CN103680787B - 一种柔性精密电阻器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性精密电阻器及其制备方法，其从下至上由第一陶瓷纤维层、电阻薄膜层、第二陶瓷纤维层以及保护层构成，电阻体外部包覆有钝化保护层；电极的电极连接部穿过钝化保护层、保护层以及第二陶瓷纤维层与电阻薄膜层相连。第一陶瓷纤维层和第二陶瓷纤维层为柔韧性良好的陶瓷纤维层；电阻薄膜层为可提供高精度、低温漂系数的金属、合金材料层；保护层以及钝化保护层为可以提供钝化保护的无机、有机化合物薄膜层。本发明在金属电阻薄膜层上下包覆陶瓷纤维层，而陶瓷纤维热稳定性能良好，同时具有均匀、连续、致密，柔韧性良好等力学性能，制成的电阻器也具有柔韧性良好、高精度以及低温漂系数的优点，可适用于打线连接的集成电路产品。

Description

一种柔性精密电阻器及其制备方法

技术领域：

本发明涉及电子元器件技术领域，具体地说是涉及一种柔性精密电阻器及其制备方法。

背景技术：

现有的精密贴片电阻大多采用片式电阻的生产工艺，在陶瓷基底上沉积合金电阻材料层，形成电极及保护层，其利用陶瓷与合金相结合组成高精密度、低温漂系数的片式电阻器。中国专利CN201576518U、CN101872667A等即公开了几种贴片电阻及其制造方法，这些片式电阻不具备柔性特征。

可查见的柔性电阻是基于柔性的绝缘膜上涂覆、印刷、沉积合金电阻层，如中国专利CN2777716Y公开了一种粘贴式柔性电阻，其是通过印刷方法在绝缘的薄膜上印刷高阻薄膜层，在高阻薄膜层一端或两端印刷上导电膜，使高阻薄膜与导电膜相连，并且在绝缘薄膜反面涂敷或者贴上不干胶从而形成可粘贴的柔性电阻，但是该粘贴式柔性电阻无法达到高精密性、低温度系数的效应。

现有的柔性电阻主要是将金属电阻体制作在柔性/可延性塑料或薄金属基板上，在具备柔性的同时却少能同时兼备电阻的高精密性及低温漂系数等高性能特性。精密电阻被广泛应用于各种电子产品之中，随着柔性电子技术的发展，市场对具备柔性精密电阻的需求日益增长，因此，研制具有高精密度及低温漂系数的柔性精密电阻也成为迫切需要。

发明内容：

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足之处，提供一种柔性精密电阻器及其制备方法，该柔型精密电阻器具有柔韧性良好、高精度以及低温漂系数的优点，适用于打线连接的集成电路产品。

为实现上述目的，本发明的柔性精密电阻器的制备方法包括有如下步骤：

(1)、首先在衬底表面沉积一层牺牲层；

(2)、将可形成陶瓷纤维膜的凝胶可织性溶胶旋涂至牺牲层表面；

(3)、高温煅烧凝胶可织性溶胶，形成第一陶瓷纤维层；

(4)、在陶瓷纤维层表面采用物理气相或化学气相沉积金属或合金成分的电阻薄膜层；

(5)、再次将可形成陶瓷纤维膜的凝胶可织性溶胶旋涂至电阻薄膜层表面；

(6)、高温煅烧凝胶可织性溶胶，形成第二陶瓷纤维层；

(7)、在第二陶瓷纤维层表面沉积保护层；

(8)、旋涂光刻胶并且光刻、干法刻蚀将电阻图形化，之后去除残留光刻胶；

(9)、沉积钝化保护层；

(10)、旋涂光刻胶并且光刻、干法刻蚀形成电极与电阻薄膜层的连接孔，之后去除残留光刻胶；

(11)、在钝化保护层表面以及连接孔内部通过物理气相或化学气相沉积导电材料于连接孔至电阻薄膜层，形成电极及电极连接部；

(12)、去除衬底和牺牲层。

作为上述技术方案的优选，所述的牺牲层材料可以为锗，或者是其它可以通过后续工艺加以去除的材料。

作为上述技术方案的优选，步骤(2)和步骤(5)中所述的可形成陶瓷纤维膜的凝胶可织性溶胶可为沉积氧化铝的铝氧凝胶可织性溶胶，也可以是可形成其它陶瓷纤维膜的凝胶。

作为上述技术方案的优选，所述的铝氧凝胶可织性溶胶可采用如下比例、方法配置：将六水合氯化铝3g、正硅酸四乙酯0.26ml、异丙醇铝4.6g、无水乙醇8ml、冰醋酸0.8ml、盐酸2ml、聚乙烯吡咯烷酮0.2g加去离子水搅拌至透明即可得到铝氧凝胶可织性溶胶。

作为上述技术方案的优选，步骤(3)和步骤(6)中所述的高温煅烧凝胶可织性溶胶，形成氧化铝陶瓷纤维层，也可以是可形成其它成分的陶瓷纤维；采用的高温煅烧方法如下：先以2℃/min升温到600℃，保温120min，再以5℃/min升温到800℃，恒温120min，可得到γ-Al₂O₃纤维，然后直接将其放入1400℃高温炉煅烧120min，可获得α-Al₂O₃氧化铝陶瓷纤维。

作为上述技术方案的优选，步骤(4)中所述的电阻薄膜层可以是采用物理气相沉积成分比例为50：50的CrNi合金，也可以是其它可提供高精度、低温漂系数的金属、合金材料。

作为上述技术方案的优选，步骤(7)中所述的保护层可以为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅，也可以是其它无机、有机化合物薄膜层。

作为上述技术方案的优选，步骤(9)中所述的钝化保护层可以为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅，也可以是其它无机、有机化合物薄膜层。

本发明的柔性精密电阻器，包括有电阻体和电极，所述的电阻体从下至上由第一陶瓷纤维层、电阻薄膜层、第二陶瓷纤维层以及保护层构成，电阻体外部包覆有钝化保护层；电极的电极连接部穿过钝化保护层、保护层以及第二陶瓷纤维层与电阻薄膜层相连。

作为上述技术方案的优选，所述的第一陶瓷纤维层和第二陶瓷纤维层为氧化铝陶瓷纤维层或其它的陶瓷纤维膜；电阻薄膜层为可提供高精度、低温漂系数的金属、合金材料层；保护层以及钝化保护层为可以提供钝化保护的无机、有机化合物薄膜层。

本发明的有益效果在于：其在金属电阻薄膜层上下包覆陶瓷纤维层，而陶瓷纤维热稳定性能良好，同时具有均匀、连续、致密，柔韧性良好等力学性能，制成的电阻器也具有柔韧性良好、高精度以及低温漂系数的优点，可适用于打线连接的集成电路产品。

附图说明：

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明的剖视结构示意图；

图2为本发明的制备方法流程图之一；

图3为本发明的制造方法流程图之二；

图4为本发明的制造方法流程图之三；

图5为本发明的制造方法流程图之四；

图6为本发明的制造方法流程图之五；

图7为本发明的制造方法流程图之六；

图8为本发明的制造方法流程图之七；

图9为本发明的制造方法流程图之八；

图10为本发明的制造方法流程图之九；

图11为本发明的制造方法流程图之十；

图12为本发明的制造方法流程图之十一。

具体实施方式：

以下所述为体现本发明原理的一个较佳实施例，需要说明的是：附图是本发明理想化实施例的示意图，其中各部分所示的形状和大小并不代表实际形状和尺寸。但其还是完整反映了区域与各个部分之间的相互位置，特别是组成部分之间的上下和相邻关系。

见图1所示：本发明的柔性精密电阻器包括电阻体10以及电极20，电阻体10从下至上由第一陶瓷纤维层11、电阻薄膜层12、第二陶瓷纤维层13以及保护层14构成，电阻体10外部还包覆有钝化保护层15；电极20的电极连接部21穿过钝化保护层15、保护层14以及第二陶瓷纤维层13与电阻薄膜层12相连。

下面通过实施例简叙一下本发明的柔性精密电阻器的制备方法，需要说明的是：本发明可能通过很多种方法制备，以下所述的实施例只是描述了一个由本发明所公开的柔性精密电阻器的制备方法中的部分工序。

(一)、首先，先在衬底100表面沉积一层牺牲层110，如图2所示，该牺牲层110可以是锗，或者其它可以通过后续的工艺加以去除的材料；

(二)、将沉积氧化铝的铝氧凝胶可织性溶胶旋涂至表面，如图2所示，也可以是可形成其它的陶瓷纤维膜的凝胶。其中铝氧凝胶可织性溶胶可以采用如下比例、方法配制：将六水合氯化铝3g、正硅酸四乙酯0.26ml、异丙醇铝4.6g、无水乙醇8ml、冰醋酸0.8ml、盐酸2ml、聚乙烯吡咯烷酮0.2g加去离子水搅拌至透明，即可得到铝氧凝胶可织性溶胶；其中具体的比例可根据实际情况调整。

(三)、高温煅烧铝氧凝胶可织性溶胶，形成α-Al₂O₃氧化铝第一陶瓷纤维层12，也可以是可形成其它成分的陶瓷纤维。可采用的高温煅烧方法可以是：先以2℃/min升温到600℃，保温120min，再以5℃/min升温到800℃，恒温120min，可得到γ-Al₂O₃纤维，然后直接将其放入1400℃高温炉煅烧120min，可获得α-Al₂O₃陶瓷纤维；其中具体的工艺时间、温度可根据实际情况调整。

(四)、沉积电阻薄膜层12，如图2所示，可以是物理气相沉积、也可以是化学气相沉积的金属或合金成份的电阻薄膜层。采用的电阻薄膜层可以是采用物理气相沉积的成份比例为50:50的CrNi合金，也可以是其它比例的如CrNiSi、CrSi等多种可提供高精度、低温漂系数的金属或合金材料；

(五)、如图2所示，再次将可沉积氧化铝的铝氧凝胶可织性溶胶旋涂至电阻薄膜层12表面，也可以是可形成其它成分的陶瓷纤维，其中铝氧凝胶可织性溶胶可以采用如下比例、方法配制：将六水合氯化铝3g、正硅酸四乙酯0.26ml、异丙醇铝4.6g、无水乙醇8ml、冰醋酸0.8ml、盐酸2ml、聚乙烯吡咯烷酮0.2g加去离子水搅拌至透明，即可得到铝氧凝胶可织性溶胶；其中具体的比例可根据实际情况调整。

(六)、如图2所示，高温煅烧形成氧化铝(α-Al₂O₃)第二陶瓷纤维层13，也可以是可形成其它成分的陶瓷纤维。可采用的高温煅烧方法可以是：先以2℃/min升温到600℃保温120min,再以5℃/min升温到800℃恒温120min可得到γ-Al₂O₃纤维，然后直接将其放入1400℃高温炉煅烧120min，可获得α-Al₂O₃陶瓷纤维；其中具体的工艺时间、温度可根据实际情况调整。

(七)、如图2所示：沉积较薄的保护层14，可以是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等无机化合物薄膜层，厚度可以为10nm～500um；

(八)、如图3所示：旋涂光刻胶30，并且光刻、干法刻蚀将电阻合金层图形化，形成光阻图案区域A；之后，如图4所示去除残留光刻胶30；

(九)、如图5所示：沉积钝化保护层15，钝化保护层15可以是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等，也可以是提供钝化保护的无机、有机化合物薄膜层，厚度可以为10nm～1000um；

(十)、如图6所示：在钝化保护层15上旋涂光刻胶40，并且光刻、干法刻蚀形成光阻图案区域B，光阻图案区域B即为电极与电阻体的连接孔；之后，如图7所示去除残留光刻胶40；

(十一)、如图8所示：在钝化保护层15表面以及连接孔B内部通过物理气相或化学气相沉积导电材料于连接孔B至电阻薄膜层12，形成电极20及电极连接部21；

(十二)、如图9所示：旋涂光刻胶50，并且光刻、干法刻蚀将电阻合金层图形化，先光刻形成如图10所示的光阻图案区域C；之后，如图11所示，采用干法刻蚀露出独立的电极20；

(十三)、如图12所示：去除衬底100和牺牲层110，对于可选用的锗衬底牺牲层，可采用双氧水处理直至电阻器与衬底100完全剥离；

(十四)、最后，切割形成如图1所示的独立的由陶瓷纤维包裹电阻体的电阻器。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种柔性精密电阻器的制备方法，其特征在于包括有如下步骤：

(1)、首先在衬底表面沉积一层牺牲层；

(2)、将可形成陶瓷纤维膜的凝胶可织性溶胶旋涂至牺牲层表面；

(3)、高温煅烧凝胶可织性溶胶，形成第一陶瓷纤维层；

(4)、在陶瓷纤维层表面沉积金属成分的电阻薄膜层；

(5)、再次将可形成陶瓷纤维膜的凝胶可织性溶胶旋涂至电阻薄膜层表面；

(6)、高温煅烧凝胶可织性溶胶，形成第二陶瓷纤维层；

(7)、在第二陶瓷纤维层表面沉积保护层；

(8)、旋涂光刻胶并且光刻、干法刻蚀将电阻图形化，之后去除残留光刻胶；

(9)、沉积钝化保护层；

(10)、旋涂光刻胶并且光刻、干法刻蚀形成电极与电阻薄膜层的连接孔，之后去除残留光刻胶；

(11)、在钝化保护层表面以及连接孔内部通过沉积导电材料于连接孔至电阻薄膜层，形成电极及电极连接部；

(12)、去除衬底和牺牲层。

2.根据权利要求1所述的柔性精密电阻器的制备方法，其特征在于：所述的牺牲层材料为锗，或者是其它可以通过后续工艺加以去除的材料。

3.根据权利要求1所述的柔性精密电阻器的制备方法，其特征在于：步骤(2)和步骤(5)中所述的可形成陶瓷纤维膜的凝胶可织性溶胶为沉积氧化铝的铝氧凝胶可织性溶胶，或是可形成其它陶瓷纤维膜的凝胶。

4.根据权利要求3所述的柔性精密电阻器的制备方法，其特征在于：所述的铝氧凝胶可织性溶胶可采用如下比例、方法配置：将六水合氯化铝3g，正硅酸四乙酯0.26ml，异丙醇铝4.6g，无水乙醇8ml，冰醋酸0.8ml，盐酸2ml，以及聚乙烯吡咯烷酮0.2g加去离子水搅拌至透明即可得到铝氧凝胶可织性溶胶。

5.根据权利要求3所述的柔性精密电阻器的制备方法，其特征在于：步骤(3)和步骤(6)中所述的高温煅烧凝胶可织性溶胶，形成氧化铝陶瓷纤维层，或是可形成其它成分的陶瓷纤维；采用的高温煅烧方法如下：先以2℃/min升温到600℃，保温120min，再以5℃/min升温到800℃，恒温120min，可得到γ-Al₂O₃纤维，然后直接将其放入1400℃高温炉煅烧120min，可获得α-Al₂O₃氧化铝陶瓷纤维。

6.根据权利要求1所述的柔性精密电阻器的制备方法，其特征在于：步骤(4)中所述的电阻薄膜层是采用物理气相沉积成分比例为50：50的CrNi合金，或是其它可提供高精度和低温漂系数的金属材料。

7.根据权利要求1所述的柔性精密电阻器的制备方法，其特征在于：步骤(7)中所述的保护层为氧化硅，氮化硅，或氮氧化硅，或是其它无机或有机化合物薄膜层。

8.根据权利要求1所述的柔性精密电阻器的制备方法，其特征在于：步骤(9)中所述的钝化保护层为氧化硅，氮化硅，或氮氧化硅，或是其它无机或有机化合物薄膜层。

9.由权利要求1所述的制备方法得到的柔性精密电阻器，包括有电阻体和电极，其特征在于：所述的电阻体从下至上由第一陶瓷纤维层、电阻薄膜层、第二陶瓷纤维层以及保护层构成，电阻体外部包覆有钝化保护层；电极的电极连接部穿过钝化保护层、保护层以及第二陶瓷纤维层与电阻薄膜层相连。

10.根据权利要求9所述的一种柔性精密电阻器，其特征在于：所述的第一陶瓷纤维层和第二陶瓷纤维层为柔韧性良好的陶瓷纤维层；电阻薄膜层为可提供高精度和低温漂系数的金属材料层；保护层以及钝化保护层为提供钝化保护的无机或有机化合物薄膜层。