CN207993600U - 一种片式电阻器及包含所述片式电阻器的电阻元件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种片式电阻器及包含所述片式电阻器的电阻元件，包括绝缘基片；所述绝缘基片的上表面设有第一电阻层，所述绝缘基片的下表面设有第二电阻层，所述第一电阻层的端部的上表面设有一对第一电极层，所述第二电阻层的端部的下表面设有一对第二电极层，所述第一电阻层的上表面覆盖有第一保护层，所述第一保护层的上表面覆盖有第二保护层，所述第二电阻层的下表面覆盖有第三保护层，所述第三保护层的下表面覆盖有第四保护层；所述第一电阻层和第二电阻层为合金箔层。本实用新型片式电阻器的抗温漂能力、功率耐受能力较高，产品的长期稳定性和环境耐受性较好。

Description

一种片式电阻器及包含所述片式电阻器的电阻元件

技术领域

本实用新型涉及一种电阻器，尤其是一种片式电阻器及包含所述片式电阻器的电阻元件。

背景技术

现有片式电阻元件，通常采用材质为环氧树脂的散热胶片，将绝缘基片和合金电阻层粘合在一起，然后通过刻蚀、氧化、印刷、电镀或化学镀的方式，在电阻层上分别形成内部电极层、氧化层、保护层以及外部电极层，以制造出不同电阻值的电阻元件。

现有片式电阻元件虽然工艺简单、实现难度不大、成本低，但是产品使用环氧树脂的散热胶片对基板和合金电阻层进行粘合，因环氧树脂的耐高温特性较差，当产品在长期工作的环境下有可能出现环氧树脂的粘性下降，导致合金电阻层与绝缘基片出现分离，当电阻内部出现内应力时，将会对电阻层造成冲击，形成裂痕或电阻体断开，造成电阻体失效。另外，常规单层保护的设计，对于电流感应电阻的保护是不够的，电流感应电阻用于精确电流量测(电流一般为mA级)，因此外部环境的影响必须充分考虑，包括潮湿、盐雾、酸性腐蚀等。

实用新型内容

基于此，本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种片式电阻器，所述片式电阻器具有较低的电阻，较高的功率耐受能力。

为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案为：一种片式电阻器，包括绝缘基片，所述绝缘基片的上表面设有第一电阻层，所述绝缘基片的下表面设有第二电阻层，所述第一电阻层的端部的上表面设有一对第一电极层，所述第二电阻层的端部的下表面设有一对第二电极层，所述第一电阻层的上表面覆盖有第一保护层，所述第一保护层的上表面覆盖有第二保护层，所述第二电阻层的下表面覆盖有第三保护层，所述第三保护层的下表面覆盖有第四保护层；所述第一电阻层和第二电阻层为合金箔层。

优选地，所述合金箔层的一面镀有铜，所述第一电极层和第二电极层为铜镀层。

本实用新型片式电阻通过双层电阻、双层保护层的设计，一方面可以使产品的阻值更低、功率耐受能力更好，另一方面，可以使产品的环境耐受能力更强，可以适用于更多场合的应用。且采用先镀铜后键合的方式，使常规条件下无法键合的合金材料实现键合。

优选地，所述绝缘基片为氧化铝陶瓷基片或表面沉积氧化铝薄层的氮化铝陶瓷基片。所述绝缘基片具有较好的绝缘性和热传导性。

优选地，所述第一电阻层、第二电阻层均由合金材料组成，所述合金材料为锰铜合金、镍铜合金、镍铬合金、镍铁合金、锰铜锡合金、锰铜镍合金、镍铜铁合金、镍铬铝硅合金中的一种；所述第一电阻层、第二电阻层的一面镀有0.1-10um的铜。该合金材料本身具有低温漂系数、高功率系数的特点，与绝缘基板键合后可提高合金材料的导热性，使其获得更大的电流承受能力。

优选地，所述第一电阻层、第二电阻层的镀铜工艺为溅射、蒸镀或电镀。

优选地，所述第一保护层、第三保护层为聚酰亚胺涂层。

更优选地，所述第一保护层、第三保护层为聚醚酰亚胺涂层、聚酰胺酰亚胺涂层、聚双马来酰亚胺涂层中的至少一种。

更优选地，所述第一保护层、第三保护层为聚醚酰亚胺涂层。

优选地，所述第二保护层、第四保护层由环氧树脂材料组成。

本实用新型聚酰亚胺涂层与电阻层中的合金材料有极佳的结合，避免如环氧树脂或亚克力等保护材料与电阻层结合时容易出现空隙问题，故具有更高的耐湿性和耐腐蚀性，然后在聚酰亚胺涂层上覆盖一层环氧树脂保护，可以进一步提高产品耐酸性腐蚀能力。

优选地，所述绝缘基片的侧面设有一对端面电极层，所述端面电极层覆盖所述第一电极层的侧面、所述第一电阻层的侧面、所述绝缘基片的侧面、所述第二电阻层的侧面和所述第二电极层的侧面。

优选地，所述端面电极层的侧面设有一对外部电极层，所述外部电极层覆盖所述端面电极层且至少部分覆盖所述第二保护层和所述第四保护层。

优选地，所述第一电极层、第二电极层的材料均为铜。

优选地，所述端面电极层的材料为镍，所述外部电极层的材料为锡。

本实用新型铜层电极的设计主要是降低产品合金箔面的接触电阻阻值，提高产品阻值测试精度；镍层电极为中间缓冲层，锡层电极用以与其他外部元件焊接。

优选地，所述第一保护层部分覆盖所述第一电极层，所述第三保护层部分覆盖所述第二电极层。此设计可以更好的发挥保护层的作用，更全面的保护电阻层。

同时，本实用新型还提供一种上述片式电阻器的制备方法，包括如下步骤：

(1)对合金箔层的其中一面进行表面镀铜处理；

(2)通过高温键合工艺，将合金箔层已进行表面镀铜处理的一面，在绝缘基片的上表面和下表面分别键合；

(3)通过光刻工艺，进行掩膜图形化遮盖，然后通过化学蚀刻方式，形成第一电阻层、第二电阻层；

(4)通过高速电镀工艺，在第一电阻层端面的上表面和第二电阻层端面的下表面分别形成第一电极层、第二电极层；

(5)对经过步骤(4)处理的电阻层进行机械打磨修阻；

(6)通过厚膜丝印技术，在经步骤(5)修阻后的第一电阻层的上表面印刷第一保护层，在第二电阻层的下表面印刷第三保护层；

(7)通过厚膜丝印技术，在第一保护层的上表面印刷第二保护层，在第三保护层的下表面印刷第四保护层；

(8)通过磁控真空溅射工艺，在第一电极层、第二电极层与绝缘基片的侧面形成端面电极层；

(9)通过电镀技术，在所述端面电极层的侧面形成外部电极层。

本实用新型的制造方法中，所述的光刻工艺包括印刷光罩层、曝光、显影、去除光罩层等，化学蚀刻工艺包括药液蚀刻、蒸汽蚀刻等。本领域技术人员也可以根据实际情况进行具体的选择。

优选地，所述步骤(2)中，高温键合的工艺为：通过高温将合金箔层已进行表面镀铜处理的一面，固定在绝缘基片上，形成化学键合。

所述步骤(2)中，高温键合工艺的具体步骤为：对合金箔进行表面除油、去污、加压整平、轻度腐蚀处理，然后将合金箔平放在绝缘基片上，再将合金箔和绝缘基片一起放入烧结容器里，将烧结容器放入高温烧结炉里烧结，烧结的温度为1065-1083℃(并通入0.1008％～0.139％的氧气，烧结过程金属箔表面形成氧化铜与氧化铝反应键合。)。

优选地，所述步骤(4)中的高速电镀工艺为挂镀。

优选地，所述步骤(5)中，至少对第一电阻层的上表面和/或第二电阻层的下表面进行机械打磨。

优选地，所述步骤(5)中，所述机械打磨修阻为单孔打磨或复数孔打磨；所述机械打磨的深度为打磨孔穿透合金箔露出陶瓷基板或打磨孔未穿透合金箔；所述机械打磨的轨迹为圆形轨迹、椭圆形轨迹、跑道形轨迹、矩形轨迹中的至少一种。

所述步骤(5)中的机械打磨修阻的具体过程为：采用高精密修阻机，产品入料，使用金刚石磨棒对第一电阻层进行打磨修阻，完成后出料，然后产品反转后入料，使用金刚石磨棒对第二电阻层进行打磨修阻，完成后出料。

此外，本实用新型还提供一种所述的片式电阻器的电阻元件。

相对于现有技术，本实用新型的有益效果为：

本实用新型通过合金材料的选型、双层电阻设计、高温键合、双层保护设计、高速挂镀、机械修阻等工艺的导入，使合金电阻层温漂系数、功率系数和功率面积得到最佳的组合，与现有技术的产品相比，其抗温漂能力和功率耐受能力更高，产品的长期稳定性和环境耐受性更好。且采用先镀铜后键合的方式，使常规条件下无法键合的合金材料实现键合。

本实用新型的双层电阻设计可以使电阻值最低做到0.1mΩ，而现有技术的单层电阻设计，其电阻值最低只能达到1mΩ；本实用新型的高温键合技术，配合机械修阻，可以将产品功率最高提升至5W，±1％的阻值合格率最高可以达到90％，同时在1000h的高温通电试验下，阻值变化率可控制在±0.5％以内，而现有技术的低温贴合和激光修阻，产品功率最高只能达到3W，±1％的阻值合格率最高只能控制在70％，在1000h的高温通电试验下，阻值变化率只能控制在±1％以内；本实用新型的双层保护设计，在1000h的耐环境腐蚀试验条件下，阻值变化率可控制在±0.5％以内，而现有技术的单层保护设计，在1000h的耐环境腐蚀试验条件下，阻值变化率只能控制在±1％以内。

附图说明

图1为本实用新型片式电阻器的一种结构示意图；

图2为本实用新型片式电阻器的制备方法的一种流程图；

其中，1、绝缘基片；2、第一电阻层；3、第二电阻层；4、第一电极层；5、第二电极层；6、第一保护层；7、第三保护层；8、第二保护层；9、第四保护层；10、端面电极层；11、外部电极层。

具体实施方式

为更好的说明本实用新型的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，此外，本实用新型合金材料的选择，本领域技术人员可根据具体情况进行选择，在此不再一一进行列举选择，仅以本实施例为例来进一步说明本实用新型中的片式电阻器的结构、制备方法及片式电阻器的效果。

结合附图1，本实施例所述片式电阻器包括

绝缘基片1；绝缘基片1的上表面设有第一电阻层2，绝缘基片1的下表面设有第二电阻层3，第一电阻层2的端部的上表面设有一对第一电极层4，第二电阻层3的端部的下表面设有一对第二电极层5，第一电阻层2的上表面覆盖有第一保护层6，第一保护层6的上表面覆盖有第二保护层8，第二电阻层3的下表面覆盖有第三保护层7，第三保护层7的下表面覆盖有第四保护层9，第一保护层6部分覆盖第一电极层4，第三保护层7部分覆盖第二电极层5，绝缘基片1的侧面设有一对端面电极层10，端面电极层10覆盖第一电极层4的侧面、第一电阻层2的侧面、绝缘基片1的侧面、第二电阻层3的侧面和第二电极层5的侧面；端面电极层10的侧面设有一对外部电极层11，外部电极层11覆盖端面电极层10且至少部分覆盖第二保护层8和第四保护层9。

第一电阻层2、第二电阻层3均由合金材料组成，所述合金材料为锰铜合金、镍铜合金、镍铬合金、镍铁合金、锰铜锡合金、锰铜镍合金、镍铜铁合金、镍铬铝硅合金中的一种；第一保护层6、第三保护层7为聚酰亚胺涂层；第二保护层8、第四保护层9由环氧树脂材料组成；第一电极层4、第二电极层5的材料均为铜，端面电极层10的材料为镍，外部电极层11的材料为锡。

结合附图2，本实施例中片式电阻器的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：对两片合金箔的待键合面进行表面镀铜处理，铜层厚度控制在0.1-10um；

步骤二：将绝缘基片1的正面和反面分别与两片合金箔的待键合面在1065-1083℃的条件下进行高温键合；

步骤三：合金箔掩膜印刷，在两片合金箔表面分别印刷光刻掩膜浆料，使合金箔全部被掩膜覆盖，然后经180-220℃固化形成光刻掩膜层，如图2(a)所示；

步骤四：合金箔掩膜曝光显影，对两片合金箔上的掩膜用图形底片遮盖后进行曝光，然后再用碳酸钠溶液进行显影，显影后如图2(b)所示；

步骤五：合金箔蚀刻和合金箔掩膜脱膜，使用三氯化铁溶液同时对两片合金箔中未被掩膜遮盖的金属部分进行刻蚀，然后再用氢氧化钠对合金箔掩膜进行清洗脱膜，形成第一电阻层2和第二电阻层3，如图2(c)所示；

步骤六：镀铜掩膜印刷，分别在第一电阻层2和第二电阻层3表面印刷可清洗掩膜浆料，然后经180-220℃固化形成掩膜层，如图2(d)所示；

步骤七：挂镀铜和镀铜掩膜脱膜，对未被掩膜遮盖的合金箔部分进行高速电镀铜，形成第一电极层4和第二电极层5，然后用氢氧化钠对镀铜掩膜进行清洗脱膜，如图2(e)所示；

步骤八：机械修阻，用金刚石磨棒分别对上下表面的电阻体可调部分进行打磨修阻，修阻后如图2(f)所示；

步骤九：聚酰亚胺保护印刷，分别在上下表面电阻体上印刷聚酰亚胺浆料，然后经180-220℃固化，形成第一保护层6和第三保护层7，如图2(g)所示；

步骤十：环氧树脂保护印刷，分别在聚酰亚胺涂层上印刷环氧树脂浆料，然后经180-220℃固化，形成第二保护层8和第四保护层9，如图2(h)所示；

步骤十一：标记印刷，在上表面的环氧树脂保护层上印刷标记浆料，然后经180-220℃固化形成标记层，如图2(i)所示；

步骤十二：折条，将产品沿着X1的分割线由块状分割成条状，如图2(j)所示；

步骤十三：侧封，在条状产品上浸封银浆料或溅射导体金属，形成端面电极层10；

步骤十四：折粒，将产品沿着Y1的分割线由条状分割成粒状，如图2(k)所示；

步骤十五：电镀，将粒状的产品经过电镀，在端面电极层10的表面形成外部电极层11，起到可焊接作用。

作为本实用新型一种具体的实施例，本实施例所述片式电阻器的另一种制备方法如下：

(1)将两片150um厚的铜片的待键合面进行镀铜处理，铜层厚度控制在1-5um；

(2)将铜片的待键合面和0.4mm厚的氧化铝陶瓷基板在1065～1083℃的高温下进行键合，保温时间30分钟；

(3)印刷光刻掩膜，120-250目不锈钢丝网，全自动丝印机印刷，150℃，10分钟烘干；

(4)曝光，用320*620图形对光刻掩膜进行曝光，曝光时间5～12s；

(5)显影，用0.1％-5％碳酸钠溶液对曝光后的光刻掩膜进行显影；

(6)蚀刻，用30％-70％三氯化铁溶液对显影后的铜片进行蚀刻，形成电极和电阻图形，然后用1％-10％氢氧化钠去掉光刻掩膜；

(7)挂镀，先用光刻掩膜将电阻遮盖住，然后对电极部分进行镀铜，形成铜电极。然后用氢氧化钠去掉光刻掩膜；

(8)机械修阻，用金刚石磨棒对上表面的电阻体可调部分进行打磨修阻，阻值控制在0.1mΩ；

(9)聚酰亚胺保护印刷，在电阻体上印刷聚酰亚胺浆料，然后经180-220℃固化形成聚酰亚胺保护层；

(10)环氧树脂保护印刷，在聚酰亚胺薄膜上印刷环氧树脂浆料，然后经180-220℃固化形成环氧树脂保护层；

(11)标记印刷，在上表面的环氧树脂保护层上印刷标记浆料，然后经180-220℃固化形成标记层；

(12)折条、侧封、折粒、电镀完成成品；

(13)用编带机编带测试成品阻值(4000pcs)，±1％的阻值合格率为92％；

(14)将成品取样80pcs分四组(一组20pcs)安排电阻温度系数(TCR)试验、5W功率试验、1000h的高温通电试验以及1000h的耐环境腐蚀试验，得出TCR值为25-38ppm；5W功率试验后最大阻值变化率为0.13％；1000h的高温通电试验后最大阻值变化率为0.25％；1000h的耐环境腐蚀试验后最大阻值变化率为0.15％。

本实用新型的双层电阻设计可以使电阻值最低做到0.1mΩ，而现有技术的单层电阻设计，其电阻值最低只能达到1mΩ；本实用新型的高温键合技术，配合机械修阻，可以将产品功率最高提升至5W，±1％的阻值合格率最高可以达到90％，同时在1000h的高温通电试验下，阻值变化率可控制在±0.5％以内，而现有技术的低温贴合和激光修阻，产品功率最高只能达到3W，±1％的阻值合格率最高只能控制在70％，在1000h的高温通电试验下，阻值变化率只能控制在±1％以内；本实用新型的双层保护设计，在1000h的耐环境腐蚀试验条件下，阻值变化率可控制在±0.5％以内，而现有技术的单层保护设计，在1000h的耐环境腐蚀试验条件下，阻值变化率只能控制在±1％以内。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (9)

1.一种片式电阻器，其特征在于，包括绝缘基片，所述绝缘基片的上表面设有第一电阻层，所述绝缘基片的下表面设有第二电阻层，所述第一电阻层的端部的上表面设有一对第一电极层，所述第二电阻层的端部的下表面设有一对第二电极层，所述第一电阻层的上表面覆盖有第一保护层，所述第一保护层的上表面覆盖有第二保护层，所述第二电阻层的下表面覆盖有第三保护层，所述第三保护层的下表面覆盖有第四保护层；所述第一电阻层和第二电阻层为合金箔层。

2.如权利要求1所述的片式电阻器，其特征在于，所述绝缘基片为氧化铝陶瓷基片或表面沉积有氧化铝薄层的氮化铝陶瓷基片。

3.如权利要求1所述的片式电阻器，其特征在于，所述第一电阻层、第二电阻层均由合金材料组成，所述合金材料为锰铜合金、镍铜合金、镍铬合金、镍铁合金、锰铜锡合金、锰铜镍合金、镍铜铁合金、镍铬铝硅合金中的一种；所述第一电阻层、第二电阻层的一面镀有0.1-10um的铜。

4.如权利要求1所述的片式电阻器，其特征在于，所述第一保护层、第三保护层为聚酰亚胺涂层。

5.如权利要求4所述的片式电阻器，其特征在于，所述第一保护层、第三保护层为聚醚酰亚胺涂层、聚酰胺酰亚胺涂层、聚双马来酰亚胺涂层中的至少一种。

6.如权利要求1所述的片式电阻器，其特征在于，所述绝缘基片的侧面设有一对端面电极层，所述端面电极层覆盖所述第一电极层的侧面、所述第一电阻层的侧面、所述绝缘基片的侧面、所述第二电阻层的侧面和所述第二电极层的侧面。

7.如权利要求6所述的片式电阻器，其特征在于，所述端面电极层的侧面设有一对外部电极层，所述外部电极层覆盖所述端面电极层且至少部分覆盖所述第二保护层和所述第四保护层。

8.如权利要求1所述的片式电阻器，其特征在于，所述第一保护层部分覆盖所述第一电极层，所述第三保护层部分覆盖所述第二电极层。

9.一种包含如权利要求1～8任一项所述的片式电阻器的电阻元件。