CN116705442B - 一种贴片片式薄膜电阻网络及其制造方法 - Google Patents

一种贴片片式薄膜电阻网络及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种贴片片式薄膜电阻网络及其制造方法，包括陶瓷基片，陶瓷基片正面设置电阻膜层，电阻膜层由激光划线切割成若干规则排列的电阻个体，每个电阻个体正面上都设置有两个相对布设的正面阻挡膜层，每个正面阻挡膜层上都均匀间隔设置四个正面电极:每个电阻个体背面上都设置有两个相对布设的背面阻挡膜层，每个背面阻挡膜层上都均匀间隔设置四个背面电极，每个背面电极与对应正面电极之间连接有侧面电极；电阻膜层上还设置有钝化层，钝化层上印刷有封装保护层。上述贴片片式薄膜电阻网络绝对精度可以达到±0.05％，跟踪精度达到±0.02％，绝对温度系数为±5×10‑6/K，跟踪温度系数±2×10‑6/K，内部可以做到4*0603，整体尺寸为1.5*3.3mm，封装尺寸大幅度缩小。

Description

一种贴片片式薄膜电阻网络及其制造方法
技术领域
本发明涉及贴片片式薄膜电阻技术领域，具体涉及一种贴片片式薄膜电阻网络及其制造方法。
背景技术
薄膜片式电阻器是近几年来发展最迅速、应用范围最广、前景最被看好的新一代片式电阻器，相比厚膜片式电阻器而言，薄膜片式电阻器的电阻膜层主要成分为镍铬合金，经过精密加工和后期处理，阻值精度可达±0.5％，温度系数可达±5ppm/℃，稳定度可达0.02％，是代替低精度的厚膜片式电阻器及传统高精度、高稳定柱状带引线电阻器的理想产品；电阻器的阻止会随温度变化而变化，电阻网络往往要求电阻器的精度较高、温度系数小，尤其要求各个电阻器的阻值偏差一致性好，即匹配精度高；而且各个电阻器的阻值-温度特性一致好，即跟踪温度系数小；而分立电阻器由于不能保证使用完全相同的电阻材料和在严格一致的工艺条件下生产，即使是同一批生产的电阻器，其温度系数也总有较大差别，因而近来趋向于用同样的材料和工艺在同一基片上同时制作出网络中的各个电阻器，由于采用了同一基片，而且所用材料和工艺具有严格的一致性，因而网络中各个电阻器的温度特性一致性好。
目前贴片片式薄膜电阻网络，是在厚膜电阻网络的工艺基础上升级而来，受限于厚膜电阻网络压模陶瓷片本身带孔的影响，采用的是掩膜工艺和侧银工艺，但掩膜工艺制作的电阻图形边缘不齐，电阻网络的精度最高只能达到±0.1％；其次、侧银工艺尺寸无法做小，尺寸为3.2*7.2mm，封装尺寸较大，随着被动元件越来越小的集成要求，现有的片式薄膜电阻网络不能满足客户需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种贴片片式薄膜电阻网络及其制造方法，以解决现有的采用掩膜工艺和侧银工艺制作的贴片片式薄膜电阻网络精度不够、尺寸大、无法满足集成要求的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种贴片片式薄膜电阻网络，包括陶瓷基片，所述陶瓷基片正面设置有镍铬合金材质的电阻膜层，所述电阻膜层由激光划线切割成若干规则排列的电阻个体，每个所述电阻个体正面上都设置有两个相对布设的钨钛合金材质的正面阻挡膜层，每个所述正面阻挡膜层上都均匀间隔设置四个金材质的正面电极:每个所述电阻个体背面上都设置有两个相对布设的钨钛合金材质的背面阻挡膜层，每个所述背面阻挡膜层上都均匀间隔设置四个金材质的背面电极，每个所述背面电极与对应所述正面电极之间连接有侧面电极；所述电阻膜层上还设置有二氧化硅材质的钝化层，所述钝化层位于两个所述正面阻挡膜层之间，所述钝化层上印刷有环氧树脂材质的封装保护层。
一种贴片片式薄膜电阻网络制造方法，包括以下步骤：
S1、采用磁控溅射镀膜工艺，在陶瓷基片的每个电阻个体正面依次溅射镍铬膜层、钨钛膜层和金层，其中镍铬膜层为电阻膜层，钨钛膜层为两个正面阻挡膜层，金层为四个正面电极，同样在每个电阻个体背面依次溅射钨钛膜层和金层，形成两个背面阻挡膜层和四个背面电极；
S2、采用光刻工艺，按照预先设计的方案在每个电阻个体上光刻出电阻图形和电极图形，形成片式薄膜电阻的半加工件；
S3、采用电子束蒸发二氧化硅工艺，二氧化硅膜层覆盖光刻后的整个基片正面，然后将每个电阻个体正面电极上的二氧化硅刻蚀去除，形成钝化层来保护电阻膜层；
S4、采用激光打断的方式依次对电阻初始阻值进行初调和精调，精调后的电阻阻值达到目标阻值精度±0.02％；
S5、在电阻个体表面印刷低温环氧树脂，形成封装保护层，然后在封装保护层上印刷标识浆料，并经高温固化；
S6、使用裂片机将整块陶瓷基片分割成条状，使用溅射工艺溅射镍锡，将条状陶瓷基片两侧的正面电极和背面电极对应连接起来形成侧面电极；
S7、采用砂轮切割工艺，将S7中连为一体的侧电极独立分割开来，使得内部电阻可独立测试，接着使用碎粒机将条状的陶瓷基片碎成独立的粒状电阻产品；
S8、采用电镀工艺，将每个独立的电阻产品的正面电极、背面电极以及侧面电极上都电镀一层镍锡，得到最终的贴片片式薄膜电阻产品。
步骤S1中，溅射镀膜的溅射功率500-1000W、真空度4-6×10-6/k、溅射时间根据实际目标阻值调节。
步骤S2中的光刻工艺的具体步骤是：匀胶→预烘→曝光→显影→坚膜→刻蚀→去胶，光刻出电阻个体和电极的图形。
步骤S3中还包括将形成钝化层的半加工件放置在真空度0.02～0.05Mpa环境下进行高温热处理1～4小时，热处理温度300℃～400℃。
步骤S4具体包括以下步骤：
a、采用355nm紫外光对阻值进行初调，预留阻值偏差-0.5％；
b、将初调后的陶瓷基片放入大气环境下的烘箱中再次进行200℃～250℃，72～120小时热处理；
c、再次采用355nm紫外光，在预留电阻层区域内，再次进行精调，精调后的电阻阻值达到目标阻值精度±0.02％。
步骤S5中印刷低温环氧树脂印刷压力为1～4kg，印刷速度70～160mm/Sec，并进行固化，固化温度200℃，时间30分钟。
步骤S8中电镀镍工艺采用的镀液为氨基磺酸镍、氯化镍与硼酸的混合液，电镀锡工艺采用的镀液为氨基磺酸锡、锡浓缩液，镀锡混合剂，镀锡添加剂混合液。
优选地，电镀镍工艺采用的镀液中氨基磺酸镍浓度为70m l/L、氯化镍浓度为15～25m l/L、硼酸浓度为30～40g/L，使混合液的镍离子达到60～75g/L、pH值4～5，电镀镍时的温度为50℃～60℃，电镀电流35～45A，电镀时间1.5～2小时；电镀锡工艺采用的镀液中锡离子浓度9～18g/L，镀锡混合剂浓度250～480g/L，pH值2.5～3.8，电镀锡时的温度为20℃±5℃，电镀电流25A±5A，时间1～2小时。
本发明至少具有以下有益效果：
与现有的采用掩膜工艺和侧银工艺制作的贴片片式薄膜电阻网络得到的电阻个体相比，本发明得到的贴片片式薄膜电阻个体，绝对精度可以达到±0.05％，跟踪精度达到±0.02％，绝对温度系数为±5×10-6/K，跟踪温度系数±2×10-6/K，内部可以做到4*0603，整体尺寸为1.5*3.3mm，封装尺寸大幅度缩小，更能满足小型化、集成化的的客户需求。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明电阻个体整体结构俯视示意图；
图2是图1中电阻个体整体结构侧视示意图；
图3是本发明整块陶瓷基片经裂片、切割以及碎粒工艺成单个电阻体过程示意图。
图中：1、陶瓷基片；2、电阻膜层；3、电阻个体；4、正面阻挡膜层；5、正面电极；6、背面阻挡膜层；7、背面电极；8、侧面电极；9、钝化层；10、封装保护层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3所示，本发明提供了一种贴片片式薄膜电阻网络，包括陶瓷基片1，陶瓷基片1正面设置有镍铬合金材质的电阻膜层2，电阻膜层2由激光划线切割成若干规则排列的电阻个体3，每个电阻个体3正面上都设置有两个相对布设的钨钛合金材质的正面阻挡膜层4，每个正面阻挡膜层4上都均匀间隔设置四个金材质的正面电极5:每个电阻个体3背面上都设置有两个相对布设的钨钛合金材质的背面阻挡膜层6，每个背面阻挡膜层6上都均匀间隔设置四个金材质的背面电极7，每个背面电极7与对应正面电极5之间连接有侧面电极8；电阻膜层2上还设置有二氧化硅材质的钝化层9，钝化层9位于两个正面阻挡膜层4之间，钝化层9上印刷有环氧树脂材质的封装保护层10。
此种结构得到的贴片片式薄膜电阻个体3，绝对精度可以达到±0.05％，跟踪精度达到±0.02％，绝对温度系数为±5×10-6/K，跟踪温度系数±2×10-6/K，内部可以做到4*0603，整体尺寸为1.5*3.3mm，封装尺寸大幅度缩小，更能满足小型化、集成化的的客户需求。
下面具体说明上述贴片片式薄膜电阻网络的制造方法，具体包括以下步骤：
在已知片式薄膜电阻目标阻值的前提下，对陶瓷基片1进行设计，得到若干由若干个电阻个体3组成的电阻网络单元，即片式薄膜电阻；具体设计片式薄膜电阻中电阻个体3以及相应电极的图形、位置与尺寸，并计算电阻网络单元的初始方阻，使所得初始方阻接近目标阻值；
采用激光划线对96％～99.6％含铝量的陶瓷基片1，设定条件：功率50W、速度150mm/s、频率4000HZ，按照设计切割出所需电阻网络单元；
将陶瓷基片1依次在电子清洗剂、5％～10％草酸溶液、2M以上电导率的去离子水、丙酮分析纯中进行超声波清洗5分钟，频率40KHz，功率300W，氮气干燥后待镀膜；
清洗后的陶瓷基片1，采用磁控溅射镀膜工艺，在陶瓷基片1的每个电阻个体3正面依次溅射镍铬膜层、钨钛膜层和金层，其中镍铬膜层为电阻膜层2，钨钛膜层为两个正面阻挡膜层4，金层为四个正面电极5，同样在每个电阻个体3背面依次溅射钨钛膜层和金层，形成两个背面阻挡膜层6和四个背面电极7，其中镀膜时溅射功率500W～1000W,真空度4～6*10-5/k，镍铬层方阻5欧～300欧，钨钛百分比为90％W/10％T i，溅射时间30分钟-90分钟，溅射时间具体根据实际目标阻值调节。
采用光刻工艺，按照预先设计的方案在每个电阻个体3上光刻出电阻图形和电极图形，形成片式薄膜电阻的半加工件，光刻工艺的具体步骤包括匀胶→预烘→曝光→显影→坚膜→刻蚀→去胶，将电阻图形和电极图形光刻出来，匀胶采用旋涂法，所用光刻胶为AZ4620正性光刻胶，其主要成分为60％～65％丙二醇单甲醚醋酸酯，其余是甲酚酚醛树脂。
采用电子束蒸发二氧化硅工艺，二氧化硅膜层覆盖光刻后的整个基片正面，然后将每个电阻个体3正面电极5上的二氧化硅刻蚀去除，形成钝化层9来保护电阻膜层2，预热温度300℃，时间30～60mi n，蒸发速度5～厚度/>所得二氧化硅膜层厚度≥1um，然后将形成钝化层9的半加工件放置在真空度0.02～0.05Mpa环境下进行高温热处理1～4小时，热处理温度300℃～400℃。
采用激光打断的方式依次对电阻初始阻值进行初调和精调，精调后的电阻阻值达到目标阻值精度±0.02％，具体步骤如下，
首先，采用355nm紫外光对阻值进行初调，预留阻值偏差-0.5％；
其次、将初调后的陶瓷基片1放入大气环境下的烘箱中再次进行200℃～250℃，72～120小时热处理；
最后、再次采用355nm紫外光，在预留电阻层区域内，再次进行精调，精调后的电阻阻值达到目标阻值精度±0.02％。
精调后在电阻个体3表面印刷低温环氧树脂，形成封装保护层10，印刷压力为1～4kg，印刷速度70～160mm/Sec，并进行固化，固化温度200℃，时间30分钟；然后在封装保护层10上印刷标识浆料，并经高温固化。
使用裂片机将整块陶瓷基片1分割成条状，使用溅射工艺溅射镍锡，将条状陶瓷基片1两侧的正面电极5和背面电极7对应连接起来形成侧面电极8，接着采用砂轮切割工艺，将S7中连为一体的侧电极独立分割开来，使得内部电阻可独立测试，接着使用碎粒机将条状的陶瓷基片1碎成独立的粒状电阻产品。
最后采用电镀工艺，将每个独立的电阻产品的正面电极5、背面电极7以及侧面电极8上都电镀一层镍锡，得到最终的贴片片式薄膜电阻产品，电镀镍工艺采用的镀液为氨基磺酸镍、氯化镍与硼酸的混合液，电镀锡工艺采用的镀液为氨基磺酸锡、锡浓缩液，镀锡混合剂，镀锡添加剂混合液，镀液中氨基磺酸镍浓度为70m l/L、氯化镍浓度为15～25ml/L、硼酸浓度为30～40g/L，使混合液的镍离子达到60～75g/L、pH值4～5，电镀镍时的温度为50℃～60℃，电镀电流35～45A，电镀时间1.5～2小时；电镀镍工艺采用的镀液为氨基磺酸镍、氯化镍与硼酸的混合液，电镀锡工艺采用的镀液为氨基磺酸锡、锡浓缩液，镀锡混合剂，镀锡添加剂混合液，镀液中锡离子浓度9～18g/L，镀锡混合剂浓度250～480g/L，pH值2.5～3.8，电镀锡时的温度为20℃±5℃，电镀电流25A±5A，时间1～2小时。
以上对本发明的较佳实施例进行了详细说明，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种贴片片式薄膜电阻网络制造方法,其特征在于：
所述贴片片式薄膜电阻网络包括陶瓷基片(1)，所述陶瓷基片(1)正面设置有镍铬合金材质的电阻膜层(2)，所述电阻膜层(2)由激光划线切割成若干规则排列的电阻个体(3)，其特征在于：每个所述电阻个体(3)正面上都设置有两个相对布设的钨钛合金材质的正面阻挡膜层(4)，每个所述正面阻挡膜层(4)上都均匀间隔设置四个金材质的正面电极(5)；每个所述电阻个体(3)背面上都设置有两个相对布设的钨钛合金材质的背面阻挡膜层(6)，每个所述背面阻挡膜层(6)上都均匀间隔设置四个金材质的背面电极(7)，每个所述背面电极(7)与对应所述正面电极(5)之间连接有侧面电极(8)；所述电阻膜层(2)上还设置有二氧化硅材质的钝化层(9)，所述钝化层(9)位于两个所述正面阻挡膜层(4)之间，所述钝化层(9)上印刷有环氧树脂材质的封装保护层(10)；
所述制造方法包括以下步骤：
S1、采用磁控溅射镀膜工艺，在陶瓷基片(1)的每个电阻个体(3)正面依次溅射镍铬膜层、钨钛膜层和金层，其中镍铬膜层为电阻膜层(2)，钨钛膜层为两个正面阻挡膜层(4)，金层为四个正面电极(5)，同样在每个电阻个体(3)背面依次溅射钨钛膜层和金层，形成两个背面阻挡膜层(6)和四个背面电极(7)；
S2、采用光刻工艺，按照预先设计的方案在每个电阻个体(3)上光刻出电阻图形和电极图形，形成片式薄膜电阻的半加工件；
S3、采用电子束蒸发二氧化硅工艺，二氧化硅膜层覆盖光刻后的整个基片正面，然后将每个电阻个体(3)正面电极(5)上的二氧化硅刻蚀去除，形成钝化层(9)来保护电阻膜层(2)；
S4、采用激光打断的方式依次对电阻初始阻值进行粗调和精调，精调后的电阻阻值达到目标阻值精度±0.02％；
S5、在电阻个体(3)表面印刷低温环氧树脂，形成封装保护层(10)，然后在封装保护层(10)上印刷标识浆料，并经高温固化；
S6、使用裂片机将整块陶瓷基片(1)分割成条状，使用溅射工艺溅射镍锡，将条状陶瓷基片(1)两侧的正面电极(5)和背面电极(7)对应连接起来形成侧面电极(8)；
S7、采用砂轮切割工艺，将S6中连为一体的侧电极独立分割开来，使得内部电阻可独立测试，接着使用碎粒机将条状的陶瓷基片(1)碎成独立的粒状电阻产品；
S8、采用电镀工艺，将每个独立的电阻产品的正面电极(5)、背面电极(7)以及侧面电极(8)上都电镀一层镍锡，得到最终的贴片片式薄膜电阻产品。
2.根据权利要求1所述的一种贴片片式薄膜电阻网络制造方法,其特征在于，步骤S2中的光刻工艺的具体步骤是：匀胶→预烘→曝光→显影→坚膜→刻蚀→去胶，光刻出电阻个体(3)和电极的图形。
3.根据权利要求1所述的一种贴片片式薄膜电阻网络制造方法,其特征在于，步骤S3中还包括将形成钝化层(9)的半加工件放置在真空度0.02～0.05Mpa环境下进行高温热处理1～4小时，热处理温度300℃～400℃。
4.根据权利要求1所述的一种贴片片式薄膜电阻网络及其制造方法,其特征在于，步骤S4具体包括以下步骤：
a、采用355nm紫外光对阻值进行初调，预留阻值偏差-0.5％；
b、将初调后的陶瓷基片(1)放入大气环境下的烘箱中再次进行200℃～250℃,72～120小时热处理；
c、再次采用355nm紫外光，在预留电阻层区域内，再次进行精调，精调后的电阻阻值达到目标阻值精度±0.02％。
5.根据权利要求1所述的一种贴片片式薄膜电阻网络制造方法,其特征在于，步骤S5中印刷低温环氧树脂印刷压力为1～4kg，印刷速度70～160mm/Sec，并进行固化，固化温度200℃,时间30分钟。
6.根据权利要求1所述的一种贴片片式薄膜电阻网络制造方法,其特征在于，步骤S8中电镀镍工艺采用的镀液为氨基磺酸镍、氯化镍与硼酸的混合液，电镀锡工艺采用的镀液为氨基磺酸锡、锡浓缩液、镀锡混合剂、镀锡添加剂混合液。
7.根据权利要求6所述的一种贴片片式薄膜电阻网络制造方法,其特征在于：
电镀镍工艺采用的镀液中氨基磺酸镍浓度为70ml/L、氯化镍浓度为15～25ml/L、硼酸浓度为30～40g/L，使混合液的镍离子达到60～75g/L、pH值4～5，电镀镍时的温度为50℃～60℃,电镀电流35～45A，电镀时间1.5～2小时；
电镀锡工艺采用的镀液中锡离子浓度9～18g/L，镀锡混合剂浓度250～480g/L，pH值2.5～3.8电镀锡时的温度为20℃±5℃,电镀电流25A±5A，时间1～2小时。
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CN101593588A (zh) * 2009-04-30 2009-12-02 中国振华集团云科电子有限公司 片式薄膜电阻器的制造方法
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