TWI447747B - 電阻器之製造方法 - Google Patents

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Description

電阻器之製造方法
本發明關於一種電阻器之製造方法，尤指一種可有效提升電阻器之電阻材料與電極材料之雷射焊接強度之製造方法。
習知的電阻器大多是藉由將二電極材料分別焊接在電阻材料之二側製造而成。一般大多以銅作為電極材料。由於銅的反射率較高，對於光的吸收不高，因此無法使用雷射來進行焊接。於先前技術中，一般皆建議使用連續式電子束來焊接電阻材料與兩端的銅電極，以形成電阻器。然而，電子束焊接具有下列缺點：1)電子束焊接需在真空腔體進行，相當耗時；2)設備成本高；3)會產生X射線；4)治具材料不能有磁性。
因此，本發明的目的之一在於提供一種可有效提升電阻器之電阻材料與電極材料之雷射焊接強度之製造方法，以解決上述問題。
根據一實施例，本發明之電阻器之製造方法包含：提供一電阻材料以及二電極材料，其中電阻材料之反射率低於二電極材料之反射率；將二電極材料分別固定於電阻材料之二側；以及自電阻材料之第一側以第一雷射對電阻材料與二電極材料間之二第一接合處進 行焊接，其中第一雷射於電阻材料上之照射範圍大於第一雷射於電極材料上之照射範圍。
於此實施例中，電阻器之製造方法可另包含：自電阻材料之第二側以第一雷射對電阻材料與二電極材料間之二第二接合處進行焊接，其中第二側與第一側相對。
於此實施例中，電阻器之製造方法可另包含：自第一側以第二雷射對二第一接合處再次進行焊接；以及自第二側以第二雷射對二第二接合處再次進行焊接；其中，第二雷射於電阻材料上之照射範圍大於第二雷射於電極材料上之照射範圍。
於此實施例中，第一雷射之光點尺寸小於第二雷射之光點尺寸，且第一雷射之輸出能量大於第二雷射之輸出能量。
根據另一實施例，本發明之電阻器之製造方法包含：提供一電阻材料以及二電極材料；將二電極材料分別固定於電阻材料之二側；自電阻材料之第一側以第一雷射對電阻材料與二電極材料間之二第一接合處進行焊接；以及自電阻材料之第二側以第一雷射對電阻材料與二電極材料間之二第二接合處進行焊接，其中第二側與第一側相對。
綜上所述，當以雷射對電阻材料與電極材料間之接合處進行焊 接時，本發明係使雷射於電阻材料上之照射範圍大於雷射於電極材料上之照射範圍。由於電阻材料之反射率低於電極材料之反射率，具有低反射率的電阻材料可吸收較多的雷射能量，再將熱傳導到電極材料，以搭配電極材料本身所吸收的雷射能量，進而達到焊接的目的。藉此，即可有效提升電阻器之電阻材料與電極材料之雷射焊接強度。此外，本發明可針對不同厚度的電阻材料，選擇性地於電阻材料的一側或二側以雷射對電阻材料與電極材料間之接合處進行焊接，以加強電阻材料與電極材料之雷射焊接強度。再者，若電阻材料的厚度較厚(例如，大於1毫米)，可先以光點尺寸較小且輸出能量較大的雷射對電阻材料與電極材料間之接合處進行焊接，再以光點尺寸較大且輸出能量較小的雷射對電阻材料與電極材料間之接合處再次進行焊接，以確保接合處的焊接強度以及表面平整性。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
請參閱第1圖至第4圖，第1圖為根據本發明一實施例之電阻器之製造方法的流程圖，第2圖為搭配第1圖的製程示意圖，第3圖為以第1圖中的製造方法製造而成之電阻器1的立體圖，第4圖為第3圖中的電阻器1於另一視角的立體圖。首先，執行步驟S10，提供一電阻材料10以及二電極材料12(如第2圖(A)所示)，其中電阻材料10之反射率低於二電極材料12之反射率。於此實施例 中，電阻材料10可為鎳銅合金(NiCu alloy)、錳銅合金(MnCu alloy)、鎳鉻合金(NiCr alloy)、鎳鉻鋁矽合金(NiCrAlSi alloy)、銅錳錫合金(CuMnSn alloy)等，且電極材料12可為銅(Cu)、表面塗佈有焊錫的銅(Cu coated solder)等。
接著，執行步驟S12，將二電極材料12分別固定於電阻材料10之二側(如第2圖(A)所示)。接著，執行步驟S14，自電阻材料10之第一側S1以第一雷射14對電阻材料10與二電極材料12間之二第一接合處16進行焊接，其中第一雷射14於電阻材料10上之照射範圍A1大於第一雷射14於電極材料12上之照射範圍A2(如第2圖(B)所示)。接著，執行步驟S16，自電阻材料10之第二側S2以第一雷射14對電阻材料10與二電極材料12間之二第二接合處18進行焊接(如第2圖(C)所示)，其中第二側S2與第一側S1相對。於步驟S16中，第一雷射14於電阻材料10上之照射範圍A1仍然大於第一雷射14於電極材料12上之照射範圍A2。由於電阻材料10之反射率低於電極材料12之反射率，具有低反射率的電阻材料10可吸收較多的雷射能量，再將熱傳導到電極材料12，以搭配電極材料12本身所吸收的雷射能量，進而達到焊接的目的。
於此實施例中，第一雷射14可為脈衝雷射，使得二第一接合處16與二第二接合處18在焊接後皆呈魚鱗紋形狀。如第2圖(D)所示，魚鱗紋形狀由複數個熔斑20疊合而成，且熔斑20之重疊率小於100%且大於或等於50%。較佳地，熔斑20之重疊率可為70%。 需說明的是，熔斑20之重疊率可根據第一雷射14之焊接深度來調整，不以70%為限。於另一實施例中，第一雷射14亦可為連續雷射，不以脈衝雷射為限。
第一雷射14之相關參數(例如，光點尺寸、雷射強度、脈衝頻率、輸出能量等)可根據電阻材料10與電極材料12來設定。舉例而言，若電阻材料10為錳銅合金，且電極材料12為銅，可將第一雷射14之光點尺寸、雷射強度、脈衝頻率以及輸出能量分別設定為0.7毫米、3.5千瓦、6.5毫秒以及20焦耳，且可將照射範圍A1與照射範圍A2之比值設定為7/3。當電阻材料10之厚度較薄(例如，小於1毫米)時，在以上述之步驟S14與步驟S16分別對二第一接合處16與二第二接合處18進行焊接後，即可達到材料融合與表面修飾的目的。
接著，執行步驟S18，在焊接二第一接合處16與該二第二接合處18後，對電阻材料10與二電極材料12進行引伸成型。最後，執行步驟S20，對電阻材料10與二電極材料12進行裁切，以形成第3圖與第4圖所示之電阻器1。由於本發明係於第一側S1與第二側S2分別對二第一接合處16與二第二接合處18進行焊接，因此，電阻器1之二第一接合處16與二第二接合處18分別形成有如上所述之魚鱗紋形狀之焊接圖樣。
需說明的是，當電阻材料10之厚度較薄時，本發明亦可在焊接 二第一接合處16後(上述之步驟S14)，直接對電阻材料10與二電極材料12進行引伸成型(上述之步驟S18)與裁切(上述之步驟S20)，而不需對二第二接合處18進行焊接(上述之步驟S16)。
此外，於步驟S10中，若電極材料12之厚度大於電阻材料10之厚度，則在焊接二第一接合處16與二第二接合處18後(上述之步驟S14與步驟S16)，即可直接對電阻材料10與二電極材料12進行裁切(上述之步驟S20)，而不需對電阻材料10與二電極材料12進行引伸成型(上述之步驟S18)。
請參閱第5圖以及第6圖，第5圖為根據本發明另一實施例之電阻器之製造方法的流程圖，第6圖為搭配第5圖中的步驟S17與步驟S17'的製程示意圖。第5圖中的製造方法與第1圖中的製造方法的主要不同之處在於，第5圖中的製造方法在步驟S16後，另執行步驟S17，自第一側S1以第二雷射22對二第一接合處16再次進行焊接(如第6圖(A)所示)，並且執行步驟S17'，自第二側S2以第二雷射22對二第二接合處18再次進行焊接(如第6圖(B)所示)，其中第二雷射22於電阻材料10上之照射範圍A3大於第二雷射22於電極材料12上之照射範圍A4。需說明的是，第5圖中的步驟S10-S20與第1圖中的步驟S10-S20相同，在此不再贅述。
於此實施例中，上述之第一雷射14係用以達到材料融合的目的，而第二雷射22係用以達到表面修飾的目的。因此，上述之第一 雷射14之光點尺寸小於第二雷射22之光點尺寸，且上述之第一雷射14之輸出能量大於第二雷射22之輸出能量。第一雷射14與第二雷射22皆可為脈衝雷射，使得二第一接合處16與二第二接合處18在焊接後皆呈上述之魚鱗紋形狀。
第一雷射14與第二雷射22之相關參數(例如，光點尺寸、雷射強度、脈衝頻率、輸出能量等)可根據電阻材料10與電極材料12來設定。舉例而言，若電阻材料10為錳銅合金，電極材料12為銅，且電阻材料10之厚度較厚(例如，大於1毫米)時，可將第一雷射14之光點尺寸、雷射強度、脈衝頻率以及輸出能量分別設定為0.6毫米、4.0千瓦、6.5毫秒以及23焦耳，且可將第二雷射22之光點尺寸、雷射強度、脈衝頻率以及輸出能量分別設定為1.35毫米、4.0千瓦、6.5毫秒以及23焦耳。換言之，當電阻材料10之厚度較厚(例如，大於1毫米)時，可先使用第一雷射14分別對二第一接合處16與二第二接合處18進行焊接，以達到材料融合的目的，再使用第二雷射22分別對二第一接合處16與二第二接合處18再次進行焊接，以達到表面修飾的目的。
綜上所述，當以雷射對電阻材料與電極材料間之接合處進行焊接時，本發明係使雷射於電阻材料上之照射範圍大於雷射於電極材料上之照射範圍。由於電阻材料之反射率低於電極材料之反射率，具有低反射率的電阻材料可吸收較多的雷射能量，再將熱傳導到電極材料，以搭配電極材料本身所吸收的雷射能量，進而達到焊接的 目的。藉此，即可有效提升電阻器之電阻材料與電極材料之雷射焊接強度。此外，本發明可針對不同厚度的電阻材料，選擇性地於電阻材料的一側或二側以雷射對電阻材料與電極材料間之接合處進行焊接，以加強電阻材料與電極材料之雷射焊接強度。再者，若電阻材料的厚度較厚(例如，大於1毫米)，可先以光點尺寸較小且輸出能量較大的雷射對電阻材料與電極材料間之接合處進行焊接，再以光點尺寸較大且輸出能量較小的雷射對電阻材料與電極材料間之接合處再次進行焊接，以確保接合處的焊接強度以及表面平整性。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
1‧‧‧電阻器
10‧‧‧電阻材料
12‧‧‧電極材料
14‧‧‧第一雷射
16‧‧‧第一接合處
18‧‧‧第二接合處
20‧‧‧熔斑
22‧‧‧第二雷射
S1‧‧‧第一側
S2‧‧‧第二側
A1-A4‧‧‧照射範圍
S10-S20‧‧‧步驟
第1圖為根據本發明一實施例之電阻器之製造方法的流程圖。
第2圖為搭配第1圖的製程示意圖。
第3圖為以第1圖中的製造方法製造而成之電阻器的立體圖。
第4圖為第3圖中的電阻器於另一視角的立體圖。
第5圖為根據本發明另一實施例之電阻器之製造方法的流程圖。
第6圖為搭配第5圖中的步驟S17與步驟S17'的製程示意圖。
S10-S20‧‧‧步驟

Claims (9)

  1. 一種電阻器之製造方法，包含：提供一電阻材料以及二電極材料，其中該電阻材料之反射率低於該二電極材料之反射率；將該二電極材料分別固定於該電阻材料之二側；以及自該電阻材料之一第一側以一第一雷射對該電阻材料與該二電極材料間之二第一接合處進行焊接，其中該第一雷射於該電阻材料上之照射範圍大於該第一雷射於該電極材料上之照射範圍；其中，該第一雷射為一脈衝雷射，使得該二第一接合處在焊接後呈一魚鱗紋形狀，該魚鱗紋形狀由複數個熔斑疊合而成，且該等熔斑之重疊率小於100%且大於或等於50%。
  2. 如請求項1所述之電阻器之製造方法，另包含：在焊接該二第一接合處後，對該電阻材料與該二電極材料進行引伸成型。
  3. 如請求項1所述之電阻器之製造方法，另包含：自該電阻材料之一第二側以該第一雷射對該電阻材料與該二電極材料間之二第二接合處進行焊接，其中該第二側與該第一側相對。
  4. 如請求項3所述之電阻器之製造方法，另包含： 在焊接該二第一接合處與該二第二接合處後，對該電阻材料與該二電極材料進行引伸成型。
  5. 如請求項3所述之電阻器之製造方法，另包含：自該第一側以一第二雷射對該二第一接合處再次進行焊接；以及自該第二側以該第二雷射對該二第二接合處再次進行焊接；其中，該第二雷射於該電阻材料上之照射範圍大於該第二雷射於該電極材料上之照射範圍。
  6. 如請求項5所述之電阻器之製造方法，其中該第一雷射之光點尺寸小於該第二雷射之光點尺寸，且該第一雷射之輸出能量大於該第二雷射之輸出能量。
  7. 如請求項5所述之電阻器之製造方法，其中該第一雷射與該第二雷射皆為一脈衝雷射，使得該二第一接合處與該二第二接合處在焊接後分別呈一魚鱗紋形狀。
  8. 如請求項7所述之電阻器之製造方法，其中該魚鱗紋形狀由複數個熔斑疊合而成，且該等熔斑之重疊率小於100%且大於或等於50%。
  9. 一種電阻器之製造方法，包含： 提供一電阻材料以及二電極材料；將該二電極材料分別固定於該電阻材料之二側；自該電阻材料之一第一側以一第一雷射對該電阻材料與該二電極材料間之二第一接合處進行焊接；以及自該電阻材料之一第二側以該第一雷射對該電阻材料與該二電極材料間之二第二接合處進行焊接，其中該第二側與該第一側相對；其中，該第一雷射為一脈衝雷射，使得該二第一接合處與該二第二接合處在焊接後分別呈一魚鱗紋形狀，該魚鱗紋形狀由複數個熔斑疊合而成，且該等熔斑之重疊率小於100%且大於或等於50%。
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