TWI600354B - 具高彎折力之微電阻結構及其製造方法 - Google Patents

Description

具高彎折力之微電阻結構及其製造方法

本發明是有關一種晶片電阻元件，特別是有關一種具高彎折力之微電阻結構及其製造方法。

隨著科技不斷的進步，軟性顯示裝置與穿戴式電子裝置近年來也逐漸興起，電子零件輕、薄、短、小也成為最基本的設計要求，而軟性元件可承受的彎折能力較佳，亦可應用於軟性顯示裝置的彎折特性，或配合穿戴式電子裝置因設計需求不同的使用。

傳統晶片電阻器1(請參閱圖1)，其主要結構包含絕緣性氧化鋁陶瓷材料11、正面導電體12、背面導電體13、電阻體14、玻璃保護體15、樹脂保護體16、側電極薄膜17、金屬鎳18與金屬錫19。傳統晶片電阻器1的本體為一種絕緣性氧化鋁陶瓷材料11，其為一種質地硬且脆的材質，可承受的彎折性測試極限通常為3mm以內，故當晶片電阻器元件組裝於電路板中時，如經由較高程度的彎折測試，往往會導致晶片電阻器斷裂，造成電路板系統失效。

本發明提供一種具高彎折力之微電阻結構及其製造方法，利用軟性樹脂油墨形成封膠層保護電阻結構，有效提高微電阻的彎折力。再者，利用先形成內電極再形成合金層及金屬層上的圖案，有效提高製程效率。

本發明一實施例之具高彎折力之微電阻結構的製造方法，包含以下步驟：提供一複合式金屬板材，其包含：一合金層；一膠層設置於合金層之一上表面；以及一金屬層設置於膠層上。形成一圖案化電極層陣列設置於合金層之一下表面。移除部分複合式金屬板材，以形成部分分離的複數個微電阻單元，其中每一微電阻單元中，圖案化電極層定義為相互分離的一第一電極區與一第二電極區，且金屬層包含一第一金屬部及一第二金屬部。形成一上封膠層覆蓋於部分第一金屬部與部分二金屬部；及形成一下封膠層覆蓋部分合金層，其中上封膠層及下封膠層至少其中之一實質上由軟性樹脂油墨所組成。進行一沖壓步驟，形成複數個分離的微電阻結構；以及進行一電鍍步驟，於微電阻結構上形成電性隔絕的二外電極。

本發明再一實施例之具高彎折力之微電阻結構包含：一複合式金屬基板結構、一圖案化電極層、一上封膠層及一下封膠層、兩電性隔絕外電極。其中複合式金屬基板結構包含：一合金層、一膠層及一金屬層，其中膠層設置於合金層之一上表面，金屬層設置於膠層上，且金屬層包含第一金屬部及第二金屬部。而圖案化電極層設置於合金層之下表面，其中圖案化電極層定義為相互分離的第一電極區與第二電極區。上封膠層覆蓋於部分第一金屬部與部分二金屬部，且下封膠層覆蓋部分合金層並曝露出第一電極區及第二電極區，其中上封膠層及下封膠層至少其中之一實質上由軟性樹脂油墨所組成。電性隔絕的二外電極 分別包覆暴露出的第一金屬部及第一電極區；及第二金屬部及第二電極區，其中微電阻結構之一彎折深度的範圍達2mm至10mm之間，且彎折深度為由微電阻結構之中心為基準，自其兩側向下彎折之深度。

以下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

1‧‧‧晶片電阻器

11‧‧‧絕緣性氧化鋁陶瓷材料

12‧‧‧正面導電體

13‧‧‧背面導電體

14‧‧‧電阻體

15‧‧‧玻璃保護體

16‧‧‧樹脂保護體

17‧‧‧側電極薄膜

18‧‧‧金屬鎳

19‧‧‧金屬錫

2‧‧‧微電阻結構

20‧‧‧複合式金屬板材

202‧‧‧合金層

2022‧‧‧上表面

2024‧‧‧下表面

2026‧‧‧缺口

204‧‧‧膠層

206‧‧‧金屬層

206a‧‧‧第一金屬部

206b‧‧‧第二金屬部

2062,2064‧‧‧次金屬層

30‧‧‧圖案化電極層

30a‧‧‧第一電極區

30b‧‧‧第二電極區

40‧‧‧上封膠層

42‧‧‧下封膠層

50,52‧‧‧外電極

60‧‧‧第一鏤空部

62‧‧‧第二鏤空部

R‧‧‧微電阻單元

圖1為一剖面示意圖，顯示先前技術的一種晶片電阻器。

圖2A、圖2B、圖2C為一剖面示意圖，顯示本發明不同實施例之具高彎折力之微電阻結構。

圖2D為一下視示意圖，顯示本發明一實施例之具高彎折力之微電阻結構的合金層結構。

圖3為一流程圖，顯示本發明一實施例之具高彎折力之微電阻結構之製造方法。

圖4A、圖4B-1、圖4B-2、圖4C-1、圖4C-2、圖4D-1、圖4D-2、圖4E為一結構示意圖，顯示本發明一實施例之具高彎折力之微電阻結構之步驟(各階段半成品結構示意圖)。

本發明主要提供一種具高彎折力之微電阻結構及其製造方法，具高彎折力之微電阻結構包含一複合式金屬基板結構、一圖案化電極層、一上封膠層及一下封膠層及兩電性隔絕外電極，其中上、下封膠層至少其中之一實質上由 軟性樹脂油墨所組成。利用軟性樹脂油墨形成封膠層保護電阻結構，可有效提高微電阻的彎折力。再者，藉由先形成內電極再形成合金層及金屬層上的圖案，可有效提高製程效率。而本發明所指之微電阻結構，其尺寸包含但不限於2512尺寸，0.25英吋x 0.12英吋(6.3mm x 3.1mm)。以下將詳述本案的各實施例，並配合圖式作為例示。除了這些詳細描述之外，本發明還可以廣泛地施行在其他的實施例中，任何所述實施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本案的範圍內，並以之後的專利範圍為準。在說明書的描述中，為了使讀者對本發明有較完整的瞭解，提供了許多特定細節；然而，本發明可能在省略部分或全部這些特定細節的前提下，仍可實施。此外，眾所周知的步驟或元件並未描述於細節中，以避免造成本發明不必要之限制。圖式中相同或類似之元件將以相同或類似符號來表示。特別注意的是，圖式僅為示意之用，並非代表元件實際的尺寸或數量，不相關的細節未完全繪出，以求圖式的簡潔。

請先參考圖2A，圖2A為本發明一實施例之具高彎折力之微電阻結構的剖視圖。如圖所示，本發明一實施例之具高彎折力之微電阻結構2包含一複合式金屬基板結構20、一圖案化電極層30、一上封膠層40及一下封膠層42、兩電性隔絕外電極50、52。其中複合式金屬基板結構20包含一合金層202、一膠層204及一金屬層206，其中膠層204設置於合金層202之一上表面2022，而金屬層206設置於膠層204上，且金屬層206包含第一金屬部206a及第二金屬部206b。於一實施例中，合金層202之材質可為鎳銅合金或錳銅合金或鎳鉻合金；金屬層206之材質可為銅或鋁。而圖案化電極層30設置於合金層202之下表面2024，其中圖案化電極層30定義為相互分離的第一電極區30a與第二電極區30b，用以作為微 電阻結構2的內電極之用。上封膠層40覆蓋於部分第一金屬部206a與部分二金屬部206b，且下封膠層42覆蓋部分合金層202並曝露出第一電極區30a及第二電極區30b，其中上封膠層40及下封膠層42至少其中之一實質上由軟性樹脂油墨所組成。於一實施例中，軟性樹脂油墨包含但不限於矽樹脂油墨、環氧樹脂油墨或矽樹脂油墨與環氧樹脂油墨所混合之矽樹脂混合油墨。而外電極50包覆暴露出的第一金屬部206a及第一電極區30a；及外電極52包覆暴露出的第二金屬部206b及第二電極區30b，於一實施例中，外電極50係電性連接第一金屬部206a及第一電極區30a；而外電極52電性連接第二金屬部206b及第二電極區30b。由軟性樹脂油墨所組成之封膠層，具有柔軟特徵，因此可提供微電阻結構2良好的高彎折能力。於一實施例中，微電阻結構2之一彎折深度的範圍達2mm至10mm之間，其中彎折深度之定義為，以微電阻結構之中心為基準，自其兩側向下彎折之深度。請參考表一及表二，其為本發明一實施例之微電阻結構與傳統陶瓷晶片電阻器之彎折性實驗的數據差異表。由表中可知，傳統陶瓷晶片電阻器在當彎折深度超過4mm時則易斷裂。反觀本案之微電阻結構，當彎折深度達10mm時，外觀及阻抗變化亦維持良好狀態。因此，本發明之結構確實可符合未來軟性顯示裝置與穿戴式電子裝置應用上的需求。表一與表二列示於下方。

表一為彎折深度與阻抗變化的矩陣比較圖：

表二為彎折深度與外觀變化的矩陣比較圖：

此外，可以理解的是，金屬層206包含但不限於圖2A中所示，於又一實施例中，如圖2B、2C所示，複合式金屬基板結構20更包含至少一次金屬層2062、2064設置於膠層204中，並堆疊於金屬層206下方，可增加電阻的散熱特性。於又一實施例中，如圖2D所示，合金層202包含至少一缺口2026自合金層202邊緣朝合金層202中心斷開，且缺口2026係左右交錯平行設置，本發明亦可藉由改變合金層202面積大小達到改變電流路徑長短，來調整電阻值。

又一實施例中，請一併參考圖3與圖4A至圖4E，圖3為本發明一實施例之具高彎折力之微電阻結構之製造方法的流程圖；圖4A至圖4E為本發明一實施例之具高彎折力之微電阻結構之步驟(各階段半成品結構示意圖)。首先，請參考圖4A，提供一複合式金屬板材20，複合式金屬板材20包含一合金層202、一膠層204及一金屬層206。其中膠層204設置於合金層202之一上表面2022；金屬層206設置於膠層204上(步驟S10)。於一實施例中，複合式金屬板材20係利用熱壓合技術黏貼設置為一體。再來，形成一圖案化電極層30陣列設置於合金層202 之一下表面2024(步驟S20)，此時微電阻結構半成品如圖4B-1及圖4B-2所示，其中圖4B-1為剖視圖；圖4B-2為下視圖，而形成圖案化電極層之方法，舉例而言，可利用電鍍方式形成。

接者，請參考圖4C-1及圖4C-2，移除部分複合式金屬板材20，以形成部分分離的複數個微電阻單元R，如圖4C-1所示，其中每一個微電阻單元R中，圖案化電極層30定義為相互分離的一第一電極區30a與一第二電極區30b，且金屬層206包含一第一金屬部206a及一第二金屬部206b，如圖4C-2所示(步驟S30)。舉例而言，移除部分複合式金屬板材20的步驟中，可自複合式金屬板材20下方移除部分合金層202以形成部分分離的複數個微電阻單元R，並且由複合式金屬板材20上方移除部分金屬層206以於每一複數個微電阻單元R中形成第一金屬部206a及第二金屬部206b。於一實施例中，上述移除方法係利用金屬蝕刻方式同時移除部分金屬層與部分合金層。於又一實施例中，移除部分合金層202時，更包含於每一複數個微電阻單元R中形成至少一缺口2026，如圖4D-1及圖4D-2所示，缺口2026係自合金層202邊緣朝合金層202中心斷開，且缺口2026係左右交錯平行設置。於步驟S30中，此時微電阻結構半成品如圖4C-1與圖4C-2所示。請參考圖4C-1，由此下視圖中可知，其中複數個第一鏤空部60形成於部分合金層202上，以形成部分分離的複數個微電阻單元R，其中每一微電阻單元R中，圖案化電極層30定義為相互分離的第一電極區30a與第二電極區30b。而如圖4C-2中所示，由此上視圖中可知，複數個第二鏤空部62形成於部分金屬層206上，以於每一微電阻單元R中形成第一金屬部206a與第二金屬部206b。

再來，請參考圖2A及圖4E，形成上封膠層40覆蓋於部分第一金屬部206a與部分二金屬部206b；及形成下封膠層42覆蓋部分合金層202，其中上封膠層40及下封膠層42至少其中之一實質上由軟性樹脂油墨所組成(步驟S40)，而形成上封膠層40與下封膠層42之方法包含但不限於網版印刷方式。於一實施例中，於形成上封膠層40、下封膠體42之前更包含調整微電阻結構的一電阻值，其中調整該微電阻結構之電阻值的方式包含但不限於磨削、雷射及蝕刻。於步驟S40中，此時微電阻結構半成品如圖4E所示，上封膠體與下封膠體的形成位置如步驟S40所述，此即不再贅述。於一實施例中，軟性樹脂油墨包含但不限於矽樹脂油墨、環氧樹脂油墨或矽樹脂油墨與環氧樹脂油墨所混合之矽樹脂混合油墨。

接著，進行一沖壓步驟，形成複數個分離的微電阻結構2(步驟S50)。最後，進行一電鍍步驟，於微電阻結構上形成電性隔絕的二外電極50、52(步驟S60)，如圖2A之結構所示。本發明之製造方法利用先形成內電極再形成合金層及金屬層上的圖案，可避免先蝕刻再電鍍時電阻體上產生導體並聯問題，故有效提高製程效率，降低成本。

綜合上述，本發明之具高彎折力之微電阻結構、及製造方法及其半成品，透過使用特殊油墨增加微電阻結構之彈性，以提升微電阻結構之彎折力。此外，利用先形成內電極再形成合金層及金屬層上的圖案，可避免先蝕刻再電鍍時電阻體上產生導體並聯問題，故可有效提高製程效率。更者，合金層與金屬層上之圖案可同時製作，以有效降低成本。再者，由於金屬層寬度的大小影響電阻散熱的效果，故使合金層與金屬層寬度相同，可提高電阻使用功率。

以上所述之實施例僅是為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。

2‧‧‧微電阻結構

20‧‧‧複合式金屬板材

202‧‧‧合金層

2022‧‧‧上表面

2024‧‧‧下表面

204‧‧‧膠層

206‧‧‧金屬層

206a‧‧‧第一金屬部

206b‧‧‧第二金屬部

30‧‧‧圖案化電極層

30a‧‧‧第一電極區

30b‧‧‧第二電極區

40‧‧‧上封膠層

42‧‧‧下封膠層

50,52‧‧‧外電極

Claims (14)

1. 一種具高彎折力之微電阻結構的製造方法，包含以下步驟：提供一複合式金屬板材，該複合式金屬板材包含：一合金層；一膠層設置於該合金層之一上表面；以及一金屬層設置於該膠層上；形成一圖案化電極層陣列設置於該合金層之一下表面；移除部分該複合式金屬板材，以形成部分分離的複數個微電阻單元，其中每一該微電阻單元中，該圖案化電極層定義為相互分離的一第一電極區與一第二電極區，且該金屬層包含一第一金屬部及一第二金屬部；形成一上封膠層覆蓋於部分該第一金屬部與部分該二金屬部；及形成一下封膠層覆蓋部分該合金層，其中該上封膠層及該下封膠層至少其中之一實質上由一軟性樹脂油墨所組成；進行一沖壓步驟，形成複數個分離的微電阻結構；以及進行一電鍍步驟，於該微電阻結構上形成電性隔絕的二外電極。
2. 如請求項1所述之具高彎折力之微電阻結構的製造方法，其中該軟性樹脂油墨為矽樹脂油墨、環氧樹脂油墨或上述之混和油墨。
3. 如請求項1所述之具高彎折力之微電阻結構的製造方法，其中於形成該上封膠層、該下封膠體之前更包含調整該微電阻結構的一電阻值，其中調整該微電阻結構之該電阻值的方式包含磨削、雷射及蝕刻。
4. 如請求項1所述之具高彎折力之微電阻結構的製造方法，其中移除部分該複合式金屬板材的步驟中，係移除部分該合金層以形成部分分離的複 數個微電阻單元，移除部分該金屬層以於每一該複數個微電阻單元中形成該第一金屬部及該第二金屬部。
5. 如請求項1所述之具高彎折力之微電阻結構的製造方法，其中係以金屬蝕刻方式同時移除部分該金屬層與部分該合金層。
6. 如請求項4所述之具高彎折力之微電阻結構的製造方法，其中移除部分該合金層時，更包含於每一該複數個微電阻單元中形成至少一缺口，該缺口係自該合金層邊緣朝該合金層中心斷開，且該些缺口係左右交錯平行設置。
7. 如請求項1所述之具高彎折力之微電阻結構的製造方法，其中單一該微電阻結構之彎折深度的範圍達2mm至10mm之間，且該彎折深度為由該微電阻結構之中心為基準，自其兩側向下彎折之深度。
8. 如請求項1所述之具高彎折力之微電阻結構的製造方法，其中該複合式金屬板材係利用熱壓合技術黏貼設置為一體。
9. 如請求項1所述之具高彎折力之微電阻結構的製造方法，其中該圖案化電極層係利用電鍍方式陣列設置於該合金層之該下表面。
10. 如請求項1所述之具高彎折力之微電阻結構的製造方法，其中係利用網版印刷方式將該上封膠層與該下封膠層形成於該微電阻結構上。
11. 一種具高彎折力之微電阻結構，包含：一複合式金屬基板結構，其包含：一合金層；一膠層設置於該合金層之一上表面；以及一金屬層設置於該膠層上，其中該金屬層包含該第一金屬部及該第二金屬部； 一圖案化電極層設置於該合金層之該下表面，其中該圖案化電極層定義為相互分離的該第一電極區與該第二電極區；一上封膠層覆蓋於部分該第一金屬部與部分該二金屬部，及一下封膠層覆蓋部分該合金層並曝露出該第一電極區及該第二電極區，其中該上封膠層及該下封膠層至少其中之一實質上由一軟性樹脂油墨所組成；以及電性隔絕的二外電極，係分別包覆暴露出的該第一金屬部及該第一電極區；及該第二金屬部及該第二電極區，其中該微電阻結構之一彎折深度的範圍達2mm至10mm之間，且該彎折深度為由該微電阻結構之中心為基準，自其兩側向下彎折之深度。
12. 如請求項11所述之具高彎折力之微電阻結構，其中該軟性樹脂油墨為矽樹脂油墨、環氧樹脂油墨或上述之混和油墨。
13. 如請求項11所述之具高彎折力之微電阻結構，更包含至少一次金屬層設置於該膠層中。
14. 如請求項11所述之具高彎折力之微電阻結構，其中該合金層包含至少一缺口自該合金層邊緣朝該合金層中心斷開，且該些缺口係左右交錯平行設置。