一种大功率合金箔电阻器及制造方法与流程

本发明属于设计电路元件领域，尤其是合金箔电阻器。

背景技术：

电阻器的功率主要由电阻器的散热能力决定，而电阻器的散热主要靠电极将电阻元件中的热量传输到安装的载体上，从而达到降低电阻元件中热量的目的。通常情况下，电阻元件中间区域离电极相对较远，热量传输路径较长，导致电阻元件中间区域热量来不及逸出而形成热量聚集点，若热量过高导致保护层受损或阻值超出精度要求，产品即可能失效。此外电阻器的生产过程均需要通过调整电阻元件中间区域的横截面积来调整产品的阻值，中间区域的横截面积减小同样会增加该区域热量聚集，加快产品失效。

目前大多数企业或研究院所都是通过提升散热能力来提升电阻器的功率，如增大电极端子面积、使用高导热材料等等。但由于精密电阻尺寸的限制和材料散热能力有限，在小尺寸的合金箔电阻器中，功率提升仍然是目前一个亟待解决的问题。

技术实现要素：

发明目的：本专利提供一种大功率合金箔电阻器，通过调整电阻器结构设计，提高电阻器的散热能力，提升产品的使用功率。

技术方案：本发明可采用以下技术方案：

一种大功率合金箔电阻器，其特征在于，包括基板、与基板贴合的电阻元件、连接于电阻元件两端的电极，所述电阻元件包括一个中间材料件和两个电阻合金件；所述中间材料件夹于两个电阻合金件之间且同时与两个电阻合金件连接，两个电阻合金件分别连接两端的电极；所述中间材料件为低电阻率高导热金属材料；所述电阻合金件与基板之间具有黏胶层，中间材料件与基板之间夹有金属层。

进一步的，所述中间材料件选用铜、铜合金或其他低电阻率金属材料。

进一步的，电阻合金件选用锰铜、铜锰锡、镍铬铝硅、铜锰镍或铁铬合金中的至少一种。

进一步的，所述基板与电阻元件共同的两个端面设有侧端金属底层，该侧端金属底层夹于电极与基板之间。

进一步的，所述金属层材质为铜合金、镍铬合金、钛钨合金的至少一种。

进一步的，所述电阻元件上覆盖有绝缘的保护层。

进一步的，所述基板为陶瓷或者软性绝缘导热材料。

本发明还公开了上述大功率合金箔电阻器的制造方法的技术方案，包括以下步骤：

(1)激光切割基板，在基板上形成切割槽，切割深度为基板厚度30％～60％，激光功率200～400w，切割速度500～1500mm/s，激光频率40％～90％；黏胶层贴合在有切割槽的基板上；

(2)将电阻合金件与中间材料件通过激光焊接连接形成电阻元件，所述电阻合金件与中间材料件的连接焊接连接处宽度0.05mm以内，激光功率5～20w，速度500～800mm/s，激光频率60～90％；将电阻元件贴合在黏胶层表面；

(3)中间材料件与两个电阻合金件图形处理：在整个中间材料件和电阻合金件表面施加一层感光胶膜；利用曝光显影将需要去除的部分暴露出来，其中曝光光源为平行黄色光，曝光时间1～5s，显影液温度30～55℃，显影时间3～15min；利用蚀刻原理将暴露出来的电阻元件的中间材料件区域的合金与黏胶去除，其中蚀刻液温度40～55℃，蚀刻时间2～15min；

(4)金属层通过气相沉积或磁控溅射方式施加与中间材料件接触的基板表面，作为桥接中间材料件与基本的热量传输通道；另金属层还作为中间材料件的预设底层，金属层的厚度为4～10nm之间。

进一步的，步骤(1)中，所述基板的机械切割工艺为：切割深度为基板厚度30％～60％，切割刀片宽度0.05～0.3mm，切割刀片转速500～1800转/min，刀片材质可以为金刚石或其他硬质合金材料。

进一步的，所述中间材料件和电阻合金件两个表面均经过酸洗处理；所述中间材料件和电阻合金件的酸洗液为30ml/l的硫酸溶液或25g/l的cu100溶液。

有益效果：相对于现有技术，本专利提供的合金箔电阻器将中间的电阻元件分开为两个电阻合金件及中间材料件，用低电阻率高导热材料的中间材料件将两个电阻合金件连接起来。由于电阻元件的中间区域被低电阻率高导热材料替代，故热量聚集区域被分成两部分。可以将电阻元件的热聚集点分割，并缩短热量传输的路径；此外将中间材料件与基板中间的黏胶层去除，更换成导热性更好的金属层，电阻器中间区域热量通过金属层传递到基板，进一步提高中间区域热量的溢出，进而提升整体电阻器散热能力，提高产品的使用功率。此处的金属层通过溅射或沉积工艺施加在基板上，与基板的接触更加紧密，保证产品内部的牢固度的同时，产品热量扩散的路径更加通畅。另将选用电阻率较低的中间材料件可以降低产品的电阻值，有利于开发和生产更低阻值的电阻器。本发明仅需要将电阻元件中间区域替换成一种低电阻率材料，无特殊工艺要求，实施简单，且该结构设计可以开发和制造更低阻值产品。

附图说明

图1为本发明中电阻器的结构示意图。

图2为本发明电阻器的制造方法实施例中步骤1)的示意图。

图3为本发明电阻器的制造方法实施例中步骤2)的示意图。

图4为本发明电阻器的制造方法实施例中步骤3)的示意图。

图5为本发明电阻器的制造方法实施例中步骤4)的示意图。

图6为本发明电阻器的制造方法实施例中步骤5)的示意图。

图7为本发明电阻器的制造方法实施例中步骤6)的示意图。

图8为本发明电阻器的制造方法实施例中步骤7)的示意图。

图9为本发明电阻器的制造方法实施例中步骤8)的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例一

本实施例为一种电阻器的实施例。

参阅图1所示，本实施例提供一种大功率合金箔电阻器，适用于汽车、工控及其他精密电子产品或设备中。

该大功率合金箔电阻器包括：基板1、金属层2、黏胶层3、电阻元件4、中间材料件5、保护层6、侧端金属底层7及电极端子8，所述基板1可以为预切割后的氧化铝或氮化铝陶瓷或者聚酰亚胺等软性绝缘导热材料，所述金属层2可以为可用于沉积、溅射等薄膜生长工艺的材料，如铜合金、镍铬合金、钛钨合金中的一种，所述黏胶3可以通过压合、涂覆等方式施加在基板1表面并与电阻元件结合，所述电阻元件4可以为一种高导热低电阻率的合金材料，如锰铜、铜锰锡、镍铬铝硅、铜锰镍及铁铬合金等，所述中间材料件5可以为一种铜及铜合金或其他低电阻率材料，所述保护层6可以为一种绝缘材料，如环氧树脂等材料，所述侧端金属层7可以为一种高导热导电的铜及铜合金、铁铬、镍铬合金等材料，所述电极端子8可以为任何低电阻率高导热的金属材料，如铜、银、镍及锡等金属。所述金属层2可以通过溅射、沉积等方式施加在基板1表面，所述电阻元件4通过黏胶3贴合在基板1表面，所述中间材料件5可以通过沉积、电镀、溅射等方式施加在金属层2表面并与两个电阻元件4接通，也可以通过激光焊接的方式与两个电阻元件4接通，所述保护层6可以通过丝网印刷、喷涂或注塑等方式施加在电阻元件4和中间材料件5表面，所述侧端金属层7可以通过溅射、沉积等方式施加在基板1侧端，所述电极端子8可以通过印刷、电镀等方式施加在产品的两个侧端面及与侧端连接的部分基板的上下表面。

实施例二

本实施例为制造实施例一中的电阻器的制造方法实施例。

该电阻器的制造方法包括以下步骤：

将黏胶3贴合在有切割槽的氧化铝或氮化铝陶瓷或者聚酰亚胺等软性绝缘导热材料1表面，如图2所示；在本步骤中，通过激光切割基板，在基板上形成切割槽，切割深度为基板厚度30％～60％，激光功率200～400w，切割速度500～1500mm/s，激光频率40％～90％。所采用的切割刀片宽度0.05～0.3mm，切割刀片转速500～1800转/min，刀片材质可以为金刚石或其他硬质合金材料。再将黏胶层贴合在有切割槽的基板上。

将电阻合金件与中间材料件通过激光焊接连接形成电阻元件，所述电阻合金件与中间材料件的连接焊接连接处宽度0.05mm以内，激光功率5～20w，速度500～800mm/s，激光频率60～90％；将电阻元件4贴合在黏胶层3和金属层2表面，如图3所示。在本步骤中还可以对中间材料件和电阻合金件两个表面进行酸洗处理；所述中间材料件和电阻合金件的酸洗液为30ml/l的硫酸溶液或25g/l的cu100溶液

采用用曝光显影蚀刻或切割等方式将电阻本体元件4加工成预设的图形，如图4所示。中间材料件与两个电阻合金件图形处理的具体方式为：在整个中间材料和电阻合金件表面施加一层感光胶膜；利用曝光显影将需要去除的部分暴露出来，其中曝光光源为平行黄色光，曝光时间1～5s，显影液温度30～55℃，显影时间3～15min；利用蚀刻原理将暴露出来的金属去除，其中蚀刻液温度40～55℃，蚀刻时间2～15min。

通过激光或机械方式将电阻元件中间区域的合金与黏胶去除，再溅射、沉积等方式在电阻元件中间区域的基板表面施加一层金属层2，通过印刷、压合等方式在金属层2以外的区域施加一层掩膜，再通过沉积、电镀、溅射等方式施加一层电阻元件替代材料5在金属层2表面；如上过程也可以通过激光焊接的方式将中间材料件5直接与两个电阻元件4连接，如图5所示。

1)利用激光或者机械的方式对产品阻值进行调整，然后利用激光或者机械的方式切割的方式将产品电极相连接的位置切开，再采用丝网印刷、喷涂或注塑等方式施加一层保护层6在电阻本体元件4和电阻元件中间区域替代材料5表面，如图6所示。

2)将产品沿5)中的切割线分成条状，如图7所示。

3)利用磁控溅射、沉积等方式在6)中条状产品侧端形成一层金属膜7，如图8所示；所述金属层可以通过蒸发镀膜、溅射镀膜或离子镀等方式施加在基板与电阻元件共同的两个端面。

4)将7)中条状产品分成粒状，并通过电镀、滚镀等方式施加在产品的两个侧端面及与侧端连接的部分上下表面，形成低电阻温度系数的合金箔电阻器，如图9所示。

通过以上的制造方法，该结构可以将电阻元件的热聚集点分割，并缩短热量传输的路径，进而提升整体电阻器散热能力。

另外，本发明的具体实现方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。