DE60029264T2 - Verfahren zur Herstellung von mehreren oberflächenmontierten Widerständen und oberflächenmontierter Widerstand - Google Patents
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Description
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen obenflächenmontierbaren Überlagerungs-Widerstand und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
- Oberflächenmontierbare Widerstände sind auf dem Elektronikmarkt seit vielen Jahren verfügbar. Ihr Aufbau umfaßt ein flaches rechteckiges oder zylinderförmiges keramisches Substrat, wobei die Enden des keramischen Substrats zum Bilden der elektrischen Anschlußstellen mit einem leitfähigen Metall überzogen sind. Ein ohmsches Metall ist zwischen den Anschlußstellen auf dem keramischen Substrat angeordnet und stellt einen elektrischen Kontakt mit jeder der Anschlußstellen zum Bilden eines elektrischen durchgehenden Pfads für den Stromfluß von einer Anschlußstelle zu der anderen bereit.
- Ein Fortschritt bei oberflächenmontierbaren Widerständen ist in dem US-Patent 5,604,477 gezeigt. In diesem Patent ist ein oberflächenmontierbarer Widerstand gebildet, in dem drei Streifen von Material miteinander in einer Kante-an-Kante-Beziehung verbunden sind. Die oberen und unteren Streifen sind aus Kupfer gebildet und der zentrale Streifen ist aus einem elektrischen Widerstandsmaterial gebildet. Das Widerstands- (ohmsche) Material ist mit einer Hochtemperaturbeschichtung beschichtet und die oberen und unteren Streifen sind mit Zinn oder Lot beschichtet. Die Streifen können in einem durchgehenden Pfad zum Schneiden, Kalibrieren und Trennen zum Ausbilden einer Mehrzahl von elektrischen Widerständen bewegt werden.
- Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Bereitstellen eines verbesserten oberflächenmontierbaren Überlagerungs-Widerstands und ein Verfahren für dessen Herstellung.
- Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Bereitstellung eines oberflächenmontierbaren Überlagerungs-Widerstands und ein Verfahren zu dessen Herstellung, welches die Anzahl der Schritte und die Geschwindigkeit der Herstel lung gegenüber derjenigen aus dem US-Patent 5,604,477 verbessert.
- Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten oberflächenmontierbaren Überlagerungs-Widerstands und ein Verfahren zu dessen Herstellung, wobei der hervorgebrachte Widerstand effizient im Betrieb und in der Qualität verbessert ist.
- Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines oberflächenmontierbaren Überlagerungs-Widerstands und ein Verfahren zu dessen Herstellung, wobei dieser ökonomisch in der Herstellung sein soll, langlebig in der Verwendung und effizient im Betrieb.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Die vorstehend genannten Aufgaben können durch einen oberflächenmontierbaren Widerstand gelöst werden, wie er durch die Merkmale von Anspruch 7 definiert ist, aufweisend ein langgestrecktes Widerstandselement aus einem Material mit elektrischem Widerstand, welches erste und zweite Endkanten, gegenüberliegende Seitenkanten, eine vordere Oberfläche und eine rückwärtige Oberfläche aufweist. Das Widerstandselement aus Widerstandsmaterial weist eine Mehrzahl von in seinen Seitenkanten ausgebildeten Schlitzen auf, welche einen geschlängelten (serpentinenartigen) Strompfad zwischen den ersten und zweiten Enden des Widerstands erzeugen.
- Erste und zweite leitende Stücke von leitendem Metall sind jeweils mit einer vorderen Oberfläche, einer rückwärtigen Oberfläche, ersten und zweiten gegenüberliegenden Seitenkanten und ersten und zweiten gegenüberliegenden Endkanten ausgebildet. Die ersten und zweiten leitenden Stücke haben jeweils ihre vorderen Oberflächen in zugewandtem Eingriff und sind mit der vorderen Oberfläche des Widerstandsmaterials befestigt und voneinander zum Bilden eines freiliegenden Bereiches der vorderen Oberfläche des Widerstandsmaterials zwischen ihnen beabstandet. Die ersten und zweiten gegenüberliegenden Kanten sowohl der ersten als auch zweiten leitenden Stücke sind angepaßt oder angeordnet zwischen den ersten und zweiten Endkanten und den gegenüberliegenden Seitenkanten des langgestreckten Widerstandstückes.
- Das Verfahren der vorliegenden Erfindung, wie durch die Merkmale des Anspruchs 1 bestimmt, enthält das Verwenden eines langgestreckten Widerstandsstreifens eines elektrischen Widerstandsmaterial mit ersten und zweiten gegenüberliegenden Enden, einem oberen Ende, einem unteren Ende, einer vorderen flachen Oberfläche und einer rückwärtigen flachen Oberfläche. Das Verfahren enthält das Verbinden eines ersten langgestreckten leitenden Streifens und eines zweiten langgestreckten leitenden Streifens eines leitenden Materials an der vorderen flachen Oberfläche des Widerstandsstreifens in beabstandeter Beziehung zueinander, um einen freiliegenden Bereich von der vorderen flachen Oberfläche des Widerstandsstreifens zwischen dem ersten und zweiten leitfähigen Streifen zu erstellen. Die verbunden Streifen werden dann in eine Mehrzahl von einzelnen Teilstücken getrennt. Als nächstes wird eine Mehrzahl von Schlitzen durch den freiliegenden Bereich des Widerstandsstreifens geschnitten, um einen geschlängelten Leitungspfad in dem Widerstandsmaterial jedes der Teilstücke auszubilden. Als nächstes werden die Widerstandsstreifen jedes Teilstückes in einer Beschichtung aus elektrisch isolierendem Material verkapselt.
- Gemäß einem Merkmal der Erfindung weist der Befestigungsschritt ein Befestigen eines langgestreckten breiten Leitungsstreifens über im wesentlichen die Gesamtoberfläche der vorderen Oberfläche des Widerstandsstreifens auf, und ein anschließendes Entfernen eines zentralen Bereichs des breiten Leitungsstreifens zum Erzeugen der ersten und zweiten langgestreckten Leitungsstreifen und dem freiliegenden Bereich des langgestreckten Widerstandsstreifens dazwischen.
- KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN UND ZEICHNUNGEN
-
1 ist eine Perspektivansicht eines gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Widerstandes. -
2 ist ein schematisches Flußdiagramm, welches das Verfahren zum Herstellen des vorliegenden Widerstandes zeigt. -
2A ist eine vergrößerte Ansicht, entlang der Linie 2A-2A aus2 . -
3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 aus2 . -
3A ist eine Teilansicht von oben, von dem Band aus3 . -
4 ist eine vergrößerte Ansicht entlang der Linie 4-4 aus2 . -
5 ist eine vergrößerte Ansicht entlang der Linie 5-5 aus2 . -
6 ist eine vergrößerte Ansicht entlang der Linie 6-6 aus2 . -
6A ist eine Schnittansicht entlang der Linie 6A-6A aus6 . -
7 ist eine vergrößerte Ansicht entlang der Linie 7-7 aus2 . -
7A ist eine Schnittansicht entlang der Linie 7A-7A aus7 . - AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
- Es wird auf
1 Bezug genommen, wobei die Zahl10 im allgemeinen den oberflächenmontierbaren Widerstand der vorliegenden Erfindung bezeichnet. - Der Widerstand
10 weist einen zentralen Teil12 , einen ersten Anschluß14 und einen zweiten Anschluß16 auf. Die Anschlüsse14 ,16 weisen jeweils auf ihren unteren Oberflächen eine erste Beabstandung18 bzw. eine zweite Beabstandung20 auf. Die Beabstandungen18 ,20 erlauben es, den Widerstand auf einer Oberfläche anzuordnen, wobei der eher zentrale Anteil12 in geringem Maße über der Oberfläche der Platine beabstandet ist. - Es wird auf die
2 und2A Bezug genommen. Eine Spule22 weist eine zu einem durchgehenden Band verbundene Mehrzahl von Streifen auf, bezeichnet mit der Bezugszahl21 . Das Band21 weist einen Trägerstreifen24 auf, der entlang einer Schweißlinie26 an einen Überlagestreifen26 geschweißt ist. Der Überlagestreifen26 weist einen Widerstandsstreifen28 auf, welcher erste und zweite leitfähige Streifen30 ,32 hat, die an einer seiner Oberflächen befestigt sind. - Das Verfahren zum Herstellen des fortlaufenden Bandes ist folgendermaßen: Es wird mit einem Streifen eines metallischen Widerstandsmaterials
28 von geeigneter Breite und Dicke und einem einzelnen Streifen aus Kupfer derselben Breite begonnen, die Metalle werden miteinander durch einen Metallplattierungsprozeß verbunden, um den Überlagerungsstreifen26 zu bilden. Der Plattierungsprozeß ist in der Technik zur Verbindung ungleicher Metalle bekannt, wobei äußerst hohe Drücke angewendet werden, ohne Klebstoffe oder Brennlegierung (braising alloys). Der sich ergebende Überlagerungsstreifen26 weist die doppelte Dicke auf, wobei eine Dicke der Kupferstreifen ist und eine Dicke der Widerstandsstreifen. - Während des nächsten Schritts in dem Verfahren wird ein zentraler Teil des leitfähigen Streifens entfernt, um den oberen leitfähigen Streifen
30 und den unteren leitfähigen Streifen32 zu bilden, mit einem dazwischen liegenden freiliegenden Teil34 . Die Entfernung kann durch Schleifen, Fräsen, Schaben (Rasieren) oder jede beliebige andere Technik erfolgen, die in der Technik zum Entfernen von Metall wohlbekannt ist. Sobald die Entfernung stattgefunden hat, trennt der freiliegende Teil34 elektrisch den oberen leitfähigen Streifen30 und den unteren leitfähigen Streifen32 . Dies ist in den3 und3A gut zu sehen. In2A stellt der Block38 die Befestigung des Trägerstreifens24 an dem Überlagestreifen26 durch Schweißen dar, und der Block40 stellt die Entfernung des Mittelteils des leitfähigen Streifens zur Herstellung der oberen und unteren leitfähigen Streifen30 ,32 dar. - Als nächstes erfolgt in dem Herstellungsverfahren der Stanzschritt, welcher durch Block
42 in2 dargestellt ist. In diesem Stanzschritt werden Löcher44 in den Trägerstreifen gestanzt, um eine Indizierung des Streifens während des verbleibenden Herstellungsprozesses zu ermöglichen. - Als nächstes stellt der Block
46 den Trennschritt zum Trennen jedes der elektrischen Widerstände in einzelne Körper dar. Dieser Schritt ist ausführlich in4 gezeigt. Der obere Teil des Überlagerungsstreifens26 wird zur Herstellung der oberen Kante48 jedes der Körper geschnitten. Dann wird ein vertikaler Trennschlitz50 geschnitten oder zwischen jeden der Köper51 gestempelt. - Durch die gestrichelte Linie
37 wird eine Schnittlinie dargestellt und stellt dar, wo ein Schnitt später in dem Verfahren durchgeführt wird. Die Schlitze50 erstrecken sich unterhalb der Schnittlinie37 . - Die getrennten Widerstandskörper werden als nächstes zu einer Einstellungs- und Kalibrierungsstation
52 bewegt. An dieser Station wird jeder Körper auf den erwünschten Widerstandswert eingestellt. Die Einstellung des Widerstandswertes wird durch Schneiden abwechselnder Schlitze54 ,56 (5 ) durch den freiliegenden Teil34 des Widerstandsmaterials des Widerstandsstreifens28 erreicht. Dies bildet einen geschlängelten Strompfad, bezeichnet durch den Pfeil58 . Der geschlängelte Pfad erhöht den Widerstandswert des Widerstandes. Die Schlitze werden durch das Widerstandsmaterial vorzugsweise unter Verwendung eines Laserstrahls oder eines beliebigen Instruments zum Schneiden von metallischen Materialien geschnitten. Der Widerstandswert jedes Widerstandes wird fortlaufend während des einstellenden Schneidens überwacht, bis der erwünschte Widerstand erreicht ist. - Nachdem die Widerstände auf ihre richtigen Widerstandswerte eingestellt wurden, werden die Körper zu einer Verkapselungsstation
60 bewegt, wo ein dielektrisches Verkapselungsmaterial62 auf die freiliegende Oberfläche und rückwärtige Oberfläche und Kanten des Widerstandsstreifen28 aufgebracht wird. Der Zweck der Verkapselungsoperation besteht in der Bereitstellung eines Schutzes vor verschiedenen Umgebungen, denen der Widerstand ausgesetzt sein kann; um dem Widerstandselement zusätzliche Festigkeit zu verleihen, welches durch die Widerstandswerteinstellungsoperation geschwächt wurde; und um eine dielektrische Isolation zur Isolation des Widerstandes gegenüber anderen Komponenten oder metallischen Oberflächen bereitzustellen, mit welchen er während des tatsächlichen Betriebs in Kontakt kommen kann. Das Verkapselungsmaterial62 wird in beliebiger Weise aufgebracht, wobei es nur die Materialien28 des Widerstandselementes bedeckt. Eine Hochtemperatur-Flüssigbeschichtung eines Materials mit einer Walzenstreichmaschine auf beide Seiten des Widerstandskörpers ist das bevorzugte Verfahren. Die leitenden Elemente30 ,32 jedes Körpers bleiben freiliegend. Diese leitenden Streifen30 ,32 des Widerstandes dienen als elektrische Kontaktpunkte für den Widerstand, wenn er an der Platine durch den Endbenutzer befestigt wird. Da die Enden30 ,32 des Widerstandes dicker als das Widerstandselement28 in der Mitte des Widerstandes sind, ist der erforderliche Freiraum für die Verkapselung an der Unterseite des Widerstandes wie in6A gezeigt, bereitgestellt. - Als nächstes erfolgt in dem Herstellungsprozeß die Aufbringung von Markierungsinformationen, ein Druck an der verkapselten vorderseitigen Oberfläche des Widerstandes. Der Schritt wird durch Block
64 in2 dargestellt. Dies wird durch einen Transferdruck der notwendigen Informationen auf die vorderseitige Oberfläche des Widerstandes mit Kennzeichnungstinte erreicht. Der Streifen wird dann in die Trennstation bewegt, dargestellt durch Block70 , wobei die einzelnen Widerstände von dem Trägerstreifen24 weggeschnitten werden. Die einzelnen Widerstände werden mit Lot plattiert, um eine Lotbeschichtung68 zu erzeugen, wie in7A gezeigt. Die einzelnen Widerstände10 sind dann vollständig und werden bei einer Verpackungsstation, bezeichnet durch die Bezugszahl72 , auf einem Plastikstreifen74 befestigt. - Der vorstehende Prozeß kann in einem durchgehende Vorgang, wie in
2 gezeigt, vorgenommen werden oder es ist möglich, die verschiedenen Operationen immer gleichzeitig am gesamten Streifen vorzunehmen. Zum Beispiel können die Befestigungs- und Entfernungsschritte vorgenommen werden, entweder bevor oder nachdem das fortlaufende Band21 auf eine Rolle gewickelt wurde. Das Stanzen der Übertragungslöcher44 , das Trimmen und die Trennung können dann erfolgen, indem die Rolle abgewickelt wird und der Streifen durch die Stationen46 ,52 ,60 zur Vornahme dieser Operation bewegt wird. Ähnliche Opera tionen können gleichzeitig erfolgen, indem die Rolle für jede Operation abgewickelt wird. - Für das Schweißen der Schweißverbindung
36 ist das bevorzugte Verfahren des Schweißens ein Elektronenstrahlschweißen. Jedoch sind andere Arten des Schweißens oder der Befestigung verwendbar. Das bevorzugte Verfahren des Bildens der Übertragungslöcher, zum Trimmen der oberen Kanten des Streifens auf Länge und des Ausbildens von einzelnen Widerstandskörpern ist das Stanzen. Jedoch können noch andere Verfahren, wie zum Beispiel Schneiden mit Laser, Bohren, Ätzen oder Schleifen verwendet werden. - Das bevorzugte Verfahren zum Kalibrieren des Widerstandes ist ein Schneiden des Widerstandes mit einem Laser. Jedoch können Stanzen, Schleifen, Fräsen oder andere herkömmliche Mittel verwendet werden.
- Das für den Widerstand verwendete dielektrische Material ist vorzugsweise ein gewalztes Hochtemperaturbeschichtungsmaterial, doch verschiedene Arten von Farbe, Silikon und Gläsern in der Form von Flüssigkeiten, Pudern oder Pasten können verwendet werden. Sie können durch Formen, Sprayen, Pinseln oder statische Dispensierung aufgebracht werden.
- Die Markierungstinte, welche für den widerstand vorzugsweise verwendet wird, ist eine weiße Flüssigkeit, doch verschiedene Farben und Arten von Markierungstinte können verwendet werden. Sie können mit Hilfe eines Stempelkissens, Tintenstrahls oder einer Übertragungsrolle aufgebracht werden. Die Markierung kann auch durch die Verwendung eines Laserstrahls vorgenommen werden.
- Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Lot kann vorzugsweise eine Plattierung sein, auch können herkömmliche Lotpaste oder ein Eintauchen in heißen Zinn können verwendet werden.
Claims (9)
- Ein Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von oberflächenmontierbaren Widerständen, umfassend: Bereitstellen eines Bandes (
21 ), das einen langgestreckten Metallwiderstandsstreifen (28 ), einen langgestreckten ersten metallischen Streifen (32 ) und einen langgestreckten zweiten metallischen Streifen (30 ) aufweist, wobei der Widerstandsstreifen eine longitudinale Achse, einen oberen Rand, einen unteren Rand, eine flache Vorderseite, eine flache Rückseite und einen zentralen Abschnitt (12 ) zwischen dem oberen und dem unteren Rand aufweist, wobei der Widerstandsstreifen aus einem Widerstandsmaterial hergestellt ist und der erste und der zweite metallische Streifen aus einem metallischen Material hergestellt sind, wobei sich das metallische Material von dem Metall des Widerstandsmaterials unterscheidet; Verbinden der langgestreckten ersten und zweiten metallischen Streifen mit der flachen Vorderseite des Widerstandsstreifens benachbart zu dem oberen bzw. dem unteren Rand des Widerstandssteifens, wobei der erste und der zweite metallische Streifen voneinander durch den zentralen Abschnitt (12 ) des Widerstandsstreifens beabstandet sind, um erste und zweite Anschlüsse (14 ,16 ) aus dem ersten und zweiten metallischen Streifen zu erzeugen; Herstellen einer Mehrzahl von Einschnitten (50 ) in einer Richtung quer zu der longitudinalen Achse des Widerstandsstreifens, so daß sich die Mehrzahl von Einschnitten durch den Widerstandsstreifen und den ersten und den zweiten Streifen erstreckt, um eine Mehrzahl von Widerstandskörpern (51 ) zu erzeugen, wobei jeder der Widerstandskörper ein Metallwiderstandselement mit Vorder- und Rückseite und erste und zweite leitfähige Metallanschlüsse, die auf der Vorderseite des Widerstandselements befestigt sind, aufweist; Miteinander-Verbunden-Halten der Mehrzahl von Widerstandskörpern nach dem Schritt des Herstellens der Mehrzahl von Einschnitten; Einstellen der Widerstandswerte jedes der Widerstandselemente der Körper auf einen gewünschten Widerstandswert; Abtrennen der Widerstandskörper voneinander, um die Mehrzahl von oberflächenmontierbaren Widerständen zu erzeugen. - Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Verbindens des ersten und des zweiten Streifens mit dem Widerstandselement ein Verbinden eines einzigen leitfähigen Streifens überlagert über die Vorderseite des Widerstandsstreifens und ein Entfernen eines zentralen Abschnitts des einzigen leitfähigen Streifens umfaßt, um den ersten und den zweiten leitfähigen Streifen beabstandet voneinander durch den zentralen Abschnitt des Widerstandsstreifens zu erzeugen.
- Das Verfahren nach Anspruch 1 und ferner umfassend ein Verwenden von Kupfer für das Metall des ersten und des zweiten Streifens.
- Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Einstellens des Widerstandswerts jedes der Körper ein Einschneiden des Widerstandselements jedes der Körper umfaßt.
- Das Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt des Einstellens des Widerstandswerts jedes der Körper ein Schneiden wenigstens eines Schlitzes in das Widerstandselement jedes der Körper umfaßt.
- Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Verbindens des ersten und des zweiten Metallstreifens mit dem Metall des Widerstandsstreifens durch einen Plattierprozeß ohne Verwendung von Hartlot oder Klebstoffen ausgeführt wird.
- Ein elektrischer oberflächenmontierbarer Widerstand, aufweisend: ein Widerstandselement (
28 ) aus einem Metallwiderstandsmaterial, das eine Frontseite mit einem ersten Endabschnitt, einem zweiten Endabschnitt und einem zentralen Abschnitt (12 ) zwischen dem ersten und dem zweiten Endabschnitt aufweist, wobei das Widerstandselement auch eine Rückseite aufweist; erste und zweite Anschlüsse (30 ,32 ), die beide aus einem Metall hergestellt sind, das sich von dem Metallwiderstandsmaterial des Widerstandselements unterscheidet, wobei der erste und der zweite Anschluß den ersten und den zweiten Endabschnitt der Vorderseite des Widerstandselements in einer Position bedecken, in der sie nicht elektrisch miteinander verbunden und voneinander durch den zentralen Abschnitt der Vorderseite des Widerstandselements beabstandet sind; wobei der erste und der zweite Anschluß mit dem ersten und dem zweiten Endabschnitt der Vorderseite des Widerstandselements verbunden sind; ein dielektrisches Verkapselungsmaterial (62 ), das zumindest die Vorderseite und die Rückseite des Widerstandselements einkapselt. - Der Widerstand nach Anspruch 7, wobei das Metall des ersten und des zweiten Anschlusses Kupfer ist.
- Der Widerstand nach Anspruch 7, wobei der erste und der zweite Anschluß mit dem Widerstandselement durch Plattieren ohne irgendeinen Klebstoff oder ein Hartlot verbunden sind.
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