TWI438787B - 運用壓合膠貼合之微電阻產品及其製造方法 - Google Patents

Description

運用壓合膠貼合之微電阻產品及其製造方法

本發明係與微電阻產品有關，特別有關於具有高散熱性之微電阻產品。

於電子裝置中通常裝設有係為被動元件之一的電阻元件用以感測電路中的電流。此種用以感測電流的電阻元件通常必須具有低電阻值(resistance value)、低電阻溫度係數(temperature coefficient of resistance，TCR)及高電阻值穩定性。然而，當電阻元件被使用在具有較大電流(功率)的產品上時，電阻元件表面的溫度升高，往往使阻值產生明顯變化，導致無法獲得準確的電阻值。

為提升電阻元件的電阻值熱穩定度，習知技術提供一種微電阻元件，藉由將預先沖壓成型之導熱片與電阻原片以壓合或黏著方式貼合，以增加微電阻元件的散熱性，而提高其負載功率。

由於導熱片與電阻原片以預先沖壓成型成各自形狀，再藉由黏著層貼合。首先，沖壓過程中，導熱片與電阻原片可能會產生毛邊或突刺，因而在壓合過程中穿透黏著層使導熱片和電阻原片相接觸，而使微電阻元件產生短路問題。其次，在量產製程中，大都 以包含數百個單元的片材進行製程加工，因此要將每個單元的導熱片和電阻原片皆可精確的對位貼合，將增加製程對位時間、管控人力等。再者，已預先沖壓成型的導熱片與電阻原片具有許多縷空處，雖然有用黏著層貼合，但一般的黏著層大都為樹脂材料，整體的加工支撐性較差，影響後續電鍍、阻值修整等製程良率，增加製程困難度。

本發明之一目的，在於提供一種微電阻產品，具有高散熱性及充份的加工支撐性以增加製程加工性。

為了達成上述目的，本發明一態樣之微電阻產品，包括電阻層、一對電極片、膠合層及金屬片。電阻層具有第一表面及第二表面；一對電極片包括互相分離且覆蓋部份電阻層之第二表面的第一電極片及第二電極片；膠合層位於電阻層之第一表面上，膠合層係以玻纖布為基底且添加含有無機填料之膠材；金屬片包括第一金屬片及第二金屬片，第一金屬片及第二金屬片係互相分離地位於該膠合層上。

由於膠合層係以纖維結構為基底且添加含有無機填料之膠材，因此可提供足夠的加工支撐強度、附著性及散熱性。而且，位於膠合層上的第一金屬片及第二金屬片，可增加微電阻產品之散熱性，而提高其負載功率。

為了達成上述目的，本發明一態樣之微電阻產品的製造方法可包括以下步驟：(a)貼合步驟：將金屬片、膠合層及電阻層依序排列且壓合製成一組合板體；(b)金屬片圖案化步驟：利用蝕 刻製程，將組合板體的金屬片形成兩片金屬片於膠合層上；(c)電極片形成步驟：利用電鍍方式將二電極片分別形成於該電阻層表面上的兩側；(d)金屬片上保護層形成步驟：形成第一保護層於兩片金屬片上；(e)印刷步驟：於第一保護層之表面進行電阻值的數字印刷；(f)阻值修整步驟：調整微電阻產品之電阻值；(g)電阻層上保護層形成步驟：形成第二保護層於電阻層上；(h)切割步驟：按預定距離切割組合板體，得到至少一組合塊體；及(i)外焊層形成步驟。

由於上述之製造方法係先利用貼合步驟，將金屬片、膠合層及電阻層依序排列且壓合製成一組合板體，之後再進行後續的加工。因此，可避免結構中各層間錯位的情形。而且，膠合層係以纖維結構為基底且添加含有無機填料之膠材，因此可提供足夠的加工支撐強度、附著性及散熱性。

10‧‧‧微電阻產品

100‧‧‧電阻層

102‧‧‧第一表面

104‧‧‧第二表面

106‧‧‧通孔

108‧‧‧狹縫

120‧‧‧電極片

122‧‧‧第一電極片

124‧‧‧第二電極片

130‧‧‧膠合層

132‧‧‧纖維結構

134‧‧‧無機填料

136‧‧‧膠材

140‧‧‧金屬片

142‧‧‧第一金屬片

144‧‧‧第二金屬片

150‧‧‧第一保護層

152‧‧‧數字

160‧‧‧第二保護層

172‧‧‧外焊層

174‧‧‧外焊層

300~380‧‧‧步驟

第一圖係本發明之一實施例之微電阻產品的剖面示意圖；第二圖係本發明之一實施例之微電阻產品的俯視圖；第三圖係本發明之一實施例之微電阻產品的電阻層之立體外觀圖；第四圖係本發明之一實施例之微電阻產品的膠合層之局部放大圖；第五圖係本發明之一實施例之微電阻產品的製造方法流程圖；及第六A圖至第六J圖係本發明之一實施例之微電阻產品之製造方 法流程示意圖。

有關本發明之詳細說明及技術內容，配合圖式說明如下，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用於說明，並非用於限制本發明。

請參見第一圖至第二圖，分別為用以說明本發明一第一實施例之微電阻產品10的剖面示意圖和俯視圖。於本實施例中，微電阻產品10具有毫歐姆(milliohm)等級的相對低電阻值，用於感測電路的電流，其包括電阻層100、一對電極片120、膠合層130及金屬片140。

於本實施例中，電阻層100具有相對的第一表面102、第二表面104，及多個貫穿第一表面102和第二表面104的通孔106，使形成一來回多次彎折之形狀(請參見第三圖)，但並不以此為限，電阻層形狀也可依產品阻值需要而有不同設計，其中，電阻層100的材料可為鎳銅合金、鎳鉻合金、鐵鉻合金或銅錳合金等具有低電阻溫度係數材料。一對電極片120包括互相分離的第一電極片122及第二電極片124，覆蓋部份電阻層100之第二表面104，較佳地係形成於電阻層100的兩側邊上以做為表面組裝導通接點，其材質可為銅或銅合金，藉由電鍍等製程形成於電阻層上。

請參見第二圖和第四圖，膠合層130位於電阻層100之第一表面102上，膠合層130係以纖維結構132為基底且添加含有無機填料 134之膠材136，例如將含有無機導熱粉末之膠材塗佈於玻璃纖維布上而成，用於提供足夠的加工支撐強度、附著性及散熱性。膠合層130之膠材136材質可為環氧樹脂或壓克力樹脂，而膠合層130之無機填料134可為陶瓷粉末、鑽石粉末、或氮化硼等絕緣且導熱係數較佳材料。於本實施例中，膠合層130之纖維結構132係以玻璃纖維布為例進行說明，於其他實施例中，纖維結構132也可例如高性能聚酯纖維等組成，與無機填料混合於膠材中以硬化形成膠合層。

金屬片140包括第一金屬片142及第二金屬片144，第一金屬片142及第二金屬片144互相分離地位於膠合層130上，用於增加微電阻產品10之散熱性，而提高其負載功率。較佳地，金屬片140在寬度方向(即第一方向Y)的長度小於電阻層100在寬度方向的長度，以降低金屬片和電阻層短路的風險。為提高散熱性，金屬片140的材料可使用具有較高熱傳係數的銅或銅合金，在不使金屬片和電阻層短路的前提下，金屬片的形狀或數量可依散熱量、電阻值等需求設計，本發明於此並未加以限制。

為了避免金屬片140受到環境污染或氧化，可進一步形成第一保護層150，覆蓋於金屬片140上。同理，第二保護層160覆蓋於電阻層100之第二表面104未被第一電極片122及第二電極片124覆蓋的區域上。第一保護層150及第二保護層160之材質可為環氧樹脂或壓克力樹脂。此實施例中，可形成一外焊層172、174，包覆第一電極片122及第二電極片124、第一金屬片142及第二金屬片144，用於與其他外部元件焊接。外焊層172、174可包含利用滾鍍製程形成的銅層、鎳層及錫層。

請參見第五圖，第五圖係本發明一實施例之微電阻產品的製造流程圖。本實施例之微電阻產品10的製造方法可包括以下步驟：(a)貼合步驟300：將金屬片、膠合層及電阻層依序排列且壓合製成一組合板體；(b)金屬片圖案化步驟310：利用蝕刻製程，將組合板體的金屬片形成兩片金屬片於膠合層上；(c)電極片形成步驟320：利用電鍍方式將二電極片分別形成於該電阻層表面上的兩側；(d)金屬片上保護層形成步驟330：形成第一保護層於兩片金屬片上；(e)印刷步驟340：於第一保護層之表面進行電阻值的數字印刷；(f)阻值修整步驟350：調整微電阻產品之電阻值；(g)電阻層上保護層形成步驟360：形成第二保護層於電阻層上；(h)切割步驟370：按預定距離切割組合板體，得到至少一組合塊體；及(i)外焊層形成步驟380：其係利用滾鍍方式於組合塊體的側面形成外焊層。第六A至第六J圖係本發明之一實施例之微電阻產品之流程示意圖。配合第六A至第六J圖，詳細說明如下。

(a)貼合步驟300，如第六A圖所示，將金屬片140、膠合層130及電阻層100依序排列且壓合製成一組合板體。其中電阻層100係由鎳銅合金、鎳鉻合金、鐵鉻合金或銅錳合金所構成。膠合層130係將含有無機導熱粉末之膠材塗佈於玻璃纖維布上而成。金屬片之材質係銅或銅合金。由於膠合層130係以玻璃纖維布為基底且添加含有無機導熱粉末之膠材，因此可提供足夠的加工支撐強度、附著性及散熱性。

(b)金屬片圖案化步驟310，如第六B圖所示，例如利用蝕刻製程，將組合板體的金屬片140形成預定圖案於膠合層130上。金屬 片140之材質可為銅或銅合金。在一些實施例中，可依照需求，圖案化金屬片140成各種形狀的組合，進一步提供微電阻產品的散熱性及防止翹曲。

(c)電極片形成步驟320，如第六C圖所示，例如利用電鍍等方式將具有導電功能的一對電極片120，附著於電阻層100相對於金屬片140之另一表面上的兩側。於本實施例中，一對電極片120之材質可為銅或銅合金。

(d)金屬片上保護層形成步驟330，如第六D圖所示，形成第一保護層150於部分圖案化金屬片140上，並填充於圖案化金屬片140間的空隙，以避免電阻層受到環境污染或氧化。第一保護層150之材質可為環氧樹脂或壓克力樹脂。

(e)印刷步驟340，如第六E圖所示，於第一保護層150之表面進行產品資訊印刷，例如電阻值表示的數字152印刷。

(f)阻值修整步驟350，如第六F圖所示，利用雷射修整等方式於電阻層100之第二表面104上形成狹縫108，去除部分之電阻層100的材料，用於調整電阻層100之電阻值。

(g)電阻層上保護層形成步驟360，如第六G圖所示，形成第二保護層160覆蓋於電阻層100之第二表面104未被該對電極片120覆蓋的區域上，以避免暴露出來的電阻層100受到環境污染或氧化。第二保護層160之材質為環氧樹脂或壓克力樹脂。第二保護層160可覆蓋通孔106及狹縫108。

(h)切割步驟370，如第六H圖所示，將組合板體沿X線及Y線切割得到至少一組合塊體(如第六I圖所示)。

(i)外焊層形成步驟380，如第六J圖所示，利用滾鍍方式於組合塊體的側面形成外焊層172、174，藉以完成本實施例之微電阻產品。外焊層172、174可包含利用滾鍍製程形成的銅層、鎳層及錫層。

由於本實施例之膠合層係以玻璃纖維布為基底且添加含有無機導熱粉末之膠材，因此可提供足夠的加工支撐強度、附著性及散熱性。而且，位於膠合層上的第一金屬片及第二金屬片，可增加微電阻產品之散熱性，而提高其負載功率。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，非用以限定本發明之專利範圍，其他運用本發明之專利精神之等效變化，均應俱屬本發明之專利範圍。

10‧‧‧微電阻產品

100‧‧‧電阻層

102‧‧‧第一表面

104‧‧‧第二表面

106‧‧‧通孔

120‧‧‧電極片

122‧‧‧第一電極片

124‧‧‧第二電極片

130‧‧‧膠合層

140‧‧‧金屬片

142‧‧‧第一金屬片

144‧‧‧第二金屬片

150‧‧‧第一保護層

152‧‧‧數字

160‧‧‧第二保護層

172‧‧‧外焊層

174‧‧‧外焊層

Claims (10)

1. 一種運用壓合膠貼合之微電阻產品，包括：一電阻層，具有一第一表面及一與該第一表面相反的第二表面；一對電極片，包括互相分離且覆蓋部份該電阻層之該第二表面的一第一電極片及一第二電極片；一膠合層，位於該電阻層之該第一表面上；及一金屬片，包括互相分離地位於該膠合層上的一第一金屬片及一第二金屬片，其中該金屬片的寬度小於該電阻層的寬度。
2. 如請求項1所述之運用壓合膠貼合之微電阻產品，其中該電阻層為鎳銅合金、鎳鉻合金、鐵鉻合金或銅錳合金。
3. 如請求項1所述之運用壓合膠貼合之微電阻產品，其中該膠合層係以纖維結構為基底且添加含有無機填料之膠材。
4. 如請求項1所述之運用壓合膠貼合之微電阻產品，其中該膠合層之材質包含環氧樹脂或壓克力樹脂。
5. 如請求項1所述之運用壓合膠貼合之微電阻產品，其中該膠合層之無機填料為陶瓷粉末、鑽石粉末、或氮化硼。
6. 一種運用壓合膠貼合之微電阻產品的製造方法，包括以下步驟：將一金屬片、一膠合層及一電阻層依序排列且壓合製成一組合板體；金屬片利用蝕刻製程，將該組合板體的該金屬片形成不相連的兩片金屬片於膠合層上；及利用電鍍方式將二電極片分別形成於該電阻層表面上的兩側。
7. 如請求項6所述之運用壓合膠貼合之微電阻產品的製造方法，更包括提供具有一纖維結構、一無機填料及一膠材的該膠合層。
8. 如請求項6所述之運用壓合膠貼合之微電阻產品的製造方法，更包括形成一第一保護層於該兩片金屬片上。
9. 如請求項6所述之運用壓合膠貼合之微電阻產品的製造方法，更包括對該組合板體切割，得到至少一組合塊體。
10. 如請求項9所述之運用壓合膠貼合之微電阻產品的製造方法，更包括利用滾鍍方式於該組合塊體的側面形成一外焊層。