專利名稱：制造金屬膜電阻器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種金屬膜電阻器，特別涉及制造這種金屬膜電阻器的方法。
金屬膜電阻器廣泛地用于構(gòu)成各種電器和測量儀器中的電路。對于這類金屬膜電阻器而言，作為精密電阻器的特征，近來已要求這種精密電阻器具有從高電阻至10mΩ的低電阻的寬阻值范圍。還要求具有良好的電阻溫度系數(shù)以及小至±1%的阻值誤差。
通常，采用銅-鎳合金膜的金屬膜電阻器是一種公知的可適用于從高電阻區(qū)至低電阻區(qū)的應(yīng)用場合，并具有良好的電阻溫度系數(shù)的電阻器。此電阻器通常是這樣制造的通過在陶瓷材料的絕緣表面上交替地電解淀積銅和鎳膜形成疊置的多層，此后在約800℃的高溫下對此疊層膜進(jìn)行熱處理，從而形成銅-鎳合金膜。
采用蒸汽淀積的鎳-鉻膜的電阻器是另一種具有非常好的電阻溫度系數(shù)的超精密金屬膜電阻器。此電阻器的電阻溫度系數(shù)特性小至±10ppm/℃，其阻值誤差小至±1%。
然而，上述的前一種銅-鎳合金膜電阻器的缺點是為使電化學(xué)淀積的多層銅和鎳膜轉(zhuǎn)變?yōu)閯蛸|(zhì)合金，要求在約800℃的高溫下熱處理。另外，其阻值在這種高溫下熱處理步驟中易改變，而且其制造成本高，因為其制備需要大量電能。再者，所獲得的電阻器的電阻溫度系數(shù)不能令人滿意，僅為±250ppm/℃。
采用蒸汽淀積的鎳-鉻合金膜的后一種金屬膜電阻器具有的缺點是由于其鎳-鉻膜是由蒸汽淀積形成的，此厚膜的構(gòu)成是不均勻的。因此，在此類電阻器中，只能制造那些具有100Ω至100KΩ的高電阻的電阻器。
因此，本發(fā)明的主要目的是要提供一種金屬薄膜電阻器，該電阻器具有的電阻值在從高電阻至低電阻的寬范圍內(nèi)，并且還具有良好的電阻溫度系數(shù)。
本發(fā)明的另一目的是要提供一種制造上述的金屬膜電阻器的方法。
本發(fā)明提供了一種制造金屬膜電阻器的方法，此電阻器包括至少一個絕緣襯底、一層在所述絕緣襯底表面上形成的銅-鎳合金電阻膜、以及一對與所述電阻膜連接的電極引出端。該方法包括從含有銅鹽和鎳鹽的焦磷酸鹽水溶液的電鍍液中通過電鍍淀積銅-鎳合金的工序。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，淀積銅-鎳合金的步驟包括在20-40℃的電鍍液溫度下，電鍍液的PH值為6-8的條件下電解含有0.005-0.030M/L(摩爾/升)約CuSO4·5H2O、0.07-0.30M/L的NiSO4·6H2O和0.20-0.50M/L的K4P2O7的焦磷酸鹽水溶液的電鍍液，從而淀積成含銅40-65wt(重量)%的銅-鎳合金膜。
在上述的制造金屬膜電阻器的方法中，淀積銅-鎳合金的優(yōu)選方式是采用銅和鎳作為分離的陽極，并且最好在銅陽極和鎳陽極之間按預(yù)定的恒定比率分配鍍敷電流，從而使電鍍液中鎳離子與一價或二價銅離子的濃度比基本保持恒定。
上述的這種用于制造金屬膜電阻器的方法，除了上述步驟之外，還包括在淀積銅-鎳合金之前以非電鍍方式淀積一個金屬底層的步驟，此金屬襯層在絕緣襯底上作為銅-鎳合金的基底。
在本發(fā)明的另一方案中，制造金屬膜電阻器的方法還包括在淀積銅-鎳合金之前，對絕緣襯底進(jìn)行激活處理并以非電鍍方式淀積一鎳底層，此底層在絕緣襯底上作為銅-鎳合金的基底。
上述的制造金屬膜電阻器的方法還可包括在500℃或更高溫度下在氮氣氛中對淀積成的銅-鎳合金進(jìn)行熱處理的步驟。
本發(fā)明的新的特征在所附權(quán)利要求中做了具體描述，同時，從結(jié)合附圖給出的以下詳細(xì)說明中，可以更好地理解本發(fā)明的構(gòu)成和內(nèi)容以及其它目的和特征。


圖1是一個部分剖開的前視圖，它示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例制造的金屬膜電阻器的結(jié)構(gòu)。
圖2是一個顯示金屬膜電阻器結(jié)構(gòu)前視圖，是根據(jù)本發(fā)明的實施例制造的用于測量電阻器的電阻溫度系數(shù)的電阻器。
圖3是一曲線圖，它示出在各種PH值的電鍍液中獲得的電阻器的TCR(電阻溫度系數(shù))與鍍膜的熱處理溫度之間的關(guān)系。
圖4是一曲線圖，它示出在不同的PH值的電鍍液中獲得的電阻器的電阻值與鍍膜的熱處理溫度之間的關(guān)系。
圖5是一曲線圖，它示出本發(fā)明的實施例或比較例的電阻器的TCR與鍍膜的熱處理溫度之間的關(guān)系。
圖6是一曲線圖，它示出本發(fā)明的實施例或比較例的電阻器的電阻值與鍍膜的熱處理溫度之間的關(guān)系。
圖7是一曲線圖，它示出不同鍍敷電流時的鍍敷時間與所得到的電阻器的電阻值之間的關(guān)系。
圖8是一曲線圖，它示出不同鍍敷電流時的鍍敷時間與所得到的鍍膜的膜厚之間的關(guān)系。
圖9是一曲線圖，它示出所得的電阻器的阻值與鍍敷時間之間的關(guān)系。
圖10是一曲線圖，它示出所得到的電阻器的阻值或TCR與鍍敷時間之間的關(guān)系。
圖11是一曲線圖，它示出在所得到的銅-鎳合金鍍膜中的銅或鎳的比例與鍍敷時間之間的關(guān)系。
圖12是一曲線圖，它示出鍍敷時間與電鍍液中的Cu和Ni濃度或所淀積的薄膜中的Cu含量之間的關(guān)系。
圖13是一曲線圖，它示出在氮或氫-氮氣氛中熱處理得到的電阻器的TCR與熱處理溫度之間的關(guān)系。
圖14是一曲線圖，它示出在所得到的鍍膜中的鎳/銅含量比率與鍍敷時間之間的關(guān)系。
圖15是一曲線圖，它示出所得到的電阻器的TCR或阻值與鍍敷時間之間的關(guān)系。
圖16是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例制造的金屬膜電阻器的側(cè)剖示圖。
下面對優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
電鍍液組份上述的焦磷酸鹽電鍍液能實現(xiàn)厚的銅-鎳合金膜淀積且易于獲得低電阻值區(qū)的電阻器。另外，通過適當(dāng)?shù)剡x擇鍍敷條件，有可能獲得具有良好物理特性的合金膜。再者，鍍敷工藝具有高的電流效率以及良好的電鍍液組份穩(wěn)定性。還有，在廢水處理方面，鍍敷工藝是較容易的。
電鍍液的PH值電鍍液的PH值嚴(yán)重地影響所得到的鍍膜的鎳含量以及其膜厚。當(dāng)鍍液的PH值增大時，鍍膜中的鎳含量以及其膜厚增加。鎳含量隨PH的減小而降低的原因被認(rèn)為是在鍍液中一價或二價銅的穩(wěn)定性受PH值的影響，因此，在低PH值區(qū)，以焦磷酸作為絡(luò)合劑對鍍液中的鎳配位是困難的。
此外，由于鎳的氫氧化物形成導(dǎo)致的膜厚的增加在高PH值區(qū)可觀察到，并且，在低PH值區(qū)也可觀察到由于在鍍敷過程中產(chǎn)生氫，電流效率降低以及鍍膜對襯底的粘結(jié)特性降低。
更詳細(xì)地講，當(dāng)觀察掃描電子顯微鏡(SEM)的顯微圖時可發(fā)現(xiàn)，在PH值為6的鍍液中淀積的合金膜具有多個裂紋，而且在用電子能譜(ESCA)作化學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，在鍍膜中同時存在氧化鎳和金屬鎳。在PH值為9的鍍液中淀積的膜中發(fā)現(xiàn)有氫氧化鎳和金屬鎳共存。當(dāng)在600-800℃的氫氣氛中熱處理這些膜時，膜中的氧基本消失，膜的電阻溫度系數(shù)降低。
另一方面，在PH值為7或8的鍍液中淀積的膜中，在ESCA上未發(fā)現(xiàn)上述的氧化鎳和氫氧化鎳存在，而且觀察到一個近似于金屬鎳峰的波形。因此，在PH值為7-8的鍍液中淀積的膜具有高質(zhì)量。在PH值為7的鍍液中淀積的膜具有約50wt%的鎳含量，并呈現(xiàn)最小的電阻溫度系數(shù)值。即，在PH值為7的鍍液中淀積的未進(jìn)行任何熱處理的膜呈現(xiàn)非常好的電阻溫度系數(shù)為±200ppm/℃或更小;在500℃熱處理后為±50ppm/℃或更小;在600℃熱處理后基本變?yōu)?。
熱處理對鍍膜進(jìn)行熱處理的氣氛可以是氫或惰性氣體中的任一種，但氮顯然是最經(jīng)濟(jì)的熱處理的氣體。熱處理時間在500℃溫度下大約為25分鐘。熱處理溫度最好在500-600℃范圍內(nèi)。如果溫度超過600℃，則會有金屬膜電阻器粘到一起或金屬膜擴(kuò)張或膨脹的危險。
金屬膜的成份如上所述，雖然所得到的鍍膜中的鎳含量受鍍液的PH值的影響，但鎳含量也會隨鍍敷步驟的進(jìn)行而增大。鍍膜中的鎳含量最好在35wt%至60wt%范圍內(nèi)。為保持鎳含量恒定，有益的方式是采用鎳板和分離的銅板作為可溶陽極，并將總鍍敷電流按恒定比率分為鎳陽極電流和銅陽極電流，以使電鍍液中的鎳/銅濃度比實質(zhì)上為常數(shù)。在這種情況下，由于銅比鎳更易于淀積，因此最好使在電鍍液中的銅濃度小于鎳濃度。并且也最好使鍍數(shù)電流在鎳陽極和銅陽極之間的分配比率與電鍍液中的鎳/銅摩爾比率相對應(yīng)，正如在下述的例子中更詳細(xì)地描述的那樣。
在上述方法中，優(yōu)選的鍍敷條件是電流密度0.1-10A/dm2(在桶式鍍敷情況下);
0.1-100A/dm2(在板式鍍敷情況下)。
當(dāng)在板狀襯底上淀積銅-鎳合金膜時，鍍敷工藝可在高電流密度下進(jìn)行，并且以20mm或更小的間隙使襯底板與陽極分開，并以約4m/sec的流速循環(huán)電鍍?nèi)芤?。在這種情況下，電流密度可達(dá)0.1-100A/dm2。
根據(jù)本發(fā)明，由焦磷酸鹽電鍍液電鍍淀積的銅-鎳合金膜具有45-60wt%的銅含量，且在淀積后，銅和鎳在鍍膜中立即處于合金態(tài)。因此，本發(fā)明的方法能提供這樣的銅-鎳合金膜，即，在未經(jīng)任何熱處理時，其電阻溫度系數(shù)為±200ppm/℃或更小，在經(jīng)500-600℃熱處理后，其電阻溫度系數(shù)為±50ppm/℃或更小。
此外，在采用具有下面的例子中所述尺寸的絕緣襯底的情況下，有可能提供小至10mΩ的低電阻區(qū)的電阻器以及大至10Ω的高電阻區(qū)的電阻器。
從以下的說明書可以清楚地了解，根據(jù)本發(fā)明，在不對鍍膜進(jìn)行任何熱處理或僅在比現(xiàn)有技術(shù)中使用的溫度低的溫度下進(jìn)行熱處理的情況下，提供具有從高電阻至低電阻的寬范圍阻值且還具有良好的電阻溫度系數(shù)的電阻器是可能的。
為進(jìn)一步描述本發(fā)明，參照附圖給出了下面的例子及比較例，但這些決不是對發(fā)明的限制。
例1預(yù)處理對具有3mm直徑和11mm長度的1W電阻器型的柱狀瓷絕緣體的樣品進(jìn)行預(yù)處理，即，蝕刻、激活處理和非電鍍鍍敷鎳-磷合金，此鎳-磷合金用作銅-鎳合金的基底，預(yù)處理在下列條件下進(jìn)行。
(1)蝕刻氫氟酸150CC/L硝酸50CC/L溫度室溫時間2分鐘(2)激活處理ⅰ)敏化SnCl210g/L
鹽酸40CC/L溫度室溫時間2分鐘ⅱ)激活PdCl20.25g/L鹽酸2.5CC/L溫度室溫時間2分鐘上述的敏化和激活重復(fù)兩次。
(3)基底鍍敷(或襯底鍍數(shù))NiSO4·6H2O 30g/LNaH2PO2·H2O 10g/L檸檬酸鈉10g/L(Na3C6H5O7·2H2O)溫度85℃時間5分鐘鍍敷將經(jīng)上述預(yù)處理的1000件樣品置于一桶中，并在含有5升下述電鍍液成分的電鍍液中電解鍍敷銅-鎳合金膜。條件是電鍍液溫為30℃，桶的轉(zhuǎn)速為8rpm，陽極為鍍鉑的鈦，鍍敷電流為3A，時間為8小時。
電鍍液的成份CuSO4·5H2O 0.01mole/LNiSO4·6H2O 0.09mole/L
K4P2O70.30mole/LPH6-9電鍍液的PH值的調(diào)節(jié)是這樣實現(xiàn)的為提高PH值，添加氫氧化鉀;為降低PH值，添加硫酸。
樣品組通過上述鍍敷步驟在每一樣品上淀積銅-鎳合金膜之后，將樣品分為下列五組金屬膜電阻器，并檢測其特性(1)未經(jīng)熱處理的電阻器(2)在200℃在容積比為1∶9的氫和氮的混合氣氛中熱處理25分鐘的電阻器(3)在除溫度為400℃外的與(2)相同條件下熱處理的電阻器(4)在除溫度為600℃外的與(2)相同之條件下熱處理的電阻器(5)在除溫度為800℃外的與(2)相同之條件下熱處理的電阻器金屬膜電阻器的結(jié)構(gòu)圖1示出了以上述方法獲得的金屬膜電阻器的結(jié)構(gòu)。在圖1中，上述柱狀瓷絕緣體1的表面由一薄層2覆蓋，薄層2由非電鍍淀積的鎳膜和在鎳膜上淀積的銅-鎳合金膜構(gòu)成。一對端帽3壓裝在柱狀瓷絕緣體1的兩端，端帽3由鍍有約1μm厚的銅和約2μm厚的焊料的鐵質(zhì)材料制成。并且，一對引線4焊連至端帽3上。
圖2示出一個用于測量電阻溫度系數(shù)(以后稱為“TCR”)的樣品電阻器，其電阻膜2上刻有一槽5，用以將其阻值增大至約5Ω。在以下的說明中，TCR值是依據(jù)25℃和125℃時的阻值導(dǎo)出的。
圖3是一曲線圖，它示出在上述的不同PH值的電鍍液中獲得的電阻器的TCR與鍍膜的熱處理溫度之間的關(guān)系。圖4的曲線示出在上述的不同PH值的電鍍液中獲得的電阻器的阻值與鍍膜的熱處理溫度之間的關(guān)系。
圖3清楚地示出，通過將電鍍液的PH值選為6-8和鍍膜的熱處理溫度選為約600℃，有可能獲得TCR≤±100ppm/℃之特性。尤其是，當(dāng)電鍍液的PH值調(diào)節(jié)為7時，在600℃或更高熱處理溫度下可獲得TCR≤±10ppm/℃之特性。
采用PH值為6-8的電鍍液獲得的電阻器具有良好的電阻溫度系數(shù)。如圖4所示，對于在這些條件下獲得的電阻器的電阻值而言，在600℃或更高的熱處理溫度下，那些采用PH值為7-9的電鍍液獲得的電阻器的阻值僅稍稍改變，而那些采用PH值為6的電鍍液獲得的電阻器的阻值變化很大。從這些實驗結(jié)果可以得出這樣的結(jié)論為獲得良好的電阻溫度系數(shù)和低的阻值的條件之一是電鍍液的PH值應(yīng)為7-8。
比較例比較例用輪流電鍍工藝將已經(jīng)過與例1相似的包括蝕刻、激活處理和基底鍍敷的預(yù)處理的1000件樣品置于含5升下述電鍍液成分的電鍍液并以8rpm速度轉(zhuǎn)動的桶中。在下列條件下，鍍銅和鍍鎳交替地進(jìn)行四次。
(1)鍍銅電鍍液成份CuCN50g/LNaCN10g/LPH12.5電鍍液溫度60℃
陽極銅板鍍敷電流2A時間30分鐘(2)鍍鎳電鍍液成分CuSO4·5H2O 280g/LNiCl250g/LPH4電鍍液溫度50℃陽極鎳板鍍敷電流2A時間40分鐘樣品組通過上述鍍敷步驟在每一樣品上交替淀積銅膜和鎳膜之后，將樣品分成下列五組金屬膜電阻器，并對其特性進(jìn)行檢測(1)未進(jìn)行熱處理的電阻器(2)在200℃在容積比為1∶9的氫和氮的混合氣氛中經(jīng)25分鐘熱處理的電阻器(3)在除溫度為400℃外的與(2)相同條件下熱處理的電阻器(4)的除溫度為600℃外的與(2)相同條件下熱處理的電阻器(5)在除溫度為800℃外的與(2)相同條件下熱處理的電阻器特性比較圖5的曲線示出本發(fā)明的實施例的電阻器(在例1中獲得的，其中電鍍液的PH值選為7)和比較例的電阻器的TCR與鍍膜的熱處理溫度之間的關(guān)系。圖6的曲線示出例1和比較例的電阻器的阻值與鍍膜的熱處理溫度之間的關(guān)系。
如這些曲線清楚地顯示的，雖然根據(jù)本發(fā)明可能獲得TCR＝±200ppm/℃或更小之特性，但只有采用800℃的鍍膜熱處理溫度才可獲得與比較例相同或相近的特性。此外，若要降低TCR，由比較例獲得的電阻器的阻值會因高溫?zé)崽幚矶龃蟆?br> 例2除了電鍍液的PH值固定為7，且鍍敷電流調(diào)節(jié)為2-4A外，在與例1相同之條件下，在瓷絕緣體上淀積銅-鎳合金膜。在800℃溫度下在與例1相同之混合氣體氣氛中，對這些合金膜熱處理25分鐘，以獲得電阻器。
圖7的曲線示出所獲得的電阻器的阻值與不同鍍敷電流下的鍍敷時間之間的關(guān)系。圖8的曲線示出所獲得的鍍膜的厚度與不同鍍敷電流下的鍍敷時間之間的關(guān)系。這些曲線清楚地示出，通過延長鍍敷時間或加大鍍敷電流值，可能獲得低的電阻值，并因此增加鍍膜厚度。
例3除改變電鍍液中的金屬濃度外，重復(fù)與例1相同的程序。圖9示出在具有不同的金屬濃度的電鍍液中的鍍敷時間與所獲得的電阻器的阻值之間的關(guān)系。在圖9中，曲線“a”表示在除了電鍍液的PH值固定為7和鍍敷電流值固定為4A之外與例1相同之條件下所獲得的電阻器的阻值。另一方面，曲線“b”表示采用含有鎳鹽和銅鹽的濃度兩倍于“a”之情況的電鍍液獲得的電阻器的阻值。
例4
除了鍍敷電流固定在2.5A之外，在與例2相同之條件下，在瓷絕緣體上淀積銅-鎳合金膜。在與例2相同之條件下對這些合金膜進(jìn)行熱處理。
圖10的曲線示出所獲得的電阻器的阻值或TCR與鍍敷時間之間的關(guān)系。圖11的曲線示出在所得到的銅-鎳合金膜中的銅或鎳比例與鍍敷時間之間的關(guān)系。在這種情況下，在計算銅/鎳比率時，從總鎳含量中除去包含在基底膜中的鎳含量(此后的有關(guān)程序與此相同)。從這些曲線中可以看出，在銅-鎳合金膜中的銅比例為45-65wt%時，可獲得具有±100ppm/℃的電阻溫度系數(shù)的電阻器。
圖12示出電鍍液中的Cu和Ni濃度或淀積膜中的Cu含量與鍍敷時間之間的關(guān)系。
從圖12中可以發(fā)現(xiàn)，在鍍敷步驟的開始階段，得到了具有高的銅含量的鍍膜，但鍍膜中的銅含量隨鍍敷工藝的進(jìn)行而降低，因為銅(一價或二價的)離子濃度隨工藝進(jìn)行而逐漸降低。
圖5除了PH值固定為7以及在氫-氮混合氣體氣氛或如例1中的單一氮氣氛中進(jìn)行隨后的25分鐘熱處理外，在與例1相同之條件下，在瓷絕緣體上淀積銅-鎳合金膜。
圖13示出所得到的電阻器的TCR與熱處理溫度之間的關(guān)系。從圖13中可以看出，采用單一氮氣的或含氫的氮氣熱處理氣氛，可獲得特性相近的電阻器。進(jìn)一步還可發(fā)現(xiàn)，選擇500℃或更高的熱處理溫度可獲得具有±50ppm/℃或更小的TCR的電阻器。
例6在前述例子中，電鍍液中的金屬濃度隨鍍敷步驟的進(jìn)行而變化，因為電鍍液不能另外供給銅或鎳組份。因此，在所得到的鍍膜中的銅/鎳比率是變化的，并使具有這種金屬膜的電阻器存在其TCR不穩(wěn)定之缺點。
在本例子中，為克服上述缺點并使電鍍液中的金屬濃度保持恒定，以分離的鎳板和銅板替代鍍鉑的鈦板陽極。
在鍍敷步驟中，3A的總鍍敷電流分成2.7A和0.3A兩部分，并分別分配在鎳板和銅板之間，使從這兒流過。這種分配關(guān)系中的鍍敷電流值比率與電鍍液中的鎳和銅的摩爾比率是相對應(yīng)的。除了鍍敷電流的分配關(guān)系之外，在與例2相同之條件下，以與例2相同之工藝淀積銅-鎳合金膜并對淀積膜進(jìn)行熱處理。
圖14的曲線示出在得到的鍍膜中的鎳/銅含量比率與鍍敷時間之間的關(guān)系。圖15的曲線示出所獲得的電阻器的TCR或阻值與鍍敷時間之間的關(guān)系。
從這些曲線圖中可以看出，由于采用分離的鎳和銅陽極，并且除鍍敷步驟的開始階段外，在所得到的鍍膜中的鎳/銅含量比率基本是恒定的，即，約保持55∶45之比值，所得到的電阻器的TCR為大約±50ppm/℃或更低。
在對實施例進(jìn)行的上述說明書，僅描述了柱狀電阻器。雖然在圖1和2中未示出，但最好至少在金屬膜上和通常在端帽對上覆蓋一層諸如環(huán)氧樹脂的樹脂類保護(hù)膜，以防止可能產(chǎn)生的金屬膜氧化。
不需要詳細(xì)指出的是本發(fā)明還可用于任何以金屬作為其電阻膜的其它電阻器，例如矩形片狀電阻器。在以下的說明中，將描述本發(fā)明用于矩形片狀電阻器的一個例子。
例7預(yù)處理對由氧化鋁(Al2O3∶96%，SiO2∶4%)制成的矩形襯底板(64mm×50mm，厚度0.6mm)的樣品進(jìn)行預(yù)處理，即，蝕刻、激活處理和在下述條件下非電鍍鍍敷鎳-磷合金作為基底鍍敷。為同時制成多個片狀電阻器，襯底板具有縱向和橫向分割槽。
(1)蝕刻氫氟酸20CC/L硝酸20CC/L溫度室溫時間5分鐘(2)激活處理同例1(3)基底鍍敷同例1在具有下述組份的電鍍液中，將已經(jīng)上述預(yù)處理的樣品上電鍍一層銅-鎳合金膜，電鍍條件是電鍍液溫度為40℃，電流密度為1A/dm2，時間為1小時。在此鍍敷步驟中，樣品距離鍍鉑的鈦陽極有4mm的間隙，電鍍液以4m/sec的流速循環(huán)穿過此間隙。電鍍?nèi)芤毫繛?0升。
電鍍液的成份CuSO4·5H2O 0.01mole/LNiSO4·6H2O 0.09mole/LK4P2O70.30mole/LPH8-9通過上述鍍敷步驟在襯底板上淀積銅-鎳合金膜之后，在800℃溫度下，在由容積比為1∶9的氫和氮氣組成的混合氣氛中，進(jìn)行25分鐘的熱處理。此后，通過激光輻射按公知方法對所得到的膜進(jìn)行微調(diào)，以獲得標(biāo)定電阻值。然后，通過絲網(wǎng)印刷，在鍍膜的特定部分(橫帶形狀)上涂覆具有耐濕和耐熱特性的環(huán)氧樹脂膏，并對此樹脂在200℃的空氣中進(jìn)行30分鐘的熱固化。
此后，沿橫向分割槽將已鍍敷并涂敷了保護(hù)樹脂的襯底分成多個細(xì)長條。每一分成的細(xì)長條均包含保護(hù)環(huán)氧樹脂。然后，在橫向分割的側(cè)邊與所得到的條的橫向分隔側(cè)邊相接觸的鍍膜的細(xì)長部分、以及與主面相反的一面的細(xì)長側(cè)邊部分上，利用輥式涂器涂敷由樹脂一銀粉混合物制成的導(dǎo)電膏構(gòu)成的一對細(xì)長導(dǎo)電膜，并在200℃的空氣中對此所涂敷的膏膜加熱30分鐘固化。
下一步，沿上述的縱向分割槽將細(xì)長條分割為多個矩形單片。為保證焊接的可靠性，在單片的已固化的導(dǎo)電膜表面上形成一電鍍鎳薄膜(厚度約5μm)并在此薄膜上形成一焊料鍍膜(厚約5μm)，以完成一矩形片狀金屬膜電阻器。
圖16是按照上述方法制造的電阻器的剖示圖。
如圖16所示，氧化鋁襯底板11的主表面上具有一個起基底作用的由鎳-磷合金膜12構(gòu)成的襯層和一個銅-鎳合金膜13。鍍膜13的特定部分(橫條形狀)上覆蓋有已固化的環(huán)氧樹脂保護(hù)膜14，用以防止鍍膜13可能發(fā)生的氧化。在形成保護(hù)膜14之后，沿垂直于圖16之紙面的垂直平面在各個上述橫向分割槽處將襯底板11分成多個細(xì)長條。此后，在橫向分割的側(cè)邊、與所得的條的橫向分割側(cè)邊相接觸的鍍膜的細(xì)長部分、以及與主面相反的一面的細(xì)長側(cè)邊部分上，覆蓋一對細(xì)長的已固化導(dǎo)電膜15。然后，將襯底板11的每個細(xì)長條沿平行于圖16的紙面的垂直平面切分成多個單片，并在其上形成鍍鎳膜16和焊料鍍膜17，從而完成此電阻器的制造。
按上述方法得到的每一矩形片狀電阻器(襯底板的尺寸為4.5×3.2mm)的阻值可通過調(diào)節(jié)銅-鎳合金膜之厚度將電阻值調(diào)整于從約10mΩ至約400mΩ之范圍，其TCR為±30ppm/℃。
盡管已通過優(yōu)選實施例對本發(fā)明做了描述，但可以理解，這種公開并不能認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在閱讀了上述公開說明之后，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，會毫無疑問地進(jìn)行各種替換及修改。因此，所附權(quán)利要求應(yīng)視為覆蓋了本發(fā)明之實質(zhì)精神和范圍內(nèi)的所有替換及修改。
權(quán)利要求
1.一種制造金屬膜電阻器的方法，此電阻器包括至少一個絕緣襯底、一層在所述絕緣襯底表面上形成的銅-鎳合金電阻膜、以及一對與所述電阻膜接觸的端子，所述方法包括在含有銅鹽和鎳鹽的焦磷酸鹽水溶液的電鍍液中通過電鍍淀積所述銅-鎳合金的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述的淀積銅-鎳合金的步驟包括在電鍍液溫度為20-40℃和PH值為6-8的條件下，電解含0.005-0.030mole/L的硫酸銅、0.07-0.30mole/L的硫酸鎳和0.20-0.50mole/L的焦磷酸鉀的焦磷酸鹽水溶液的電鍍液，以便淀積含銅40-65wt%的銅-鎳合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，它進(jìn)一步包括在所述的淀積銅-鎳合金的步驟之前，在所述絕緣襯底上通過非電鍍鍍敷淀積-金屬襯層的步驟，此金屬襯層用作所述銅-鎳合金的基底。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，它進(jìn)一步包括在所述的淀積銅-鎳合金的步驟之前，對所述絕緣襯底進(jìn)行激活處理的步驟，以及在所述絕緣襯底上通過非電鍍鍍敷淀積一層鎳襯層的步驟，此鎳襯層用作所述銅-鎳合金的基底。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2方法，其特征是所述的淀積銅-鎳合金的步驟是這樣實現(xiàn)的采用分離的銅和鎳陽極電解所述焦磷酸鹽水溶液的電鍍液，鍍敷電流以恒定的比例分配于銅陽極和鎳陽極之間，從而使所述焦磷酸鹽水溶液的電鍍液中的鎳離子對銅離子的濃度比基本不變。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，它進(jìn)一步包括在500℃或更高溫度下在氮氣氛中對所述銅鎳合金進(jìn)行熱處理的步驟。
7.一種金屬膜電阻器，包括至少一個絕緣襯底、一層在所述絕緣襯底上形成的金屬電阻膜、以及一對與所述電阻膜接觸的端子，其特征是，所述的金屬電阻膜是在含銅鹽和鎳鹽的焦磷酸鹽水溶液的電鍍液中電解沉積形成的銅-鎳合金。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的電阻器，其中在所述銅-鎳合金中的銅含量為40-65wt%。
全文摘要
一種制造金屬膜電阻器的方法，此電阻器包括至少一個絕緣襯底、一層在絕緣襯底表面上形成的銅-鎳合金電阻膜以及一對與電阻膜接觸的端子，該方法包括在電鍍液溫度為20—40℃和pH值為6—8的條件下在含銅鹽和鎳鹽的焦磷酸鹽水溶液的電鍍液中通過電鍍淀積銅-鎳合金的步驟。
文檔編號C04B41/51GK1104801SQ94112778
公開日1995年7月5日 申請日期1994年12月16日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月16日
發(fā)明者清川肇 申請人:清川電鍍工業(yè)株式會社