保险丝电阻器及其制造方法与流程

1.本揭露是有关于一种电阻器的制作技术，且特别是有关于一种保险丝电阻器及其制造方法。


背景技术：

2.在电子装置对于电流量的需求越来越大的同时，大电流对电子线路上的贵重零件可能造成的破坏也越获重视。因此，对于反应快速，即能快速熔断的保险丝元件的需求也越来越高，以利保护电子线路上的重要元件。当快速熔断的保险丝电阻瞬间通过大10倍额定电流时，在1毫秒内即可熔断保险丝，来保护后端的贵重零件。
3.然而，在极短时间之内通过的大电流虽然足以熔断保险丝元件，但短时间大电流的熔断方式，将导致类似爆破情况而产生火花外漏或是残渣喷溅。如此一来，将波及周围元件，而造成产品受损或毁坏。


技术实现要素：

4.因此，本揭露的一目的就是在提供一种保险丝电阻器及其制造方法，其覆盖在保险丝元件上的保护层具有凹槽位于保险丝元件的熔断部上，故可加快熔断部的熔断，有效保护电路板上的其他电子元件。
5.本揭露的另一目的就是在提供一种保险丝电阻器及其制造方法，其保险丝元件的熔断部与保护层之间设有中空气室，因此可局限住熔断部在快速熔断过程中所产生的火花及/或残渣喷溅，可防止周遭元件在快速熔断时受到波及而损坏。
6.根据本揭露的上述目的，提出一种保险丝电阻器。此保险丝电阻器包含基板、绝缘层、保险丝元件、保护层、第一电极、以及第二电极。绝缘层覆盖基板的表面上。保险丝元件设于部分的绝缘层上。保险丝元件包含第一电极部、熔断部、以及第二电极部，第一电极部与第二电极部分别接合在熔断部的相对二端。保护层覆盖在保险丝元件与绝缘层上，其中保护层具有凹槽位于熔断部上。第一电极与第一电极部电性连接。第二电极与第二电极部电性连接。
7.依据本揭露的一实施例，上述的绝缘层与保护层的导热系数等于或小于0.2w/mk。
8.依据本揭露的一实施例，上述的绝缘层与保护层的材料包含环氧树脂。
9.依据本揭露的一实施例，上述的保护层包含第一绝缘膜以及第二绝缘膜。第一绝缘膜覆盖保险丝元件与绝缘层。上述的凹槽穿设于第一绝缘膜中，而暴露出熔断部。第二绝缘膜覆盖第一绝缘膜，并遮盖住凹槽。
10.依据本揭露的一实施例，上述的第一绝缘膜与第二绝缘膜均包含干膜层。
11.依据本揭露的一实施例，上述的第一电极至少覆盖第一电极部的侧面与基板的第一侧面。第二电极至少覆盖第二电极部的侧面与基板的第二侧面。第一侧面与第二侧面分别位于基板的相对二侧。
12.根据本揭露的上述目的，另提出一种保险丝电阻器的制造方法。在此方法中，形成
绝缘层覆盖基板的表面。形成保险丝元件于部分的绝缘层上。保险丝元件包含第一电极部、熔断部、以及第二电极部，第一电极部与第二电极部分别接合在熔断部的相对二端。形成保护层覆盖在保险丝元件与绝缘层上，其中保护层具有凹槽位于熔断部上。形成第一电极电性连接第一电极部。形成第二电极电性连接第二电极部。
13.依据本揭露的一实施例，上述形成保险丝元件包含形成金属层于绝缘层上、以及移除部分的金属层，以定义出第一电极部、熔断部、以及第二电极部。
14.依据本揭露的一实施例，在上述形成保护层中，形成第一绝缘膜覆盖保险丝元件与绝缘层，其中凹槽贯穿第一绝缘膜。形成第二绝缘膜覆盖第一绝缘膜，其中形成第二绝缘膜包含使第二绝缘膜遮盖住凹槽。
15.依据本揭露的一实施例，在上述形成保护层中，形成第一干膜层覆盖保险丝元件与绝缘层。形成凹槽于第一干膜层中，其中形成凹槽包含使凹槽贯穿第一干膜层而暴露出熔断部。形成第二干膜层覆盖第一干膜层，其中形成第二干膜层包含使第二干膜层遮盖住凹槽。
16.依据本揭露的一实施例，在上述形成凹槽中，对第一干膜层进行曝光步骤。对第一干膜层进行显影步骤，以移除部分的第一干膜层，而形成凹槽。
附图说明
17.为让本揭露的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式的说明如下：
18.图1绘示依照本揭露的一实施方式的一种保险丝电阻器的立体示意图；
19.图2绘示沿图1的aa剖面线剖切的保险丝电阻器的剖面示意图；
20.图3绘示沿图1的bb剖面线剖切的保险丝电阻器的剖面示意图；
21.图4绘示依照本揭露的一实施方式的一种保险丝元件的上视示意图；以及
22.图5a至图5e绘示依照本揭露的一实施方式的一种保险丝电阻器的制造方法的各个中间阶段的局部剖面示意图。
具体实施方式
23.以下仔细讨论本揭露的实施例。然而，可以理解的是，实施例提供许多可应用的概念，其可实施于各式各样的特定内容中。所讨论与揭示的实施例仅供说明，并非用以限定本揭露的范围。本揭露的所有实施例揭露多种不同特征，但这些特征可依需求而单独实施或结合实施。
24.另外，关于本文中所使用的“第一”、“第二”、
…
等，并非特别指次序或顺位的意思，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。
25.本揭露所叙述的二元件之间的空间关系不仅适用于图式所绘示的方位，也适用于图式所未呈现的方位，例如倒置的方位。此外，本揭露所称二个部件的“连接”、“电性连接”、或之类用语并非仅限制于此二者为直接的连接或电性连接，也可视需求而包含间接的连接或电性连接。
26.请参照图1至图3，其分别绘示依照本揭露的一实施方式的一种保险丝电阻器的立体示意图、以及沿图1的aa剖面线与bb剖面线剖切的保险丝电阻器的剖面示意图。在一些例
子中，保险丝电阻器100a主要包含基板110、绝缘层120、保险丝元件130、保护层140、第一电极150、以及第二电极160。
27.基板110可为平板状结构。基板110可具有彼此相对的第一表面112与第二表面114、以及彼此相对的第一侧面116与第二侧面118。第一侧面116与第二侧面118接合在第一表面112与第二表面114之间。基板110可例如为陶瓷基板。
28.绝缘层120覆盖基板110的第一表面112上。举例而言，绝缘层120覆盖在基板110的整个第一表面112上。绝缘层120除了不导电外，较佳具有导热性差的特性。举例而言，绝缘层120的导热系数可等于或小于0.2w/mk。在一些示范例子中，绝缘层120的材料包含环氧树脂。
29.如图3所示，保险丝元件130设于部分的绝缘层120上。保险丝元件130包含第一电极部132、第二电极部134、以及熔断部136。第一电极部132与第二电极部134分别接合在熔断部136的相对二端。在一些示范例子中，保险丝元件130为一体成型结构。然，本揭露不限于此，保险丝元件130也可非为一体成型结构。保险丝元件130的材料为导电材料，例如金属材料。举例而言，保险丝元件130的材料为镍铬合金、铜镍合金、或铜。由于绝缘层120的导热性差，因此保险丝元件130所产生的热可集中在熔断部136，有利于熔断部136的快速熔断。
30.请先参照图4，其绘示依照本揭露的一实施方式的一种保险丝元件的上视示意图。在此实施方式中，保险丝元件130呈类工字型结构，位于熔断部136的相对二端的第一电极部132与第二电极部134的宽度大于熔断部136的宽度。在此，第一电极部132的宽度与第二电极部134的宽度分别指第一电极部132的平均宽度与第二电极部134的平均宽度。尺寸较熔断部136大的第一电极部132与第二电极部134可供更多电流导入。
31.保护层140覆盖在保险丝元件130与绝缘层120上。保护层140可防止电极材料镀覆在非预期区域。在一些例子中，如图1与图2所示，保护层140可覆盖在部分的保险丝元件130与部分的绝缘层120上。举例而言，保护层140覆盖住整个熔断部136，但仅覆盖部分的第一电极部132与部分的第二电极部134。保护层140具有凹槽140c，此凹槽140c并未贯穿保护层140。凹槽140c位于保险丝元件130的熔断部136上。举例而言，凹槽140c与熔断部136对齐而位于熔断部136的正上方。借此，保护层140与熔断部136可共同定义出中空的气室空间。
32.在一些例子中，如图2与图3，保护层140可为单层结构。在一些示范例子中，保护层可为多层堆栈结构，例如二层堆栈结构，如图5e所示的保护层170。保护层140的材料可选用绝缘且导热性差的材料。举例而言，保护层140的导热系数可等于或小于0.2w/mk。保护层140的材料可包含环氧树脂。在一些示范例子中，保护层140的材料可例如为干膜。
33.由于保护层140具有位于熔断部136上的凹槽140c，而可形成中空的气室。再加上，凹槽140c并未贯穿保护层140。因此，保险丝元件130的熔断部136在熔断过程中所产生的火花及/或残渣可被局限在此中空气室内，不会外漏或是喷溅而损及其他元件。此外，凹槽140c的存在使得熔断部136未被保护层140直接覆盖，而提供熔断部136熔断空间，因此可使得熔断部136的熔断速度加快。
34.第一电极150与保险丝元件130的第一电极部132电性连接。在一些例子中，第一电极150至少覆盖第一电极部132的侧面132a与基板110的第一侧面116。即，第一电极部132的侧面132a与基板110的第一侧面116位于同侧，且第一电极150至少从第一电极部132的侧面132a延伸至基板110的第一侧面116。在一些示范例子中，如图2所示，第一电极150覆盖第一
电极部132的上表面132b与侧面132a、以及基板110的第一侧面116与部分的第二表面114，而呈类倒ㄈ字型结构。第一电极150的材料可为金属，例如铜或铜合金。
35.第二电极160与保险丝元件130的第二电极部134电性连接。在一些例子中，第二电极160至少覆盖第二电极部134的侧面134a与基板110的第二侧面118。即，第二电极部134的侧面134a与基板110的第二侧面118位于同侧，且第二电极160至少从第二电极部134的侧面134a延伸至基板110的第二侧面118。在一些示范例子中，如图2所示，第二电极160覆盖第二电极部134的上表面134b与侧面134a、以及基板110的第二侧面118与部分的第二表面114，而呈类ㄈ字型结构。第二电极160的材料可为金属，例如铜或铜合金。
36.请参照图5a至图5e，其绘示依照本揭露的一实施方式的一种保险丝电阻器的制造方法的各个中间阶段的局部剖面示意图。制造如图5e所示的保险丝电阻器100b时，可先提供基板110，再利用例如涂布方式或印刷方式形成绝缘层120覆盖基板110的第一表面112，如图5a所示。绝缘层120可覆盖在基板110的整个第一表面112上，或者可覆盖在基板110的部分第一表面112上。基板110与绝缘层120的架构与材料特性已说明如上，于此不再赘述。
37.如图5b所示，完成绝缘层120的设置后，可形成保险丝元件130于部分的绝缘层120上。保险丝元件130包含第一电极部132、熔断部136、以及第二电极部134，其中第一电极部132与第二电极部134分别接合在熔断部136的相对二端。保险丝元件130可为非一体成型结构。在一些示范例子中，保险丝元件130为一体成型结构。此外，制作保险丝元件130时，可先利用例如溅镀方式或其他常见沉积方式形成金属层于绝缘层120上。再利用例如蚀刻方式移除此金属层的一部分，以定义出第一电极部132、熔断部136、以及第二电极部134的位置与形状，而完成保险丝元件130的制作。如图4所示，保险丝元件130可例如呈类工字型结构，即位于第一电极部132与第二电极部134之间的熔断部136的宽度小于第一电极部132的宽度与第二电极部134的宽度。保险丝元件130的材料特性已说明如上，于此不再赘述。
38.接着，可形成保护层170覆盖在保险丝元件130与绝缘层120的暴露部分上。举例而言，如图5d所示，保护层170覆盖住整个熔断部136，但仅覆盖部分的第一电极部132与部分的第二电极部134。保护层170具有凹槽170c，其中凹槽170c形成于熔断部136上。凹槽170c可例如与熔断部136对齐而位于熔断部136的正上方。
39.此实施方式的保护层170为双层堆栈结构。在一些例子中，制作保护层170时，可先形成第一绝缘膜172覆盖保险丝元件130与绝缘层120。第一绝缘膜172具有凹槽170c，且此凹槽170c贯穿第一绝缘膜172而呈通孔。如图5c所示，第一绝缘膜172的凹槽170c暴露出保险丝元件130的熔断部136。第一绝缘膜172可在设置于保险丝元件130与绝缘层120上之前，凹槽170c已设于第一绝缘膜172中。在一些示范例子中，形成第一绝缘膜172于绝缘层120上时，可先设置绝缘材料膜覆盖保险丝元件130与绝缘层120，再利用微影制程、或微影制程与蚀刻制程移除部分的绝缘材料膜，即于绝缘层120上形成具有凹槽170c的第一绝缘膜172。
40.接着，如图5d所示，形成第二绝缘膜174覆盖第一绝缘膜172，其中第二绝缘膜174遮盖住第一绝缘膜172中的凹槽170c。借此，第二绝缘膜174、第一绝缘膜172、与熔断部136可共同定义出中空气室。第二绝缘膜174可例如为固态结构，且可在第一绝缘膜172尚未完全固化前设置在第一绝缘膜172上。借此，第一绝缘膜172固化后，第二绝缘膜174可附着在第一绝缘膜172上。第一绝缘膜172的材料可与第二绝缘膜174的材料相同，也可不同。举例而言，第一绝缘膜172的材料可为光阻，以利形成凹槽170c，而第二绝缘膜174的材料可为非
光阻的绝缘且导热性差的材料。第一绝缘膜172与第二绝缘膜174的导热系数可例如等于或小于0.2w/mk。第一绝缘膜172与第二绝缘膜174的材料可包含环氧树脂。
41.在一些示范例子中，第一绝缘膜172与第二绝缘膜174可分别为第一干膜层与第二干膜层。形成保护层170时，可先形成由干膜所组成的第一绝缘膜172覆盖保险丝元件130与绝缘层120。接着，可形成凹槽170c于第一绝缘膜172中。由于第一绝缘膜172为干膜层，因此形成凹槽170c时，可先对第一绝缘膜172进行曝光步骤，再对第一绝缘膜172进行显影步骤，以移除熔断部136上的干膜层，而于第一绝缘膜172中形成凹槽170c。随后，在第一绝缘膜172的干膜尚未固化前，将由固态干膜构成的第二绝缘膜174设置在第一绝缘膜172上，以覆盖第一绝缘膜172，并遮盖住凹槽170c。固化第一绝缘膜172后，即完成双层堆栈结构的保护层170。
42.完成保护层170后，可利用例如溅镀制程，形成第一电极150，以电性连接保险丝元件130的第一电极部132。第一电极150至少覆盖第一电极部132的侧面132a与基板110的第一侧面116。在一些示范例子中，如图5e所示，第一电极150覆盖第一电极部132的上表面132b与侧面132a、以及基板110的第一侧面116与部分的第二表面114。第一电极150的材料特性已说明如上，于此不再赘述。
43.另，可同样利用溅镀制程，形成第二电极160，以电性连接保险丝元件130的第二电极部134，而完成保险丝电阻器100b的制作。第二电极160至少覆盖第二电极部134的侧面134a与基板110的第二侧面118。在一些示范例子中，如图5e所示，第二电极160覆盖第二电极部134的上表面134b与侧面134a、以及基板110的第二侧面118与部分的第二表面114。第二电极160的材料特性已说明如上，于此不再赘述。
44.上述实施方式为包含双层堆栈结构的保护层170的保险丝电阻器100b的制作，本揭露的方法也可应用于包含单层保护层140的保险丝电阻器100a的制作。请再次参照图2与图3，形成保险丝元件130于绝缘层120后，可提供已设有凹槽140c的保护层140，再将保护层140固着在保险丝元件130与绝缘层120上。设置保护层140时，使凹槽140c对准保险丝元件130的熔断部136，借此保护层140与熔断部136可共同定义出中空气室。随后，形成第一电极150与第二电极160，即完成保险丝电阻器100a的制作。绝缘层120、保险丝元件130、第一电极150、与第二电极160的制作可如同上述实施方式，于此不再赘述。
45.由上述的实施方式可知，本揭露的一优点就是因为本揭露的覆盖在保险丝元件上的保护层具有凹槽位于保险丝元件的熔断部上，因此可加快熔断部的熔断，有效保护电路板上的其他电子元件。
46.由上述的实施方式可知，本揭露的另一优点就是因为本揭露的保险丝元件的熔断部与保护层之间设有中空气室，因此可局限住熔断部在快速熔断过程中所产生的火花及/或残渣喷溅，可防止周遭元件在快速熔断时受到波及而损坏。
47.虽然本揭露已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本揭露，任何本领域技术人员，在不脱离本揭露的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本揭露的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
48.【符号说明】
49.100a:保险丝电阻器
50.100b:保险丝电阻器
51.110:基板
52.112:第一表面
53.114:第二表面
54.116:第一侧面
55.118:第二侧面
56.120:绝缘层
57.130:保险丝元件
58.132:第一电极部
59.132a:侧面
60.132b:上表面
61.134:第二电极部
62.134a:侧面
63.134b:上表面
64.136:熔断部
65.140:保护层
66.140c:凹槽
67.150:第一电极
68.160:第二电极
69.170:保护层
70.170c:凹槽
71.172:第一绝缘膜
72.174:第二绝缘膜。