TWI603347B - Wafer resistance terminal electrode structure - Google Patents

Description

晶片電阻端電極結構

本發明係有關於一種晶片電阻端電極結構，尤指涉及一種利用改變結構方式，使用新結構保護層與電阻層尺寸不同之電流導通路徑，取代傳統結構保護層與電阻層尺寸相同之電流導通路徑，特別係指可以改善晶片電阻器之電阻值變異性，進而提高窄分佈電阻值之晶片電阻器良率，既可有效提升電阻器電性良率產品，又可大幅降低正面端電極材料之成本者。

晶片電阻器之電阻值主要係靠電阻層材料與幾何結構來決定，再透過正面金屬端電極導通後，經由電鍍鎳與錫連接到印刷電路板（Printed Circuit Board, PCB）使用。基本上，晶片電阻器之端電極可以分成三部份，分別為正面端電極、側面端電極與背面端電極，其中側面端電極與背面端電極只是利用來供後製程電鍍鎳與錫晶種層使用，而正面端電極除了用來供後製程電鍍鎳與錫晶種層使用之外，在其架構上也必需負責連接電阻層導通之路徑，即連接電阻層與電鍍鎳錫後焊接於PCB板，如美國US 6,153,256號專利案、中華民國第I423271及350071號專利案；當然，也有使用背面端銀電極連接電阻層之技術，如中華民國第I294129號專利案，其原理與上述以正面端電極連接電阻層相同。而為了與電阻層形成歐姆接觸，因此正面端電極之導電率必須遠低於電阻層電阻率才可形成歐姆接觸，否則會造成寄生電阻影響電阻器最後電阻值。這對於電阻值之誤差精準控制必須在小範圍內（±1~3%），或是低電阻值之電阻器，正面端電極之高導電率要求要嚴格；然而，當電阻元件其電阻值愈來愈低，正面端電極電阻也必須愈來愈低於電阻層，而正面端電極係以銀導體、玻璃與有機黏著劑組成之膏狀銀油墨（美國US 6,153,256號及中華民國第I423271號專利案），電阻要低則必需提高金屬銀膏內金屬銀之固含量，惟其金屬銀含量需愈高，價格則愈貴，導致正面端電極之材料成本大幅上升。另外，對於低阻值電阻器，正面端電極即使阻值較低於電阻層，但其仍會有效影響整個電阻器之最終阻值，導致窄變化低阻值電阻器阻值控制不易。故，ㄧ般習用者係無法符合使用者於實際使用時之所需。

本發明之主要目的係在於，克服習知技藝所遭遇之上述問題並提供一種藉由保護層與電阻層尺寸不同改變電流導通路徑，從原先透過印刷正面端電極導通電阻層路徑變成以電鍍層導通電阻層新路徑之晶片電阻端電極結構。

本發明之次要目的係在於，提供一種電鍍金屬鎳之導電率優於印刷金屬銀，因此利用電鍍鎳直接連接低阻之電阻層，可以大幅降低電阻層電阻之寄生電阻效應，此效應對於低電阻值之電阻層特別重要，可有效提升電阻器電性測試良率之晶片電阻端電極結構。

本發明之另一目的係在於，提供一種當正面印刷金屬銀不需用來導通電阻層功能，只是用來當後製成電鍍鎳時之晶種層功能，此正面端電極導電率要求只需符合可以電鍍鎳即可，除了低成本之低銀含量之印刷金屬銀可以使用，其他較低導電率之低成本金屬皆可使用，能有效降低晶片電阻器材料成本之晶片電阻端電極結構。

為達以上之目的，本發明係一種晶片電阻端電極結構，係包括一基板，具有一正面、一背面及二側面；二正面端電極，係形成於該基板正面，且彼此相間隔而與該基板之一側面相重合；二背面端電極，係形成於該基板背面，且彼此相間隔而與該基板之一側面相重合；一第一電阻層，係形成於該基板正面並位於該二正面端電極之間，且該第一電阻層之兩端部係部分重疊該二正面端電極之至少一部分；一第一保護層，係重疊該第一電阻層之上，且該第一保護層之尺寸相異於該第一電阻層之尺寸，使該第一電阻層之兩端部分外露；以及二側面端電極，係分別形成於該基板二側面上且分別與同一側邊之正、背面端電極相連接，並部分重疊該第一電阻層之兩端外露部分上方，俾使電流導通路徑透過該二側面端電極直接導通該第一電阻層。

於本發明上述實施例中，進一步包括：一第二電阻層，係形成於該基板背面並位於該二背面端電極之間，且該第二電阻層之兩端部係部分重疊該二背面端電極之至少一部分；以及一第二保護層，係重疊該第二電阻層之上，且該第二保護層之尺寸相異於該第二電阻層之尺寸，使該第二電阻層之兩端部分外露。

於本發明上述實施例中，該二側面端電極係分別形成於該基板二側面上且分別與同一側邊之正、背面端電極相連接，並部分重疊該第一、二電阻層之兩端外露部分上方，俾使電流導通路徑透過該二側面端電極直接導通該第一、二電阻層。

於本發明上述實施例中，該第一、二保護層之尺寸係小於該第一、二電阻層至少1微米（μm）以上。

於本發明上述實施例中，該二正面端電極係為較銀低導電率且低成本之金屬電極。

於本發明上述實施例中，該二側面端電極係為銅、鎳、錫或其組合中選出之金屬電極。

於本發明上述實施例中，進一步包括二電鍍層，係分別自同側邊之該側面端電極表面向上形成。

於本發明上述實施例中，該第一保護層具有一以玻璃為主成分並與該第一電阻層表面連接之內塗層、及一以環氧樹脂為主成分並與該內塗層表面連接之外塗層。

１１‧‧‧基板

１１１‧‧‧正面

１１２‧‧‧背面

１１３‧‧‧側面

１２‧‧‧正面端電極

１３‧‧‧背面端電極

１４‧‧‧第一電阻層

１５‧‧‧第一保護層

１５１‧‧‧內塗層

１５２‧‧‧外塗層

１６‧‧‧側面端電極

１７‧‧‧電鍍層

１８‧‧‧第二電阻層

１９‧‧‧第二保護層

s301～s310‧‧‧步驟

第１圖，係本發明第一實施例之製作流程示意圖。

第２圖，係本發明之電流導通路徑比較示意圖。

第３圖，係本發明第二實施例之晶片電阻端電極結構剖面示意圖。

第４圖，係本發明之電阻值分佈比較示意圖。

請參閱『第１圖～第４圖』所示，係分別為本發明第一實施例之製作流程示意圖、本發明之電流導通路徑比較示意圖、本發明第二實施例之晶片電阻端電極結構剖面示意圖、以及本發明之電阻值分佈比較示意圖。如圖所示：本發明係一種晶片電阻端電極結構，於第一實施例中係包括一基板１１、二正面端電極１２、二背面端電極１３、一第一電阻層１４、一第一保護層１５、以及二側面端電極１６所構成，如第２圖(b)所示。

上述所提之基板１１具有一正面１１１、一背面１１２及二側面１１３。

該二正面端電極１２係形成於該基板１１正面１１１，且彼此相間隔而與該基板１１之一側面１１３相重合。

該二背面端電極１３係形成於該基板１１背面１１２，且彼此相間隔而與該基板１１之一側面１１３相重合。

該第一電阻層１４係形成於該基板１１正面１１１並位於該二正面端電極１２之間，且該第一電阻層１４之兩端部係部分重疊該二正面端電極１２之至少一部分。

該第一保護層１５係重疊該第一電阻層１４之上，且該第一保護層１５之尺寸相異於該第一電阻層１４之尺寸，使該第一電阻層１４之兩端部分外露。其中，該第一保護層１５之尺寸係小於該第一電阻層１４至少1微米（μm）以上，且該第一保護層１５具有一以玻璃為主成分並與該第一電阻層１４表面連接之內塗層１５１、及一以環氧樹脂為主成分並與該內塗層１５１表面連接之外塗層１５２。

該二側面端電極１６係分別形成於該基板１１二側面１１３上且分別與同一側邊之正、背面端電極１２、１３相連接，並部分重疊該第一電阻層１４之兩端外露部分上方，俾使電流導通路徑透過該二側面端電極１６直接導通該第一電阻層１４。

上述晶片電阻端電極結構可進一步包括二電鍍層１７，係分別自同側邊之該側面端電極１６表面向上形成。如是，藉由上述揭露之流程構成一全新之晶片電阻端電極結構。

上述晶片電阻端電極結構亦可如第３圖所示之第二實施例，其可進一步包括一第二電阻層１８及一第二保護層１９，該第二電阻層１８係形成於該基板１１背面並位於該二背面端電極１３之間，且該第二電阻層１８之兩端部係部分重疊該二背面端電極１３之至少一部分；而該第二保護層１９係重疊該第二電阻層１８之上，且該第二保護層１９之尺寸係小於該第二電阻層１８至少1 μm以上之尺寸，使該第二電阻層１８之兩端部分外露。於此結構中，二側面端電極１６係分別形成於該基板１１二側面上且分別與同一側邊之正、背面端電極１２、１３相連接，並部分重疊該第一、二電阻層１４、１８之兩端外露部分上方，俾使電流導通路徑透過該二側面端電極１６直接導通該第一、二電阻層１４、１８。

上述晶片電阻端電極結構之製程，係利用氧化鋁陶瓷基板配合厚膜印刷製程，依序經過端電極印刷及燒結、電阻層印刷及燒結、保護層之內塗層印刷與燒結、鐳射切割、保護層之外塗層印刷與燒結、字碼層印刷、折條、端電極側導印刷、折粒、電鍍等步驟作成晶片電阻端電極結構。如第１圖所示，本發明所述之晶片電阻端電極結構（以第一實施例為例）之製程，主要係透過以下步驟據以實施：

端電極印刷及燒結步驟s301，首先在基板１１背面１１２適當處印刷形成二背面端電極１３；再於基板１１正面１１１適當處印刷形成二正面端電極１２；之後將基板１１送入燒結爐中進行850°C高溫燒結作業，使背面端電極１３與正面端電極１２能夠與基板１１進行熔結；其中，該正面端電極１２係為較銀低導電率且低成本之金屬電極，例如鋁或銅等等，亦可使用低成本之低銀含量之印刷金屬銀。

電阻層印刷及燒結步驟s302，於基板１１上二相鄰正面端電極１２之間印刷形成一第一電阻層１４，該第一電阻層１４兩端係連接於正面端電極１２；再將基板１１送入燒結爐中進行850°C高溫燒結作業，俾使第一電阻層１４能夠與基板１１進行熔結。

保護層之內塗層印刷與燒結步驟s303，於完成燒結之第一電阻層１４上印刷形成第一保護層１５之內塗層１５１，且該內塗層１５１之尺寸係小於該第一電阻層１４，使該第一電阻層１４之兩端部分外露；再將基板１１送入燒結爐中進行600°C高溫燒結作業，俾使該第一保護層１５之內塗層１５１能夠與第一電阻層１４進行熔結；其中，該第一保護層１５中內塗層１５１係以玻璃為主成分組成之絕緣體。

鐳射切割步驟s304，將基板１１送入鐳射切割裝置，利用鐳射光於第一保護層１５之內塗層１５１上對第一電阻層１４進行切割作業，於第一電阻層１４之適當處切出適當形狀（「I」、「L」或「一」等形狀）之調節槽以修整第一電阻層１４之電阻值。

保護層之外塗層印刷與燒結步驟s305，於該第一保護層１５之內塗層１５１表面上再印刷形成第一保護層１５之外塗層１５２，以構成完整之第一保護層１５；再將基板１１送入燒結爐中進行200°C燒結，俾使該第一保護層１５之外塗層１５２能夠與內塗層１５１進行熔結；其中該外塗層１５２與內塗層１５１之尺寸相同，可使該第一電阻層１４之兩端部分外露，且該第一保護層１５中外塗層１５２係以環氧樹脂為主成分組成之絕緣材質。

字碼層印刷步驟s306，於第一保護層１５上印刷有代表該晶片電阻之相關辨識字碼，例如型號、電阻值等等。

折條步驟s307，將呈片狀之基板１１送至滾壓裝置，利用滾壓分割方式，使基板１１***成為條狀。

端電極側導印刷步驟s308，將折成條狀之基板１１兩側端電極印刷上導電材料，使基板１１同一側邊之正面端電極１２與背面端電極１３係為相互連接導通而形成為晶片電阻之側面端電極１６；再將完成端電極側導印刷之條狀基板１１送入燒結爐中進行200°C燒結，俾使該側導印刷後之側面端電極１６可與正面端電極１２與背面端電極１３進行熔結；其中，該側面端電極１６係為銅、鎳、錫或其組合中選出之導電材料。

折粒步驟s309，完成側面端電極１６燒結之條狀基板１１，再次利用滾壓裝置進行分割，將呈條狀之基板１１壓折，使相連之晶片電阻端電極結構分成多數獨立且具有二正面端電極１２、二背面端電極１３、二側面端電極１６、一第一電阻層１４，及一包括內塗層１５１與外塗層１５２之保護層１５之粒狀體。

電鍍步驟s310，將形成為粒狀之晶片電阻端電極結構送至電鍍槽進行電鍍作業，於晶片電阻導電材質之側面端電極１６外部鍍上一電鍍層１７，即完成晶片電阻端電極結構之製作。

如第２圖(b)所示，本發明提出新晶片電阻端電極結構係藉由保護層與電阻層尺寸不同改變電流導通路徑，將原先結構如第２圖(a)透過印刷正面端電極導通電阻層路徑變成如第２圖(b)以電鍍層導通電阻層新路徑。如此一來電阻器之三端電極，正面端電極、側面端電極與背面端電極，皆只是利用來供後製程電鍍鎳與錫晶種層之功能。新結構簡化正面端電極之功能，讓正面端電極整導電率有如側面端電極與背面端電極，只需能滿足後製程電鍍鎳與錫晶種層即可，不必為了形成歐姆接觸跟隨電阻層電阻率改變而改變。

如第４圖所示，圖(a)為原結構保護層與電阻層尺寸相同之電阻值分佈，圖(b)為本發明之新結構保護層與電阻層尺寸不同之電阻值分佈。由結果顯示可知，本發明利用改變結構方式，使用新結構保護層與電阻層尺寸不同之電流導通路徑，取代傳統結構保護層與電阻層尺寸相同之電流導通路徑，確實可以改善晶片電阻器之電阻值變異性，進而提高窄分佈電阻值之晶片電阻器良率。

藉此，本發明利用一種新晶片電阻端電極結構，藉由保護層與電阻層尺寸不同改變電流導通路徑，從原先透過印刷正面端電極導通電阻層路徑變成以電鍍層導通電阻層新路徑。此新結構具有下列兩大優點：

1. 電鍍金屬鎳之導電率優於印刷金屬銀，因此利用電鍍鎳直接連接低阻之電阻層，可以大幅降低電阻層電阻之寄生電阻效應，此效應對於低電阻值之電阻層特別重要，對於提升電阻器電性測試良率有極大幫助。其中，上述利用金屬鎳連接電阻層，即使是低電阻值之電阻層，其電阻率仍遠低於電阻層之電阻率，因此對於整個電阻器之最終阻值不會有效地影響，導致窄變化低阻值電阻器阻值控制容易。

2. 當正面印刷金屬銀不需用來導通電阻層功能，只是用來當後製成電鍍鎳時之晶種層功能，此正面端電極導電率要求只需符合可以電鍍鎳即可，除了低成本之低銀含量之印刷金屬銀可以使用，其他較低導電率之低成本金屬（如鋁、銅）皆可使用，這對於降低晶片電阻器材料成本有極大幫助。

綜上所述，本發明係一種晶片電阻端電極結構，可有效改善習用之種種缺點，利用改變結構方式，使用新結構保護層與電阻層尺寸不同之電流導通路徑，取代傳統結構保護層與電阻層尺寸相同之電流導通路徑，確實可以改善晶片電阻器之電阻值變異性，進而提高窄分佈電阻值之晶片電阻器良率，既可有效提升電阻器電性良率產品，又可大幅降低正面端電極材料成本，進而使本發明之産生能更進步、更實用、更符合使用者之所須，確已符合發明專利申請之要件，爰依法提出專利申請。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍；故，凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

11‧‧‧基板

111‧‧‧正面

112‧‧‧背面

113‧‧‧側面

12‧‧‧正面端電極

13‧‧‧背面端電極

14‧‧‧第一電阻層

15‧‧‧第一保護層

151‧‧‧內塗層

152‧‧‧外塗層

16‧‧‧側面端電極

17‧‧‧電鍍層

Claims (6)

1. 一種晶片電阻端電極結構，係包括：一基板，具有一正面、一背面及二側面；二正面端電極，係形成於該基板正面，且彼此相間隔而與該基板之一側面相重合；二背面端電極，係形成於該基板背面，且彼此相間隔而與該基板之一側面相重合；一第一電阻層，係形成於該基板正面並位於該二正面端電極之間，且該第一電阻層之兩端部係部分重疊該二正面端電極之至少一部分；一第二電阻層，係形成於該基板背面並位於該二背面端電極之間，且該第二電阻層之兩端部係部分重疊該二背面端電極之至少一部分；一第一保護層，係重疊該第一電阻層之上，且該第一保護層之尺寸相異於該第一電阻層之尺寸，使該第一電阻層之兩端部分外露，其中該第一保護層之尺寸係小於該第一電阻層至少1微米(μm)以上；一第二保護層，係重疊該第二電阻層之上，且該第二保護層之尺寸相異於該第二電阻層之尺寸，使該第二電阻層之兩端部分外露；以及二側面端電極，係分別形成於該基板二側面上且分別與同一側邊之正、背面端電極相連接，並部分重疊該第一、二電阻層之兩端 外露部分上方，俾使電流導通路徑透過該二側面端電極直接導通該第一、二電阻層。
2. 依申請專利範圍第1項所述之晶片電阻端電極結構，其中，該第二保護層之尺寸係小於該第二電阻層至少1微米(μm)以上。
3. 依申請專利範圍第1項所述之晶片電阻端電極結構，其中，該二正面端電極係為較銀低導電率且低成本之金屬電極。
4. 依申請專利範圍第1項所述之晶片電阻端電極結構，其中，該二側面端電極係為銅、鎳、錫或其組合中選出之金屬電極。
5. 依申請專利範圍第1項所述之晶片電阻端電極結構，其進一步包括二電鍍層，係分別自同側邊之該側面端電極表面向上形成。
6. 依申請專利範圍第1項所述之晶片電阻端電極結構，其中，該第一保護層具有一以玻璃為主成分並與該第一電阻層表面連接之內塗層、及一以環氧樹脂為主成分並與該內塗層表面連接之外塗層。