TWI395233B - Resistive metal plate low resistance chip resistor and its manufacturing method - Google Patents

Description

電阻金屬板低電阻晶片電阻器及其製造方法

本發明是有關於電阻金屬板低電阻晶片電阻器及其製造方法。

在檢測出通電於電動機或開關調整器的控制電路時的電流的分路電阻器的電子零件，以往就使用電極層形成於合金所成的板狀的金屬電阻體的兩端的金屬板晶片電阻器，其電阻值是較低，被設定在數mΩ至1Ω左右，對於此種金屬板晶片電阻器冀望著穩定電阻溫度係數及電流特性，抑制成低電感值，及作成高精度化電流檢測，對應於此的晶片電阻器的製造方法被記載於日本專利公開2003-115401號(JP-2003-115401-A)。

亦即，在JP-2003-115401-A，記載著將銅等的高導電性材料的薄片藉由壓著或熔接來固定於金屬電阻體的兩端部以形成電極，沿著長度方向削掉金屬電阻體的側面，或是朝厚度方向削掉金屬電阻體的上下面，藉由調整該削取加工的尺寸來調整電阻值，而將保護膜設於金屬電阻體的露出面的低電阻器的製造方法。

在該低電阻器的製造方法中，一面削掉金屬電阻體的側面或上下面一面調整電阻值的工程上多費時間，而有降低生產性的問題，又，並未記載將銅等的高導電性材料的薄片壓著或熔接於金屬電阻體所用的具體性方法，實際上很難將JP-2003-115401-A的方法導入到生產現場。

又，在日本專利公開平11-97203號(JP-11-97203-A)，記載著在陶瓷基板的表面重疊錳銅、康銅等的銅合金所成的片狀電阻體，並且在背面重疊銅板，藉由使用銀焊等的活性化金屬法一體地接合，而在片狀電阻體的兩端設置電流、電壓檢測用的接合電極部的分路電阻元件。

然而，以包含活性金屬的焊材接合陶瓷基板與片狀電阻體(電阻金屬板)的場合，其焊材為高價格，且接合時間過多而有降低生產性的課題。

本發明是為了解決上述課題者，其目的是在於提供一種欲檢測的電流值為例如5A以上的較高時，因需要電阻值為不足1mΩ的電阻金屬板低電阻晶片電阻器，因此不必經煩雜的工程就可製造具有高信賴性的不足1mΩ的低電阻晶片電阻器的方法。

又，本發明的其他目的，是在於提供一種欲檢測的電流值為例如5A以上的較高時，因需要電阻值為不足1mΩ的電阻金屬板低電阻晶片電阻器，因此不必經煩雜的工程就可製造的不足1mΩ的低電阻的電阻金屬板晶片電阻器。

在本發明，利用記載於以下的(1)至(5)的手段，上述課題被解決。

(1)在本發明中，提供一種電阻金屬板低電阻晶片電阻器的製造方法，其特徵為：在電阻金屬板的一方的一面或兩面焊接銅板，從表面除去氧化膜之後，藉由在上述銅板的表面全領域形成鍍錫膜以形成集合複層板體，以所期望的寬度薄長方形狀地切斷該集合複層板體而形成薄長方形狀複層板體，從形成有該薄長方形狀複層板體的鍍錫膜的一方的一面或兩面，以所定寬度朝長邊方向切削短邊方向的大約中央，除去鍍錫膜、銅板、焊材，及電阻金屬板與焊材的至少擴散層而在一方的一面或兩面形成凹部，在該凹部的底面形成保護膜之後，以所期望的寬度切斷上述薄長方形狀複層板體而製造晶片狀電阻器。

(2)在本發明中，提供上述(1)所述的電阻金屬板低電阻晶片電阻器之製造方法，上述電阻金屬板為含有90重量%以上銅的合金，為特徵者。

(3)在本發明中，提供上述(1)所述的電阻金屬板低電阻晶片電阻器之製造方法，藉由銅-銀二元合金所成的焊材，焊接上述電阻金屬板與上述銅板，為其特徵者。

(4)在本發明中，提供上述(1)所述的電阻金屬板低電阻晶片電阻器之製造方法，藉由含有聚醯胺醯亞胺樹脂的材料，在上述凹部的底面形成保護膜，為其特徵者。

(5)在本發明中，提供一種電阻金屬板低電阻晶片電阻器，其特徵為：在電阻金屬板的一方的一面或兩面焊接銅板，從表面除去氧化膜之後，藉由在上述銅板的表面全領域形成鍍錫膜以形成集合複層板體，以所期望的寬度薄長方形狀地切斷集合複層板體，從形成有薄長方形狀複層板體的鍍錫膜的一方的一面或兩面，以所定寬度朝長邊方向切削短邊方向的大約中央，除去鍍錫膜、銅板、焊材，及電阻金屬板與焊材的至少擴散層而在一方的一面或兩面形成凹部，在該凹部的底面形成保護膜之後，以所期望的寬度晶片狀地切斷薄長方形狀複層板體所形成者。

又，從形成有薄長方形狀的複層板體的鍍錫膜的一方的一面或兩面，以所定寬度朝長邊方向切削短邊方向的大約中央，除去鍍錫膜、銅板、焊材、及電阻金屬板與焊材的至少擴散層而在一方的一面或兩面形成的工程中，凹部的切削深度，是例如對於抽樣的薄長方形狀的複層板體，使用顯微鏡等而以目視等進行計測，由此設定成可確實地除去電阻金屬板與焊材的擴散層的深度。因此，在該工程中，除了擴散層之外電阻金屬板也被切削些微的厚度。

在本發明中，在電阻金屬板的單面或兩面焊接銅板，對於在銅板的表面全領域形成鍍錫膜所成的薄長方形狀的複層板體，從形成有鍍錫膜的單面或兩面，以所定寬度朝長度方向切削短邊的大約中央，由此將鍍錫膜、銅板、焊材、及電阻金屬板與焊材的擴散層一倂從單面或兩面予以除去而形成凹部，而在凹部的底面形成保護膜之後，以所期望的寬度切斷薄長方形狀複層板體，而製造晶片狀電阻器之故，因而對於個個晶片狀的電阻器不必實施削掉工程，而成為有效率地製造具有高信賴性的不足1mΩ的低電阻晶片電阻器。

在本發明中，作為電阻金屬板，使用含有90重量%以上銅的合金之故，因而在與被焊接於該單面或兩面的銅板之間膨脹係數上並不會發生不同，而在焊接工程的高溫處理後也不會發生彎曲，而可防止依彎曲所導致的加工精度的降低。

在本發明中，藉由銅-銀二元合金所成的焊材，焊接電阻金屬板與銅板之故，因而成為可將電阻金屬板與銅板作成歐姆接觸(歐姆性接觸或ohmic contact)。

在本發明中，藉由含有聚醯胺醯亞胺樹脂的材料，在凹部底面形成保護膜之故，因而可保證與電阻金屬板的耐環境性的特性。

以下，針對於本發明的實施形態參照圖式加以說明，惟本發明是並不被限定於此者。

第1圖是表示一實施形態的電阻金屬板低電阻晶片電阻器10的立體圖，第2圖是表示不相同的實施形態的電阻金屬板低電阻晶片電阻器30的立體圖。

第1圖的電阻金屬板低電阻晶片電阻器10，是在電阻金屬板11的一方的一面藉由焊材12焊接作為電極的銅板13，而在銅板13上形成鍍錫膜14，從大約中央部除去鍍錫膜14、銅板13、焊材12，及焊材12與電阻金屬板11之擴散層而形成凹部15，在該凹部15的底面形成保護膜16者。

又，第2圖的電阻金屬板低電阻晶片電阻器30，是在電阻金屬板31的兩面藉由焊材32、32焊接銅板33、33，而在雙方的銅板33、33上形成鍍錫膜34、34，從兩面的大約中央部除去鍍錫膜34、34、銅板33、33、焊材32、33、及焊材32、32與電阻金屬板31的至少擴散層而在兩面形成凹部35、35，在雙方的凹部35、35的底面形成保護膜36、36者。

在此，上述電阻金屬板11、31，是可使用含有90重量%以上銅的合金的板體，作為此種合金，可列舉例如含有Cu與Ni的合金，含有Cu與Mn與Sn的合金，含有Cu與Mn與Sn與Ge的合金等。又，上述焊材12、32是銅-銀二元的共晶合金所成的焊材，例如可使用在JIS.Z.3261中被規定為BAg-8的銀焊。BAg-8是含有72% Ag，28% Cu，而熔融溫度是固相線及液相線都為780℃的銀焊。上述保護膜16、36是可由含有聚矽氧耦合劑或二氧化矽的無機-有機複合材料的聚醯胺醯亞胺所形成。

以下，針對於第1圖的電阻金屬板低電阻晶片電阻器10的製造方法，參照第1圖及第3圖加以說明。

例如，擬製造長度13mm，寬度6.3mm的電阻金屬板低電阻晶片電阻器10時，最初，在含有90重量%以上銅的合金板體所成的電阻金屬板11的單面，使用銅-銀二元的共晶合金所成的焊材12，在氫氣環境爐內以峰值溫度850℃焊接銅板13。

在此，電阻金屬板11是使用例如厚約0.5mm的合金板體，焊材12是使用例如厚度0.05mm的BAg-8，銅板13是使用例如厚度0.2mm的無氧銅板，而這些都使用縱500mm左右、橫200mm左右者。

作為電阻金屬板11使用含有90重量%以上銅的合金板體，而作為電極的銅板13使用無氧銅板，由此這些電阻金屬板11與銅板13，是膨脹係數成為大約相同，而可防止發生焊接時的彎曲。相反地，使用銅含有率不是90%的合金時，例如，在錳銅(Cu 85%，Mn 12%，Ni 2%，Fe 1%)的合金板，焊接作為電極的銅板時，彎曲會變大之故，因而在本發明中，使用銅含有率為90%以上的合金板體較佳。

又，使用銅-銀二元的共晶合金所成的焊材12之故，因而電阻金屬板11與銅板13是歐姆接觸，成為可將作為電極的銅板13附近的電阻抑制成極低。

在電阻金屬板11的單面焊接銅板13之後，利用以氫氧化鈉、矽酸鈉作為主成分的溶液進行鹼脫脂，以除去附著於金屬表面的油脂分，之後，浸漬於稀硫酸的水溶液中以除去氧化膜。除去氧化膜之後，在銅板13的全面利用電鍍法形成厚約5μm的鍍錫膜14。

藉由實施如以上的工程，如第3(a)圖所示地，在電阻金屬板11的單面以焊材12接合著銅板13，而在該銅板13上形成有鍍錫膜14所形成的集合複層板體20。集合複層板體20是例如被形成縱500mm左右，橫200mm左右，厚度1.0mm左右。

然後，以如第3(a)圖的虛線21所示地，以所定寬度W1薄長方形狀地切斷集合複層板體20而形成薄長方形狀複層板體22。該薄長方形狀複層板體22的切斷寬度W1(短邊的長度W1)，是成為擬製造的電阻金屬板低電阻晶片電阻器10的長度的部位之故，因而在此被設定在13mm，又，長邊的長度是例如成為500mm左右。

然後，如第3(c)圖所示地，以寬度W2例如寬度4mm朝長邊方向切削薄長方形狀複層板體22的短邊方向的大約中央。在該切削加工中，從形成有鍍錫膜14的單面，除去鍍錫膜14、銅板13、焊材12、及焊材12與電阻金屬板11的擴散層為止而形成凹部15。

又，如第3(d)圖所示地，焊材12與電阻金屬板11的擴散層23，是從鍍錫膜14的表面削掉大約d1=0.3mm左右的深度為止，而將凹部15的電阻金屬板11作成大約d2=0.46mm左右的厚度，確實地除去擴散層23。

如第3(c)圖所示地，若在薄長方形狀複層板體22的單面，短邊方向的大約中央形成朝長邊方向延長的凹部15，則在該凹部15的底面，亦即，露出電阻金屬板11的一面，如第3(e)圖所示地形成保護膜16。保護膜16是利用含有聚矽氧耦合劑或二氧化矽的無機-有機複合材料的聚醯胺醯亞胺所形成。形成保護膜16之後，如第3(e)圖的兩點鏈線24所示地，若以所定長度(在此為6.3mm)切斷薄長方形狀複層板體22，則完成電阻金屬板低電阻晶片電阻器10。

利用實施如以上的工程，則成為可製造電阻值為不足1.0mΩ而具有高信賴性的電阻金屬板低電阻晶片電阻器10。

以下，針對於電阻金屬板低電阻晶片電阻器30的製造方法，參照第2圖及第4圖加以說明。

例如，擬製造長度13mm，寬度6.3mm的電阻金屬板低電阻晶片電阻器30時，最初，在含有90重量%以上銅的合金板體所成的電阻金屬板31的兩面，使用銅-銀二元的共晶合金所成的焊材32、32，在氫氣環境爐內以峰值溫度850℃焊接銅板33、33。

在此，電阻金屬板31是使用例如厚約0.5mm的合金板體，焊材32是使用例如厚度0.05mm的BAg-8，銅板33是使用例如厚度0.2mm的無氧銅板，而這些都使用縱500mm左右，橫200mm左右者。

之後，利用以氫氧化鈉、矽酸鈉作為主成分的溶液進行鹼脫脂，以除去附著於金屬表面的油脂分，浸漬於稀硫酸的水溶液中以除去氧化膜。其後，在被固著於電阻金屬板31兩面的銅板33、33的全面利用電鍍法分別形成厚約5μm的鍍錫膜34、34。

經由如以上的工程，如第4(a)圖所示地，在電阻金屬板31的兩面以焊材32、32接合著銅板33、33，而在此些銅板33、33上分別形成有鍍錫膜34、34所形成的集合複層板體40。集合複層板體40是例如被形成縱500mm左右，橫200mm左右，厚度1.0mm左右。

然後，以如第4(a)圖的虛線41所示地，以所定寬度W3薄長方形狀地切斷集合複層板體40而形成薄長方形狀複層板體42。該薄長方形狀複層板體42的切斷寬度W3(短邊的長度W3)，是成為擬製造的電阻金屬板低電阻晶片電阻器30的長度的部位之故，因而在此被設定在13mm，又，長邊的長度是例如成為500mm左右。

然後，如第4(c)圖所示地，以寬度W4例如寬度4mm朝長邊方向分別切削從薄長方形狀複層板體42的兩面的短邊方向的大約中央。在該薄長方形狀複層板體42的兩面的該切削加工中，從形成有鍍錫膜34、34的兩面，除去鍍錫膜34、34、銅板33、33、焊材32、32、及焊材32、32與電阻金屬板31的擴散層44為止而形成凹部35、35。

又，如第4(d)圖所示地，焊材32與電阻金屬板31的擴散層43，是從鍍錫膜34、34的兩面削掉大約d3=0.3mm左右的深度為止，而將凹部35、35的電阻金屬板31作成大約d4=0.4mm左右的厚度，確實地除去擴散層44。

如第4(c)圖所示地，若在薄長方形狀複層板體42的兩面的短邊方向的大約中央形成朝長邊方向延長的凹部35、35，則在凹部35、35的各該底面，亦即，露出電阻金屬板31的兩面，利用聚醯胺醯亞胺等形成保護膜36、36。形成保護膜16之後，如第4(e)圖的兩點鏈線45所示地，若以所定長度(在此為6.3mm)切斷薄長方形狀複層板體42，則完成電阻金屬板低電阻晶片電阻器30。利用實施如以上的工程，則成為可製造電阻值為不足1.0mΩ而具有高信賴性的電阻金屬板低電阻晶片電阻器30。

以下，第5圖是表示依本發明的電阻金屬板低電阻晶片電阻器10與比較例的各溫度的電阻溫度係數(TCR)的圖表，而倂記於第5圖的凡例的電阻值是在室溫25℃的電阻值。

在此，樣品A是作為焊材使用BCuP-3，為被形成在d2=0.39mm的厚度的電阻金屬板低電阻晶片電阻器，在室溫25℃表示0.61mΩ。BCuP-3是被規定於JIS. Z. 3264的焊材，含有6%磷(P)，含有5%銀(Ag)，含有89%銅(Cu)。

樣品B是作為焊材使用BAg-8，為被形成在d2=0.41mm的厚度的電阻金屬板低電阻晶片電阻器，在室溫25℃表示0.56mΩ。BAg-8是被規定於JIS. Z. 3261的焊材，含有72%銀(Ag)；含有28%銅(Cu)。

樣品C是作為焊材使用P-Cu系者，為被形成在d=0.39mm的厚度的電阻金屬板低電阻晶片電阻器，在室溫25℃表示0.68mΩ。P-Cu系的焊材，是主要僅含有磷(P)及銅(Cu)者。

樣品A、C是d=0.39mm，而樣品B是d2=0.41mm，此些厚度是大約相同之故，因而仍比較此些樣品A、B、C的TCR及電阻值，則可知作為焊材使用銅-銀二元合金所成的BAg-8的樣品B的電阻值在室溫25℃最低，而TCR也大致成為較小。

10．．．電阻金屬板低電阻晶片電阻器

11．．．電阻金屬板

12．．．焊材

13．．．銅板

14．．．鍍錫膜

15．．．凹部

16．．．保護膜

20．．．集合複層板體

22．．．薄長方形狀複層板體

23．．．擴散層

30．．．電阻金屬板低電阻晶片電阻器

31．．．電阻金屬板

32．．．焊材

33．．．銅板

34．．．鍍錫膜

35．．．凹部

36．．．保護膜

40．．．集合複層板體

42．．．薄長方形狀複層板子

43．．．擴散層

第1圖是表示本發明的一實施形態的立體圖。

第2圖是表示與第1圖不同的實施形態的立體圖。

第3(a)圖至第3(e)圖是表示製造第1圖的電阻金屬板低電阻晶片電阻器的各工程的圖式。

第4(a)圖至第4(e)圖是表示製造第2圖的電阻金屬板低電阻晶片電阻器的各工程的圖式。

第5圖是表示依本發明的電阻金屬板低電阻晶片電阻器的各溫度的電阻溫度係數的圖表，倂記於凡例的電阻值是室溫25℃的電阻值。

10．．．電阻金屬板低電阻晶片電阻器

11．．．電阻金屬板

12．．．焊材

13．．．銅板

14．．．鍍錫膜

15．．．凹部

16．．．保護膜

Claims (2)

1. 一種電阻金屬板低電阻晶片電阻器的製造方法，其特徵為：在含有90重量%以上銅的合金之電阻金屬板的一方的一面或兩面，藉由銅-銀二元合金所成的焊材，在氫氣環境爐內以峰值溫度850℃焊接銅板以作為電極，從表面除去氧化膜之後，藉由在上述銅板的表面全領域形成鍍錫膜以形成集合複層板體，以所期望的寬度薄長方形狀地切斷該集合複層板體而形成薄長方形狀複層板體，從形成有該薄長方形狀複層板體的鍍錫膜的一方的一面或兩面，以所定寬度朝長邊方向切削短邊方向的大約中央，除去鍍錫膜、銅板、焊材，及電阻金屬板與焊材的至少擴散層而在一方的一面或兩面形成凹部，在該凹部的底面形成保護膜之後，以所期望的寬度切斷上述薄長方形狀複層板體而製造晶片狀電阻器。
2. 如申請專利範圍第1項所述的電阻金屬板低電阻晶片電阻器之製造方法，其中，藉由含有聚醯胺醯亞胺樹脂的材料，在上述凹部的底面形成保護膜。