TWI400013B - 具可撓性引線之表面安裝晶片電阻及其製法 - Google Patents

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Description

具可撓性引線之表面安裝晶片電阻及其製法
本發明係關於電子被動組件。更明確地說，本發明係關於一種在兩個導體終端觸墊之間具有一平坦電阻性圖案的表面安裝(SM)晶片電阻。本發明還關於一種用以將一表面安裝無引線晶片電阻轉換成一具有可撓性引線之組件的製造方法。
具有平坦電阻性元件之SM電阻會被生產為成兩種主要組態－無引線以及有引線。於第一種組態中，該等電阻為無引線矩形晶片，其在一陶瓷基板頂端上的一電阻層的兩個相對末端處具有用於進行電連接的終端觸墊。
SM電阻的第一種組態可能具有不同的終端組態，其包含：「纏繞金屬層(Wrap Around Metallization)」或是「覆晶(Flip Chip)」組態式終端。在具有「纏繞金屬層」的晶片中，該等觸墊會從該等終端觸墊延伸於該矩形晶片短邊並且延伸至該晶片的部分底部。軟焊(soldering)至一印刷電路板(PCB)則會根據前述兩種終端組態中其中一者來實施。對於僅在頂端具有觸墊的晶片來說，會使用「覆晶」組態，其觸墊會向下。對具有「纏繞金屬層」的晶片來說，該晶片的金屬化底部會被放置在該PCB的觸墊之上。
表面安裝電阻的第二種組態則係被模塑在一樹脂封裝之中，其具有被附接至該等終端觸墊的兩條平坦引線，它們係延伸在該封裝的兩側邊之上，並且會彎折而位在一PCB 的觸墊上，用以進行軟焊。
該第一種組態的優點係具有較小的維度及較低的製造成本，不過，當遭遇到高機械應力及/或熱應力時，該等PCB觸墊的軟焊接點會有故障的限制，其中，熱應力係肇因於該晶片的陶瓷基板及該PCB材料之間的熱膨脹係數(CTE)不匹配。此故障的機率會隨著該晶片的尺寸而提高。
當環境溫度改變且該晶片的膨脹或縮小速率與該PCB不相同時，或者當一外加至該電阻的負載導致其溫度上升而該PCB卻保持較低溫時，或者當該PCB屈曲從而導致其觸墊之間的距離改變，時便會發生此等應力。因此，即使技術提升，問題卻仍存在。
需要一種解決方式，用以解決在該等晶片被軟焊至一PCB之後因機械應力及熱應力所造成的晶片電阻故障的問題。
所以，本發明的主要目的、特點、或是優點便係提供一種低成本、適合大量生產的方法，用以將無引線晶片電阻轉換成具有可撓性引線的裝置，而不會大幅增加它們的尺寸。
根據本發明的一項觀點，提供一種晶片電阻。該晶片電阻包含一剛性絕緣基板，其具有一頂表面及一相對底表面。其具有一第一導電終端觸墊及一第二導電終端觸墊，兩個終端觸墊係位於該剛性絕緣基板的頂表面上。在該等第一導電終端觸墊及第二導電終端觸墊之間還有一層電阻 性材料。還提供一第一可撓性引線與一第二可撓性引線，每一者均係由一導電材料所製成。該第一可撓性引線會被附接且被電連接至該第一導電終端觸墊，而該第二可撓性引線會被附接且被電連接至該第二導電終端觸墊。該等可撓性引線中每一者均係由複數個引線區段所構成，用以促成在該晶片電阻的其中一個末端附近彎折每一條該等可撓性引線。每一條該等可撓性引線均會被彎折在該晶片電阻的其中一個末端附近。
根據本發明的另一項觀點，提供一種從一無引線晶片電阻製造一具有可撓性引線的晶片電阻的方法。該方法包含：提供一具有一引線框架的載體條(carrier strip)，其包括一第一可撓性引線與一第二可撓性引線，每一條可撓性引線均係由一導電金屬所製成並且係由複數個引線區段所組成；在該無引線晶片電阻的相對末端附近彎折該等第一可撓性引線與第二可撓性引線；將該第一可撓性引線附接至該無引線晶片電阻的一第一終端觸墊；將該第二可撓性引線附接至該無引線晶片電阻的一第二終端觸墊；以及分離該等可撓性引線與該載體條。
本發明將引線框架附接至無引線晶片電阻，以便將該等無引線晶片電阻轉換成具有可撓性引線的晶片電阻。本發明提供一種引線框架設計以及一種組裝方法，它們適合自動大量生產，用以將一已完成的無引線晶片電阻轉換成一PCB上用於SM組裝的一具有可撓性引線的高可靠度電 阻。
本文中顯示出多個實施例，在其中一實施例中，晶片電阻係被放置在具有向上終端觸墊的一引線框架之上；而在另一實施例中，晶片電阻則係被放置在具有向下終端觸墊的一引線框架之上。
於第一實施例中，該等晶片電阻係被放置在具有向上終端觸墊的一引線框架之上。圖1顯示出一由中央載體條2所組成的引線框架，其具有擊穿區域10以及位於該載體條2每一個側邊上的可撓性引線4。每一條可撓性引線4均係由多個區段所組成，例如第一區段12、第二區段14、以及第三區段16。在第三區段16的相對末端上附接著兩個摺邊(flap)18。
一第一溝槽20會經過蝕刻或沖壓而成，用以促成分離該等已組裝晶片與該載體條2。此外，還會有複數條溝槽經過蝕刻或沖壓而成，用以促成在該晶片電阻附近彎折該等引線區段12、14、16。一第一溝槽24係位於第一引線區段12及第二引線區段14之間。一第二溝槽26係位於第二引線區段14及第三引線區段16之間。另外，溝槽22則係位於第三區段16及其摺邊18之間。
實施組裝時會將一覆晶放置在該引線框架上，該晶片的終端觸墊會向上，而在區段12上，且在該等觸墊上塗敷一焊膏並且於該等摺邊18上塗敷一黏著劑(例如黏膠)；彎折摺邊18以及區段14與區段16，讓它們接近該晶片的短邊以及終端觸墊；以及重熔該焊膏並且固化該黏著劑或 黏膠。除了軟焊接點、終端觸墊以外，藉由將該等摺邊18黏結至該晶片也會強化該等可撓性引線與該晶片的機械式附接效果。
常用的環氧樹脂－玻璃PCB的熱膨脹係數(CTE)遠高於該晶片電阻的陶瓷或雷同基板的CTE。將晶片安裝在該PCB上需要高溫來重熔該焊劑，並且接著在焊劑固化之後要進行冷卻。因此，該PCB的收縮會大於該晶片，從而會產生熱應變。該等可撓性引線的底部區段16會跟隨PCB的收縮運動，從而會避免在該軟焊接點中產生危險的應力。同樣地，當該晶片電阻因外加負載的關係而受熱時，其便會膨脹，但是該PCB卻依然保持低溫；再次地，其會造成該等引線彎折，但卻不會對該軟焊接點產生應力。除了軟焊接點以及終端觸墊以外，藉由將該等摺邊18黏結至該晶片也會強化該等可撓性引線4與該晶片的機械式附接效果。該等摺邊18會化去因為該些熱應變和應力的關係所產生的剪應力，以確保該裝配件之高度穩健性。
圖2與圖3所示的係另一實施例。在圖2與圖3中所示的實施例中使用到兩個相反的半引線框架。圖2係一平面圖。圖3則係在經過部分彎折之後的輪廓圖。於此實施例中，摺邊18以及區段14會先被彎折，如圖3中所示，用以形成一用於放置該等覆晶的巢體。接著，會將焊膏以及黏膠塗敷至該巢體。接著，會以面向下的方式放置該等晶片，讓它們的終端觸墊位於區段16之上。在重熔該焊膏且固化該黏膠之後，便可以沿著該等溝槽20來彎折其 中一個半框架的載體條，並且切斷該載體條以允許對個別晶片進行自動電氣測量，以及若必要的話會對它們的阻值進行最終調整，以達到一非常精確的歐姆值。
一替代方法則係使用複數個具有鍍金觸墊的晶片、一鍍錫的引線框架、並且藉由平行間隙熔接(welding)法來達成電互連效果。
圖4、5、6所示的係一具有可撓性引線之已組裝晶片電阻的平面圖與輪廓。晶片30包含：數個終端觸墊32；引線區段12、14、16；以及摺邊18。
圖7所示的係一保護樹脂層14’，其會在組裝之前被塗敷在區段14的兩側。該樹脂會在軟焊至一PCB期間防止焊劑向上爬行至該等平板18(這會降低其可撓性)。
上面所述的過程亦可套用至具有纏繞金屬層的無引線晶片電阻，在該些晶片被覆蓋至達約它們厚度的一半時，一保護層會在一PCB之上進行組裝期間防止焊劑向上爬行至該等引線。藉由將該等晶片約它們厚度的一半浸沒在一液體熱塑型樹脂之中並且固化該樹脂，便可達成此目的。
因此，本發明係用以將一無引線晶片電阻轉換成一具有可撓性引線的晶片電阻。含有該等可撓性引線的引線框架會被設計成能以替代方法來生產，其包含用於大量生產的捲帶式(reel to reel)自動組裝，或是使用複數條引線框架來手動處理小批次的晶片。
所以，本文已經提供一種用以將無引線晶片電阻轉換成具有可撓性引線之裝置的方法的多種實施例。本發明還 涵蓋該引線框架的結構變化、該引線框架被附接的方式、以及落在本發明之精神與範疇內的其它變化。
2‧‧‧載體條
4‧‧‧可撓性引線
10‧‧‧擊穿區域
12‧‧‧可撓性引線區段
14‧‧‧可撓性引線區段
14’‧‧‧保護樹脂層
15‧‧‧(未定義)
16‧‧‧可撓性引線區段
18‧‧‧摺邊
20‧‧‧溝槽
22‧‧‧溝槽
24‧‧‧溝槽
26‧‧‧溝槽
30‧‧‧晶片
32‧‧‧終端觸墊
圖1所示的係用於製造具有可撓性引線之晶片電阻的一引線框架的第一版本的圖式。該引線框架係由一在其兩側邊具有引線的載體條所組成。
圖2所示的係一第二版本的圖式，其係由一被分割成兩個相同的半引線框架的引線框架所組成。
圖3所示的係圖2引線框架的輪廓，是在其各區段被部分彎折以形成一用於放置該電阻晶片之巢體之後的情形。
圖4所示的係一具有該等可撓性引線之已組裝晶片的俯視圖。
圖5所示的係其長邊的示意圖。
圖6所示的係其短邊的示意圖。
圖7所示的係一可撓性引線中一區段的區域，其被塗佈著樹脂，用以在組裝至一PCB的期間避免被焊劑覆蓋。
圖8所示的係一具有可撓性引線之已組裝晶片的一實施例的立體圖。
2‧‧‧載體條
4‧‧‧可撓性引線
10‧‧‧擊穿區域
12‧‧‧可撓性引線區段
14‧‧‧可撓性引線區段
16‧‧‧可撓性引線區段
18‧‧‧摺邊
20‧‧‧溝槽
22‧‧‧溝槽
24‧‧‧溝槽
26‧‧‧溝槽

Claims (14)

  1. 一種晶片電阻，其具有第一與第二相對末端，其包括：一剛性絕緣基板，其具有一頂表面及一相對底表面；一第一導電終端觸墊及一第二導電終端觸墊，兩個終端觸墊係位於該剛性絕緣基板的頂表面上；一位於該等第一導電終端觸墊及第二導電終端觸墊之間的電阻性材料層；一第一可撓性引線與一第二可撓性引線，每一者均係由一具有焊劑強化塗料的導電材料所製成；該第一可撓性引線被附接且被電連接至該第一導電終端觸墊，而該第二可撓性引線被附接且被電連接至該第二導電終端觸墊；其中，該等可撓性引線中每一者均係由複數個引線區段所構成，用以促成在該晶片電阻的其中一個末端附近彎折每一條該等可撓性引線，而且每一條該等可撓性引線均被彎折在該晶片電阻的其中一個末端附近。
  2. 如申請專利範圍第1項之晶片電阻，其中，該等複數個區段包含一第一引線區段、一第二引線區段、以及一第三引線區段，且其中，一第一溝槽係位於該第一引線區段與該第二引線區段之間，且其中，一第二溝槽係位於該第二引線區段與該第三引線區段之間。
  3. 如申請專利範圍第2項之晶片電阻，其中，該第二引線區段被塗佈一樹脂。
  4. 如申請專利範圍第2項之晶片電阻，其進一步包括延伸自每一個第一引線區段的第一摺邊與第二摺邊。
  5. 如申請專利範圍第1項之晶片電阻，其中，該等第一摺邊與第二摺邊被向下彎折至且被黏結至該基板，俾使該等引線中的機械應力與熱應力在該等摺邊與基板的介面中創造一剪應力。
  6. 如申請專利範圍第1項之晶片電阻，其中，每一條可撓性引線均被彎折在該晶片電阻的其中一個末端附近，用以形成一水平接腳區段，以適合軟焊至一印刷電路板(PCB)上的一觸墊。
  7. 如申請專利範圍第6項之晶片電阻，其進一步包括一位於該可撓性引線及該基板末端之間的小間隙，用以在將該引線軟焊至該PCB上的該觸墊之後而冷卻時允許該PCB收縮。
  8. 如申請專利範圍第7項之晶片電阻，其中，該等可撓性引線區段中至少其中一者包含一保護塗料，用以在將該晶片電阻軟焊至該PCB時防止液體焊劑向上爬行至該引線。
  9. 如申請專利範圍第1項之晶片電阻，其進一步包括用於每一個該等終端觸墊的一纏繞金屬層，且其中，一樹脂會覆蓋該纏繞金屬層的一部分。
  10. 一種從一無引線晶片電阻製造一具有可撓性引線的晶片電阻的方法，其包括：提供一具有一引線框架的載體條，其包括一第一可撓 性引線與一第二可撓性引線，每一條可撓性引線均係由一導電金屬所製成並且係由複數個引線區段所組成；在該無引線晶片電阻的相對末端附近彎折該等第一可撓性引線與第二可撓性引線；將該第一可撓性引線附接至該無引線晶片電阻的一第一終端觸墊；將該第二可撓性引線附接至該無引線晶片電阻的一第二終端觸墊；以及將該第一可撓性引線與該第二可撓性引線和該載體條分離。
  11. 如申請專利範圍第10項之方法，其中，每一條該等可撓性引線均包含摺邊，且其中，該方法進一步包括將該等摺邊附接至該無引線晶片電阻。
  12. 如申請專利範圍第11項之方法，其中，將該等摺邊附接至該無引線晶片電阻的步驟包括將該等摺邊黏結至該無引線晶片電阻。
  13. 如申請專利範圍第11項之方法，其中，附接該第一可撓性引線及附接該第二可撓性引線係使用軟焊法來實施。
  14. 如申請專利範圍第11項之方法，其中，附接該第一可撓性引線及附接該第二可撓性引線係使用熔接法來實施。
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