TWI497535B - 具有軟性材料層之微電阻元件及其製造方法 - Google Patents

Description

具有軟性材料層之微電阻元件及其製造方法

本發明係有關微電阻元件，特別有關於具有軟性材料層之微電阻元件。

隨著電子電路技術的持續發展，對於電阻元件之電阻值的穩定度要求日益增高。傳統的晶片電阻元件之電阻溫度係數(Temperature Coefficient of Resistance，TCR)等性能已逐漸無法滿足高穩定性的要求，導致其在應用上受到限制。

為了提升電阻元件之電阻值的熱穩定度，如第一圖所示，一種習知之微電阻元件10，具有一陶瓷材料製成之基板11、一位於基板11之下表面的電阻層12、一位於基板11之上表面的銅箔層13、分別位於基板11之兩端的端面電極14，以及一位於銅箔層13上的保護層15。藉由散熱性佳之銅箔層13，輔助消散微電阻元件在操作時的熱能，以達到提升微電阻元件之操作功率的目的。

然而，在電子裝置持續追求輕薄短小的趨勢下，微電阻元件勢必追隨此趨勢，朝更小的尺寸發展。但上述微電阻元件的基板，係採用陶瓷材料所製成，由於陶瓷材料係屬硬脆，在加工時容易碎裂，因此難以使微電阻元件再進一步的縮小尺寸。

此外，以往常用於黏合基板11與電阻層12或銅箔層13之膠材通常含有玻纖材質，以便在其硬化後提供較佳的支撐性，但由於玻纖材質在硬化後不具可撓性，也使得此微電阻元件在應用上受到限制。並且，玻纖材質的散熱性較差，也阻擋熱量由基板11朝電阻層12或銅箔層13傳遞，不利提升微電阻元件之操作功率。

本發明之一目的，在於提供一種微電阻元件，無須採用陶瓷材料所製成之基板，以便可進一步縮小其尺寸。

為了達成上述目的，本發明之具有軟性材料層之微電阻元件，包含一電阻層、一軟性材料層以及一電極層。軟性材料層位於該電阻層上方。電極層具有二位於該電阻層下方且相互分離之第一電極部及第二電極部。

本發明提供之具有軟性材料層之微電阻元件的製造方法，包含：提供一電阻層；將一軟性材料層貼合至該電阻層上方；以及將一電極層形成於該電阻層下方，該電極層具有二相互分離之第一電極部及第二電極部。

此外，本發明提供之另一具有軟性材料層之微電阻元件的製造方法，包含：提供直接相互接合的一軟性材料層以及一電阻層；以及將一電極層形成於該電阻層下方，該電極層具有二相互分離之第一電極部及第二電極部。

<先前技術>

10‧‧‧微電阻元件

11‧‧‧基板

12‧‧‧電阻層

13‧‧‧銅箔層

14‧‧‧端面電極

15‧‧‧保護層

<本發明>

100‧‧‧軟性材料層

110‧‧‧電阻層

111‧‧‧缺口

120‧‧‧電極層

121‧‧‧第一電極部

122‧‧‧第二電極部

126‧‧‧第一外焊層

127‧‧‧第二外焊層

130‧‧‧膠層

140‧‧‧第一保護層

150‧‧‧第二保護層

160‧‧‧金屬層

161‧‧‧溝槽

162‧‧‧第一金屬片

164‧‧‧第二金屬片

170‧‧‧離形膜

20‧‧‧微電阻元件

30‧‧‧微電阻元件

40‧‧‧微電阻元件

50‧‧‧微電阻元件

第一圖係習知微電阻元件的剖面示意圖；第二圖係本發明微電阻元件之第一實施例的剖視圖； 第三圖係本發明微電阻元件之第二實施例的剖視圖；第四圖係本發明微電阻元件之第三實施例的剖視圖；第五圖係本發明微電阻元件之第四實施例的剖視圖；第六圖(A)至(G)係本發明微電阻元件之製造方法的各步驟示意圖；以及第七圖係(A)至(E)係本發明微電阻元件之另一製造方法的各步驟示意圖。

有關本發明之詳細說明及技術內容，配合圖式說明如下，所附圖式僅提供參考與說明，並非用來限制本發明。

請參見第二圖，為本發明之微電阻元件的第一實施例。該微電阻元件20主要包括有一電阻層110、一位於電阻層110上方的軟性材料層100、一位於電阻層110下方的電極層120，以及一用以將電阻層110黏合至軟性材料層100之下表面的膠層130。

電阻層110為鎳銅合金、鎳鉻合金、鐵鉻合金或銅錳合金所製成。於本實施例中，電阻層110以厚度為50~150μm之間的鎳銅合金片材為例說明。電阻層110可為一完整的矩形片材，或者，其上更可形成有特定形狀之開孔或凹槽，使具有預設的電阻值。

軟性材料層100之材質為聚醯亞胺(Polyimide，PI)或聚乙烯對苯二甲酸酯(polyethylene Terephthalate，PET)等化學穩定性佳的可撓性材質，其厚度可在12~45μm之間。

膠層130之材質可為環氧樹脂或壓克力樹脂等，厚度約為13~102 μm。

電極層120包含有設置於電阻層110下表面之相反兩側的一第一電極部121與一第二電極部122。第一電極部121及第二電極部122之材質為銅或銅合金。此外，本實施例之微電阻元件可進一步包含包覆第一電極部121的一第一外焊層126，以及包覆第二電極部122的一第二外焊層127，用於與其他外部元件焊接。第一外焊層126及第二外焊層127可包含利用電鍍、濺鍍等製程形成的單層或多層焊錫層，例如鎳層及錫層。

為了避免電阻層110受到環境的污染或氧化，可在電阻層110之下表面上，且位於第一電極部121及第二電極部122之間的位置處，覆蓋第一保護層140。此外，本實施例之微電阻元件20更可於軟性材料層100之上表面上覆蓋一第二保護層150。第一保護層140及第二保護層150之材質可為環氧樹脂或壓克力樹脂。

由於本發明之微電阻元件不具有難以加工的陶瓷基板，其在製作上可較不受限制，可進一步縮小其尺寸。此外，由於軟性材料層100具有可撓性，配合使用的膠層130也具有可撓性，使得微電阻元件20整體可獲得較佳的可撓性，因此增加了其可應用的範圍。

並且，也因為軟性材料層100容易製作及加工，可達成更薄的厚度，亦使得本發明之微電阻元件20可具有更低的熱阻抗。本發明的膠層130也由於無須採用玻纖材質，具有較佳的導熱特性。

請參見第三圖，為本發明之微電阻元件的第二實施例，與第一實施例之差異處在於，本實施例之微電阻元件30更包含夾置在軟性材料層100與第二保護層150之間的一金屬層160。藉金屬層160的 較佳導熱特性，提高微電阻元件30的散熱效果。本實施例中，金屬層160可為厚度8~35μm的銅或銅合金，或其他散熱較佳的金屬材質。

請參見第四圖，為本發明之第三實施例的微電阻元件40，與第二實施例之差異處在於，本實施例之微電阻元件40夾置在軟性材料層100與第二保護層150之間的金屬層為相互分離的一第一金屬片162和一第二金屬片164。第一金屬片162和第二金屬片164的形狀不限，可依實際散熱需求所設計。在本實施例中，第二保護層150同時覆蓋第一金屬片162和第二金屬片164，且填入第一金屬片162和第二金屬片164之間的區域。實際實施時，第二保護層150也可僅填入第一金屬片162和第二金屬片164之間的區域，而不覆蓋第一金屬片162和第二金屬片164。第一金屬片162及第二金屬片164之材質可為銅或銅合金，厚度可在8μm到35μm之間。

請參見第五圖，為本發明之微電阻元件的第四實施例，與第一實施例之差異處在於，本實施例之微電阻元件50不具有用以將電阻層110黏合至軟性材料層100之下表面的膠層，電阻層110是直接的與軟性材料層100接合。

以下，詳述上述本發明之微電阻元件的製造方法。參閱第六圖(A)至第六圖(G)，首先，如第六圖(A)所示，提供一軟性材料層100，以及一膠層130。軟性材料層100上表面係附著有一金屬層160。膠層130係附著在一離形膜170上，當將膠層130貼附在軟性材料層100上後，可將離形膜170撕除。然後，如第六圖(B)所示，將軟性材料層100藉由膠合層130貼合至電阻層110上，並熱壓合軟性材料層100及電阻層110，使軟性材料層100與電阻層110藉 膠合層130緊密黏合，形成一如第六圖(C)所示之組合板體。

接著，如第六圖(D)，對電阻層110進行蝕刻形成缺口111，用以調整電阻層110之電阻值。並且，對金屬層160進行蝕刻形成溝槽161，以形成兩相互分離的第一金屬片162及第二金屬片164。

然後，如第六圖(E)所示，藉由電鍍、壓合或焊接等方式將具有導電功能的第一電極部121及第二電極部122形成於電阻層110之下表面的兩相反側。

接著，如第六圖(F)所示，於第一電極部121與第二電極部122之間的電阻層110之下表面上形成第一保護層140，以避免電阻層110受到環境污染或氧化。並且，更可於該軟性材料層100之上表面上形成第二保護層150，以進一步提供支撐微電阻元件的強度。

最後，如第六圖(G)所示，形成分別包覆第一電極部121與第二電極部122的第一外焊層126及第二外焊層127，以增加第一電極部121與第二電極部122的接著強度以及增強微電阻元件與電路板之間的焊接強度。

需特別說明的是，在上述製造方法中，一開始所提供的軟性材料層100，其上表面係附著有一金屬層160。實際實施時，亦可僅保留軟性材料層100本身進行上述製造方法。在具有金屬層160的情況下，本實施例之製造方法可製造出第三圖或第四圖之微電阻元件。不具有金屬層160的情況下，本實施例之製造方法可製造出第二圖之微電阻元件。

如第七圖(A)至第七圖(E)所示，係本發明之微電阻元件之另一製 造方法。如第七圖(A)所示，提供一直接相互接合的軟性材料層100以及電阻層110。軟性材料層100以及電阻層110之間不具有用以黏合兩者的膠層。第一種方式，可將軟性材料層100直接形成於電阻層110上，例如先將液態的軟性材料塗佈或印刷於電阻層110上，然後，使該液態軟性材料固化，以形成附著於電阻層110上的軟性材料層100。第二種方式，則可將電阻層110以成膜方法形成於軟性材料層100上，例如可採用厚膜及薄膜製程將電阻層110形成於軟性材料層100上。

接著，如第七圖(B)所示，藉由電鍍、壓合或焊接等方式將具有導電功能的第一電極部121及第二電極部122形成於電阻層110之下表面的兩相反側。並且，在本實施例中，更在軟性材料層100上形成金屬層160。需說明的是，金屬層160之目的是用以提高微電阻元件之散熱性，可視實際需求加以移除。

如第七圖(C)所示，對電阻層110進行蝕刻形成缺口111，用以調整電阻層110之電阻值。並且，對金屬層160進行蝕刻形成溝槽161，以形成兩相互分離的第一金屬片162及第二金屬片164。

如第七圖(D)所示，於第一電極部121與第二電極部122之間的電阻層110之下表面上形成第一保護層140，以避免電阻層110受到環境污染或氧化。並且，更可於該軟性材料層100之上表面上形成第二保護層150，以進一步提供支撐微電阻元件的強度。

如第七圖(E)所示，形成分別包覆第一電極部121與第二電極部122的第一外焊層126及第二外焊層127，以增加第一電極部121與第二電極部122的接著強度以及增強微電阻元件與電路板之間的 焊接強度。

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。

100‧‧‧軟性材料層

110‧‧‧電阻層

120‧‧‧電極層

121‧‧‧第一電極部

122‧‧‧第二電極部

126‧‧‧第一外焊層

127‧‧‧第二外焊層

130‧‧‧膠層

140‧‧‧第一保護層

150‧‧‧第二保護層

20‧‧‧微電阻元件

Claims (15)

1. 一種具有軟性材料層之微電阻元件，包含：一電阻層；一軟性材料層，位於該電阻層上方；一電極層，具有二位於該電阻層下方且相互分離之第一電極部及第二電極部；一金屬層，設置於該軟性材料層上，及該金屬層與該電極層絕緣；以及一第二保護層，位於該金屬層上。
2. 如請求項1所述之具有軟性材料層之微電阻元件，更包含用於將該電阻層貼合於該軟性材料層的一膠層。
3. 如請求項2所述之具有軟性材料層之微電阻元件，其中該膠層之材質包含環氧樹脂或壓克力樹脂。
4. 如請求項1所述之具有軟性材料層之微電阻元件，該金屬層包含互相分離的一第一金屬片及一第二金屬片。
5. 如請求項1所述之具有軟性材料層之微電阻元件，其中該軟性材料層之材質係聚醯亞胺或聚乙烯對苯二甲酸酯。
6. 如請求項1所述之具有軟性材料層之微電阻元件，其中該電阻層為鎳銅合金、鎳鉻合金、鐵鉻合金或銅錳合金。
7. 一種具有軟性材料層之微電阻元件的製造方法，包含：提供一電阻層；將一軟性材料層貼合至該電阻層上方； 將一電極層形成於該電阻層下方，該電極層具有二相互分離之第一電極部及第二電極部；將一金屬層設置在該軟性材料層上，及該金屬層與該電極層絕緣；以及將一第二保護層形成於該金屬層上。
8. 如請求項7所述之具有軟性材料層之微電阻元件的製造方法，係利用一膠層將該軟性材料層貼合於該電阻層。
9. 如請求項8所述之具有軟性材料層之微電阻元件的製造方法，其中該膠層之材質係環氧樹脂或壓克力樹脂。
10. 如請求項7所述之具有軟性材料層之微電阻元件的製造方法，該金屬層包含互相分離的一第一金屬片及一第二金屬片。
11. 如請求項7所述之具有軟性材料層之微電阻元件的製造方法，其中該軟性材料層之材質係聚醯亞胺或聚乙烯對苯二甲酸酯。
12. 一種具有軟性材料層之微電阻元件的製造方法，包含：提供直接相互接合的一軟性材料層以及一電阻層；將電極層形成於該電阻層下方，該電極層具有二相互分離之第一電極部及第二電極部；將一金屬層設置在該軟性材料層上，及該金屬層與該電極層絕緣；以及將一第二保護層形成於該金屬層上。
13. 如請求項12所述之具有軟性材料層之微電阻元件的製造方法，該軟性材料層係利用印刷或塗佈直接形成於該電阻層上並經過硬化而得。
14. 如請求項12所述之具有軟性材料層之微電阻元件的製造方法，該電阻層係以厚膜製程或薄膜製程形成於軟性材料層上。
15. 如請求項12所述之具有軟性材料層之微電阻元件的製造方法，其中該軟性材料層之材質係聚醯亞胺或聚乙烯對苯二甲酸酯。