一种毫欧级片式电阻器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种毫欧级片式电阻器的制造方法，包括陶瓷基片处理、电阻功能层制作、背电极制作、表电极制作、烧成、激光调阻、包封和标志、堆叠、端面溅射、折粒、端面处理。本发明通过铜浆和铜镍浆的厚膜工艺运用，对铜浆和铜镍浆体系材料的配合，有效的保证铜镍功能层和陶瓷基板以及铜电极的结合度，并且解决了阻值低的和低阻值前提条件下的低温度系数要求的问题，成本上得到有效的控制，该类电阻的制作将涉及所有的片式电阻型号，使其具备批量生产的能力。
【专利说明】
一种毫欧级片式电阻器的制造方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种片式电阻器的制造方法，尤其是涉及一种毫欧级片式电阻器的制 作方法，属于片式电阻制造领域。
【背景技术】
[0002] 片式电阻器中，毫欧级片式电阻属于一个特殊的分支，由于其阻值小，温系数高， 利用传统的厚膜工艺不易制作。毫欧级产品主要定义为1欧姆以内的产品，由于其阻值低， 在片式电阻所有型号中用厚膜工艺不易实现，还有一个最为重要的原因就是受限于材料， 阻值如果想要做低，只能利用现有的银浆料对纯度进行变更，纯度越高其阻值越低，同时银 浆料制作的功能层无法实现较低的温度系数。所以毫欧级产品到目前为止受限于材料和工 〇
[0003] 专利"一种片式线性正温度系数热敏电阻器制作方法"，公开号103050204 A，公开 日期为2013-04-17,公开了片式线性正温度系数热敏电阻器制作方法，所采用银浆来对电 阻层和电极层的制作，银浆材料满足低电阻要求，但是银浆料制作的功能层无法实现较低 的温度系数。
[0004] 目前国内所利用的铜浆大多数是运用于导体和特殊图形，单纯的铜浆虽然阻值 低，但是其温度系数却很高，不满足片式电阻低温度系数飘移的特点，而选用铜镍浆不仅可 以降低阻值，同时还利用镍的温度系数特性，使温度系数保持在很低的水平，铜浆和铜镍浆 体系材料的配合，一是解决阻值低的问题，二是解决低阻值前提条件下的低温度系数问题。 专利"采用铜浆制作电极的NTC传感器"公开号202281620U，【公开日】2012-06-20公开了 NTC 传感器及其电极的制造工艺，铜浆代替传统工艺中的银浆，印刷陶瓷体电极，解决了银离子 迀移现象所引起的器件失效，提高了 NTC传感器的可靠性。
[0005] 专利"一种片式电阻器及其制备方法"公开号101295569,【公开日】2008-10-29公开 了一种引出电极改进的电阻器及其制备方法。
[0006] 运用贱金属制作低阻值低温度系数的厚膜片式电阻工艺目前还没有，国内大多是 用溅射工艺或者贴金属箱的工艺进行制作。例如磁控溅射、贴箱技术、合金制作技术，这些 都可以实现，但是这几种方案是建立在消耗大量的资金去搭建工艺平台，同时材料方面需 要运用很复杂的技术，时间上和工艺成熟度上都需要消耗很大的精力，具体实现形式不易。
【发明内容】
[0007] 本发明针对现有技术的不足，目的是提供一种毫欧级片式电阻器的制造方法，为 了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
[0008] 1、一种毫欧级片式电阻器的制造方法，包括陶瓷基片处理、电阻功能层制作、背电 极制作、表电极制作、烧成、激光调阻、包封和标志、堆叠、端面溅射、折粒、端面处理，该方法 具体如下：
[0009] 1)、选取陶瓷基片，清洗，烘干；
[0010] 2)、将陶瓷基片表面印刷铜镍电阻功能层，然后进行烘干，保证印刷厚度干燥后达 到10微米~35微米，电阻功能浆料为铜镍浆，镍成分至少为45%，保证功能层的干燥膜厚 不超过35微米；
[0011] 3)、将陶瓷基片背面印刷铜电极，然后进行烘干，保证印刷厚度干燥后达到10微 米~18微米，背电极浆料为铜浆；
[0012] 4)、将陶瓷基片表面印刷铜电极，印刷的铜电极需搭接于铜镍电阻功能层之上，然 后进行烘干，保证印刷厚度干燥后达到15微米~25微米，表电极浆料为铜浆；
[0013] 5)、将印刷铜镍电阻功能层、印刷铜浆的背电极、印刷铜浆的表电极的陶瓷基片于 氮气中烧成l〇min±2min，温度850°C ±5°C，氮气纯度为99. 999% ;
[0014] 6)、激光调阻采用红外光调阻工艺，其功率控制在2~4W，Q开关频率10~20KHz， 切割速度控制在50~100mm/s ;
[0015] 7)、印刷包封和标志，均采用低温树脂类材料，采用了 3次重复印刷的工艺，包封 印刷后的干燥厚度控制在30~50微米；
[0016] 8)、将固化烧结后的陶瓷基片按常规方法机械分割和射入式的机械操作；
[0017] 9)、采用8分钟溅射的成熟工艺，溅射所用靶材成分为镍80 %铬20 %的合金；在端 面溅射前需将堆叠完成的产品放入150°C的鼓风烘箱，烘干30~40分钟；
[0018] 10)、端面溅射后的产品冷却后，放入自动折粒机进行二次分割，利用机械方式进 行分割，对轴承的压力控制在0. 2~0. 4Mpa ;
[0019] 11)、采用酸性镀液系统，电流控制在10~30A，镀镍时间控制在60~120分钟，镀 锡控制在90~180分钟，保证镍层厚度3~16微米，锡层厚度4~20微米。
[0020] 与现有技术相比，本发明通过铜浆和铜镍浆的厚膜工艺运用，对铜浆和铜镍浆体 系材料的配合，有效的保证铜镍功能层和陶瓷基板以及铜电极的结合度，并且解决阻值低 的和低阻值前提条件下的低温度系数问题，成本上得到有效的控制，该类电阻的制作将涉 及所有的片式电阻型号，使其具备批量生产的能力。
【附图说明】 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与发明的实施例一 起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中： 图1为本发明实施例烧结的曲线和时间要求。
【具体实施方式】
[0021] 下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案包括陶瓷基片处理、电阻功能层制作、背电极制 作、表电极制作、烧成技术、激光调阻、包封和标志、堆叠、端面溅射、折粒、端面处理这11个 主要技术；其特征在于具体方法如下：
[0022] 1)、选取陶瓷基片，用多2ΜΩ的绝缘去离子水对陶瓷基板进行清洗，然后用 150°C ±5°C的烘箱烘干30分钟，保持基片洁净无异物，有效的保证电极和电阻良好的附着 于陶瓷基板之上。
[0023] 2)、按照常规方法将陶瓷基片表面印刷铜镍电阻功能层，然后进行烘干，烘干温度 150°C ±5°C，烘干时间10±2分钟，保证印刷厚度干燥后达到10微米~35微米，电阻功能 浆料为铜镍浆，镍成分至少为45%，印刷可以是单次印刷和重复印刷，但要保证功能层的干 燥膜厚不超过35微米。
[0024] 3)、按照常规方法将陶瓷基片背面印刷铜电极，然后进行烘干，烘干温度 150°C ±5°C，烘干时间10±2分钟，保证印刷厚度干燥后达到10微米~18微米，背电极浆 料为铜浆。
[0025] 4)、按照常规方法将陶瓷基片表面印刷铜电极，印刷的铜电极需搭接于铜镍电阻 功能层之上，然后进行烘干，烘干温度150°C ±5°C，烘干时间10±2分钟，保证印刷厚度干 燥后达到15微米~25微米。表电极浆料为铜浆。
[0026] 5)、氮气烧成，需要注意的是与厚膜电阻不同，不需要电极印刷完成或者电阻印刷 完成各烧成一次，铜浆的烧成则是需要印刷完所有电极和电阻功能层后进行一次性的共 烧。
[0027] 6)、激光调阻采用红外光调阻工艺，其功率控制在2~4W这样能有效保证切槽的 质量，Q开关频率10~20KHz，切割速度控制在50~100mm/s，由于电阻体是纯金属体，电 阻的功率基本能够保证，所以在调阻的程序中不仅可以采用传统的L型调阻，还可以采用W 型调阻，可以大幅度的增加阻值的上限值。
[0028] 7)、印刷包封和标志，均采用低温树脂类材料，这些材料的最高固化温度为150°C， 且固化时间短，通常仅需要25~35分钟就可以完成固化，这样可以有效的避免铜电极受长 时间的高温导致的金属体氧化。为了保证包封的质量，采用了 3次重复印刷的工艺，包封印 刷后的干燥厚度控制在30~50微米，包封和标志印刷完成后才进行固化措施。
[0029] 8)、将固化烧结后的陶瓷基片按常规方法机械分割和射入式的机械操作，保证产 品分割后的堆叠效果，产品堆叠后需保证所有分割后的条状产品在堆叠制具的一致性，否 则堆叠的产品会产生较大的空隙，影响端面溅射效果。
[0030] 9)、端面溅射经反复试验采用8分钟溅射的成熟工艺就能满足端面溅射的质量， 溅射所用靶材成分为镍80%铬20%的合金，在端面溅射前需将堆叠完成的产品放入 150°C的鼓风烘箱，烘干30~40分钟，去除堆叠后产品存在的潮气，保证端面溅射的溅射质 量。
[0031] 10)、端面溅射后的产品冷却后，放入自动折粒机进行二次分割，原理也是利用机 械方式进行分割，对轴承的压力有一定要求，通常控制在〇. 2~0. 4Mpa。
[0032] 11)、端面处理采用酸性镀液系统，电流控制在10~30A，镀镍时间控制在60~ 120分钟，镀锡控制在90~180分钟，保证镍层厚度3~16微米，锡层厚度4~20微米。
[0033] 本发明主要关键点在于铜浆和铜镍浆的配合使用，以及如何利用保护气氛烧结， 为了达到毫欧级别低阻的阻值要求，以及低温度系数的特性要求，对于片式毫欧级电阻器 所涉及的主要部分如电极和电阻都使用的是铜系浆料，与普通厚膜电阻不同的是电极和电 阻的印刷顺序，通常厚膜的印刷工艺为先印刷电极后印刷电阻，而本技术则是先印刷电阻 层后印刷电极，这是由于铜和铜镍浆料的固含量较高的原因，两种浆料的固含量达85%，而 铜镍浆由于其需要保持较低的温度系数，所以镍的成分较铜的成分要多，通常铜镍浆料中 镍的成分占45%，这样才能保证低温度系数的飘移，由于金属成分的比重大，在印刷的时候 如果膜层太厚，就会造成铜镍功能层烧结后产生形变，与电极部分的附着力减低，造成功能 层脱落的现象，所以在印刷顺序上采取的先印刷铜镍功能层，后印刷铜电极的工艺顺序，这 样可以有效的保证铜镍功能层和陶瓷基板以及铜电极的结合度。
[0034] 本技术的实现方案，是在原有的厚膜基础上，加入铜浆体系作为导体浆料，铜镍浆 作为功能浆料，由于铜和铜镍属贱金属体系，极易氧化，为了解决这一问题，采用惰性气体 氮气作为保护气体的烧结方式，有效的解决了铜和铜镍浆高温烧结氧化的问题，后期的工 艺制作参照成熟的厚膜工艺进行。
[0035] 铜和铜镍浆的保护气氛烧成工艺的改进，通常的厚膜工艺在印刷电极后需要进行 烧成，然后印刷电阻功能层后再进行烧成，当功能层具备关键特性时，此时已经经历了两次 烧成过程，这是普通电阻的烧成要求，而铜浆受高温极易氧化的不利因素，所以为了避免多 次的烧成所造成的工艺难点控制，调整工艺将表背电极和电阻功能层印刷完成后一次性进 行烧结，烧结的技术要求为：采用氮气气氛进行烧结，烧结炉膛内充满纯度为99. 999%的 氮气，此时要求利用氧分仪进行氧含量的测量，当氧含量低于lOppm的含量时，说明炉膛内 的氮气成分已达到要求，此时对烧成的气体流量控制器进行设置，与空气气氛烧结不同的 是，空气气体流量控制要求进气和排气平衡，有效的保证炉膛的烧结气氛，而氮气不同，要 求进气量大，排气量小，两种不同烧结气氛的对比如下表：
[0036]
[0037] 6个气流量控制点只有2和4是气体排出控制，1、3、5、6号都是进气控制，氮气气 流量的控制之所以这样规定，在于需要保证炉膛内的氮气气氛，以及保持低氧含量，所以需 要不断的充入大量纯氮气体和控制排气流量保证炉膛内氮气气氛。铜和铜镍烧结成功后会 呈现明显的金属光泽，除了气体流量，其烧结的温度也是控制的所在，经不断的摸索，烧结 最高温度控制在850°C ±5°C，最高温度的恒温时间控制在10±2分钟，所烧结出的铜和铜 镍效果最好，以下是烧结的曲线和时间的要求：参见附图1。
[0038]
[0039] 850°C ±5°C烧成炉的恒温区温度为850°C ±5°C，f旦温时间为10min±2min，升温 时间为12min±2min，降温时间为15min±2min。这样的烧结曲线对于烧结铜和铜镍效果最 好。
[0040] 当解决了铜和铜镍浆料，厚膜工艺的优化和烧结的保护气氛问题后，其后工序与 普通厚膜电阻的制作步骤类似，那么制作毫欧级片式电阻器的所有条件就已经具备了。
【主权项】
1. 一种毫欧级片式电阻器的制造方法，包括陶瓷基片处理、电阻功能层制作、背电极制 作、表电极制作、烧成、激光调阻、包封和标志、堆叠、端面溅射、折粒、端面处理，该方法具体 如下： 1) 、选取陶瓷基片，清洗，烘干； 2) 、将陶瓷基片表面印刷铜镍电阻功能层，然后进行烘干，保证印刷厚度干燥后达到10 微米~35微米，电阻功能浆料为铜镍浆，镍成分至少为45%，保证功能层的干燥膜厚不超 过35微米； 3) 、将陶瓷基片背面印刷铜电极，然后进行烘干，保证印刷厚度干燥后达到10微米~ 18微米，背电极浆料为铜浆； 4) 、将陶瓷基片表面印刷铜电极，印刷的铜电极需搭接于铜镍电阻功能层之上，然后进 行烘干，保证印刷厚度干燥后达到15微米~25微米，表电极浆料为铜浆； 5) 、将印刷铜镍电阻功能层、印刷铜浆的背电极、印刷铜浆的表电极的陶瓷基片于氮气 中烧成l〇min±2min，温度850°C ±5°C，氮气纯度为99. 999% ; 6) 、激光调阻采用红外光调阻工艺，其功率控制在2~4W，Q开关频率10~20KHz，切 割速度控制在50~100mm/s ; 7) 、印刷包封和标志，均采用低温树脂类材料，采用了 3次重复印刷的工艺，包封印刷 后的干燥厚度控制在30~50微米； 8) 、将固化烧结后的陶瓷基片按常规方法机械分割和射入式的机械操作； 9) 、采用8分钟溅射的成熟工艺，溅射所用靶材成分为镍80%铬20%的合金；在端面溅 射前需将堆叠完成的产品放入150°C的鼓风烘箱，烘干30~40分钟； 10) 、端面溅射后的产品冷却后，放入自动折粒机进行二次分割，利用机械方式进行分 害U，对轴承的压力控制在〇· 2~0· 4Mpa ; 11) 、采用酸性镀液系统，电流控制在10~30A，镀镍时间控制在60~120分钟，镀锡控 制在90~180分钟，保证镍层厚度3~16微米，锡层厚度4~20微米。
【文档编号】H01C17/065GK105989937SQ201510105251
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年3月2日
【发明人】陈传庆, 谢云露, 李维, 龚漫莉, 宋洁, 韩玉成, 王成
【申请人】中国振华集团云科电子有限公司