一种超低阻值片式电阻器以及制作方法与流程

本发明涉及片式电阻器领域，特别涉及一种超低阻值片式电阻器以及制作方法。

背景技术：

随着航空、航天、航海、移动通信、汽车电子、医疗设备等产业和技术的发展，对高精密片式电阻器的电阻温度系数、功耗、长期稳定性、抗静电能力、热电势、噪声等参数要求越来越高。特别是超低阻值片式电阻器因其低阻值、大电流的应用条件，对片式电阻器的制作提出较高的要求，目前片式电阻器的制作方式主要有以下几种：

1、焊接工艺：

采用等离子焊或者激光焊接工艺将电阻层与铜电极拼接焊，切片后再进行单个调阻，但这种焊接工艺焊接时能量较大，接合界面必然会形成熔化区和热影响区，熔化区一般远大于电阻合金层的厚度，且焊缝附近形成热影响区。造成电阻层的两侧的合金成分变化，金相组织变异，这些变化会造成电学性能变差，特别是温度系数变大，并导致电阻长期稳定性变差；同时受限于焊接工艺，带材厚度规格一般为0.3mm以上，使得电阻尺寸设计受限，而且单个电阻调阻效率低下，电阻器制程的成品率不高，一般只有30%左右，造成成本上升。因此在民用领域精度要求不高的行业应用较多。

2、蚀刻工艺：

工艺路线类似于半导体pcb制程，再结合电镀工艺，采用蚀刻+电镀工艺：先将电阻层粘贴在陶瓷基板上，再通过化学蚀刻的方式，将电阻层蚀刻成对应图形，然后通过电镀工艺在电阻层两侧电镀上一层铜和一层镍作为电极，最后在电极上锡形成一个电阻，再在成品工序对单个电阻进行精确调阻。虽然这种方法可实现电阻器的较大范围调阻，比较适合高电阻的片式电阻生产，但其工艺路线较为复杂，调阻效率低，生产成本较高。并且由于电极部位是采用电镀工艺电镀上，受电镀工艺影响，镀层均较薄，尤其是电镀的铜层一般不大于0.01mm，对电阻的导电、导热均不利。而且，镍铬系电阻合金因其耐腐蚀性好、电镀性能差又不能进行蚀刻，直接导致电阻的设计及应用受限。

3、电镀工艺：

目前也有企业综合上述两种工艺的特点，尝试采用电镀工艺进行生产：先将电阻层与铜层通过绝缘胶粘合在一起后再全部涂上绝缘漆，用激光灼烧掉电阻合金料带两端的部分绝缘胶层，再采用电镀工艺分别镀上铜、锡做为电极，通过切片得到单个的电阻器，再进行单个调阻。这种工艺方案同样存在加工效率低下、成本较高的问题，而且存在电极部分电镀层厚度薄、导电导热效果不好、电学性能不稳定等问题；同时，电镀层金属的组织较为疏松、孔隙较多，将造成导电、导热能力变差，通电后发热量更大、散热差，增加功耗，并造成电阻器阻值波动大，性能不稳定，不适合制作超低阻值片式电阻器。

用上述制作片式电阻器的方法制作电阻值为10毫欧以下的超低阻值片式电阻器，各自存在一些难以解决的具体问题，怎样克服这些现存的问题，提高电阻器调阻效率和超低阻值片式电阻器的精度，降低生产成本，一直是本领域难以解决的问题。

技术实现要素：

本发明的一个目的是针对现有技术存在的问题，提供一种超低阻值片式电阻器的制作方法，它采用冷轧固相复合工艺和切削加工工艺制作超低阻值片式电阻器，能够实现超低阻值片式电阻器的短流程、高自动化生产，大幅度降低生产成本。

本发明的这一目的是这样实现的：

一种超低阻值片式电阻器的制作方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1）取厚度不同的镍带、铜带、精密电阻合金带，其中镍带厚度＜铜带厚度，铜带厚度≤精密电阻合金带厚度，以镍带为上层，铜带为中层，精密电阻合金带为下层，在室温下冷轧，通过固相复合轧制成具有镍层、铜层、精密电阻合金层的三层固相复合带材坯料；

步骤2）把固相轧制复合成的三层固相复合带材坯料，经连续热处理退火后冷轧至需制作的片式电阻器规格厚度，再通过连续热处理调整电学性能；

步骤3）在调整电学性能后的三层固相复合带材的镍层上面覆盖锡层，形成四层复合带材；

步骤4）将步骤3）得到的四层复合带材按制作片式电阻器的宽度尺寸剪切分条，形成制作片式电阻器的料带；

步骤5）在制作片式电阻器的料带上端，沿长度方向将位于带宽中间部位的锡、镍、铜三层通过切削加工清除形成凹槽，直至凹槽底露出精密电阻合金层，使凹槽底精密电阻合金层的厚度达到目标阻值设计要求，凹槽两侧为凸起电极部的异型四层复合料带；

步骤6）将异型四层复合料带暴露在外的精密电阻合金层上下两面涂上绝缘漆，然后沿异型四层复合料带的长度方向按制作片式电阻器的长度尺寸进行分截切片，使每一片成为一个超低阻值片式电阻器。

所述固相复合轧制的复合变形率60%，复合速度5m/min；所述连续热处理退火的热处理温度为600-700⁰c，热处理速度为2m/min；所述连续热处理调整电学性能的热处理温度为600-800⁰c，热处理速度为1.5m/min。

所述锡层采用热敷涂锡工艺或电镀锡工艺覆盖在镍层上面。

在步骤5）切削加工初期，当凹槽槽底露出精密电阻合金层后，控制精密电阻合金层厚度，并在异型四层复合料带头端剪下一段，按超低阻值片式电阻器规格尺寸切片后进行阻值测量，若有偏差则对精密电阻合金层厚度尺寸进行微调切削，直至电阻值达到要求，然后以此厚度为基准值对异型四层复合料带进行凹槽连续切削。

采用这种方法制作超低阻值片式电阻器的有益效果如下：

1.采用室温冷轧固相复合轧制工艺制作多层复合带材，因轧制复合时不需加热，变形区的轧制热量较小，实现在室温下的变形，完全避免了精密电阻合金中的锰、铝、镁等元素在热加工状态下挥发、烧损造成合金本体成分变化，以及对合金表面及环境均造成不利影响的现象，有利于对电阻率、电阻温度系数的控制。

2.将固相复合带材坯料在后续热处理工艺上通过合理的加热温度及时间，可以将不利影响因素控制很小的范围。

3.镍、铜、精密电阻合金层采用室温固相轧制复合工艺制成，接合界面实现原子间冶金结合，无熔化区、热影响区、扩散层，从而保证电学性能稳定可靠，解决了采用其它工艺生产的片式电阻，都会让电阻率上升，电阻温度系数变差的缺陷。

4.采用室温固相复合轧制工艺，可通过连续大卷带材大批量加工实现，实现短流程、高自动化生产，大幅度降低超低阻值片式电阻器的生产成本，提高生产效率。

5.采用在制作片式电阻器的料带上端，沿长度方向将位于带宽中间部位的锡、镍、铜三层通过切削加工清除形成凹槽，直至凹槽底露出精密电阻合金层，使凹槽底精密电阻合金层的厚度达到超低阻值设计要求的方法，能够通过切削过程中对电阻层的厚度进行精确在线测量并适时调整厚度尺寸，可实现对电阻值的精确调整，电阻的精度可达到1%以内。

本发明的另一个目的是针对现有技术存在的问题，提供一种超低阻值片式电阻器，它为固相复合轧制的具有四层复合层结构的超低阻值片式电阻器，能够满足超低阻值片式电阻微型化、低功耗的应用要求，其电学性能稳定可靠。

本发明的这一目的是这样实现的：

一种采用权利要求1所述方法制作的超低阻值片式电阻器，这种超低阻值片式电阻器包括从下往上依次为精密电阻合金层、纯铜层、纯镍层的冷轧固相复合结构，以及覆盖在纯镍层上的锡层构成的四层复合结构，该超低阻值片式电阻器的上端中部具有切削形成的凹槽，所述凹槽的两侧为凸起的电极部，凸起的电极部厚度大于0.1mm，所述凹槽的槽底为精密电阻合金层，在凹槽的槽底和精密电阻合金层下端面覆盖有绝缘漆。

所述精密电阻合金层厚度为0.1mm～1mm，纯铜层厚度为0.05mm～1mm，纯镍层厚度为0.003mm～0.015mm，锡层厚度为0.003mm～0.02mm。

所述精密电阻合金层的材质为锰铜或铜镍或康铜或镍铬系电阻合金中的一种。

所述纯镍的重量百分含量为ni≥99.9%，所述纯铜的重量百分含量为cu≥99.9%；所述锡为重量百分含量为sn≥99.9%的纯锡或sncu0.7合金。

所述超低阻值片式电阻器的电阻值小于或等于5毫欧。

所述凹槽的宽度为超低阻值片式电阻器宽度的1/2～1/3。

采用上述方案的超低阻值片式电阻器具有以下有益效果：

1.这种超低阻值片式电阻器两端凸起的四层复合结构的电极部具有较大的厚度和较宽的接触面积，接触界面稳定可靠，非常有利于导电、导热；并且电极部为固相复合轧制结构，其精密电阻合金层、纯铜层、纯镍层的组织致密无孔隙，导电导热性能好。由此解决现有技术采用电镀形成电极部，导致电极部较薄，镀层在微观下存在大量孔隙、空洞，致密性差，从而影响导电导热效率，并且还存在孔隙在载电情况下，自发热较大，功耗增加等难以解决的问题。

2.这种超低阻值片式电阻器可获得极低的电阻温度系数，对精密电阻合金的电阻率、电阻温度系数几乎无影响，可充分发挥精密电阻合金的高精度的电学性能，电学性能稳定可靠。解决了现有片式电阻器存在电阻率上升，电阻温度系数变差的技术难题，可满足超低阻值片式电阻微型化、低功耗的应用要求。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明超低阻值片式电阻器的结构示意图；

图2为本发明超低阻值片式电阻器结构的一种实施例；

图3为本发明超低阻值片式电阻器结构的另一种实施例。

具体实施方式

本发明的具体实施例以（英制2512）和3216（英制1206）为例说明，其中实施例1为6432-1（电阻值为1毫欧），实施例2为3216-3（电阻值为3毫欧）。

参见图1，一种超低阻值片式电阻器，这种超低阻值片式电阻器包括从下往上依次为精密电阻合金层1、纯铜层2、纯镍层3的冷轧固相复合结构，以及覆盖在纯镍层上的锡层4构成的四层复合结构，该超低阻值片式电阻器的上端中部具有切削形成的凹槽6，所述凹槽6的两侧为凸起的电极部5，凸起的电极部5厚度大于0.1mm，所述凹槽6的槽底为精密电阻合金层1，在凹槽6的槽底和精密电阻合金层1下端面覆盖有绝缘漆7。所述凹槽6的宽度l1为超低阻值片式电阻器宽度l2的1/2～1/3。所述精密电阻合金层1厚度为0.1mm～1mm，纯铜层2厚度为0.05mm～1mm，纯镍层3厚度为0.003mm～0.015mm，锡层4厚度为0.003mm～0.02mm。所述精密电阻合金层1的材质为锰铜或铜镍或康铜或镍铬系电阻合金中的一种。所述纯镍的重量百分含量为ni≥99.9%，所述纯铜的重量百分含量为cu≥99.9%；所述锡为重量百分含量为sn≥99.9%的纯锡或sncu0.7合金。所述超低阻值片式电阻器的电阻值小于5毫欧。

实施例1：如图2所示的一种典型片式电阻型号6432-1的超低阻值片式电阻器，该超低阻值片式电阻器的电阻值为1毫欧，其制作方法包括以下步骤：

步骤1）取厚度为0.05mm的纯镍带，镍的重量百分含量为ni≥99.9%，取厚度为1.0mm的纯铜带，铜的重量百分含量为cu≥99.9%，取厚度为1.5mm的精密电阻合金带，所述精密电阻合金带的材质为锰铜或铜镍或康铜或镍铬系电阻合金中的一种，其典型牌号为6j8、6j12、6j13、6j40、6j20、6j22、6j23、cumnsn、锗锰铜等，本例选取典型牌号为6j8的锰铜合金带。通过表面清刷、清洁后，以镍带为上层，铜带为中层，精密电阻合金带为下层，利用冷轧复合机组在室温下冷轧，通过固相复合轧制成具有镍层、铜层、精密电阻合金层的三层固相复合带材坯料。固相复合轧制过程的复合变形率60%，复合速度5m/min，将三层固相复合带材坯料轧制到1.0mm厚。

步骤2）把1.0mm厚的固相轧制复合成的三层固相复合带材坯料，进行连续热处理退火，热处理温度650⁰c，热处理速度2m/min。再将热处理后的三层固相复合带材坯料根据需制作的片式电阻器规格厚度冷轧至0.52mm。然后再将厚度0.52mm的三层固相复合带材坯料，通过连续热处理调整电学性能，热处理温度600⁰c，热处理速度1.5m/min，得到调整电学性能后的三层固相复合带材坯料。

步骤3）在调整电学性能后的三层固相复合带材的镍层上面覆盖锡层，锡层厚度按0.005～0.01mm控制，锡层采用热敷涂锡工艺或电镀锡工艺覆盖在镍层上面，以热敷涂锡工艺为优选。所述锡层采用重量百分含量为sn≥99.9%的纯锡，或者sncu0.7合金（锡铜合金焊锡），以sncu0.7合金为优选，由此形成四层复合带材。

步骤4）将步骤3）得到的四层复合带材按制作片式电阻器的宽度尺寸剪切分条，形成制作片式电阻器的料带。剪切分条用精密纵剪机进行，按典型片式电阻型号6432的宽度尺寸6.2mm分条，可以根据四层复合带材的宽度分得多条宽6.2±0.02mm的料带。

步骤5）利用精密切削机，在制作片式电阻器的料带上端，沿长度方向将位于带宽中间部位的锡、镍、铜三层通过切削加工清除形成凹槽，凹槽宽度3.0mm，并确保将位于凹槽中的锡、镍、铜三层清除干净，直至凹槽底露出精密电阻合金层，使凹槽底精密电阻合金层的厚度达到1毫欧阻值设计要求，凹槽两侧为凸起电极部的异型四层复合料带。切削出凹槽后，使凹槽两侧为凸起电极部的宽度一致，均为1.6mm宽，凹槽底精密电阻合金层的厚度控制在0.33mm。

为保证精密电阻合金层的厚度满足超低阻值设计要求，在步骤5）切削加工初期，当凹槽槽底露出精密电阻合金层后，控制精密电阻合金层厚度为0.33mm，并在异型四层复合料带头端剪下一段，按超低阻值片式电阻器规格尺寸冲压切片成段长3.2mm的片式电阻片，用电阻测试仪进行阻值测量，确保电阻值达到1毫欧要求，若有偏差则对精密电阻合金层厚度尺寸进行微调切削，直至电阻值达到1毫欧，然后以此厚度为基准值对异型四层复合料带进行凹槽连续切削，使电阻值的精度达到1%以内。在连续切削过程中，采用接触式测厚仪对精密电阻合金层厚度尺寸进行在线实时测量，厚度尺寸通过测厚仪反馈到精密切削机的中央控制系统，由中央处理器进行运算后输出信息给切削刀具深度调整执行机构，并根据厚度尺寸波动情况对刀具深度进行实时调整，实现精密电阻合金层厚度尺寸公差的高精度，从而实现每单位长度电阻的一致性。连续切削加工完毕后，得到具有凹槽结构的异型四层复合料带。

步骤6）将异型四层复合料带暴露在外的精密电阻合金层上下两面通过喷涂装置涂上绝缘漆，经烘烤后，成卷收集。然后已涂上绝缘漆的异型四层复合料带通过高精密冲床，沿异型四层复合料带的长度方向按制作片式电阻器的长度尺寸进行分截成每截长3.2mm左右的切片，使每一片成为一个超低阻值片式电阻器，即为一个6432-1型号的片式电阻，然后将所冲切得到的每片超低阻值片式电阻器进行标识、检验、包装、入库。在此分截成片过程中还可根据每一片电阻实际测试的电阻值波动情况，对冲切3.2mm的长度进行微调，进一步减少电阻值的偏差。

由上述方法制作得到的典型型号6432-1的超低阻值片式电阻器，该超低阻值片式电阻器的电阻值为1毫欧，外形尺寸为每截切片长度3.2mm、宽度6.2±0.2mm。所述型号6432-1的超低阻值片式电阻器包括从下往上依次为精密电阻合金层、纯铜层、纯镍层的冷轧固相复合结构，以及覆盖在纯镍层上的锡层构成的四层复合结构，位于底层的精密电阻合金层为典型牌号为6j8的锰铜合金，精密电阻合金层的厚度0.33mm，锡层厚度为0.01mm，所述锡层优选sncu0.7合金焊锡。所述锡层采用热敷涂或电镀覆盖在纯镍层上，优选为热敷涂锡层。该超低阻值片式电阻器的上端中部具有切削形成的凹槽，所述凹槽的槽底为精密电阻合金层，凹槽的宽度为3.0mm，所述凹槽的两侧为凸起的电极部，凸起的电极部的厚度为0.2mm，包括锡层、纯镍层、纯铜层，各凸起的电极部的宽度均为1.6mm，在凹槽的槽底和精密电阻合金层下端面覆盖有绝缘漆，由此构成具有四层复合结构的型号6432-1的超低阻值片式电阻器。

实施例2：如图3所示，一种典型片式电阻型号3216-3的超低阻值片式电阻器，该超低阻值片式电阻器的电阻值为3毫欧，其制作方法包括以下步骤：

步骤1）取厚度为0.05mm的纯镍带，镍的重量百分含量为ni≥99.9%，取厚度为1.0mm的纯铜带，铜的重量百分含量为cu≥99.9%，取厚度为1.5mm的精密电阻合金带，所述精密电阻合金带的材质为锰铜或铜镍或康铜或镍铬系电阻合金中的一种，其典型牌号为6j8、6j12、6j13、6j40、6j20、6j22、6j23、cumnsn、锗锰铜等，本例选取典型牌号为6j40的铜镍合金带。通过表面清刷、清洁后，以镍带为上层，铜带为中层，精密电阻合金带为下层，利用冷轧复合机组在室温下冷轧，通过固相复合轧制成具有镍层、铜层、精密电阻合金层的三层固相复合带材坯料。固相复合轧制过程的复合变形率60%，复合速度5m/min，将三层固相复合带材坯料轧制到1.0mm厚。

步骤2）把1.0mm厚的固相轧制复合成的三层固相复合带材坯料，进行连续热处理退火，热处理温度650⁰c，热处理速度2m/min。再将热处理后的三层固相复合带材坯料根据需制作的片式电阻器规格厚度冷轧至0.33mm。然后再将厚度0.33mm的三层固相复合带材坯料，通过连续热处理调整电学性能，热处理温度600⁰c，热处理速度1.5m/min，得到调整电学性能后的三层固相复合带材坯料。

步骤3）在调整电学性能后的三层固相复合带材的镍层上面覆盖锡层，锡层厚度按0.005～0.01mm控制，锡层采用热敷涂锡工艺或电镀锡工艺覆盖在镍层上面，以热敷涂锡工艺为优选。所述锡层采用重量百分含量为sn≥99.9%的纯锡，或者sncu0.7合金（锡铜合金焊锡），以sncu0.7合金为优选，由此形成四层复合带材。

步骤4）将步骤3）得到的四层复合带材按制作片式电阻器的宽度尺寸剪切分条，形成制作片式电阻器的料带。剪切分条用精密纵剪机进行，按典型片式电阻型号3216的宽度尺寸3.2mm分条，可以根据四层复合带材的宽度分得多条3.2mm宽的料带。

步骤5）利用精密切削机，在制作片式电阻器的料带上端，沿长度方向将位于带宽中间部位的锡、镍、铜三层通过切削加工清除形成凹槽，确保将位于凹槽中的锡、镍、铜三层清除干净，直至凹槽底露出精密电阻合金层，使凹槽底精密电阻合金层的厚度达到3毫欧阻值设计要求，凹槽两侧为凸起电极部的异型四层复合料带。切削出凹槽后，使凹槽两侧为凸起电极部的宽度一致，均为0.7mm宽，凹槽底精密电阻合金层的厚度控制在0.2mm左右，误差不超过±0.02。

为保证精密电阻合金层的厚度满足超低阻值设计要求，在步骤5）切削加工初期，当凹槽槽底露出精密电阻合金层后，控制精密电阻合金层厚度为0.2mm，并在异型四层复合料带头端剪下一段，按超低阻值片式电阻器规格尺寸冲压切片成段长1.6mm的片式电阻片，用电阻测试仪进行阻值测量，确保电阻值达到3毫欧要求，若有偏差则对精密电阻合金层厚度尺寸进行微调切削，直至电阻值达到3毫欧，然后以此厚度为基准值对异型四层复合料带进行凹槽连续切削，使电阻值的精度达到1%以内。在连续切削过程中，采用接触式测厚仪对精密电阻合金层厚度尺寸进行在线实时测量，厚度尺寸通过测厚仪反馈到精密切削机的中央控制系统，由中央处理器进行运算后输出信息给切削刀具深度调整执行机构，并根据厚度尺寸波动情况对刀具深度进行实时调整，实现精密电阻合金层厚度尺寸公差的高精度，从而实现每单位长度电阻的一致性。连续切削加工完毕后，得到具有凹槽结构的异型四层复合料带。

步骤6）将异型四层复合料带暴露在外的精密电阻合金层上下两面通过喷涂装置涂上绝缘漆，经烘烤后，成卷收集。然后已涂上绝缘漆的异型四层复合料带通过高精密冲床，沿异型四层复合料带的长度方向按制作片式电阻器的长度尺寸进行分截成每截1.6mm左右的切片，使每一片成为一个超低阻值片式电阻器，即为一个3216-3型号的片式电阻，然后将所冲切得到的每片超低阻值片式电阻器进行标识、检验、包装、入库。在此分截成片过程中还可根据每一片电阻实际测试的电阻值波动情况，对冲切1.6mm的长度进行微调，进一步减少电阻值的偏差。

由上述方法制作得到的典型型号3216-3的超低阻值片式电阻器，该超低阻值片式电阻器的电阻值为3毫欧，外形尺寸为每截切片长度1.6mm、宽度3.2mm。所述型号3216-3的超低阻值片式电阻器包括从下往上依次为精密电阻合金层、纯铜层、纯镍层的冷轧固相复合结构，以及覆盖在纯镍层上的锡层构成的四层复合结构，位于底层的精密电阻合金层为典型牌号为6j40的锰铜合金，精密电阻合金层的厚度0.2mm，锡层厚度为0.01mm，所述锡层优选sncu0.7合金焊锡。所述锡层采用热敷涂或电镀覆盖在纯镍层上，优选为热敷涂锡层。该超低阻值片式电阻器的上端中部具有切削形成的凹槽，所述凹槽的槽底为精密电阻合金层，凹槽的宽度为1.7mm，所述凹槽的两侧为凸起的电极部，凸起的电极部的厚度为0.145mm，包括锡层、纯镍层、纯铜层，各凸起的电极部的宽度均为0.75mm，在凹槽的槽底和精密电阻合金层下端面覆盖有绝缘漆，由此构成具有四层复合结构的型号3216-3的超低阻值片式电阻器。