CN108154982B - 一种芯片式固定电阻及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种芯片式固定电阻，所述芯片式固定电阻包括基片和设置在基片表面的金属电极，所述基片是由高铝陶瓷粉、贵金属粉和玻璃粉混合后烧结而成的，具体地，按质量百分比计，所述高铝陶瓷粉占混合粉料的60‑99％，所述贵金属粉占混合粉料的0.5‑30％，所述玻璃粉占混合粉料的0.5‑10％。本发明还涉及所述的芯片式固定电阻的制作方法。本发明所述的芯片式固定电阻具有不产生自身电感、结构简单、体积小、可用于IC电路、电阻精度高的优点。

Description

一种芯片式固定电阻及其制作方法

技术领域

本发明属于电子元器件技术领域，特别是涉及一种芯片式固定电阻及其制作方法。

背景技术

在电气线路中，固定电阻是使用最频繁的元器件，在电阻元器件制备技术越来越成熟的今天，固定电阻的制作工艺日趋稳定，常规的固定电阻也基本固定在几种样式中。

现有固定电阻有碳膜电阻、水泥电阻、金属膜电阻、厚膜电阻、线绕电阻和SMD片式陶瓷电阻等多种不同类型。现有技术制备厚膜电阻主要是通过将电阻浆料印刷在基体上，然后通过激光调阻得到需要的阻值，制得固定电阻，其工艺过程大致如下：投放陶瓷基体→烧结正、背电极→烧结电阻层→烧结一次玻璃保护层→激光调阻→烧结二次玻璃保护层→印刷端电极→折粒→制作端头。

然而，现有的固定电阻具有以下缺点：

1)因自身结构原因，水泥电阻、绕线电阻、金属膜电阻、碳膜电阻和SMD片式陶瓷电阻都具备自身电感，基本上会在其内部形成电路从而导致自身电感的产生，而产生自身电感往往会影响其工作电路，导致使用效果不佳。

2)体积较大，因结构设计和工艺要求等原因，导致体积无法缩小，不利于节约电路空间成本。

3)无法与IC电路一起封装，应用范围窄。

4)精度低，电阻精度一般只能达到5-10％，最高仅为1-3％。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种芯片式固定电阻，其具有不产生自身电感、结构简单、体积小、可用于IC电路、电阻精度高等优点。

本发明采取的技术方案如下：

一种芯片式固定电阻，包括基片和设置在基片两表面的金属电极，所述基片是由高铝陶瓷粉、贵金属粉和玻璃粉混合后烧结而成的。

本发明提出一种全新的芯片式固定电阻，所述芯片式固定电阻的基片是由高铝陶瓷粉、贵金属粉和玻璃粉三种粉料混合后烧结而成的。

其中，高铝陶瓷粉：是指高铝陶瓷的粉料，其含有较高比例的氧化铝，具有极高的电阻率(ρ≥10¹¹kΩ·mm)，用于表现电阻性能；

贵金属粉：是指由贵金属调配成的粉料，具有优良的导电性质，主要用于与高铝陶瓷粉混合，通过其优良的导电性能降低整体材料的电阻率，复配不同比例的高铝陶瓷粉料与贵金属可以得到不同电阻率的产品，方便生产满足不同阻值需求的固定电阻产品；

玻璃粉：主要用于助熔降熔，高铝陶瓷材料本身属于耐高温材料，其熔点可达1600℃以上，不利于与贵金属粉的结合和生产加工，所以需要添加适量的玻璃粉以降低高铝陶瓷粉与贵金属粉的烧结温度。

相比于现有固定电阻，本发明所述的芯片式固定电阻具有全新的结构和外观，为电气线路设计带来全新的设计思路，并具备以下优点：

1)为芯片式结构，其整体结构就是一块结构致密的电阻，不会产生多余的电感，在工作时仅仅作为电阻，不会产生额外的性能，具有较高的可靠性。

2)在体积方面拥有可微小型化的优势，有利于节约电路空间成本，可以使用在一些传统厚膜电阻无法使用的电路设计中。

3)可与IC电路一起封装，独特的芯片式结构可以很好的应用在IC封装工艺上，应用范围更广。

4)电阻精度高，可达到0.1％-0.01％，其精度远远高于其它类型的固定电阻。

进一步地，按质量百分比计，所述高铝陶瓷粉占混合粉料的60-99％，所述贵金属粉占混合粉料的0.5-30％，所述玻璃粉占混合粉料的0.5-10％。

通过限定高铝陶瓷粉、贵金属粉和玻璃粉的用量比例在适宜范围内，有利于降低烧结温度，降低制备难度和能耗，同时确保烧结所得的基片获得致密的微观结构和合适的电阻率。

进一步地，所述高铝陶瓷粉为高岭土，高岭土是具有代表性的高铝陶瓷材料，来源易得，成本低廉。

进一步地，所述玻璃粉为硅酸盐玻璃粉，是一种比较好的降熔材料，可降低整体材料的烧结温度，并调整烧结后材料整体的致密程度。

进一步地，所述贵金属粉为铑、钌、钯、铂、金、银中的一种或多种混合的粉料。

进一步地，所述基片的两表面分别为正面和背面；

所述金属电极包括第一电极层和第二电极层，所述第一电极层和第二电极层分别覆盖在所述基片的两表面；或者，所述金属电极包括底电极层和两个端电极，所述底电极层覆盖在所述基片的背面，所述两个端电极分别设置在所述基片的正面的两端。

本发明还提供上述任一项所述的芯片式固定电阻的制作方法，该制作方法包括如下步骤：

(1)按配比称取高铝陶瓷粉、贵金属粉和玻璃粉制成混合粉料备用；

(2)将混合粉料压制成型后进行烧结，得到陶瓷锭，再将陶瓷锭切片，得到电阻陶瓷片；

(3)将金属浆料印刷在电阻陶瓷片的两表面，干燥后进行高温烧结，得到印刷在电阻陶瓷片两表面的金属电极层；

(4)测试印刷有金属电极层的电阻陶瓷片的电阻率，按照测试结果和所需芯片式固定电阻的阻值计算出单个芯片式固定电阻的尺寸大小，然后对印刷有金属电极层的电阻陶瓷片进行划切，得到单个的所述芯片式固定电阻。

本发明所述的制作方法工艺简单、易于实现、制备成本低，通过划切工艺调节所需的产品阻值，使产品的电阻精度能够达到较高水平。采用此工艺生产的电阻基本符合生产要求精度，并可以根据客户的需求生产出精度达到1％及以上的产品，所得产品温度系数较小，稳定性、可靠性较高，具有很好的市场发展潜力。

进一步地，步骤(1)具体为：按配比称取高铝陶瓷粉、贵金属粉和玻璃粉混合均匀，再依次进行球磨、烘干、过筛、预烧、研磨、烘干和过筛，制成混合粉料备用。

进一步地，步骤(2)中，所述压制的压强为200-400MPa，压制的时间为10-50秒，所述烧结的温度为900-1100℃。

进一步地，步骤(3)中，所述高温烧结的温度为840-920℃，时间为10-30分钟。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1为本发明的芯片式固定电阻第一种实施方式的结构图；

图2为本发明的芯片式固定电阻第二种实施方式的结构图；

图3为基片的微观结构示意图；

图4为本发明的芯片式固定电阻的制作流程示意图。

具体实施方式

请参阅图1和图2，图1为本发明的芯片式固定电阻第一种实施方式的结构图，图2为本发明的芯片式固定电阻第二种实施方式的结构图。

本发明提供的芯片式固定电阻包括基片1和金属电极2。

所述基片1为矩形片状结构，其两表面分别为正面和背面。

所述基片1是由高铝陶瓷粉、贵金属粉和玻璃粉三种粉料混合后烧结而成的。按质量百分比计，所述高铝陶瓷粉占混合粉料的60-99％，所述贵金属粉占混合粉料的0.5-30％，所述玻璃粉占混合粉料的0.5-10％。

如图3所示，在玻璃粉的助熔降熔作用下，烧结后形成的贵金属颗粒均匀掺入高铝陶瓷颗粒中，两者紧密结合，使所述基片1具有致密的微观结构。

具体地，所述高铝陶瓷粉是高铝陶瓷的粉料，优选为高岭土。所述玻璃粉优选为硅酸盐玻璃粉。所述贵金属粉为铑、钌、钯、铂、金、银中的一种或多种混合的粉料。

如图1所示，所述金属电极2包括第一电极层21和第二电极层22，所述第一电极层21和第二电极层22分别覆盖在所述基片1的正面和背面；

或者，如图2所示，所述金属电极2包括底电极层23和两个端电极24，所述底电极层23覆盖在所述基片1的背面，所述两个端电极24分别设置在所述基片1的正面的两端。

除了上述两种实施方式以外，所述金属电极2根据芯片式固定电阻型号的改变而具有多种变形。

所述金属电极2的材料优选为银。

请参阅图4，其为芯片式固定电阻的制作流程示意图，所述芯片式固定电阻的制作方法具体包括如下步骤：

(1)制备热敏半导体陶瓷粉料：

采用物理法(球磨法)进行制备，具体为：按配比称取高铝陶瓷粉、贵金属粉和玻璃粉混合均匀，再依次进行球磨、烘干、过筛、预烧、研磨、烘干和过筛，制成混合粉料3备用，所得混合粉料3即为热敏半导体陶瓷粉料。

除了物理法外，还可以采用化学法(溶胶-凝胶法)制备热敏半导体陶瓷粉料，包括制备溶胶、凝胶化、凝胶干燥、煅烧的步骤。

(2)成型烧结：

将混合粉料3置于橡胶模具中松装、振实，再将橡胶模具置于等静压机中采用200-400MPa的压强压制10-50秒，释压后取出压制成型的陶瓷锭4，然后将陶瓷锭4在1000±50℃下烧结，使其获得致密结构，再用内圆切割机将陶瓷锭4切片，得到厚度200-2000μm的电阻陶瓷片5。

(3)印刷电极：

将银浆料按所需样式印刷在电阻陶瓷片5的两表面，待银浆料干燥后以840-920℃进行高温烧结10-30分钟，得到印刷在电阻陶瓷片5两表面的银制金属电极层20。

(4)测试电阻率、划切：

用高精度电阻测试仪6测试整片印刷有金属电极层20的电阻陶瓷片5的阻值，根据测试结果、电阻陶瓷片5的面积和厚度、以及所需芯片式固定电阻的阻值，计算出单个芯片式固定电阻的尺寸大小，然后对印刷有金属电极层20的电阻陶瓷片5进行划切，电阻陶瓷片5被划切成基片1，金属电极层20被划切成金属电极2，得到单个的所述芯片式固定电阻。

例如：需要制备电阻R＝1000kΩ的芯片固定电阻，测得整片印刷有金属电极层20的电阻陶瓷片5的阻值R₀＝10.24kΩ，电阻陶瓷片5的尺寸为：长a＝20mm、宽b＝20mm、厚d＝0.5mm，根据公式ρ＝R₀·a·b/d，算出其电阻率ρ＝8192kΩ·mm，再根据公式S＝ρ·d/R，计算得划切出单个芯片式固定电阻的面积S＝4.096mm²，其尺寸为2.024×2.024mm左右。

(5)测试阻值、分选：

用高精度电阻测试仪6测试所得的芯片式固定电阻产品的阻值，分选出阻值合格的产品。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种芯片式固定电阻，包括基片和设置在基片两表面的金属电极，其特征在于：所述基片是由高铝陶瓷粉、贵金属粉和玻璃粉混合后经过压制，再高温烧结而成的，所述贵金属粉为铑、钌、钯、铂、金、银中的一种或多种混合的粉料；按质量百分比计，所述高铝陶瓷粉占混合粉料的60-99%，所述贵金属粉占混合粉料的0.5-30%，所述玻璃粉占混合粉料的0.5-10%；所述高铝陶瓷粉为高岭土，所述玻璃粉为硅酸盐玻璃粉；

所述基片的两表面分别为正面和背面；所述金属电极包括第一电极层和第二电极层，所述第一电极层和第二电极层分别覆盖在所述基片的正面和背面；或者，所述金属电极包括底电极层和两个端电极，所述底电极层覆盖在所述基片的背面，所述两个端电极分别设置在所述基片的正面的两端；

所述芯片式固定电阻按以下步骤制作而成：

（1）按配比称取高岭土、贵金属粉和硅酸盐玻璃粉混合均匀，再依次进行球磨、烘干、过筛、预烧、研磨、烘干和过筛，制成混合粉料备用；

（2）将混合粉料采用200-400MPa的压强压制10-50秒成型后，在1000±50℃下进行烧结，得到陶瓷锭，再将陶瓷锭切片，得到电阻陶瓷片；

（3）将金属浆料印刷在电阻陶瓷片的两表面，干燥后以840-920℃进行高温烧结10-30分钟，得到印刷在电阻陶瓷片两表面的金属电极；

（4）测试印刷有金属电极的电阻陶瓷片的电阻率，按照测试结果和所需芯片式固定电阻的阻值计算出单个芯片式固定电阻的尺寸大小，然后对印刷有金属电极的电阻陶瓷片进行划切，得到单个的所述芯片式固定电阻。

2.权利要求1所述的芯片式固定电阻的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）按配比称取高岭土、贵金属粉和硅酸盐玻璃粉混合均匀，再依次进行球磨、烘干、过筛、预烧、研磨、烘干和过筛，制成混合粉料备用；

（2）将混合粉料采用200-400MPa的压强压制10-50秒成型后，在1000±50℃下进行烧结，得到陶瓷锭，再将陶瓷锭切片，得到电阻陶瓷片；

（3）将金属浆料印刷在电阻陶瓷片的两表面，干燥后以840-920℃进行高温烧结10-30分钟，得到印刷在电阻陶瓷片两表面的金属电极；

（4）测试印刷有金属电极的电阻陶瓷片的电阻率，按照测试结果和所需芯片式固定电阻的阻值计算出单个芯片式固定电阻的尺寸大小，然后对印刷有金属电极的电阻陶瓷片进行划切，得到单个的所述芯片式固定电阻。

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