形成、导体层形成和纵向分割。具体的，在绝缘膜形成中，细长的第一绝缘膜以如下方式在每个电阻器元件条的第一表面上形成：使得第一绝缘膜没有覆盖第一表面的在第一表面的宽度方向上彼此间隔开的两个边缘区域。类似地，细长的第二绝缘膜以如下方式在每个电阻器元件条的第二表面上形成：使得第二绝缘膜没有覆盖第二表面的在第二表面的宽度方向上彼此间隔开的两个边缘区域。然后，在导体层形成中，通过在没有被第一绝缘膜和第二绝缘膜覆盖的每个电阻器元件条的暴露部分上镀敷，形成导体层。最后，在纵向分割中，通过在电阻器元件条的纵向上以一定间隔切割，分割每个电阻器元件条。

本发明的其它特征和优点参照附图从下文给出的详细说明将会是显而易见的。

附图说明

图1是显示根据本发明的片式电阻器的第一实施方式的透视图；

图2是沿着图1的线II-II的横截面视图；

图3是显示用于根据本发明的片式电阻器制造方法的第一实施方式的电阻器元件框架的实施例的透视图；

图4是显示在根据本发明的片式电阻器制造方法的第一实施方式中形成绝缘膜的步骤的透视图；

图5是显示在根据本发明的片式电阻器制造方法的第一实施方式中形成导体层的步骤的透视图；

图6是显示在根据本发明的片式电阻器制造方法的第一实施方式中分割电阻器元件条的步骤的透视图；

图7是显示根据本发明的片式电阻器的第一实施方式的一个变化方式的平面图；

图8是显示根据本发明的片式电阻器的第一实施方式的另一变化方式的平面图；

图9是显示用于根据本发明的片式电阻器制造方法的第一实施方式的电阻器元件框架的另一实施例的透视图；

图10是显示根据本发明的片式电阻器的第二实施方式的透视图；

图11是显示根据本发明的片式电阻器制造方法的第二实施方式的透视图；

图12是显示根据本发明的片式电阻器制造方法的第三实施方式中形成绝缘膜的步骤的透视图；

图13是显示根据本发明的片式电阻器制造方法的第三实施方式中的导体层形成部的截面图；

图14是显示在根据本发明的片式电阻器制造方法的第三实施方式中的其上形成有导体层的电阻器元件圈(hoop)的透视图；

图15是显示在根据本发明的片式电阻器制造方法的第三实施方式中的分割电阻器元件圈的步骤的透视图；和

图16是显示片式电阻器的常规制造方法的一个实例的透视图。

具体实施方式

以下将参照附图说明本发明的优选实施方式。

图1和2显示了根据本发明第一实施方式的片式电阻器。该实施方式的片式电阻器A1包括电阻器元件1、绝缘膜2A、2B和一对电极3。

电阻器元件1由金属制成，其形式是俯视呈矩形的薄片，并且厚度恒定。作为电阻器元件1的材料，可以使用基于Fe-Cr的合金、基于Ni-Cr的合金或基于Ni-Cu的合金。然而，电阻器元件1的材料不限于这些，适当地选择具体电阻适合于电阻器元件1的尺寸和所需电阻的金属材料。

绝缘膜2A和2B二者均为由例如环氧树脂的树脂制成的涂层膜。绝缘膜2A覆盖成对电极3之间的电阻器元件1的下表面1a。绝缘膜2B覆盖成对电极3之间的电阻器元件1的上表面1b。

成对电极3在x方向上彼此间隔开。电极3由焊料可湿性高于电阻器元件1的焊料可湿性的金属制成。例如，电极3由Cu制成。每一个电极3包括在电阻器元件1的X方向上覆盖端面1c或1d的电极端部31、覆盖与端面1c或1d连接的下表面1a的一部分的电极下部32、和覆盖与端面1c或1d连接的上表面1b的一部分的电极上部33。这些电极部31、32和33彼此连接，以整体上呈U形。

如图2更好地所示，电极下部32的各个内端面与绝缘膜2A的两个端面21a连接。也就是说，电极下部32之间的距离由绝缘膜2A的端面21a限定，并且等于绝缘膜2A的宽度s1。电极下部32在X方向上的尺寸大于电极上部33在X方向上的尺寸。

例如，电阻器元件1的厚度可以是大约100-500μm，绝缘膜2A、2B的厚度可以是大约20μm，电极3的厚度可以是大约30-200μm。电阻器元件1的长度和宽度均可以是大约2-7mm。然而，电阻器元件1的尺寸取决于所需的电阻而变化，可以与上述不同。片式电阻器A1设计成低电阻电阻器，成对电极3之间(装配侧上的电极下部32之间)的电阻大约为1-10mΩ。

图3-6显示了根据本发明第一实施方式的片式电阻器制造方法。首先，在该方法中，制备如图3所示的电阻器元件框架1’。电阻器元件框架1’可以由诸如基于Fe-Cr的合金、基于Ni-Cr的合金或基于Ni-Cu的合金制成，并且包括多个电阻器元件条1A和连接部11。电阻器元件条1A的形式是横截面呈矩形的条，并且布置成彼此平行。连接部11将电阻器元件条1A各自的一端彼此连接。

然后，如图4所示，绝缘膜2B’和2A’分别形成在每个电阻器元件条1A的上表面和下表面上。具体地，绝缘膜2A’形成为在电阻器元件条1A的下表面上具有恒定宽度，但下表面的两个宽度方向相对端除外。绝缘膜2B’形成为在电阻器元件条1A的上表面上具有恒定宽度，但上表面的两个宽度方向相对端除外。在该实施方式中，绝缘膜2B’的宽度稍大于绝缘膜2A’的宽度。绝缘膜2A’、2B’使用诸如环氧树脂通过例如丝网印刷(screen printing)的厚膜印刷(thick film printing)形成。通过厚膜印刷，可以形成具有所需宽度和厚度的绝缘膜2A’、2B’。如果需要，可以进行在绝缘膜2B’的表面上作标记的处理。

然后，如图5所示，在每一个电阻器元件条1A的不被绝缘膜2A’和2B’覆盖的部分处形成导体层3’。导体层3’可以通过，例如，Cu镀敷来形成。尽管电镀和无电镀敷均可以用作镀敷方法，优选地使用电镀。电镀适于形成厚度相对较大的导体层3’。通过镀敷，导体层3’直接、同时形成在电阻器元件条1A的所有暴露部分(不被绝缘膜2A’和2B’覆盖的部分)上。此外，通过镀敷，可以形成尺寸准确的导体层3’而不在导体层3’和绝缘膜2A’、2B’之间形成间隙。此外，通过控制镀敷条件，可靠地形成具有所需厚度的导体层3’。

然后，如图6所示，将每一个电阻器元件条1A分割。这种分割通过相继沿着垂直于电阻器元件条1A的纵向而延伸的切割线CL来切割每一个电阻器元件条1A而执行。通过该分割步骤，获得多个片式电阻器A1。

通过上述片式电阻器制造方法，可以通过改变图6所示的切割线之间的间距来获得具有不同长度/宽度比率的片式电阻器A1。例如，当切割线CL之间的间距设置成相对较大时，获得图7所示的片式电阻器A1。当切割线CL之间的间距设置成相对较小时，获得图8所示的片式电阻器A1。在图8所示的片式电阻器A1中，在垂直于X方向的方向上的尺寸大大小于X方向上的尺寸。图7与图8中所示的片式电阻器A1的电阻彼此不同。具体地，图7所示的片式电阻器A1的电阻大大低于图8所示的片式电阻器A1的电阻。通过进一步改变切割线CL之间的间距，可以获得长度/宽度比率不同于图7和图8所示的片式电阻器A1的多种片式电阻器。

以下将说明根据该实施方式的片式电阻器A1和片式电阻器A1的制造方法的优点。

将该实施方式的片式电阻器A1通过例如回流焊接表面装配在所需的物体上。在回流焊接中，将膏状焊料施用于物体将要安装片式电阻器A1的区域处设置的终端。片式电阻器A1放置成电极3的电极下部32与该部分接触，并在回流炉中加热。

电极3的材料——Cu的焊料可湿性高于形成电阻器元件1的合金的焊料可湿性。在该实施方式中，电极3在电阻器元件1的下表面1a、端面1c或1d和上表面1b上连续延伸。因此，在表面装配片式电阻器A1时，焊剂也很容易粘附到电极端部31和电极上部33。结果，由图1中的虚线指示的焊脚Hf适当地形成。因此，基于是否存在焊脚Hf，很容易确定片式电阻器A1是否被适当地装配。此外，焊脚Hf增强了片式电阻器A1的焊接粘结强度。而且，在片式电阻器A1操作期间生成的热量经由焊脚Hf有效地散发到大气或电路板处。因此，防止了片式电阻器A1的温度过度升高。

通过使用前述镀敷技术，电极3很容易形成为覆盖包括电阻器元件1的端面1c或1d和上表面1b以及下表面1a的宽的区域。由于电极3在这样宽的区域上形成，则形成足够大的焊脚Hf。大的焊脚Hf在增强粘结强度和防止操作过程中片式电阻器的温度升高方面是有优势的。

在该实施方式的片式电阻器A1中，成对电极3之间的距离在通过厚膜印刷形成绝缘膜2A作为图案(pattern)时被限定。因此，尺寸精度很容易提高。结果，在片式电阻器A1中，获得接近于所需值的额定电阻。

制造片式电阻器A1的方法使用例如厚膜印刷和镀敷的有效技术并且不涉及例如不同种类金属的结合或机械加工的复杂工作。因此，由该方法，有效地制造多个片式电阻器A1。包括多个电阻器元件条1A的电阻器元件框架1’的使用对于有效制造大量片式电阻器A1是十分有效的。此外，通过改变切割线CL之间的距离，可以适当地设置片式电阻器A1在X方向上和在垂直于X方向的方向上的尺寸。因此，可从单个电阻器元件框架1’获得具有不同电阻的片式电阻器A1。

而且，通过改变图6所示的切割线CL之间的距离，可以制造包括如图7和图8所示的片式电阻器在内的具有不同长度/宽度比率的片式电阻器A1。因此，可以在不改变制造方法的情况下有效地制造具有不同电阻的片式电阻器A1。

图9-15显示了本发明的其它实施方式。在这些附图中，与前述实施方式中的那些元件相同或相似的元件由与前述实施方式中使用的那些相同的附图标记指示。

图9显示了在参照图3-6的片式电阻器制造方法中使用的电阻器元件框架1’的其它实例。与上述电阻器元件框架1’不同，图9所示的电阻器元件框架1’包括一对连接部11。电阻器元件条1A布置成彼此平行，并通过成对的连接部11在各自的两端彼此连接。当该电阻器元件框架1’用于图3-6所示的制造方法时，同样有效地制造片式电阻器A1。成对的连接部11增强了电阻器元件框架1’的强度。

图10显示了根据本发明第二实施方式的片式电阻器。该实施方式的片式电阻器A2除了第一实施方式的片式电阻器A1的部件之外还包括一对焊料层4。每一个焊料层4通常侧视呈U形，并且覆盖相应电极3的表面。例如，焊料层4由Sn制成。焊料层4的厚度为，例如，大约5-20μm。

以这种设置，所有其上将要形成有焊脚Hf的表面均覆盖有焊料层4，这有利于形成焊脚Hf。电极3的材料——Cu的焊料可湿性高于电阻器元件1的材料的焊料可湿性。因此，与焊料层4直接形成在电阻器元件1上的结构相比，更加可靠地形成焊料层4。

图11显示了根据本发明的片式电阻器制造方法的第二实施方式。具体地，该图显示的是制造上述片式电阻器A2的方法。在该方法中，首先，如图11(a)所示，制备条形式的电阻器集合体(aggregate)A2’。为了制备电阻器集合体A2’，与第一实施方式的制造方法相类似，在电阻器元件条1A的两个表面上形成绝缘膜2A’和2B’，然后在电阻器元件条1A的暴露部分处形成导体层3’。然后，在导体层3’上形成焊料层4’，从而获得电阻器集合体A2’。焊料层4’可以通过镀敷形成。然后，如图11(b)所示，将电阻器集合体A2’相继切开，并沿着切割线CL分割，从而获得多个片式电阻器A2。从图中可以看出，切割线CL在电阻器元件条1A的纵向上以相等的间隔设置，当俯视时，每一条线CL垂直于条1A的纵向而延伸。

图12-15显示了根据本发明的片式电阻器制造方法的第三实施方式。在该实施方式中，如图12所示，使用电阻器元件圈(hoop)1B作为电阻器元件的材料。该电阻器元件圈1B的形式是具有矩形横截面的条带。例如，在使用之前将圈1B保存成缠绕在卷轴上(未示出)。在制造过程中，电阻器元件圈1B从卷轴上抽出，并沿着由多个辊限定的路径搬送。沿着该路径相继设置绝缘膜形成部、导体层形成部和分割部。

图12显示了在绝缘膜形成部中形成绝缘膜2A’和2B’的步骤。在绝缘膜形成部中，设置有用于施用例如环氧树脂的装置。优选地，如图所示，施用装置可以包括一对布置成夹住电阻器元件圈1B的施用辊RL。施用辊RL设计成在恒定的宽度连续施用环氧树脂。因此，当电阻器元件圈1B经过施用辊RL之间时，形式为宽度恒定的条带的绝缘膜2A’和2B’在电阻器元件圈1B的上表面和下表面上形成。

图13显示了导体层形成部的一个实例。导体层形成部包括镀敷路径Pt和用于将电阻器元件圈1B朝着镀敷路径Pt搬送的辊。镀敷路径Pt是用于进行例如Cu的电镀的部分，并包含镀液。图14显示了经过镀敷路径Pt之后的电阻器元件圈1B。通过在镀敷路径Pt中进行电镀，在电阻器元件圈1B的不被绝缘膜2A’、2B’覆盖的部分形成Cu导体层3’。可以通过无电镀敷代替电镀来形成导体层3’。

如图15所示，在进行镀敷步骤之后，电阻器元件圈1B被搬送到分割部。该实施方式的分割部包括一对切割刀片BL作为切割装置。切割刀片BL设计成以定期的时间间隔来切割处于以恒定速度搬送过程中的电阻器元件圈1B。结果，电阻器元件圈1B被分割成相同尺寸的多个片式电阻器A1。通过该制造方法，获得如图1所示的片式电阻器A1。当导体层形成部的下游额外地设置有用于进行Sn镀敷的部分时，则获得如图10所示的片式电阻器A2。

根据该实施方式，片式电阻器A1、A2不是通过分批生产制造，而是通过流水线生产制造。这十分有利于提高片式电阻器A1、A2的制造效率。

根据本发明的片式电阻器制造方法不限于前述实施方式。根据本发明的制造方法的具体结构可以在设计上以多种方式加以变化。

在上述片式电阻器A1、A2中，电阻器元件1的侧表面1e和1f被暴露。然而，除此之外，绝缘膜可以进一步设置成覆盖侧表面1e和1f。当侧表面1e和1f被绝缘膜覆盖时，在表面装配片式电阻器A1、A2时，能够防止焊料过度地粘附到电阻器元件1上。

Claims (8)

1.一种片式电阻器，其包括：

片式电阻器元件，其由金属制成，并且包括第一到第六表面，第一表面和第二表面在第一方向上彼此间隔开，第三表面和第四表面在垂直于所述第一方向的第二方向上彼此间隔开，第五表面和第六表面在垂直于所述第一方向、并且垂直于所述第二方向的第三方向上彼此间隔开；

第一电极和第二电极，其在所述电阻器元件上形成，并且在所述第二方向上彼此间隔开；和

绝缘膜，其形成在所述第一表面和所述第二表面，仅覆盖所述第一表面和所述第二表面的、位于所述第一电极和所述第二电极之间的区域，

其中所述第一电极在所述电阻器元件上直接形成，并且在所述第一表面、所述第三表面和所述第二表面上连续延伸，

其中所述第二电极在所述电阻器元件上直接形成，并且在所述第一表面、所述第四表面和所述第二表面上连续延伸。

2.如权利要求1所述的片式电阻器，其中所述第一电极和所述第二电极由焊料可湿性比所述电阻器元件的焊料可湿性高的金属制成。

3.如权利要求1所述的片式电阻器，其中所述第一电极和所述第二电极由Cu制成。

4.如权利要求1所述的片式电阻器，其中所述片式电阻器在所述第三方向上的尺寸大于在所述第二方向上的尺寸。

5.如权利要求1所述的片式电阻器，其中所述片式电阻器在所述第二方向上的尺寸大于在所述第三方向上的尺寸。

6.一种制造片式电阻器的方法，所述方法包括以下步骤：

制备细长的电阻器元件条，所述电阻器元件条具有矩形横截面，并包括在所述条的厚度方向上彼此间隔开的第一表面和第二表面；

在所述第一表面和所述第二表面上分别形成细长的第一绝缘膜和细长的第二绝缘膜，所述第一绝缘膜没有覆盖所述第一表面的两个边缘区域，所述第一表面的所述两个边缘区域在所述第一表面的宽度方向上彼此间隔开，所述第二绝缘膜没有覆盖所述第二表面的两个边缘区域，所述第二表面的所述两个边缘区域在所述第二表面的宽度方向上彼此间隔开；

通过在没有被所述第一绝缘膜和所述第二绝缘膜覆盖的所述电阻器元件条的暴露部分上镀敷，形成导体层；和

通过在所述条的纵向上以一定间隔切割所述条，分割所述电阻器元件条。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述电阻器元件条在所述条的纵向上沿着一路径搬送，所述路径设置有用于形成所述第一绝缘膜和所述第二绝缘膜的绝缘膜形成部、和用于形成所述导体层的导体层形成部，并且其中所述电阻器元件条的分割在所述条已经通过所述绝缘膜形成部和所述导体层形成部之后进行。

8.一种制造片式电阻器的方法，所述方法包括以下步骤：

制备电阻器元件框架，其包括多个细长的电阻器元件条和用于连接各个电阻器元件条的端部的连接部，所述电阻器元件条彼此平行并且间隔开，所述电阻器元件条的每一个均具有在每个所述条的厚度方向上彼此间隔开的第一表面和第二表面；

对于所述电阻器元件条集体进行绝缘膜形成；

对于所述电阻器元件条集体进行导体层形成；

对于所述电阻器元件条集体进行纵向分割；

其中在所述绝缘膜形成中，细长的第一绝缘膜在每个电阻器元件条的所述第一表面上形成，所述第一绝缘膜没有覆盖所述第一表面的两个边缘区域，所述第一表面的所述两个边缘区域在所述第一表面的宽度方向上彼此间隔开，并且细长的第二绝缘膜在每个电阻器元件条的所述第二表面上形成，所述第二绝缘膜没有覆盖所述第二表面的两个边缘区域，所述第二表面的所述两个边缘区域在所述第二表面的宽度方向上彼此间隔开，

其中在所述导体层形成中，通过在没有被所述第一绝缘膜和所述第二绝缘膜覆盖的每个电阻器元件条的暴露部分上镀敷，形成导体层；

其中在所述纵向分割中，通过在每个电阻器元件条的纵向上以一定间隔切割，分割所述每个电阻器元件条。

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