CN116741482A - 电流感测电阻及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种电流感测电阻及其制造方法。此制造方法先提供复合材料。然后，沿第一方向移除复合材料的合金基材的一部分，以形成第一沟槽。接着，沿第二方向移除复合材料的合金基材的另一部分，以形成第二沟槽，并进一步沿第一方向移除复合材料的合金基材的另一部分，而形成电流感测电阻。借由本发明的方法，可快速地制造小尺寸且具有极低电阻温度系数的电流感测电阻。

Description

电流感测电阻及其制造方法

技术领域

本发明有关于电流感测电阻及其制造方法，特别是提供一种小尺寸且具有极低电阻温度系数的电流感测电阻及其制造方法。

背景技术

一般制造电流感测电阻的流程中，包含有多次贴合工艺、加压干膜工艺、印刷湿膜工艺、光刻工艺与去膜工艺，整体流程较为繁复且耗时。随着电子元件的尺寸的缩减，电流感测电阻也朝向微小化发展，但仍需维持大尺寸的优良极低电阻系数特性。然而，此些繁复工艺难以制作小尺寸电流感测电阻，且无法满足其需求。此外，当产品尺寸缩小时，电极易受显影不足或过度显影的因素，造成焊锡不良的缺陷，经过回焊炉因为电极界面问题使得阻值漂移，或是长时间通过大电流后发生耐电流不足烧毁等诸多质量问题。

有鉴于此，亟需提供一种电流感测电阻及其制造方法，以改进现有电流感测电阻的制造方法的缺点。

发明内容

本发明的一态样提供一种电流感测电阻的制造方法，其中此方法可快速且有效地形成小尺寸电极，以满足应用所需。

本发明的另一态样是在提供一种小尺寸与极低电阻温度系数的电流感测电阻，其借由前述的方法所制成。

根据本发明的另一态样，提供一种电流感测电阻的制造方法。此方法包含：提供复合材料的操作，其中复合材料包含绝缘层与设置于绝缘层上的合金基材，合金基材具有小于50ppm/℃的电阻温度系数；沿第一方向移除复合材料的合金基材的一部分，以形成复数个第一沟槽于合金基材的上表面的操作；沿第二方向移除复合材料的合金基材的另一部分，以形成复数个第二沟槽的操作，其中此些第二沟槽暴露出绝缘层，且第二方向不平行于第一方向；以及形成此些第二沟槽后，沿第一方向移除合金基材的另一部分，以形成复数个第三沟槽与复数个电阻元件的操作，其中此些第三沟槽暴露出绝缘层，且每一此些第三沟槽设于此些第一沟槽的相邻二者间，而此些电阻元件以阵列排列于绝缘层上。

根据本发明的一些实施例，前述的合金基材具有小于0.5mm的厚度。

根据本发明的一些实施例，前述的合金基材包含铜锰锡或铜锰镍。

根据本发明的一些实施例，于形成前述的电阻元件后，此方法还包含挖除每一此些第一沟槽的底面的一部分。

根据本发明的实施例，前述每一个第一沟槽的深宽比分别是0.1至0.35。

根据本发明的实施例，前述的第一方向垂直于第二方向。

根据本发明的实施例，于形成前述的第三沟槽后，此方法还包含填充保护材料于每一个第一沟槽中，以形成保护层。

根据本发明的实施例，于形成前述的保护层后，此方法还包含分离每一个电阻元件，以获得复数个电流感测电阻。

根据本发明的一些实施例，前述的制造方法还包含形成合金层于每一个电流感测电阻上。

根据本发明的另一态样，提供一种电流感测电阻。此电流感测电阻借由前述的制造方法所制成，且电流感测电阻的长边小于1.8mm与该电流感测电阻具有小于50ppm/℃的电阻温度系数。

应用本发明的电流感测电阻及其制造方法，其沿第一方向与第二方向移除同一块合金基材的材料，来快速、有效地形成小尺寸与极低电阻温度系数的电流感测电阻。其次，由于本发明的电流感测电阻针对同一块合金基材进行加工，故不须使用光刻技术，且不须借由焊接来结合电极与电阻，故本发明的电流感测电阻的制作方法可避免现有光刻技术显影不足或过度显影的缺陷，且不会产生电极型缺陷的焊性不良，和经过回焊阻值偏移等质量问题。据此，本发明的电流感测电阻具低电阻温度系数、无焊锡不良与电极图形完整等优异特性。

附图说明

为了对本发明的实施例及其优点有更完整的理解，现请参照以下的说明并配合相应的图式。必须强调的是，各种特征并非依比例描绘且仅为了图解目的。相关图式内容说明如下。

图1为绘示根据本发明的一些实施例的电流感测电阻的制造方法的流程示意图。

图2A至图2D分别为绘示根据本发明的图1的各阶段所制的电流感测电阻的立体视图。

图3A为绘示沿着图2D的线段A-A’剖切的电流感测电阻的剖视图。

图3B为绘示根据本发明的一些实施例的电流感测电阻的剖视图。

具体实施方式

以下仔细讨论本发明实施例的制造和使用。然而，可以理解的是，实施例提供许多可应用的发明概念，其可实施于各式各样的特定内容中。所讨论的特定实施例仅供说明，并非用以限定本发明的范围。

请同时参照图1与图2A至图2D，其中图1为绘示根据本发明的一些实施例的电流感测电阻的制造方法的流程示意图，而图2A至图2D分别为绘示根据图1的各阶段所制的电流感测电阻的立体视图。如操作110所示，制造方法100先提供复合材料200。复合材料200包含绝缘层210与合金基材220，其中合金基材220设置于绝缘层210上。在一些实施例中，借由印刷工艺或类似的涂覆工艺，在合金基材220的底面涂覆绝缘材料(如三氧化二铝浆料)或其他适当的绝缘材料，以形成绝缘层210。在其他实施例中，借由镀覆工艺或类似的工艺，在绝缘层210的顶面镀覆合金材料，以形成合金基材220。在其他实施例中，借由接合剂或其他适当的固定方式，接合绝缘层210与合金基材220，以确保合金基材220紧密贴合于绝缘层210上，以利后续加工处理。

绝缘层210没有特别的限制，其仅须具有电性绝缘的特性且可乘载合金基材220即可。合金基材220具有小于50ppm/℃的电阻温度系数(Temperature Coefficient ofResistance；TCR)。由于光刻工艺与焊接技术，当其尺寸微小型化时，其尺寸不易控制，焊接技术已无法满足微小型化，使得电阻温度系数高于50ppm/℃，故在较大的工作温度范围内将不利于电阻元件稳定地运作。在一些实施例中，合金基材220的厚度小于0.5mm，以符合小尺寸应用所需。在一些实施例中，合金基材220包含但并不限于铜锰锡(CuMnSn)、铜锰镍(CuMnNi)、其他适当的合金材料或上述材料的任意组合。

如操作120所示，沿第一方向201移除合金基材220的一部分，以形成第一沟槽230于合金基材220的上表面，并将合金基材220区分为多个电极区221与多个电阻区223，其中每一个电阻区223位于两相邻电极区221之间，且每一个第一沟槽230位于相对应的电阻区223上方。移除合金基材220的方法包含但并不限于切割(dicing)、刮刀移除、其他移除材料的适当方法或前述方法的组合。合金基材220上第一沟槽230的数量与形状可依照如合金基材220的面积、切割宽度或电流感测电阻的规格(如电阻值)等实际需求调整。在一些实施例中，第一沟槽230的宽度是0.15mm至0.40mm。在一些实施例中，第一沟槽230的深宽比是0.1至1.0。当第一沟槽230的深宽比为前述范围时，较为宽大或方正的开口有助于后续对第一沟槽230的底部加工。在一些实施例中，第一沟槽230的深度小于合金基材220的一半厚度。当第一沟槽230的深度于前述条件时，电阻区223至少具有合金基材22的一半厚度，有助于提供适当的机械强度，并控制后述所制得的电阻元件的电阻阻值在一定范围内(如小于10mohm)。

如操作130所示，沿第二方向203移除合金基材220的一部分，以形成复数个第二沟槽240于合金基材220的上表面，且此些第二沟槽240暴露出绝缘层210。操作130移除合金基材220的方法可相同或不同于操作120的移除方法。合金基材220上第二沟槽240的数量与形状可依照如合金基材220的面积、切割宽度或电流感测电阻的规格(如尺寸)等实际需求调整。在一些实施例中，由于绝缘层210与合金基材220由不同材料所组成，不同材料具有不同的机械性质(如硬度)，故为确保合金基材220和绝缘层210接合的位置具有良好的表面平整度，并维持所需的表面形貌，第二沟槽240暴露出绝缘层210的顶表面。在一些实施例中，操作130沿第二方向203分别移除合金基材220的一部分及绝缘层210的一部分，以减少绝缘层210的厚度，而有助于在后述操作150时，可以更容易地分离制得的电阻元件。第二方向203可不平行于第一方向201，其中根据欲制得电流感测电阻的规格，第二方向203与第一方向201的夹角大于0度且小于180度，且较佳为90度。

如操作140与操作150所示，再次沿第一方向201移除合金基材220的另一部分，以形成复数个第三沟槽250于合金基材220的上表面，且此些第三沟槽250暴露出绝缘层210，并将合金基材220区分出复数个独立的电阻元件260(如图3A所示)，其中每一个电阻元件260包含两个电极区221与一个电阻区223，且每一个第二沟槽240或每一个第三沟槽250分别位于每一相邻的电阻元件260之间，易言之，每一电阻元件260以阵列的方式独立地排列于绝缘层上。操作140移除合金基材220的方法可相同于或不同于操作120的移除方法。合金基材220上第三沟槽250的数量与形状可依照如合金基材220的面积、切割宽度或电流感测电阻的规格(如尺寸)等实际需求调整。相同于操作130，在一些实施例中，第三沟槽250暴露出绝缘层210的顶表面，或者第三沟槽的底面低于绝缘层210的顶表面。可理解的，虽然本发明的图式(如图2C与图2D和后述的图3A与图3B)所绘示的第二沟槽240与第三沟槽250暴露出绝缘层210的顶表面，但本发明不以此为限，在其他例子中，第二沟槽240及/或第三沟槽250的底面可低于绝缘层210的顶表面。

请同时参照图1与图3A，其中图3A为绘示沿着图2D中线段A-A’剖切的电流感测电阻的剖面示意图。于进行操作150(即形成电阻元件260)后，本发明的制造方法100还包含填充保护材料于电阻元件260的第一沟槽230中，以形成保护层231于电阻区223上，其中保护层231完整遮蔽电阻区223，且保护材料包含但并不限于防焊油墨(如环氧树脂)及/或其他适合的保护材料。保护层231的厚度可依照产品的尺寸等实际需求调整，须说明的，保护层231的顶表面不高于电极区221的顶表面。在其他实施例中，保护层231的顶表面可高于电极区221的顶表面，惟保护层231不完整覆盖电极区221的顶表面，以确保电极区221可作为电流感测电阻的电极。

请同时参照图1与图3B，图3B为绘示根据本发明的一些实施例的电流感测电阻的剖面示意图。在一些实施例中，于进行操作140后，本发明的制造方法100还包含对电阻区223进行加工操作，以移除部分的电阻区223，而可调整所制得电流感测电阻的电阻值。移除部分电阻区223的方法可包含但不限于切割、钻削及/或其他移除材料的适当方法。依据电流感测电阻所欲达到的电阻值，所移除的电阻区223于图3B的形状可为四边形、弓形或其他适当的形状。在一些实施例中，于绝缘层210上的每一个电阻元件260可独立地进行加工操作，故于每个电阻元件260中，所移除的电阻区223的剖切形状可具有相同或不同的形状。在一些实施例中，于进行加工操作后，本发明的制造方法100可选择性地填充保护材料于图3B中电阻区223上，以形成保护层231。图3B中的保护层231的形成方法与材料相同于图3A中的保护层231，故在此不另赘述。

请继续参照图3A。在一些实施例中，形成保护层231后，本发明的制造方法100还包含分离每一个电阻元件260，以获得电流感测电阻的电阻本体。分离的方法包含但不限于以冲压(punch)、切割及/或其他适合的分离方法。于分离每个电阻元件260后，本发明的制造方法还包含形成合金层于每一个电阻元件260上，以形成所需的电流感测电阻，其中此合金层借由电镀，将金属材料覆盖于电阻元件260的电极区上，且金属材料包含铜、镍、锡、其他适合的金属材料、上述金属材料的组合。

在一些具体例中，借由前述的方法，对于厚度为0.075mm至0.30mm的合金基材220，借由形成宽度为0.15mm至0.40mm的第一沟槽230(深宽比是0.1至0.35)，可有效地制得小尺寸(如长边小于1.8mm)且具有小于50ppm/℃的电阻温度系数的电流感测电阻，其中每一电流感测电阻的电阻阻值小于10mohm。在一些具体例中，借由前述的方法，对于厚度为0.10mm至0.20mm的合金基材220，借由形成宽度为0.15mm至0.30mm的第一沟槽230(深宽比是0.15至0.3)，可有效地制得小尺寸(如长边小于1.2mm)且具有小于50ppm/℃的电阻温度系数的电流感测电阻，其中每一电流感测电阻的电阻阻值小于5mohm。在一些具体例中，借由前述的方法，对于厚度为0.1mm至0.15mm的合金基材220，借由形成宽度为0.15mm至0.25mm的第一沟槽230(深宽比是0.15至0.29)，可有效地制得小尺寸(如长边小于0.7mm)且具有小于50ppm/℃的电阻温度系数的电流感测电阻，其中每一电流感测电阻的电阻阻值小于3mohm。

在一些应用例中，借由前述的方法，可有效地制得小尺寸(如长边小于1.8mm)且具有小于50ppm/℃的电阻温度系数的电流感测电阻。其次，本发明的制作方法仅须借由简易的移除操作，即可快速地制得电流感测电阻。据此，本发明的制作方法不须使用现有的焊接或光刻技术，故所制得的电流感测电阻可有效避免焊锡不良与电极易变形等缺陷。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，在本发明所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

【符号说明】

100:方法

110,120,130,140,150:操作

200:复合材料

201,203:方向

210:绝缘层

220:合金基材

221:电极区

223:电阻区

230,240,250:沟槽

231:保护层

260:电阻元件

A-A’:线段。

Claims (10)

1.一种电流感测电阻的制造方法，其特征在于，该方法包含：

提供复合材料，其中该复合材料包含绝缘层与设置于该绝缘层上的合金基材，且该合金基材具有小于50ppm/℃的电阻温度系数；

沿第一方向移除该复合材料的该合金基材的一部分，以形成复数个第一沟槽于该合金基材的上表面；

沿第二方向移除该复合材料的该合金基材的另一部分，以形成复数个第二沟槽，其中该些第二沟槽暴露出该绝缘层，且该第二方向不平行于该第一方向；以及

形成该些第二沟槽后，沿该第一方向移除该合金基材的另一部分，以形成复数个第三沟槽与复数个电阻元件，其中该些第三沟槽暴露出该绝缘层，且每一该些第三沟槽设于该些第一沟槽的相邻二者间，而该些电阻元件以阵列排列于该绝缘层上。

2.根据权利要求1所述的电流感测电阻的制造方法，其特征在于，其中该合金基材具有小于0.5mm的厚度。

3.根据权利要求1所述的电流感测电阻的制造方法，其特征在于，其中该合金基材包含铜锰锡或铜锰镍。

4.根据权利要求1所述的电流感测电阻的制造方法，其特征在于，其中于形成该些电阻元件后，该方法还包含挖除每一该些第一沟槽的底面的一部分。

5.根据权利要求1所述的电流感测电阻的制造方法，其特征在于，其中每一该些第一沟槽的深宽比分别是0.1至0.35。

6.根据权利要求1所述的电流感测电阻的制造方法，其特征在于，其中该第一方向垂直于该第二方向。

7.根据权利要求1所述的电流感测电阻的制造方法，其特征在于，其中形成该些第三沟槽后，该方法还包含填充保护材料于每一该些第一沟槽中，以形成保护层。

8.根据权利要求7所述的电流感测电阻的制造方法，其特征在于，其中形成该保护层后，该方法还包含分离每一该些电阻元件，以获得该些电流感测电阻。

9.根据权利要求8所述的电流感测电阻的制造方法，其特征在于，该方法还包含形成合金层于每一该些电流感测电阻上。

10.一种电流感测电阻，借由根据权利要求1至9中的任一项所述的方法所制成，其特征在于，其中该电流感测电阻的长边小于1.8mm且该电流感测电阻具有小于50ppm/℃的电阻温度系数。