具有一体的散热器的功率电阻器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及电子元件领域，尤其是电阻器。
【背景技术】
[0002] 温度升高降低了某些电阻器的性能。电阻可能会产生很大变化，从而对电阻器起 作用的电路造成不利影响。来自环境的热量或者当电阻器散发电功率时其自身产生的热量 会导致电阻器温度升高。为了降低工作温度，电阻器可以附接到有助于将热量从所述电阻 器带走的散热器。如果想获得降低的工作温度，需要尽可能高效地带走热量。
【发明内容】
[0003] 一种一体组件包括电阻器和散热器。所述电阻器包括具有顶表面的电阻元件、以 及与所述电阻元件电接触的端子。所述散热器与所述电阻器形成一体，并且包括：由导热和 电绝缘材料片组成的散热片、以及由导热材料组成且位于所述散热片的边缘的端头。所述 电阻元件的顶表面的至少一部分与所述散热片导热接触。每个端子与所述端头的相应一个 导热接触。
[0004] 一种用于制造电阻器和散热器的一体组件的方法包括：通过在导热和电绝缘的散 热片上制造导热端头形成所述散热器，其中所述散热片与所述端头彼此导热接触；通过制 造与电阻元件电接触的导电端子形成电阻器；通过以下方法将所述散热器接合到所述电阻 器：将所述电阻元件的顶表面的至少一部分结合到所述散热片以在所述电阻元件和所述散 热片之间形成导热接触；以及将所述导电端子的每一个结合到所述端头的相应一个以在所 述端子和所述端头之间形成导热和导电接触。
【附图说明】
[0005] 图1不出电阻器和散热器的一体组件的一个实施例的横截面。
[0006] 图2a和2b分别示出电阻器和散热器的平面图。
[0007] 图3示出制造电阻器和散热器的一体组件的方法的一个实施例。
【具体实施方式】
[0008] 图1示出安装到印刷电路板或其它安装表面65的电阻器10和散热器30的一体 组件50的一个实施例的侧视横截面。组件50适合于用作机动车、电脑服务器或其它大功 率应用设备中的电阻器，但并不限于这些应用。
[0009] 电阻器10包括具有顶表面47的电阻元件45、以及与所述电阻元件45电接触的导 电端子35。端子35也可以是导热的。电阻元件45可以涂覆有涂层材料（未示出）以在端 子35和端头15的电镀期间保护所述电阻元件45,这将在下文中描述。所述涂层材料避免 电阻元件45受到电镀。所述涂层材料可以为任何电绝缘材料，例如漆料、环氧树脂、或硅环 氧树脂材料。所述涂层材料可以位于电阻元件45的未被散热器30覆盖的所有面上。所述 涂层材料可以通过喷涂、印刷、辊涂、或任何其它施加类似涂层材料的通用可接受的方法来 施加。其也可以通过例如为溅射或化学气相沉积的方法进行沉积。在一个实施方式中，端子 35在所有维度上是直的，没有弯曲，从而与其它需要弯曲的结构相比简化了制造过程。每个 端子35由附接到电阻元件45的未弯曲的金属片制成。可替换地，端子35可以被沉积，由 此也能避免进行弯曲的必要。端子35可通过电镀或添加具有更高导电性和导热性的材料 的其它添加工艺沉积。通过自身使用或组合层使用的材料包括，但不限于，铜、镍或锡焊料。 端子35可以与安装表面65进行电接触、热接触和机械接触的任意组合。
[0010] 散热器30包括散热片60和端头15。散热片60可由一片高度导热和电绝缘的材 料，例如陶瓷或被钝化的材料制成。端头15由高度导热的材料例如金属制成。端头15也 可能为高度导电的。在一个实施方式中，如图1所示，端头15位于散热片60的边缘。
[0011] 散热器30和电阻器10彼此结合以形成从电阻器10至散热器30的高度导热路径。 由于电阻器10中产生的热量通过散热器30有效地导走和散逸，所述导热路径允许电阻器 10以增大的功率同时保持较低的温度运行，从而避免物理构造或电阻值的退化。在图1所 示的实施方式中，电阻元件45可以通过电阻元件45和散热片60之间的导热和电绝缘粘合 剂20结合到散热片60。在一个实施方式中，电阻元件45的顶表面47的至少一部分与散热 片60导热接触。在一个实施方式中，电阻兀件45的顶表面47的整体可以与散热片60导 热接触。在一个实施方式中，粘合剂20可以不在端子35上延伸，并且可以不在端头15上 延伸，如图1所示。
[0012] 而且，每个电阻器端子35可以是高度导热的并且与相应的散热片端头15高度的 导热接触。电阻器端子35和散热片端头15可以通过导热的、导电的或既导热又导电的焊 料或粘合剂连接。电阻器端子35和散热片端头15之间的连接提供了热能从散热器30流 入端子35然后流入安装表面65的另一导热路径。这在散热片60为电绝缘体从而不会使 电阻元件45短路时可以实现。
[0013] 图2a和2b分别不出电阻器10和散热器30在结合在一起之前的一个实施方式的 平面图。图2a示出电阻器10的顶视图，而图2b示出散热器30的底视图。填充图案和引 导号码对应于图1中所示的各种结构特征，即电阻元件45、电阻器端子35、电阻元件顶表面 47、散热片60和散热片端头15。
[0014] 散热片60可以包括陶瓷。所述陶瓷可为导热且电绝缘陶瓷，例如氧化铝（Al2O 3)、 氮化铝（AlN)氧化铍（BeO)。散热片60可以包括金属材料，例如绝缘金属基板（MS)、电钝 化金属、或电未钝化金属。通过这样的金属散热片60,端头15和电阻元件45会与散热片60 电隔绝，并且端头15会彼此电隔绝以防止电阻元件45被短路。如果是金属的散热片60， 那么它可以通过钝化或通过粘合剂20与电阻元件45隔绝。散热片端头15可以包括金属。 在一个实施方式中，散热片端头15可以仅位于散热片60的与电阻元件45导热接触的前表 面上。可替换地，散热片端头15可以附加地缠绕到散热片60的边缘表面和散热片60的与 所述前表面相反的后表面中的至少一个上。仍可替换地，如图1所示，散热片端头15可仅 位于散热片60的边缘表面上。
[0015] 电阻元件45可为金属条电阻元件，但不限于这种类型。薄膜、厚膜或金属箱也可 用于以它们各自的载体材料形成电阻元件45。在图2a和2b所示的实施方式中，电阻元件 45的顶表面47的整体与散热片60导热接触。在一个实施方式中，电阻兀件45的顶表面 47的一部分，小于顶表面47的整体，与散热片60导热接触。
[0016] 端子35和端头15可以电连接以及热连接。与在端子和端头之间没有进行金属性 电连接的现有结构相比，该特征提供了从电阻器10至散热器30的相对较高和更有效的热 传递。
[0017] 图3示出制造电阻器和散热器的一体组件的方法300的一个实施方式。所述方法 300中实施各个步骤的顺序不一定由图3以及下文中的说明和权利要求来限制。如本领域 普通技术人员所理解的，可以改变某些步骤的顺序。
[0018] 在步骤310中，通过在导热并电绝缘的散热片上制造导热并导电的端头形成散热 器。所述散热片和所述端头彼此导热接触。
[0019] 在步骤320中，通过制造与电阻元件电接触的导电端子形成电阻器。将未弯曲的 金属片附接到所述电阻元件可制造导电端子。可替换地，可通过在所述电阻元件上沉积导 电材料制造导电端子。制造导电端子的这两种方法均避免了现有技术装配中必须弯曲金属 件的问题，其中现有技术装配为一种代价更大的方法并且难于制造。
[0020] 在步骤330中，所述散热器和电阻器被接合以制造所述一体组件。在一个实施方 式中，通过将电阻元件的顶表面的一部分或者整体结合到所述散热片以在所述电阻元件和 散热片之间形成导热接触，并且另外通过将所述导电端子的每一个结合到所述端头的相应 一个以在所述端子和端头之间形成导热接触来接合所述散热器和电阻器。在一个实施方式 中，参考图I、2a和2b，在利用导热和电绝缘的粘合剂20的接合过程中，利用沉积在电阻器 端子35的顶部的导电且导热的油墨，能够完成所述结合。可替换地，在接合电阻器10和散 热器30之后，所述油墨能被置入电阻器端子35和散热器30的端头15的垂直面上的连续 层中。另一个可替换的方法可包括：联合电阻器10和散热器30的结合或在其之后，在电阻 器端子35和散热器30的散热片端头15之间的焊接。
[0021] 在图3的方法的实施方式中，端头15可如图1所示仅仅形成在散热片60的边缘表 面上。端头可通过厚膜沉积工艺、薄膜沉积工艺、或电镀工艺制造，所有这些工艺对本领域 普通技术人员来说是已知的。用于端头的适当材料包括，但不限于，铜、镍、镍合金、锡、或锡 合金。采用导热、电绝缘的粘合剂，如贝格斯导热胶带2000 (Bergquist Liquibond 2000)，