CN111448624A - 具有上部表面散热装置的电阻器 - Google Patents

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Abstract

本文描述了电阻器和制造电阻器的方法。电阻器包括电阻元件和多个上部散热元件。所述多个散热元件经由介电材料彼此电隔离并经由设置在所述多个散热元件中的每一个与所述电阻元件的表面之间的粘合剂材料热耦合至所述电阻元件。电极层被设置在所述电阻元件的底部表面上。可焊接层形成所述电阻器的侧表面并帮助将所述散热元件、所述电阻器和所述电极层热耦合。

Description

具有上部表面散热装置的电阻器
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年11月10日提交的美国临时申请No.62/584,505和2018年11月5日提交的美国专利申请No.16/181,006的优先权，上述美国临时申请和美国专利申请的内容通过引用合并于此。
技术领域
本申请涉及电子部件领域，并且更具体地，涉及电阻器和电阻器的制造。
背景技术
电阻器是在电路中使用以通过将电能转换为被耗散掉的热量来提供电阻的无源部件。电阻器可出于许多目的而用于电路中，这些目的包括限制电流、分割电压、感应电流水平、调整信号水平和偏置有源元件。在诸如机动车控制之类的应用中可能需要高功率电阻器，并且可能需要这种电阻器来耗散许多瓦特的电能。在那些电阻器还需要具有相对高的电阻值的情况下，应使此类电阻器具有非常薄并能够在全功率负载下长时间保持其电阻值的电阻元件。
发明内容
本文描述了电阻器和制造电阻器的方法。
根据一实施例，一种电阻器包括电阻元件和多个分离的传导(导热)元件，所述多个分离的传导元件形成散热元件。所述多个传导元件可以经由介电材料彼此电隔离，并且可以经由设置在所述多个传导元件中的每一个与所述电阻元件的表面之间的粘合剂材料而热耦合至所述电阻元件。所述多个传导元件还可以经由可焊接端子热耦合至所述电阻元件。
根据另一实施例，提供了一种电阻器，其包括具有上部表面、底部表面、第一侧表面和相反的第二侧表面的电阻元件。第一传导元件和第二传导元件通过粘合剂结合至所述电阻元件的上部表面。所述第一传导元件和所述第二传导元件用作散热元件。在所述第一传导元件和所述第二传导元件之间设置有间隙。所述第一传导元件和所述第二传导元件的定位在电阻元件的上部表面上留下粘合剂的暴露部分。第一传导(导电)层沿着所述电阻元件的底部部分定位。第二传导层沿着所述电阻元件的底部部分定位。介电材料覆盖所述第一传导元件和所述第二传导元件的上部表面并且填充所述第一传导元件和所述第二传导元件之间的间隙。介电材料沉积在所述电阻器的外部表面上，并且可以沉积在所述电阻器的顶部和底部两者上。
还提供了一种制造电阻器的方法。该方法包括以下步骤：使用粘合剂将导体叠压至电阻元件；将电极层电镀至所述电阻元件的底部部分；掩蔽和图案化所述导体，以将所述导体分割成散热元件；在所述电阻器的顶部表面和底部表面上沉积介电材料；以及在所述电阻器的侧面电镀可焊接层。在一实施例中，可以例如使用化学蚀刻来对所述电阻元件进行图案化，并且例如可以使用激光来对所述电阻元件进行减薄，以实现目标电阻值。
根据另一实施例，提供了一种电阻器，其包括经由粘合剂耦合至第一散热元件和第二散热元件的电阻元件，其中所述第一散热元件和所述第二散热元件通过介电材料彼此电隔离。电极被设置在所述电阻元件的底部表面上。所述电阻器的第一可焊接部件和第二可焊接部件可至少形成在所述第一散热元件和所述第二散热元件以及所述电阻元件上。所述第一散热元件和所述第二散热元件接收由所述电阻器产生的大部分热量，同时接收并传导非常少的电流。所述电极可以传导所述装置的绝大部分电流。
附图说明
从以下通过示例结合附图给出的描述中可以得到更详细的理解，其中：
图1A示出了示例电阻器的横截面视图；
图1B示出了电路板上的示例电阻器的横截面视图；
图1C示出了附接至电路板的示例电阻器的横截面视图；
图2A示出了示例电阻器的横截面视图，该示例电阻器在每个散热元件的上部拐角处具有凹陷或阶梯状表面；
图2B示出了示例电阻器的横截面视图，该示例电阻器在每个散热元件的上部拐角处具有凹陷或阶梯状表面；
图2C示出了附接至电路板的电阻器的横截面视图，该电阻器在每个散热元件的上部拐角处具有凹陷或阶梯状表面；
图2D示出了在每个散热元件的上部拐角处具有凹陷或阶梯状表面的电阻器的横截面视图，其中每个散热元件的一部分更靠近电阻元件；
图2E示出了附接至电路板并且在每个散热元件的上部拐角处具有凹陷或阶梯状表面的电阻器的横截面视图，其中每个散热元件的一部分更靠近电阻元件；
图2F示出了图2A和图2D中所示的示例电阻器的俯视图；
图2G示出了图2A和图2D中所示的示例电阻器的侧视图；
图2H示出了图2A和图2D中所示的示例电阻器的仰视图；
图3A示出了示例电阻器的横截面，其中示出了朝向电阻元件弯曲的散热元件的外部部分；
图3B示出了附接至电路板的示例电阻器的横截面视图，其中示出了朝向电阻元件弯曲的散热元件的外部部分；
图4A示出了示例电阻器的俯视图；
图4B示出了图4A的电阻器的侧视图以及该电阻器的一部分的放大图；
图4C示出了图4A的电阻器的电阻器的仰视图以及该电阻器的一部分的放大图；
图4D出于说明的目的利用局部剖视图示出了图4A的电阻器的等距视图以示出内部部件或层；
图5A示出了电阻器的俯视图；
图5B示出了图5A的电阻器的侧视图以及该电阻器的一部分的放大图；
图5C示出了图5A的电阻器的仰视图以及该电阻器的一部分的放大图；
图5D出于说明的目的以剖视图示出了图5A的电阻器的等距视图以示出内部部件或层；
图6A示出了电阻器的俯视图；
图6B示出了图6A的电阻器的侧视图以及该电阻器的一部分的放大图；
图6C示出了图6A的电阻器的仰视图以及该电阻器的一部分的放大图；
图6D出于说明的目的利用剖视图示出了图6A的电阻器的等距视图以示出内部部件或层；以及
图7示出了示例制造过程的流程图。
具体实施方式
在下面的描述中使用某些术语仅是为了方便起见，并且并非是限制性的。词语“右”、“左”、“顶部”和“底部”表示所参考的附图中的方向。除非另外特别说明，否则权利要求书和说明书的相应部分中所使用的词语“一”和“一个”被定义为包括一个或多个所引用的项目。术语包括上面具体提到的词语、其派生词以及类似含义的词语。短语“至少一个”后跟两个或更多个项目的列表，例如“A，B或C”，是指A，B或C中的任意单独一个及其任意组合。
图1A是说明性电阻器100的横截面图。图1中示出的电阻器100包括电阻元件120，该电阻元件120横跨电阻器100的宽度定位，并且位于第一可焊接端子160a和第二可焊接端子160b之间，这将在下面更详细地描述。在为了说明目的而给出的图1A中所示的方位下，该电阻元件具有顶部表面122和底部表面124。电阻元件120优选地是箔电阻器。作为非限制性示例，该电阻元件可以由铜，铜、镍、铝或锰的合金，或其组合形成。另外，该电阻元件可以由铜镍锰(CuNiMn)、铜锰锡(CuMnSn)、铜镍(CuNi)、镍铬铝(NiCrAl)或镍铬(NiCr)的合金形成，或由本领域技术人员已知的其他可用作箔电阻器的合金形成。电阻元件120具有如图1A中所示的宽度“W”。另外，电阻元件120具有如图1A中所示的高度或厚度“H”。电阻元件120具有面向相反方向的外侧表面或外侧面，所述外侧表面或外侧面可以是大体平面的或基本平坦的。
如图1A所示，第一散热元件110a和第二散热元件110b定位成与电阻元件120的相反(相对)侧端部相邻，其中优选地在第一散热元件110a和第二散热元件110b之间设置有间隙190。散热元件110a和110b由导热材料形成，并且可以优选地包括铜，例如C110铜或C102铜。然而，其他具有传热特性的金属(例如铝)可以被用作所述散热元件，并且本领域技术人员将理解其他可接受金属也可用作散热元件110a和110b。第一散热元件110a和第二散热元件110b的至少一部分可延伸直至电阻元件120的外侧边缘(或外侧表面)。
散热元件110a和110b可以经由粘合剂材料130叠压、连结、结合或附接至电阻元件120，作为非限制性示例，该粘合剂材料130可以包括诸如DUPONTTM、PYRALUXTM、BOND PLYTM之类的材料或其他呈片材形式或液体形式的丙烯酸、环氧、聚酰亚胺或氧化铝填充的树脂粘合剂。另外，粘合剂材料130可以由具有电绝缘和导热的性能的材料构成。粘合剂材料130可以沿着电阻元件120的顶部表面122的宽度“W”延伸。
散热元件110a和110b被定位成使得，当该电阻器被附接至诸如印刷电路板(PCB)之类的电路板时，散热元件110a和110b被定位在该电阻器的顶部处并远离所述电路板。这可以在图1C中看到。
如图1A所示，第一电极层150a和第二电极层150b(也可称为传导层)沿着电阻元件120的底部表面124的至少一部分设置在相反的侧端部处。电极层150a和150b具有相反的外边缘，所述相反的外边缘优选地与电阻元件120的相反的外侧边缘(或外侧表面)对齐。优选地，第一电极层150a和第二电极层150b被电镀至电阻元件120的底部表面124。在一优选实施例中，铜可以用作所述电极层。然而，如本领域技术人员将理解的是，可以使用任何可电镀和高传导的金属。
电阻元件120与散热元件110a和110b的外侧边缘(或外侧表面)形成可焊接表面，该可焊接表面被配置为接收可焊接端子160a和160b(也可称为端子镀层)。电阻元件120与散热元件110a和110b的外侧边缘(或外侧表面)还可以优选地形成平面的、平坦的或平滑的外侧表面，由此电阻元件120与散热元件110a和110b的外侧边缘分别对齐。如本文所用，“平坦”是指“大体平坦”，而“平滑”是指处于正常制造公差内。可以理解的是，基于用于形成该电阻器的工艺，所述外侧表面可以略微或稍微呈圆形(圆化)、弓曲、弯曲或呈波浪形，而这仍被认为是“平坦”的。
可焊接端子160a和160b可以分别(分离)附接在电阻器100的侧向端部165a和165b处，以允许将电阻器100焊接至电路板，这将在下面相对于图1B更详细地描述。如图1A所示，可焊接端子160a和160b优选地包括至少部分地沿着电极层150a和150b的底部表面152a和152b延伸的部分。如图1A所示，可焊接端子160a和160b优选地包括部分地沿着散热元件110a和110b的上部表面115a和115b延伸的部分。此外，在该电阻元件的将最靠近印刷电路板(PCB)的一侧上使用传导(导电)层(例如150a和150b)可以帮助在回流焊接(焊料回流)期间使电阻器在PCB焊盘上居中以及形成牢固的焊接点，如图1B所示并如本文中所述。
图1B是安装在电路板170上的说明性电阻器100的视图。在图1B所示的示例中，使用可焊接端子160a和160b与电路板170上的相应焊盘175a和175b之间的焊料连接部180a和180b将电阻器100安装至印刷电路板170(也被称为PCB)。
散热元件110a和110b通过粘合剂130耦合至电阻元件120。可以理解的是，散热元件110a和110b可以热和/或机械和/或电耦合/连接或以其他方式连结、结合或附接至电阻元件120。需要特别注意的是，可焊接端子160a和160b实现了电阻元件120与散热元件110a和110b之间的热连接和电连接。电阻元件120与每个散热元件110a和110b的侧向端部之间的热、电和/或机械耦合/连接可以使散热元件110a和110b既能够用于电阻器100的结构方面也能够用作散热器。与自支撑电阻元件相比，将散热元件110a和110b用作电阻器100的结构方面可以使电阻元件120能够被制作得更薄，从而使得能够利用介于约0.015英寸和约0.001英寸之间的箔厚度将电阻器100制成具有约1mΩ至20Ω的电阻。除了为电阻元件120提供支撑之外，将散热元件110a和110b有效地用作散热器还可以使电阻器100能够更有效地散热，从而与不使用散热器的电阻器相比产生更高的额定功率。例如，2512尺寸的金属条电阻器的典型额定功率为1W。使用本文所述的实施例，2512尺寸的金属条电阻器的额定功率可以是3W。
此外，图1A-1C中所示的电阻器100可以减少或消除由于热膨胀系数(TCE)而引起的电阻器故障的风险。
在图1C中，介电材料涂层140被示为点状阴影，并且可以理解，介电涂层140可以被施加到电阻器100的外部表面的选定部分上或全部外部表面上。介电材料140可以例如通过涂覆沉积在电阻器100的一个表面或多个表面上。介电材料140可以填充空间或间隙以将各个部件彼此电隔离。如图1C所示，第一介电材料140a沉积在电阻器的上部部分。第一介电材料140a优选地在可焊接端子160a和160b的一部分之间延伸，并且覆盖散热元件110a和110b的暴露的上部表面115a和115b。第一介电材料140a还填充散热元件110a和110b之间的间隙190，并保持散热元件110a和110b分开，并且覆盖粘合剂130的面向间隙190的暴露部分。第二介电材料140b沿着电阻元件120的底部表面沉积在可焊接端子160a和160b的一部分之间，并覆盖电阻元件120的底部表面124以及电极层150a和150b的暴露部分。
基于建模，可以预测到，在电阻器100使用期间产生的热量的大约20％至大约50％可以流过散热元件110a和110b并通过散热元件110a和110b耗散。基于建模，可以预测到，散热元件110a和110b将不携带或几乎不携带流过电阻器100的电流，并且在使用时，流过散热元件110a和110b的电流将为零或接近零。预期所有或几乎所有电流都将流过电极层150a和150b以及电阻元件120。
图2A是根据备选实施例的说明性电阻器200的横截面图。在该实施例中，电阻器200可以在电阻器200的上部拐角处具有显示为209a和209b的凹陷。如本文所使用，凹陷被认为包括台阶、两个不同高度的部分、凹痕、凹槽、隆脊或其他形状的部分或成型物。在一个示例中，凹陷209a和209b可以被认为是处于散热元件210a和210b的上部和外部拐角中的台阶。覆盖散热元件210a和210b的可焊接元件260a和260b还将在所述上部和外部拐角中具有相应的凹陷。可焊接元件260a和260b的具有凹陷的部分可以变得更靠近电阻元件220，如将在本文中更详细地描述的那样。
凹陷209a和209b为散热元件210a和210b提供了沿着优选地位于介电材料240a的顶部下方的同一水平或平面放置或对齐的上内顶部表面215a和215b以及沿着位于最上方内顶部表面下方的同一水平或平面放置或对齐的下外顶部表面216a和216b。如图所示，包括凹陷209a和209b的散热元件210a和210b使得，上内顶部表面215a和215b的高度大于下外顶部表面216a和216b的高度。凹陷209a和209b还为散热元件210a和210b提供显示为291a和291b的完整长度以及到凹陷209a、209b的开始部分的显示为292a和292b的长度。
凹陷209a和209b为散热元件210a和210b提供了具有在图2B中显示为SH1的高度的外部部分和具有显示为SH2的高度的内部部分。在优选实施例中，SH2大于SH1。散热元件210a和210b的总体高度SH2可以例如平均为电阻元件220的高度H1的两倍。
应当理解，凹陷209a和209b可具有一个或多个形状变化，从而为散热元件210a和210b提供阶梯状、成角度或圆形的上部部分。在那些情况下，覆盖散热元件210a和210b的可焊接元件260a和260b可以具有相应的形状。
图2中所示的电阻器200包括电阻元件220，该电阻元件220优选地例如沿着电阻器200的长度和宽度的至少一部分横跨电阻器200的区域定位。该电阻元件具有顶部表面222和底部表面224。电阻元件220优选地是箔电阻器。作为非限制性示例，该电阻元件可以由铜，铜、镍、铝或锰的合金，或其组合形成。另外，该电阻元件可以由铜镍锰(CuNiMn)、铜锰锡(CuMnSn)、铜镍(CuNi)、镍铬铝(NiCrAl)或镍铬(NiCr)的合金形成，或由本领域技术人员已知的其他可用作箔电阻器的合金形成。电阻元件220具有如图2B中所示的宽度“W2”。另外，电阻元件220具有如图2B中所示的高度或厚度“H1”。电阻元件220具有面向相反方向的外侧表面或外侧面，该外侧表面或外侧面是大体平面的或基本平坦的。
第一可焊接端子260a和第二可焊接端子260b覆盖该电阻器的相反侧端部。这些端子(第一可焊接端子260a和第二可焊接端子260b)可以按照与相对于可焊接端子160a和160b所述的方式相同的方式形成。可焊接端子260a、260b从电极250a、250b沿着电阻器的侧面并且沿着散热元件210a、210b的上内顶部表面215a和215b的至少一部分延伸。
第一散热元件210a和第二散热元件210b被定位成与电阻元件220的相反侧端部相邻，其中优选地在第一散热元件210a和第二散热元件210b之间设置有间隙290。散热元件210a和210b由导热材料形成，并且可以优选地包括铜，例如C110铜或C102铜。然而，具有传热特性的其他金属(例如铝)可以用作该传导(导热)元件，并且本领域技术人员将理解其他可接受的金属也可用作该传导元件。第一散热元件210a和第二散热元件210b可以延伸直至电阻元件220的外侧边缘(或外侧表面)。散热元件210a、210b的最外侧边缘(侧表面)和电阻元件220的外侧边缘(或外侧表面)可以对齐并形成电阻器的平坦外侧表面。
散热元件210a和210b可以经由粘合剂材料230叠压、连结、结合或附接至电阻元件220，作为非限制性示例，该粘合剂材料230可以包括诸如DUPONTTM、PYRALUXTM、BOND PLYTM之类的材料或其他呈片材形式或液体形式的丙烯酸、环氧、聚酰亚胺或氧化铝填充的树脂粘合剂。另外，粘合剂材料230可以由具有电绝缘和导热的特性的材料构成。粘合剂材料230优选地沿着电阻元件220的顶部表面222的整个宽度“W2”延伸。
图2C示出了，散热元件210a和210b可以被定位成使得，当电阻器被附接至电路板270时，散热元件210a和210b在电阻器的顶部处并且远离板270。
第一电极层250a和第二电极层250b(也可称为传导层)沿着电阻元件220的底部表面224的至少一部分设置在相反的侧端部处。电极层250a和250b具有相反的外边缘，该相反的外边缘优选地与电阻元件220的相反的外侧边缘(或外侧表面)对齐。优选地，第一电极层250a和第二电极层250b被电镀至电阻元件220的底部表面224。在优选实施例中，铜可以用作电极层。然而，如本领域技术人员将理解的是，可以使用任何可电镀和高传导的金属。
电阻元件220以及散热元件210a和210b的外侧边缘(或外侧表面)形成可焊接表面，该可焊接表面被配置为接收可焊接端子260a和260b(也可称为端子镀层)。可焊接端子260a和260b的凹陷209a和209b下方的外侧边缘(或外侧表面)的部分可优选地形成平面的、平坦的或平滑的外侧表面。如本文所用，“平坦”是指“大体平坦”，而“平滑”是指“大体平滑”，即处于正常制造公差内。应当理解，基于用于形成电阻器的工艺，可焊接端子260a和260b的外侧表面可以在凹陷209a和209b下方略微或稍微呈圆形、弓曲、弯曲或呈波浪形，而这仍被认为是“平坦”的。
如图2C所示，可焊接端子260a和260b可分别附接在电阻器200的侧向端部处，以允许将电阻器200焊接至电路板270。可焊接端子260a和260b优选地包括至少部分地沿着电极层250a和250b的底部表面252a和252b延伸的部分。可焊接端子260a和260b优选地包括部分地沿着散热元件210a和210b的上部表面215a和215b延伸的部分。
如图2C所示，在电阻元件的可最靠近电路板270(也称为PCB 270)的一侧上使用电极层(例如250a和250b)有助于在回流焊接期间使电阻器200在PCB焊盘275a和275b上居中以及形成牢固的焊接点。使用可焊接端子260a和260b与电路板270上的相应焊盘275a和275b之间的焊料连接部280a和280b将电阻器200安装至电路板270。
散热元件210a和210b经由粘合剂230耦合至电阻元件220。可以理解的是，散热元件210a和210b可以热和/或机械和/或电耦合/连接或以其他方式连结、结合或附接至电阻元件220。可焊接端子260a和260b在电阻元件220与散热元件210a和210b之间提供进一步的热连接。
如图所示，电阻器200优选地具有施加(例如通过涂覆)至电阻器200的某些外部或暴露表面的介电材料涂层240a和240b。介电材料240a和240b可以填充空间或间隙以将各个部件彼此电隔离。第一介电材料240a沉积在电阻器的上部部分。第一介电材料240a优选地在可焊接端子260a和260b的一部分之间延伸，并且覆盖散热元件210a和210b的暴露的上部表面215a和215b。第一介电材料240a还填充在处于散热元件210a和210b之间的间隙290中，并且将散热元件210a和210b分开，并覆盖粘合剂230的面向间隙290的暴露部分。第二介电材料240b沿着电阻元件220的底部表面224沉积在可焊接端子260a和260b的一部分之间，并覆盖电极层250a和250b的暴露部分。当安装了电阻器时，第二介电材料240b与电路板270之间可存在间隙271。
图2D是其中每个散热元件210a和210b的一部分更靠近电阻元件220的实施例中的说明性电阻器200的横截面图。凹陷209a和209b可以由以下方式形成：朝向电阻元件220压缩散热元件210a和210b的一部分或以其他方式按压这些部分，以使得每个散热元件的至少一部分(例如延伸部分)朝向电阻元件220延伸。粘合剂层230也可以在某些区域201中被压缩。该压缩力可以由冲模和冲头形成，该冲模和冲头可以从上部表面215a和215b向下按压散热元件210a和210b，以形成凹陷209a和209b。在该示例中，粘合剂层230可以在凹陷209a和209b下方的区域201中被压缩或更薄，以使得粘合剂层230在凹陷209a和209b下方的高度AH2小于该粘合剂层的其余部分的高度AH1。散热元件210a和210b的朝向电阻元件220延伸的延伸部分使散热元件210a和210b与电阻元件220更靠近(即，AH2)，这促使能够更好地从电阻元件向散热元件210a和210b传递热量。
图2E所示的电阻器中，每个散热元件210a和210b的一部分更靠近附接至电路板270的电阻元件220。图2E中所示的结构可以具有与以上参考图2C所描述的部件相似的部件，并且因此也可以利用以上描述。
图2F示出了图2A和图2D中所示的示例电阻器的俯视图，其中部分以虚线示出以观察电阻器的内部。
图2G示出了图2A和图2D中所示的示例电阻器的侧视图，其中部分以虚线示出以观察电阻器的内部。
图2H示出了图2A和图2D中所示的示例电阻器的仰视图，其中部分以虚线示出以观察电阻器的内部。
电阻元件220与每个散热元件210a和210b的侧向端部之间的热、电和/或机械耦合/连接可以使散热元件210a和210b既能够用于电阻器200的结构方面又能够用作散热器。
图3A是根据另一实施例的说明性电阻器300的横截面图。电阻器300包括例如沿着电阻器300的长度和宽度的至少一部分横跨电阻器300的区域定位的电阻元件320。电阻元件320具有顶部表面322和底部表面324。电阻元件320优选地是箔电阻器。作为非限制性示例，该电阻元件可以由铜，铜、镍、铝或锰的合金，或其组合形成。另外，该电阻元件可以由铜镍锰(CuNiMn)、铜锰锡(CuMnSn)、铜镍(CuNi)、镍铬铝(NiCrAl)或镍铬(NiCr)的合金形成，或由本领域技术人员已知的其他可用作箔电阻器的合金形成。电阻元件320具有宽度“W3”。另外，电阻元件320具有高度或厚度“H2”。电阻元件320具有面向相反方向的外侧表面或外侧面，该外侧表面或外侧面是大体平面的或基本平坦的。
第一散热元件310a和第二散热元件310b被定位成与电阻元件320的相反的侧端部相邻，其中优选地在第一散热元件310a和第二散热元件310b之间设置有间隙390。散热元件310a和310b由导热材料形成，并且可以优选地包括铜，例如C110铜或C102铜。然而，具有传热特性的其他金属(例如铝)可以用作该传导元件，并且本领域技术人员将理解其他可接受的金属也可用作该传导元件。
散热元件310a和310b可以经由粘合剂材料330叠压、连结、结合或附接至电阻元件320，作为非限制性示例，该粘合剂材料330可以包括诸如DUPONTTM、PYRALUXTM、BOND PLYTM之类的材料或其他呈片材形式或液体形式的丙烯酸、环氧、聚酰亚胺或氧化铝填充的树脂粘合剂。另外，粘合剂材料330可以由具有电绝缘和导热的特性的材料构成。粘合剂材料330优选地沿着电阻元件320的顶部表面322的整个宽度W3延伸。
第一电极层350a和第二电极层350b(也可称为传导层)沿着电阻元件320的底部表面324的至少一部分设置在相反的侧端部处。电极层350a和350b具有相反的外边缘，所述相反的外边缘优选地与电阻元件320的相反的外侧边缘(或外侧表面)对齐。优选地，第一电极层350a和第二电极层350b被电镀至电阻元件320的底部表面324。在优选实施例中，铜可以用作电极层。然而，如本领域技术人员将理解的是，可以使用任何可电镀和高传导的金属。
如图所示，电阻器300优选地具有施加(例如，通过涂覆)至电阻器300的某些外部或暴露表面的介电材料涂层340a和340b。介电材料340a和340b可以填充空间或间隙以使各个部件彼此电隔离。第一介电材料340a沉积在电阻器300的上部部分。第一介电材料340a覆盖散热元件310a和310b的上部表面315a和315b。第一介电材料340a还填充在处于散热元件310a和310b之间的间隙390中，并将散热元件310a和310b分开，并且覆盖粘合剂层330的面向间隙390的暴露部分。第二介电材料340b沉积在电阻元件320的底部表面324上，并覆盖电极层350a和350b的一部分。
如图3A所示，可以使每个散热元件310a和310b的一部分更靠近电阻元件320。可以通过朝向电阻元件320压缩散热元件310a和310b的一部分或以其他方式按压这些部分来形成凹陷309a和309b。粘合剂层330也可以在某些区域301中被压缩。该压缩力可以由冲模和冲头产生，该冲模和冲头可以从上部表面315a和315b向下按压散热元件310a和310b，以形成凹陷309a和309b。在该示例中，粘合剂层330在凹陷309a和309b下方的区域301中可以更薄，并且可以与散热元件310a和310b一起向下弯曲。
每个散热元件的至少一部分(例如延伸部分302)可以视情况朝向电阻元件320延伸、延伸到电阻元件320附近或延伸到电阻元件320周围。第一散热元件310a的延伸部分302和第二散热元件310b的延伸部分302可以被按压或以其他方式定位成沿着粘合剂层330的外侧边缘(或外侧表面)延伸。在一实施例中，第一散热元件310a的延伸部分302和第二散热元件310b的延伸部分302可以延伸到电阻元件320。散热元件310a、310b的延伸部分302的外侧边缘(侧表面)和电阻元件320的外侧边缘(或外侧表面)可以对齐并形成电阻器300的外侧表面。
粘合剂层330以及散热元件310a和310b的底部部分可以在弯曲区域301中朝向电阻元件320向下弯曲。如放大图所示，散热元件310a和310b的底部边缘以及粘合剂层330的外边缘可以制成圆形。
如本文中所使用的是，凹陷被认为包括台阶、凹痕、凹槽、隆脊或其他形状的成型物。在一个示例中，凹陷309a和309b可以被认为是处于散热元件310a和310b的上部和外部拐角中的台阶。
凹陷309a和309b为散热元件310a和310b提供了沿着优选地位于介电材料340a的顶部下方的同一水平或平面放置或对齐的上内顶部表面315a和315b、以及沿着位于最上方内顶部表面下方的同一水平或平面放置或对齐的下外顶部表面316a和316b。如图所示，包括凹陷309a和309b的散热元件310a和310b使得，上内顶部表面315a和315b的高度大于下外顶部表面316a和316b的高度。凹陷309a和309b还为散热元件310a和310b提供了显示为391a和391b的完整长度、以及到凹陷309a、309b的开始部分的显示为392a和392b的长度。
凹陷309a和309b为散热元件310a和310b提供了具有高度SH3的外部部分和具有显示为SH4的高度的内部部分。在该优选实施例中，SH4＞SH3。散热元件310a和310b的总体高度SH4可以例如平均为电阻元件320的高度H2的两倍。
应当理解，凹陷309a和309b可具有一个或多个形状变化，从而为散热元件310a和310b提供阶梯状、成角度或圆形的上部部分。
第一可焊接端子360a和第二可焊接端子360b可以以与关于可焊接端子160a、160b和260a、260b所描述的方式相同的方式形成在电阻器300的相反侧端部上。可焊接端子360a、360b从电极350a、350b沿着电阻器的侧面并且沿着散热元件310a、310b的上内顶部表面315a和315b的至少一部分延伸。第一介电材料340a优选地在电阻器300的上部表面上在可焊接端子360a和360b之间延伸。第二介电材料340b沿着电阻元件320的底部表面324在可焊接端子360a和360b的一部分之间延伸。
电阻元件320以及散热元件310a和310b的外侧边缘(或外侧表面)形成可焊接表面，该可焊接表面被配置为接收可焊接端子360a和360b(也可称为端子镀层)。可焊接端子360a和360b的凹陷309a和309b下方的外侧边缘(或外侧表面)的部分可优选地形成平面的、平坦的或平滑的外侧表面。如本文所用，“平坦”是指“大体平坦”，而“平滑”是指“大体光滑”，即处于正常的制造公差内。应当理解，基于用于形成电阻器的工艺，可焊接端子360a和360b的外侧表面可以在凹陷309a和309b下方略微或稍微呈圆形、弓曲、弯曲或呈波浪形，而这仍被认为是“平坦”的。粘合剂层330以及散热元件310a和310b的压缩可以使散热元件310a和310b与电阻元件320在弯曲区域301中更靠近。这可以促进将可焊接端子360a、360b粘合至散热元件310a和310b以及电阻元件320。
覆盖散热元件310a和310b的可焊接端子360a和360b将在所述上部和外部拐角中具有相应的凹陷。以这种方式，可以使可焊接元件360a和360b的具有凹陷的部分更靠近电阻元件320。
可焊接端子360a和360b优选地包括部分地沿着散热元件310a和310b的上部表面315a和315b延伸的部分。
如上所述，粘合剂层330的压缩和弯曲使散热元件310a和310b与电阻元件320彼此更靠近。可焊接端子360a和360b能够桥接粘合剂材料330。
图3B示出了，散热元件310a和310b可被定位成使得，当电阻器被附接至电路板370(也称为PCB 370)时，散热元件310a和310b在电阻器的顶部处并且远离板370。当安装了电阻器时，第二介电材料340b与电路板370之间可存在间隙371。
可焊接端子360a和360b可以分别附接在电阻器300的侧向端部处，以允许将电阻器300焊接至电路板370。可焊接端子360a和360b优选地包括至少部分地沿着电极层350a和350b的底部表面352a和352b延伸的部分。
电极层350a和350b可以最靠近电路板370，并有助于在回流焊接期间产生牢固的焊接点以及使电阻器300在PCB焊盘375a和375b上居中。使用可焊接端子360a和360b与电路板370上的相应焊盘375a和375b之间的焊料连接部380a和380b将电阻器300安装至电路板370。
散热元件310a和310b经由粘合剂330耦合至电阻元件320。可以理解的是，散热元件310a和310b可以热和/或机械和/或电耦合/连接或以其他方式连结、结合、或附接至电阻元件320。可焊接端子360a和360b在电阻元件320与散热元件310a和310b之间提供进一步的热连接。电阻元件320与每个散热元件310a和310b的侧向端部之间的热、电和/或机械耦合/连接可以使散热元件310a和310b既能够用于电阻器300的结构方面又能够用作散热器。
与自支撑电阻元件相比，将散热元件210a和210b用作电阻器200的结构元件以及将散热元件310a和310b用作电阻器300的结构方面可以使电阻元件220和320能够被制作得更薄，从而使得能够利用约0.015英寸至约0.001英寸之间的箔厚度将电阻器200和300制成具有约1mΩ至30Ω的电阻。除了为电阻元件220和320提供支撑之外，将散热元件210a和210b以及散热元件310a和310b有效地用作散热器还可以使电阻器200和300能够更有效地散热，从而与不使用散热器的电阻器相比产生更高的额定功率。例如，2512尺寸的金属条电阻器的典型额定功率为1W。使用本文所述的实施例，2512尺寸的金属条电阻器的额定功率可以是3W。
此外，电阻器200和300可以减少或消除由于热膨胀系数(TCE)而引起的电阻器故障的风险。
基于建模，可以预测到，在电阻器200和300的使用期间产生的热量的大约20％至大约50％可以流过散热元件210a、210b、310a和310b并通过散热元件210a、210b、310a和310b耗散。基于建模，可以预测到，散热元件210a、210b、310a和310b将不携带或几乎不携带流过电阻器200和300的电流，并且在使用时流过散热元件210a、210b、310a和310b的电流将为零或接近零。预期所有或几乎所有电流将流过电极层250a、250b、350a和350b以及电阻元件220和320。
图4A出于说明的目的而利用部分透明的层示出了电阻器400的俯视图。电阻器400可以具有凹陷409，并且可以具有如上关于图2A-2H或图3A-3B所述的总体布置。电阻器400可以类似于电阻器200或电阻器300，并且因此也可以利用电阻器200或电阻器300的描述。图4A示出了电阻器400的透明俯视图，其中示出了散热元件410(类似于以上的散热元件210a、210b或310a、310b)、电阻元件420(类似于以上的电阻元件220或320)以及介电材料440(类似于以上的介电材料240a、240b或340a、340b)。电阻元件420可具有基本一致(均匀)的表面面积(区域)。如图4A中可见，散热元件410的宽度可以比电阻元件420的宽度大大约2-4％。
图4B出于说明的目的而利用部分透明的层示出了电阻器400的侧视图。示出了电阻器400的上部拐角的特写视图401，其中可以看到散热元件410被可焊接元件460覆盖。凹陷409可以位于散热元件410和相应的可焊接元件460的上部和外部拐角处。
图4C出于说明的目的而利用部分透明的层示出了电阻器400的仰视图。电阻器400的特写视图402示出了电阻器400的中间部分的详细视图，其中示出了电阻元件420、散热元件410以及覆盖传导元件410和电阻元件420的外部部分的介电材料440。
图4D出于说明的目的而利用剖视图示出了电阻器400的等距视图。形成在电阻元件420的上部表面上的粘合剂材料430(类似于粘合剂材料230或330)可以将散热元件410和电阻元件420热结合。电极层450(类似于电极250a、250b或350a、350b)可见被附接至电阻元件420的下部表面。
图5A出于说明的目的而利用部分透明的层示出了电阻器500的俯视图。电阻器500可以具有凹陷509，并且可以具有如上关于图2A-2H或图3A-3B所述的总体布置。电阻器500可以类似于电阻器200或电阻器300，并且因此也可以利用电阻器200或电阻器300的描述。图5A示出了电阻器500的透明俯视图，其中示出了散热元件510(类似于以上的散热元件210a、210b或310a、310b)、电阻元件520(类似于以上的电阻元件220或320)和介电材料540(类似于以上的介电材料240a、240b或340a、340b)。
电阻元件520可以例如通过基于例如电阻器500的目标电阻值而减薄到期望厚度或在特定位置切割电阻元件520以操控电流路径来进行调整(校正)。可以通过化学蚀刻和/或激光蚀刻来完成该图案化。电阻元件520可被蚀刻成使得，在每个散热元件510下方形成有两个凹槽504。介电材料540可以填充凹槽504。如图5A中可见，散热元件510的宽度可以比电阻元件520的宽度大大约2-4％。
图5B出于说明的目的而利用部分透明的层示出了电阻器500的侧视图。示出了电阻器500的上部拐角的特写视图501，其中可以看到散热元件510被可焊接元件560覆盖。凹陷509可以位于散热元件510和相应的可焊接元件560的上部和外部拐角处。
图5C出于说明的目的而利用部分透明的层示出了电阻器500的仰视图。特写视图502示出了电阻器500的中间部分的详细视图，其中示出了电阻元件520、散热元件510以及覆盖传导元件510和电阻元件520的外部部分的介电材料540。
图5D出于说明的目的而利用剖视图示出了电阻器500的等距视图。形成在电阻元件520的上部表面上的粘合剂材料530(类似于粘合剂材料230或330)可以将散热元件510和电阻元件520热结合。电极层550(类似于电极250a、250b或350a、350b)可以被附接至电阻元件520的下部表面。
图6A出于说明的目的而利用部分透明的层示出了电阻器600的俯视图。电阻器600可以具有凹陷609，并且可以具有如上关于图2A-2H或图3A-3B所描述的总体布置。电阻器600可以类似于电阻器200或电阻器300，并且因此也可以利用电阻器200或电阻器300的描述。图6A示出了电阻器600的透明俯视图，其中示出了散热元件610(类似于以上的散热元件210a、210b或310a、310b)、电阻元件620(类似于以上的电阻元件220或320)以及介电材料640(类似于以上的介电材料240a、240b或340a、340b)。
电阻元件620可以例如通过基于例如电阻器600的目标电阻值而减薄到期望厚度或在特定位置切割电阻元件620以操控电流路径来进行调整。可以通过化学和/或激光蚀刻来完成该图案化。电阻元件620可被蚀刻成使得，在每个散热元件610下方形成有三个凹槽604。介电材料640可以填充凹槽604。如图6A中可见，散热元件610的宽度可以比电阻元件620的宽度大大约2-4％。
图6B出于说明的目的而利用部分透明的层示出了电阻器600的侧视图。示出了电阻器600的上部拐角的特写视图601，其中可以看到散热元件610被可焊接元件660覆盖。凹陷609可以位于散热元件610和相应的可焊接元件660的上部和外部拐角处。
图6C出于说明的目的而利用部分透明的层示出了电阻器600的仰视图。特写视图602示出了电阻器600的中间部分的详细视图，其中示出了电阻元件620、散热元件610以及覆盖传导元件610和电阻元件620的外部部分的介电材料640。
图6D出于说明的目的而利用剖视图示出了电阻器600的等距视图。形成在电阻元件620的上部表面上的粘合剂材料630(类似于粘合剂材料230或330)可以将散热元件610和电阻元件620热结合。电极层650(类似于电极250a、250b或350a、350b)可以被附接至电阻元件620的下部表面。
图7是制造本文所讨论的任何电阻器的说明性方法的流程图。例如，电阻器200将被用于解释如图7中所示的示例过程(工艺)。在示例方法中，可以清洁将形成散热元件的一个或多个传导层和电阻元件220，并将其切割(705)成例如期望的片材尺寸。可以使用粘合剂材料230将一个或多个传导层和电阻元件220叠压在一起(710)。使用本领域已知的电镀技术将电极层电镀至电阻元件220的底部表面的一部分上(715)。可以对传导层进行掩蔽和图案化以将导体分割成单独的散热元件。在一实施例中，可以例如使用化学蚀刻来对电阻元件进行图案化和/或例如使用激光来对电阻元件进行减薄，以实现目标电阻值。可以在电阻器200的顶部和底部上沉积、涂覆或施加介电材料(720)，以使形成散热元件的多个传导层彼此电隔离。在一可选的步骤中，以上参考图2A-2H和图3A-3B所述，可以压缩散热元件的一部分(725)以形成凹陷。压缩力可致使粘合剂层在边缘处向下朝向电阻元件压缩和/或粘合剂层和散热元件的底部部分在边缘处向下朝向电阻元件弯曲。
具有一个或多个传导层(散热元件)的电阻元件可以被电镀(730)以可焊接的层或端子，以将电阻元件电耦合至所述多个传导层(散热元件)。
在本文讨论的任何实施例中，可以在分割期间剪切粘合剂材料，从而消除在二次激光操作中移除某些粘合剂材料(例如Kapton)以在电镀之前暴露电阻元件的需要。
尽管在示例实施例中以特定组合描述了本发明的特征和元件，但是每个特征可以在没有示例实施例的其他特征和元件的情况下单独使用，或者在具有或不具有本发明的其他特征和元件的各种组合中使用。

Claims (20)

1.一种电阻器，其包括：
电阻元件，所述电阻元件具有上部表面、底部表面、第一侧面和相反的第二侧面；以及
与所述电阻元件的第一侧面相邻的第一散热元件和与所述电阻元件的第二侧面相邻的第二散热元件，所述第一散热元件和所述第二散热元件通过粘合剂热耦合至所述电阻元件的上部表面，其中在所述第一散热元件和所述第二散热元件之间设置有间隙，其中每个散热元件具有内部部分和外部部分，所述内部部分具有第一高度，所述外部部分具有小于所述内部部分的高度的高度，并且其中所述外部部分的至少一部分朝向所述电阻元件延伸；
第一电极层，所述第一电极层沿着所述电阻元件的底部表面定位并与所述电阻元件的第一侧面相邻；
第二电极层，所述第二电极层沿着所述电阻元件的底部表面定位并与所述电阻元件的第二侧面相邻；
覆盖所述第一散热元件和所述第二散热元件的上部表面并填充所述第一散热元件和所述第二散热元件之间的间隙的介电材料；以及，
沉积在至少所述电阻元件的底部表面以及所述第一电极层和所述第二电极层的部分底部表面上的介电材料。
2.根据权利要求1所述的电阻器，其还包括：
第一可焊接层，所述第一可焊接层覆盖所述电阻器的第一侧面，所述第一可焊接层与所述第一散热元件、所述电阻元件和所述第一电极层相接触；以及，
第二可焊接层，所述第二可焊接层覆盖所述电阻器的第二侧面，所述第二可焊接层与所述第二散热元件、所述电阻元件和所述第二电极层相接触。
3.根据权利要求2所述的电阻器，其中，所述第一可焊接层覆盖所述第一散热元件的上部表面的至少一部分以及所述第一电极层的底部表面的至少一部分。
4.根据权利要求3所述的电阻器，其中，所述第二可焊接层覆盖所述第二散热元件的上部表面的至少一部分以及所述第二电极层的底部表面的至少一部分。
5.根据权利要求1所述的电阻器，其中，所述粘合剂仅仅位于所述第一散热元件和所述第二散热元件与所述电阻元件之间。
6.根据权利要求1所述的电阻器，其中，所述第一散热元件和所述第二散热元件在散热元件的上部和外部拐角处各自具有凹陷。
7.根据权利要求6所述的电阻器，其中，所述凹陷在每个散热元件中形成台阶，其中散热元件的外部部分具有第一高度，并且散热元件的内部部分具有大于所述第一高度的第二高度。
8.根据权利要求1所述的电阻器，其中，所述第一散热元件和所述第二散热元件各自具有阶梯状、成角度或圆形的部分。
9.根据权利要求1所述的电阻器，其中，所述电阻元件包含铜-镍-锰(CuNiMn)、铜-锰-锡(CuMnSn)、铜-镍(CuNi)、镍-铬-铝(NiCrAl)或镍-铬(NiCr)。
10.根据权利要求1所述的电阻器，其中，所述电阻元件具有约0.001”至约0.015”的厚度。
11.一种制造电阻器的方法，所述方法包括：
使用粘合剂将导体叠压至电阻元件；
掩蔽并图案化所述导体以将所述导体分割成多个散热元件；
在所述电阻元件的底部表面上电镀电极层；以及，
至少在所述多个散热元件上沉积介电材料以将所述多个散热元件彼此电隔离。
12.根据权利要求11所述的方法，其还包括以下步骤：
将第一可焊接层电镀至所述电阻器的第一侧面，所述第一可焊接层与散热元件、电阻元件和电极层相接触；以及，
将第二可焊接层电镀至所述电阻器的第二侧面，所述第二可焊接层与散热元件、电阻元件和电极层相接触。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一可焊接层覆盖散热元件的上部表面的至少一部分以及电极层的底部表面的至少一部分。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第二可焊接层覆盖散热元件的上部表面的至少一部分以及电极层的底部表面的至少一部分。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述粘合剂仅仅位于所述第一散热元件和所述第二散热元件与所述电阻元件之间。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，所述散热元件在所述散热元件的上部和外部拐角处各自具有凹陷。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述凹陷在每个散热元件中形成台阶，其中所述散热元件的外部部分具有第一高度，并且所述散热元件的内部部分具有大于所述第一高度的第二高度。
18.根据权利要求11所述的方法，其中，所述散热元件各自具有阶梯状、成角度或圆形的部分。
19.根据权利要求11所述的方法，其中，所述电阻元件具有约0.001”至约0.015”的厚度。
20.一种电阻器，其包括：
电阻元件；
第一散热元件和第二散热元件，所述第一散热元件和所述第二散热元件通过介电材料彼此电隔离，并经由粘合剂耦合至所述电阻元件的顶部表面；
第一电极层，所述第一电极层被设置在所述电阻元件的底部表面上；
第二电极层，所述第二电极层被设置在所述电阻元件的底部表面上；以及，
第一可焊接层和第二可焊接层，所述第一可焊接层和所述第二可焊接层形成所述电阻器的部分的顶部和侧面；
其中，所述第一散热元件和所述第二散热元件经由粘合剂材料和可焊接层热耦合至所述电阻元件。
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