專利名稱：微型低電壓低阻值電流感測(cè)器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電流感測(cè)器的制造方法，特別是指一種微型低電壓低阻值電流感測(cè)器的制造方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，電流感測(cè)器最常運(yùn)用在伺服器(Server)，桌上型電腦的電源供應(yīng)器的保護(hù)電路、充電器(charger)的控制電路中等的控制IC，其中，應(yīng)用于電源供應(yīng)器與馬達(dá)控制電路，是作為一保護(hù)電路并來控制電流與其作用，例如，應(yīng)用于電源供應(yīng)器時(shí)，可控制充或放電電流并穩(wěn)定負(fù)載；應(yīng)用于馬達(dá)時(shí)，則可控制轉(zhuǎn)速，請(qǐng)參圖1，該圖是一典型的保護(hù)電路，符號(hào)Re即為電流感測(cè)器，該電路圖中，如果負(fù)載電流低時(shí)，電流在方向1中流動(dòng)，而當(dāng)負(fù)載電流增加到某一水平而使電晶體Tr2通電時(shí)，電流即/順著方向2流動(dòng)，且使得電晶體Tr1開路，藉此，負(fù)載(load)即可受到保護(hù)；而因上述電子或電力設(shè)備所需的電流比較大，依P＝I2R，故所用的電阻就需比較小，否則所產(chǎn)生的熱量就很大。另外，在電腦的中央處理器(CPU)以電流來控制的金氧半導(dǎo)體(MOS)芯片中，往往因省電的考慮，在設(shè)計(jì)上都以低電壓為主，故所產(chǎn)生的電流都比較高，為了解決此問題電流感測(cè)器中的電阻，在設(shè)計(jì)上的考慮上，就需要用比較低的阻值，以減少熱量的產(chǎn)生。
習(xí)見的電流感測(cè)器重要的有下列數(shù)種A.金屬箔型電流感測(cè)器(Metal Foil Current detector)其構(gòu)造如圖2A所示，是由金屬端子201、202，被夾設(shè)于其間的合金板203，以及被覆于合金板203上的樹脂保護(hù)膜204所構(gòu)成，是種金屬箔型電流感測(cè)器的厚度可作得很厚，故其阻值(resistant value)可作得很低。依公式R＝Rs·l/w，Rs＝片電阻Ω/2，l＝電阻器長(zhǎng)度，w＝電阻器寬度，當(dāng)厚度較厚時(shí)，其Rs值就比較低，故可得到比較低的電阻。
此種金屬箔型電流感測(cè)器有下列缺點(diǎn)1、金屬都有其柔軟性，當(dāng)需要比較高的阻值時(shí)，金屬片的厚度就要比較薄，金屬片越薄，其操作性就越差，制造的合格率也就越低，故其阻值適用范圍只能在1～10mΩ之間。
2、金屬越薄，需要比較厚的樹脂來作支撐，但樹脂愈厚，其熱傳導(dǎo)就比較差，故只能限制使用在低壓的產(chǎn)品。
3、阻值修整只能用機(jī)械式的修整方法，其準(zhǔn)確性較差。
B.插件型電流感測(cè)器其構(gòu)成如圖2B所示，包括有基板211，形成于其上的金屬箔212，以及與金屬箔212相接的端子體導(dǎo)線213、214，其端子體導(dǎo)線213、214形成插銷，以便與電路板插接，目前此種插件型電流感測(cè)器的制造方法是，利用旋轉(zhuǎn)涂布的方式將環(huán)氧樹脂涂布在基板上，再將金屬箔黏在基板上面壓合后，利用微顯影工藝，將金屬片蝕刻成所需的線路，然后再利用蝕刻方式和激光修整方式修整阻值，故，其精確度高。
但是，此種插件型電流感測(cè)器有下列缺點(diǎn)1.由于插件型電流感測(cè)器的特點(diǎn)是用來插接于電路板上，故需要一些額外的工時(shí)作端子體導(dǎo)線的連接，在制造成本的考慮上，是比較差的。
2.因需要端子導(dǎo)線，而端子體導(dǎo)線會(huì)產(chǎn)生電阻，其將限制其產(chǎn)品無法使用于低微歐姆的產(chǎn)品。
3.無SMD(表面黏貼)結(jié)構(gòu)，客戶在使用時(shí)，需用人工來插件，會(huì)增加加工成本。
4.無散熱機(jī)構(gòu)，只能限制于低功率的產(chǎn)品上。
C.薄膜低阻型電流感測(cè)器如圖2C所示，薄膜低阻型電流感測(cè)器的制作是，在氧化鋁的基板221上利用蒸鍍式濺鍍的技術(shù)將金屬或金屬的合金鍍?cè)谘趸X的基板上，作為電阻層222，再利用激光的修整技術(shù)，將薄膜修整到準(zhǔn)確值，然后，形成電極223，且被覆保護(hù)膜224。由于電阻層222利用激光修整，故準(zhǔn)確性較高。
但是，此種薄膜低阻型電流感測(cè)器也有下列缺點(diǎn)1.薄膜電阻，因制造上的特性是采用真空工藝，在膜的成長(zhǎng)速率方面，比其他方法低，一般所能用的電阻范圍就只能限制在10微歐姆以上的產(chǎn)品。
2.由于成長(zhǎng)速率慢，制造成本也會(huì)比較高。
3.在散熱方面，因沒有熱散機(jī)構(gòu)，故只能限制在低壓的產(chǎn)品。D.厚膜型電流感測(cè)器如圖2D所示，厚膜電流感測(cè)器的電阻層232，其制作是利用印刷、燒結(jié)的方式來制作，故在制造成本上是比較具有競(jìng)爭(zhēng)性，然而，厚膜型電流感測(cè)器也有下列缺點(diǎn)1.由于厚膜工藝的電阻膠是由金屬與玻璃作鍵結(jié)，金屬本身，并無接合能力，故其電阻值要作得很低，實(shí)在不容易，其產(chǎn)品的適用范圍在10微歐姆以上。
2.厚膜型電流感測(cè)器雖然可以用激光修整的方式來調(diào)整其阻值，但因材料本身玻璃接合的特性，在激光修整后比較容易產(chǎn)生微裂(Micro crack)，故只能限制使用在低電壓的產(chǎn)品。
3.在散熱方面與低阻機(jī)構(gòu)方面，也無此設(shè)計(jì)，故只能限制在低電壓的產(chǎn)品。E.高溫共燒陶磁(MLCC)與低溫共燒陶磁工藝式電流感測(cè)器此種電流感測(cè)器的工藝有些類似厚膜式電流感測(cè)器，唯一不一樣的是采取高溫(850℃以上)共燒結(jié)的方式，將陶磁材料242與電阻層241共同燒結(jié)，再形成電極243、244，因?yàn)樗褂玫牟牧喜煌?，故其?yōu)缺點(diǎn)與厚膜工藝類似，但因電阻體與基材是一起作燒結(jié)的，故無法用激光來修整阻值，在阻值的準(zhǔn)確性是所有產(chǎn)品中最差的。
有鑒于習(xí)見的電流感測(cè)器有上述缺點(diǎn)，本發(fā)明人針對(duì)該些缺點(diǎn)研究改進(jìn)之道，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)研究終有本發(fā)明的產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明即旨在提供一種微型低電壓低阻值電流感測(cè)器的制造方法，依本發(fā)明的此種微型低電壓低阻值電流感測(cè)器的制造方法，其是以獨(dú)特的基板作為感測(cè)器本體，且有獨(dú)特的電極設(shè)計(jì)，利用微機(jī)電的電鑄技術(shù)(electric casting)，將電極加厚，以減少電極所帶來的電阻。
依本發(fā)明的此種微型低電壓低阻值電流感測(cè)器的制造方法，其可依所使用的功率，設(shè)計(jì)不同形狀的散熱機(jī)構(gòu)于基板背面，再利用電鑄技術(shù)，將散熱機(jī)構(gòu)加高，增加散熱效果，此為本發(fā)明的次一目的。
依本發(fā)明的此種微型低電壓低阻值電流感測(cè)器的制造方法，其基板的使用有很大的彈性，可依不同使用功率來決定使用何種基板，此為本發(fā)明的再一目的。
依本發(fā)明的此種微型低電壓低阻值電流感測(cè)器，其具有激光修整的設(shè)計(jì)，使其阻值能更精準(zhǔn)，此為本發(fā)明的一目的。
依本發(fā)明的此種微型低電壓低阻值電流感測(cè)器的制造方法，其所制造的電流感測(cè)器具有SMD(表面粘著)設(shè)計(jì)，使用上更為方便，此為本發(fā)明的又一目的。
依本發(fā)明的此種微型低電壓低阻值電流感測(cè)器的制造方法，其所制造的電流感測(cè)器，電阻可依不同的需求，使用不同厚度的片材來符合不同客戶的需求，在生產(chǎn)上有很大的彈性，此為本發(fā)明的再一目的。
依本發(fā)明的微型低電壓低阻值電流感測(cè)器的制造方法，其可使用印刷電路板的壓合工藝來制造感應(yīng)器本體的基板，可大量生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，此為本發(fā)明的另又一目的。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種微型低電壓低阻值電流感測(cè)器的制造方法，包括下列步驟以多層板體壓合成為制造感測(cè)器本體的基板；感測(cè)器本體的基板獲得后，于其上、下兩側(cè)面上分別被覆一層干膜光阻；對(duì)所述干膜光阻曝光、顯影而形成圖樣；
對(duì)形成圖樣的電阻層與電極層進(jìn)行蝕刻、去除不要的電阻層與電極層，而形成電極、電阻與散熱機(jī)構(gòu)于電極上，被覆銅而形成電極的加厚層，及散熱機(jī)構(gòu)的加厚層；以激光修整電阻；以樹脂作為保護(hù)層，將電阻被覆；將上述步驟所得的板狀體切割成為條狀；形成分別與端面電極相接觸的側(cè)面電極；將上一步驟所得的條狀體切割成為粒狀；以及將粒狀體滾鍍。
至于本發(fā)明的詳細(xì)制造方法、應(yīng)用原理、作用與功效，則參照下列依附圖所作的說明即可得到完全的了解。


圖1為電流感測(cè)器應(yīng)用電路的一例；圖2A為習(xí)見金屬箔型電流感測(cè)器的示意圖；圖2B為習(xí)見插件型電流感測(cè)器的示意圖；圖2C為習(xí)見薄膜低阻型電流感測(cè)器的示意圖圖2D為習(xí)見厚膜型電流感測(cè)器的示意圖；圖2E為高低溫共燒陶磁工藝式電流感測(cè)器的示意圖；圖3本發(fā)明的制造方法所制造電流感測(cè)器的立體示意圖；圖4A～圖4E為本發(fā)明的制造方法部分步驟立體示意圖；圖5A～圖5K為本發(fā)明的制造步驟說明圖。
具體實(shí)施例方式
圖1～圖2E所示為習(xí)見的電流感測(cè)器的制造方法所制得的電流感測(cè)器，其構(gòu)造、制造與優(yōu)、缺點(diǎn)已詳述如上，此處不再重復(fù)敘述。
如圖3所示，本發(fā)明的此種電流感測(cè)器，主要是由感測(cè)器本體1以及設(shè)于感測(cè)器本體兩端的電極2所構(gòu)成，其中，感測(cè)器本體1包括有以多層板體構(gòu)成的基板，最中央的板體為中間基層10，中間基層10較佳的是以鋁的氧化物或鋁的氮化物或金屬板體所構(gòu)成，中間基層10的上、下側(cè)為散熱膠片11、12，位于上側(cè)的散熱膠片11，其表面上貼附電阻層13，位于下側(cè)的散熱膠片12表面上，則貼附散熱層14；散熱膠片11、12的材料為FRP膠或高傳熱膠，散熱層14較佳的為銅，電阻層13則為金屬箔片，在金屬箔片的電阻層13上，可被覆局部/或全部保護(hù)層15，散熱層14的表面上，則全部被覆一保護(hù)層16，保護(hù)層15、16較佳的為樹脂材料構(gòu)成，此保護(hù)層可依不同功率的需求改變，可全部或局部被覆。
感測(cè)器本體兩側(cè)端的電極部2之上，有一電鑄銅17、18，再利用濺鍍法形成三面電極20最后再于其上滾鍍銅、鎳、錫或鉛層。
請(qǐng)參圖4A～圖4E以及圖5A～圖5K，本發(fā)明的微型低電壓低阻值電流感測(cè)器的制造方法首先以多層板體壓合成為制造感測(cè)器本體的基板，其中，最中央的板體為中間基層10，其較佳的是以鋁的氧化物或鋁的氮化物或金屬板體所構(gòu)成，中間基層10的上、下側(cè)為散熱膠片11、12，位于中間基層10上側(cè)的微熱膠片11，其表面上貼附電阻層13，位于下側(cè)的散熱膠片12表面，則貼附散熱層14；散熱膠片11、12的材料可為FRP膠或高傳熱膠，散熱層14較佳的為銅，電阻層13則為金屬箔片(如圖4A與圖5A)。
感測(cè)器本體的基板1利用壓合獲得后，先于其上、下兩側(cè)面上分別被覆一層干膜光阻21、22(如圖5B)，再對(duì)該層干膜光阻曝光、顯影，形成圖樣(pattern)31、32(如圖5C)，其次，分別以蝕刻、去除部分電阻層(如圖5D所示)形成電阻132、134……及電極131、133……，以及散熱機(jī)構(gòu)141、142……，再于電極131、133……上，以微機(jī)電電鑄技術(shù)(electric casting)電鑄銅，形成電極131、133……的加厚層171、172……，以及散熱機(jī)構(gòu)141、142……的加厚層161、162、163……(如圖5E所示)；接著，以激光修整電阻132、134……(如圖4B與圖5F所示)；再以樹脂作為保護(hù)層181、182……將電阻132、134……被覆；然后，切割成為條狀(如圖4C與圖5F所示)；進(jìn)一步，以濺鍍法形成分別與成對(duì)的端面電極171、172……相接觸的側(cè)面電極201、202……(如圖5I所示)，濺鍍側(cè)面電極時(shí)，較佳的以Ti或Cr或NiCr或TiW作為附著層，而以Cu或Ni或NiCu合金作為導(dǎo)電層；側(cè)面電極形成后，切割成為粒狀(如圖4D與圖5J所示)，最后滾鍍Cu、Ni、SnPb，即得本發(fā)明的微型低電壓低阻值電流感測(cè)器(如圖5K所示)。
本發(fā)明的上述的制造方法所得的電流感測(cè)器，其基板背面具有散熱機(jī)構(gòu)，散熱效果的設(shè)計(jì)可依不同功率設(shè)計(jì)不同型狀與其利用微機(jī)電的電鑄技術(shù)將電極加厚到不同的厚度得到的結(jié)果，將可減少?gòu)碾姌O所帶來的電阻，其感測(cè)器本體以五個(gè)板體構(gòu)成，利用PC板的壓合工藝即可獲得，不但可大量生產(chǎn)，更可降低生產(chǎn)成本。
從上所述可知，本發(fā)明的此種微型低電壓低阻值電流感測(cè)器制造方法所制造的電流感測(cè)器確實(shí)具有減少電極電阻，增加散熱功能的效果，而該等功效確實(shí)可以改進(jìn)習(xí)見電極電阻較大，散熱不佳之弊。而且，其并未見諸公開使用。
需陳明的是，以上所述是本發(fā)明較佳具體的實(shí)施例，若依本發(fā)明的構(gòu)想所作的改變，其產(chǎn)生的功能作用，仍未超出說明書與圖示所涵蓋的精神時(shí)，均應(yīng)在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種微型低電壓低阻值電流感測(cè)器的制造方法，其特征在于，包括下列步驟以多層板體壓合成為制造感測(cè)器本體的基板；感測(cè)器本體的基板獲得后，于其上、下兩側(cè)面上分別被覆一層干膜光阻；對(duì)所述干膜光阻曝光、顯影而形成圖樣；對(duì)形成圖樣的電阻層與電極層進(jìn)行蝕刻、去除不要的電阻層與電極層，而形成電極、電阻與散熱機(jī)構(gòu)；于電極上，被覆銅而形成電極的加厚層，及散熱機(jī)構(gòu)的加厚層；以激光修整電阻；以樹脂作為保護(hù)層，將電阻被覆；將上述步驟所得的板狀體切割成為條狀；形成分別與端面電極相接觸的側(cè)面電極；將上一步驟所得的條狀體切割成為粒狀；以及將粒狀體滾鍍。
2.如權(quán)利要求1所述的微型低電壓低阻值電流感測(cè)器的制造方法，其特征在于制造感測(cè)器本體的基板最中央的板體為中間基層，其較佳的是以氧化鋁(Al2O3)或氮化鋁(AlN)或金屬板體所構(gòu)成；中間基層的上、下側(cè)為散熱膠片，散熱膠片的材料為FRP膠或其他散熱較好的膠質(zhì)；位于上側(cè)的散熱膠片，其表面上貼附電阻層；位于下側(cè)的散熱膠片表面，則貼附散熱層；散熱層的材料較佳的銅，電阻層則為金屬箔片。
3.如權(quán)利要求2所述的微型低電壓低阻值電流感測(cè)器的制造方法，其特征在于散熱膠片的材料為高傳熱膠。
4.如權(quán)利要求1所述的微型低電壓低阻值電流感測(cè)器的制造方法，其特征在于電極的加厚層與散熱機(jī)構(gòu)的加厚層以微機(jī)電的電鑄技術(shù)電鑄銅而形成。
5.如權(quán)利要求1所述的微型低電壓低阻值電流感測(cè)器的制造方法，其特征在于濺鍍側(cè)面電極時(shí)，較佳的以Ti或Cr或NiCr或TiW作為附著層，而以Cu或Ni或NiCu合金作為導(dǎo)電層。
6.如權(quán)利要求1所述的微型低電壓低阻值電流感測(cè)器的制造方法，其特征在于粒狀體以Cu、Ni、SnPb滾鍍。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微型低電壓低阻值電流感測(cè)器的制造方法，該種制造方法所得的具有感測(cè)器本體以及設(shè)于感測(cè)器本體兩端的電極；感測(cè)器本體是以一中間基層，設(shè)于中間基層上、下側(cè)的散熱膠片，位于上層散熱膠片的上的電阻層，位于下層散熱膠片表面上的散熱層所壓合成的基板，壓合成為基板，其次于基板上、下表面被覆干膜光阻層，再對(duì)該干膜光阻層曝光、顯像、形成圖樣，然后蝕刻形成電極與電阻層、再去除光阻層，再于電極層上電鑄銅，將電極加厚，以減少電極的電阻，以及加高散熱機(jī)構(gòu)，又經(jīng)激光修整、被覆保護(hù)層，將其切割成為條狀，予以濺鍍側(cè)面電極，最后切割成為粒狀，滾鍍金屬而得。
文檔編號(hào)H01C17/00GK1484256SQ0213072
公開日2004年3月24日 申請(qǐng)日期2002年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月18日
發(fā)明者王鐘雄 申請(qǐng)人:乾坤科技股份有限公司