本發(fā)明涉及電阻的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及使用熱噴涂技術(shù)制造的至少部分具有熱噴涂層的薄膜電阻。

背景技術(shù)：

通常通過沉積各種合金的電阻膜到非導(dǎo)電基板上來制備薄膜電阻。典型地，使用氧化鋁或氮化鋁陶瓷基板，也可以使用其它基板材料，包括但不限于玻璃、金剛石、紅寶石和具有非導(dǎo)電涂層的金屬基板。根據(jù)所需的薄層電阻，所沉積的膜的厚度范圍從幾百埃到幾千埃。

電阻膜的形成可以通過包括等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(pecvd)、化學(xué)氣相沉積(cvd)或物理氣相沉積(pvd)的一系列工藝來實(shí)現(xiàn)，其中pvd是用于薄膜電阻制造的最典型的方法。通常在真空環(huán)境中使用pvd工藝進(jìn)行膜沉積。對(duì)于用于電阻制備的典型材料，pvd工藝的沉積速率在每分鐘約0.005-約0.2微米之間變化。

在薄膜電阻設(shè)計(jì)中，可以通過以歐姆/平方為單位測(cè)量的所沉積膜的薄層電阻和由電阻幾何定義的平方數(shù)的組合來確定電阻值。例如，可以使用50歐姆/平方的薄膜和具有兩(2)平方電阻幾何形狀的設(shè)計(jì)來制造100歐姆的電阻。

雖然pvd薄膜技術(shù)在制造標(biāo)稱值為10歐姆或以上的精密電阻方面是有效的，但是由于在實(shí)際和商業(yè)上合理的時(shí)間段內(nèi)實(shí)現(xiàn)必要的膜厚度的限制，產(chǎn)生較低電阻值例如約10歐姆或更小或約1歐姆或更小范圍的電阻值的可行性迅速降低。因此，需要一種比已知技術(shù)更快，但仍然是精確、高效和具有成本效益的制造電阻的工藝。

熱噴涂是使用熱來軟化諸如金屬或陶瓷的材料，然后將軟化的材料顆粒通過例如氣體推進(jìn)到待涂覆的基板上的工藝。可以使用其它形式的能量，例如動(dòng)能將顆粒加速到當(dāng)顆粒撞擊基板時(shí)發(fā)生塑性變形的速度。隨著顆粒聚集，顆粒在基板上形成致密的涂層/層。待熱噴涂的材料有時(shí)被稱為“原料”。用于熱噴涂的設(shè)備和根據(jù)本發(fā)明可用于制造薄膜電阻的設(shè)備的實(shí)例是kineticmetallization：由位于santabarbara,california的inovati公司提供的productioncoatingsystem，km-pcs。

熱噴涂技術(shù)可以以比通常用于形成薄膜電阻的pvd、pecvd或cvd工藝快數(shù)倍的速率沉積金屬。例如，熱噴涂可以以每分鐘約至少10微米的沉積速率沉積材料。熱噴涂的高沉積速率使得可以以比已知技術(shù)更具競(jìng)爭(zhēng)力的成本制造低值電阻。與熱噴涂相比，pvd工藝無法在實(shí)際的時(shí)間段內(nèi)達(dá)到所需的厚度。

雖然熱噴涂通常在環(huán)境條件下實(shí)施，但是也可以在一定范圍的環(huán)境或條件下實(shí)施以控制氧化物水平，并在一定程度上控制熱噴涂材料的結(jié)構(gòu)。在環(huán)境條件下噴涂的優(yōu)點(diǎn)是由于不需要真空或其它環(huán)境受控系統(tǒng)所需的抽真空時(shí)間而減少了處理時(shí)間。行業(yè)中可用的熱噴涂技術(shù)在施涂材料的方法例如所用的能量類型，和用作原料的材料類型上變化。

本發(fā)明提供了一種通過使用熱噴涂技術(shù)制備薄膜電阻的方法，來解決使用已知技術(shù)在薄膜電阻中沉積電阻元件相關(guān)的時(shí)間限制和成本問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了最小化制造薄膜電阻的工藝時(shí)間和成本，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，通常為了機(jī)械磨損、抗腐蝕、表面恢復(fù)和熱障礙的目的用于一系列材料的快速沉積的工業(yè)中的熱噴涂工藝和技術(shù)，可以用于在基板上沉積電阻元件，以及沉積其它材料和層，以形成薄膜電阻。

因此，本發(fā)明的目的、特征或優(yōu)點(diǎn)是提供在制造工藝中使用熱噴涂技術(shù)的薄膜電阻。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種薄膜電阻，其包含熱噴涂電阻元件。所述電阻元件可以形成為熱噴涂層，所述熱噴涂層包含已經(jīng)熱噴涂在基板的表面的至少一部分上或熱噴涂在薄膜電阻的選定層上的材料。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種薄膜電阻，其具有沉積于基板表面的至少一部分上的合金結(jié)合層。熱噴涂電阻層被熱噴涂在所述合金結(jié)合層的至少一部分上，以形成熱噴涂電阻元件。

也提供了制造薄膜電阻的方法。在一個(gè)實(shí)施方案中，在基板的表面上或薄膜電阻的選定層上熱噴涂所選擇的材料，使用熱噴涂工藝以形成熱噴涂電阻元件，從而形成薄膜電阻。

在本發(fā)明的另一方面，提供一種制造薄膜電阻的方法，其中將合金結(jié)合層施加到基板的表面的至少一部分，并且通過熱噴涂工藝施加熱噴涂電阻層到所述合金結(jié)合層的至少一部分上，以形成熱噴涂電阻元件。

在本發(fā)明的另一方面，提供了一種薄膜電阻，其包含具有第一表面和相對(duì)的第二表面的基板，沉積在基板的所述第一表面的至少一部分上的合金結(jié)合層，和熱噴涂在所述合金結(jié)合層的至少一部分上的熱噴涂電阻層。提供導(dǎo)體墊，所述導(dǎo)體墊與熱噴涂電阻層的側(cè)面相鄰，并沿著合金結(jié)合層的一部分延伸。導(dǎo)體墊可以包含第一導(dǎo)體層和第二導(dǎo)體層。可以在所述第一導(dǎo)體層下面施加粘合層。從電阻的第一表面到電阻的第二相對(duì)表面提供電連接。施加合金粘合層從相鄰的導(dǎo)體墊，沿著基板的側(cè)面，并沿著基板的第二表面的部分延伸。可以在粘合層上施加第三導(dǎo)體層。可以在第三導(dǎo)體層上施加額外的第四導(dǎo)體層。可以在第四導(dǎo)體層上施加阻擋層。可以在阻擋層上提供焊料保護(hù)層(solderfinish)。

在本發(fā)明的另一方面，提供了一種形成薄膜電阻的方法，其包括以下步驟：提供具有第一表面、側(cè)面和與第一表面相對(duì)的第二表面的基板；在所述第一表面的至少一部分上沉積合金結(jié)合層；在所述合金結(jié)合層的至少一部分上熱噴涂熱噴涂電阻層；形成與所述熱噴涂電阻層的側(cè)面相鄰的導(dǎo)體墊；在熱噴涂電阻層的暴露部分上提供外涂層；以及，電連接電阻的第一表面和第二表面。

形成導(dǎo)體墊可以包括以下步驟：相鄰于熱噴涂電阻層的側(cè)面并且在部分合金結(jié)合層上沉積粘合層；在粘合層上沉積第一導(dǎo)體層；并在第一導(dǎo)體層上電鍍第二導(dǎo)體層。

提供外涂層可以包括以下步驟：在熱噴涂電阻層的至少一部分上提供濕氣鈍化層；以及在所述濕氣鈍化層的至少一部分上提供機(jī)械保護(hù)層。

電連接第一表面和第二表面可以包括以下步驟：沿著基板的第一表面和側(cè)面的部分，并且至少部分沿著基板的部分第二表面，相鄰于導(dǎo)體墊沉積粘合層；在粘合層上沉積第三導(dǎo)體層；并在第三導(dǎo)體層上電鍍第四導(dǎo)體層。阻擋層可以施加在第四導(dǎo)體層上，并且可以在阻擋層上施加焊料。

合金結(jié)合層和熱噴涂電阻層可以具有類似的化學(xué)組成。熱噴涂電阻層可以化學(xué)鍵合到被選擇具有相似化學(xué)組成的合金結(jié)合層上。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，合金結(jié)合層和熱噴涂電阻層可以具有不同的化學(xué)組成。

在本發(fā)明的另一方面，熱噴涂電阻層通過熱噴涂工藝以每分鐘約10-60微米的速率沉積。在本發(fā)明的另一方面，熱噴涂電阻層通過熱噴涂工藝以每分鐘約至少10微米的速率沉積。

在本發(fā)明的另一方面，熱噴涂電阻元件包含銅、鎳、鉭或鈦的合金。

在本發(fā)明的另一方面，合金結(jié)合層包括銅、鎳、鉭或鈦的合金。

附圖說明

從以下結(jié)合附圖的示例給出的以下描述可以獲得更詳細(xì)的理解，其中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的薄膜電阻的截面圖。

圖2示出了根據(jù)圖1中所示的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的薄膜電阻的一部分的放大截面圖。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的電阻在圖2中指定為“圖3”區(qū)域的放大截面圖。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的電阻在圖2中指定為“圖4”區(qū)域的放大截面圖。

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的電阻在圖2中指定為“圖5”區(qū)域的放大截面圖。

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的電阻在圖2中指定為“圖6”區(qū)域的放大截面圖。

圖7示出了用于施加合金結(jié)合層和熱噴涂層到根據(jù)本發(fā)明的電阻的示例性機(jī)械掩膜的俯視平面圖。

圖7a示出了圖7中所示的機(jī)械掩膜沿圖7中的a-a線的開口寬度的截面圖。

圖7b示出了圖7中所示的機(jī)械掩膜沿圖7中的b-b線的開口長度的截面圖。

圖8a示出了根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)制造的電阻的頂面。

圖8b示出了根據(jù)本發(fā)明的條款制造的電阻的底面。

圖9是表示本發(fā)明的薄膜電阻的一個(gè)實(shí)施方案的部分制備工藝的流程圖。

圖10是表示本發(fā)明的薄膜電阻的一個(gè)實(shí)施方案的部分制備工藝的流程圖。

圖11是表示本發(fā)明的薄膜電阻的一個(gè)實(shí)施方案的部分制備工藝的流程圖。

圖12是表示本發(fā)明的薄膜電阻的一個(gè)實(shí)施方案的部分制備工藝的流程圖。

圖13是根據(jù)本發(fā)明的電阻的一個(gè)實(shí)施方案的一部分的截面圖，其示出了直接熱噴涂到基板的熱噴涂電阻層。

圖14是根據(jù)本發(fā)明的電阻的一個(gè)實(shí)施方案的一部分的截面圖，其示出了沿著基板的上表面的一部分延伸的合金結(jié)合層。

圖15是根據(jù)本發(fā)明的電阻的一個(gè)實(shí)施方案的一部分的截面圖，其示出了厚膜導(dǎo)體。

圖16是根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)制備的示例性電阻的一部分的橫截面圖，其為使用5倍放大的明視場(chǎng)照明。

圖17是圖16的示例性電阻的一部分的橫截面的圖像，其為使用10倍放大的明視場(chǎng)照明。

圖18是圖16的示例性電阻的一部分的橫截面的圖像，其為使用25倍放大的明視場(chǎng)照明。

圖19是圖16的示例性電阻的一部分的橫截面的圖像，其為使用25倍放大的明視場(chǎng)照明。

圖20是表示本發(fā)明的電阻的一個(gè)實(shí)施方案的一部分的截面圖，示出了熱噴涂導(dǎo)體層。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明涉及熱噴涂工藝、工程和技術(shù)在薄膜電阻制備中的用途和應(yīng)用。表1提供了典型的熱噴涂工藝、能源、環(huán)境條件和可能使用的原料類型的總結(jié)?？梢允褂眠@些方法中的任何一種，以及本領(lǐng)域中被認(rèn)為屬于熱噴涂范圍的任何其它方法，來實(shí)現(xiàn)低電阻值薄膜電阻制造中所需的快速材料沉積速率。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的薄膜電阻在圖1-6中示出。如圖1-6的取向所示，薄膜電阻具有頂側(cè)或上側(cè)202(或第一側(cè))，相對(duì)的側(cè)端204(左)、206(右)(也稱為“側(cè)面”)，以及底側(cè)或下側(cè)208(或第二側(cè))。如圖所示，中心線214右側(cè)所示的電阻10的右部分210基本上是中心線214左側(cè)所示電阻的左部分212的鏡像。因此，除非另有說明，右部分210的描述也將適用于左部分212。

根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的薄膜電阻通常包含陶瓷或非金屬基板12、沉積在基板12上的合金結(jié)合層14和熱噴涂于合金結(jié)合層14的熱噴涂電阻層18。用于形成熱噴涂電阻層18的材料在本文中可以稱為“熱噴涂材料16”。熱噴涂材料16將用作熱噴涂工藝的原料，通過熱噴涂施加最終電阻的熱噴涂電阻元件20。

將熱噴涂材料施加到陶瓷或其它非金屬基板上的潛在困難在于在熱噴涂材料和下面的基板或表面之間實(shí)現(xiàn)堅(jiān)固的結(jié)合強(qiáng)度，例如，不容易分離的粘結(jié)。例如，在陶瓷或非金屬材料的熱噴涂工藝中，實(shí)現(xiàn)的結(jié)合主要是機(jī)械性的。在典型的熱噴涂應(yīng)用中，基板的表面被噴砂以除去氧化物并使表面紋理化，從而促進(jìn)原料與基板之間的機(jī)械粘合。

然而，在薄膜電阻的制造中，陶瓷基板的厚度通常在約0.010英寸至0.025英寸之間。對(duì)這種厚度的陶瓷或非金屬基板的噴砂可能導(dǎo)致早在達(dá)到足夠的表面粗糙度之前基板已變形。因此，已知的噴砂技術(shù)是不適當(dāng)?shù)?，通常不適用于制造薄膜電阻的工藝。

為了在基板12的陶瓷或非金屬表面和將形成根據(jù)本發(fā)明電阻的熱噴涂電阻元件20的熱噴涂材料16之間形成牢固的結(jié)合，在基板12上沉積合金結(jié)合層14。合金結(jié)合層14可以包含例如鎳鉻合金。根據(jù)用于將要施加的熱噴涂材料的合金，可以使用其它合金。合金結(jié)合層14可以包括但不限于包含鎳、鉭、鈦、銅和鋁的合金，適合用作合金結(jié)合層的其它已知合金，或其組合。合金結(jié)合層14優(yōu)選通過pvd工藝施加，但是應(yīng)當(dāng)理解，可以使用其它薄膜沉積技術(shù)和/或工藝。通過使用合金結(jié)合層14，可以因此避免基板的噴砂處理。

圖1-3示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案制造的示例性電阻10的橫截面。如圖2-3所示，提供氧化鋁或氮化鋁陶瓷基板12。應(yīng)當(dāng)理解，可以使用用于薄膜電阻的任何可接受的陶瓷或其它非導(dǎo)電材料作為基板12。此外，預(yù)期也可以使用具有非導(dǎo)電表面處理的金屬基板。

如圖2-3中的實(shí)施例所示，合金結(jié)合層14例如通過pvd工藝沉積在基板12上。合金結(jié)合層14優(yōu)選具有與將要施加的熱噴涂電阻層18相似或互補(bǔ)的化學(xué)組成。例如，如果要使用銅、鎳、鈦或鉭合金來形成熱噴涂電阻層18，則合金結(jié)合層14將使用相應(yīng)的銅、鎳、鈦或鉭合金。以這種方式，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，合金結(jié)合層14和熱噴涂材料基本上對(duì)應(yīng)并具有相同或相似的化學(xué)組成。因此，如果使用鎳鉻合金形成合金結(jié)合層14，則熱噴涂材料16可優(yōu)選為具有相同或相似化學(xué)組成的鎳鉻合金。以這種方式，可以在熱噴涂材料16和合金結(jié)合層14的材料之間形成化學(xué)鍵。

合金結(jié)合層14優(yōu)選使用pvd工藝形成，不過也可以使用包括但不限于pecvd或cvd的其它氣相沉積工藝。合金結(jié)合層14與基板12的陶瓷或非金屬表面形成很強(qiáng)的機(jī)械結(jié)合。

如圖2-3所示，熱噴涂材料16被熱噴涂到合金結(jié)合層14上以形成熱噴涂電阻層18。熱噴涂電阻層18形成熱噴涂電阻元件20，可在制造工藝中調(diào)整其尺寸和形狀。在通過熱噴涂工藝，例如上述任何一種或現(xiàn)有技術(shù)中已知的其它方法施加熱噴涂電阻層18的過程中，在熱噴涂材料16與合金結(jié)合層14之間形成化學(xué)鍵，因?yàn)樗鼈兊幕瘜W(xué)組成相似。熱噴涂電阻元件可以噴涂至例如至少3.94mils(100微米)的厚度。盡管使用合金結(jié)合層14可能是優(yōu)選的，但是應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)本發(fā)明的原理，作為替代實(shí)施方案，可以通過僅僅使用熱噴涂工藝在基板12上形成電阻，而不使用合金結(jié)合層14。例如，如圖13所示，根據(jù)本發(fā)明，可以形成電阻的替代實(shí)施方案，其中用熱噴涂材料16直接熱噴涂至電阻的基板12上，而不使用合金結(jié)合層14。

為了限定要施加合金結(jié)合層14和/或熱噴涂材料16的區(qū)域，可以使用機(jī)械掩膜。圖7a和7b所示的機(jī)械掩膜，定義了凈電阻面積a，其反過來限定了目標(biāo)電阻的電阻值。機(jī)械掩膜22置于基板的上方。通過調(diào)整機(jī)械掩膜開口24的尺寸，可以限定電阻面積a和最終電阻值?？梢赃x擇機(jī)械掩膜開口24的尺寸以實(shí)現(xiàn)具有特定電阻值的電阻面積a。因此，作為本文所述的熱噴涂工藝的一部分，提供了選擇特定電阻值的方法。該方法在圖12中示意性地示出，其步驟引導(dǎo)至接下來的熱噴涂工藝。然后，該工藝可以繼續(xù)進(jìn)行到圖9-11所示的附加步驟，在下面更詳細(xì)地描述。根據(jù)本發(fā)明的薄膜電阻可以具有低電阻值，例如約10.0歐姆或更小的電阻值，或約1.0歐姆或更小的電阻值。

在沉積期間，使用各種各樣的硬掩膜幾何形狀，以及在沉積之后使用化學(xué)蝕刻、激光加工和/或研磨或研磨加工，可以對(duì)熱噴涂電阻元件20進(jìn)行進(jìn)一步的幾何修改。這些幾何形狀的修改影響電阻面積a，并因此影響成品設(shè)備的電性能。可以選擇熱噴涂電阻元件20的幾何形狀以實(shí)現(xiàn)具有特別選定的電性能的特別選定的幾何形狀?？梢杂糜跓釃娡侩娮柙?0的幾何形狀的實(shí)例包括塊狀圖案、蛇形圖案、高帽圖案和梯形圖案。因此，提供用于選擇電阻材料幾何形狀以實(shí)現(xiàn)特定電性能的方法作為本文所述形成薄膜電阻的熱噴涂工藝和方法的一部分。

一旦將合金結(jié)合層14和熱噴涂電阻層18施加到基板12上，則可以形成如圖1、2和4所示的可以是單層或多層的導(dǎo)體墊38，以形成與熱噴涂電阻元件20的連接，從而允許測(cè)試熱噴涂電阻元件20的性質(zhì)。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，如圖2和圖4中更詳細(xì)顯示的，氣相沉積的粘合層28，例如通過例如pvd工藝施加的鈦合金的粘合層28，被施加到先前施加的熱噴涂電阻層18上。第一導(dǎo)體層32，例如包含金的第一導(dǎo)體層32優(yōu)選地通過例如pvd，氣相沉積于先前施加的粘合層28上。如果需要，然后可以將光致抗蝕劑施加到先前施加的層并且被圖案化以進(jìn)一步限定導(dǎo)體墊38的額外層。一旦限定了將要形成導(dǎo)體墊38的任選額外層的區(qū)域，則可以使用電鍍以形成包含例如金的第二導(dǎo)體層36，并且去除光致抗蝕劑。或者，可以通過熱噴涂形成第二導(dǎo)體層36。在去除光致抗蝕劑的情況下，可以蝕刻可以是一層或多層的導(dǎo)體墊38和粘合層28，形成包含前述的熱噴涂電阻層18的單獨(dú)的區(qū)塊電阻，所述熱噴涂電阻層18包含例如鎳鉻合金，其中可以包含金的導(dǎo)體墊38在每個(gè)塊的末端。

如圖1-6中所示，示出了薄膜電阻10的橫截面的一部分，其中熱噴涂電阻層18由包含例如銅、鎳、鈦或鉭、或其合金的熱噴涂材料16形成。熱噴涂電阻層18形成最終電阻的熱噴涂電阻元件20。因此，熱噴涂電阻元件20是由熱噴涂材料16的原料顆粒、“液滴”、“噴濺物”或“薄片”構(gòu)成，由所選擇的熱噴涂材料16的液滴或塑性變形的顆粒形成。熱噴涂電阻元件20將使用本文所述的熱噴涂技術(shù)或相關(guān)的熱噴涂技術(shù)來展示熱噴涂涂層的性質(zhì)。因此，根據(jù)熱噴涂材料16的顆粒的性質(zhì)和組成，熱噴涂電阻元件20將包括表現(xiàn)出機(jī)械互鎖或結(jié)合、擴(kuò)散結(jié)合、冶金結(jié)合或其它粘合劑、化學(xué)或物理粘合性質(zhì)、或這些的組合的顆粒。對(duì)于用于制造薄膜電阻的典型材料，雖然沉積薄膜電阻的電阻元件的已知方法在pvd工藝中可以以每分鐘約0.005至0.2微米變化的速率沉積電阻元件，而使用熱噴涂工藝，熱噴涂電阻元件可以以每分鐘約10-60微米的速率沉積電阻元件以形成本文所述的薄膜電阻。

雖然可以使用氣相沉積的粘合層和種子層(例如，用于引發(fā)電鍍工藝的pvd沉積層，例如這種pvd沉積的金層足夠厚以引發(fā)電鍍金的工藝)然后使用例如電鍍工藝來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)體墊38的形成，但是也可使用其它工藝和材料來形成導(dǎo)體墊38。例如，可以使用額外的機(jī)械掩模和額外的熱噴涂工藝形成導(dǎo)體墊38。

或者，如圖15所示，在沉積電阻材料之前，可以使用本領(lǐng)域已知的典型的厚膜技術(shù)工藝將厚膜導(dǎo)體墊34施加于基板12的表面。厚膜材料和工藝用于制備厚膜片式電阻、電阻網(wǎng)絡(luò)、混合基板和其它電子元件和電路。在熱噴涂電阻的情況下，可以將厚膜導(dǎo)體材料絲網(wǎng)印刷到作為厚膜導(dǎo)體層34的裸陶瓷基板上，并進(jìn)行燒制工藝以熔化厚膜膏中的無機(jī)粘合劑，從而將厚膜導(dǎo)體層34粘合到基板12。厚膜導(dǎo)體可以含有銀或銀合金、銅或金作為導(dǎo)電相，以及無機(jī)粘合劑如玻璃以將導(dǎo)電相結(jié)合到基板。隨著施加厚膜導(dǎo)體墊34，其中這種厚膜導(dǎo)體墊34可以是一層或多層，可以使用一系列已知的方法施加合金結(jié)合層14重疊到厚膜導(dǎo)體墊34上。合金結(jié)合層14就位之后，將使用所述的機(jī)械掩膜施加熱噴涂電阻層18。

終端圖案或設(shè)計(jì)可以改變以修改電阻的幾何形狀，以便增加或減少電阻的平方數(shù)，并影響或以其它方式控制最終電阻的電性能?？梢允褂眉す庑拚?或加工工藝來修改熱噴涂電阻元件20的幾何形狀，以實(shí)現(xiàn)所需的電阻值。雖然可以使用激光修整，但是也可以使用其它工藝，包括但不限于化學(xué)蝕刻、研磨或研磨加工，以建立最終的電阻值。在獲得最終電阻值之后，可以將外涂層50施加到包含濕氣鈍化層40和機(jī)械保護(hù)層42的熱噴涂電阻層18。濕氣鈍化層40可以是例如聚合物，而機(jī)械保護(hù)層42可以是例如環(huán)氧樹脂。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到可用于形成外涂層的各種聚合物和類似組合物。

如圖1、2和5-6所示，當(dāng)施加外涂層50時(shí)，從裝置的上側(cè)202到裝置的底側(cè)208的電連接由一個(gè)或多個(gè)額外的層實(shí)現(xiàn)。如圖2和5-6所示，這可以使用pvd工藝來實(shí)現(xiàn)以施加鎳合金粘合層54，隨后是鎳合金導(dǎo)體層56(其也可以被認(rèn)為和/或被稱為第三導(dǎo)體層)，其中導(dǎo)體層56重疊于導(dǎo)體墊38上并且在裝置的末端附近延伸到基板12的底部。一旦沉積了pvd粘合層54和第三導(dǎo)體層56，可以將第四導(dǎo)體層52，例如銅，電鍍到期望的厚度，隨后是鎳阻擋層48。最后的電鍍步驟可以是施加錫/鉛或無鉛焊料46保護(hù)層。雖然pvd沉積的鎳合金用于粘合層54，隨后是電鍍的銅導(dǎo)體層52，但也可以使用替代的工藝和材料來形成從裝置的上側(cè)202到底側(cè)208的連接。

如圖1-6所示，在本發(fā)明的電阻的一個(gè)實(shí)施方案中，合金結(jié)合層14沿著基板12的上表面的大部分延伸。熱噴涂電阻元件20沿著合金結(jié)合層14的大部分延伸。粘合層28和導(dǎo)體墊38位于熱噴涂電阻元件20的相對(duì)側(cè)端，并且在相對(duì)側(cè)端部至少部分地與熱噴涂電阻元件20的上表面重疊。粘合層28和導(dǎo)體墊38可以朝向電阻10的側(cè)端204，206延伸至鄰近合金結(jié)合層14的端部。在施加粘合層28和導(dǎo)體墊38之后保持暴露的熱噴涂電阻元件20的部分可以被濕氣鈍化層40覆蓋，濕氣鈍化層40可以沿著熱噴涂電阻元件20的上表面的長度延伸至鄰近粘合層28和導(dǎo)體墊38，并且可以至少部分地覆蓋導(dǎo)體墊38的上表面。機(jī)械保護(hù)層42覆蓋濕氣鈍化層40的上表面，并且可以完全覆蓋濕氣鈍化層40。機(jī)械保護(hù)層42還可以延伸至覆蓋導(dǎo)體墊38的上表面的邊緣。粘合層54、第三導(dǎo)體層56、第四導(dǎo)體層52、阻擋層48和焊料層46可以具有第一端，其與濕氣鈍化層40和機(jī)械保護(hù)層42相鄰并鄰接，在側(cè)端204，206附近延伸，并且沿著電阻的底部208的至少一部分延伸，如圖1和2中實(shí)例所示。

如圖14所示的另一個(gè)實(shí)施方案中，不是如圖14所示在導(dǎo)體墊38下方延伸，而是合金結(jié)合層14可以沿著基板的上表面交替地延伸較短的距離(顯示為延伸至圖14中的線d1)，并且在熱噴涂電阻層18的正下方延伸，但不延伸到粘合層28的下方。在圖14的實(shí)施方案中，直接施加粘合層28至合金結(jié)合層14和熱噴涂電阻層18的相對(duì)側(cè)上的基板12上，并且可以施加和定位額外層，如圖1-6和圖14所示。

根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的制造薄膜電阻的示例性方法在圖9-11中示意性地示出。如圖9所示，在步驟100中，選擇基板12?；?2可以是例如氧化鋁或氮化鋁基板。在步驟103中，定位機(jī)械掩膜以限定電阻面積a，并且因此限定電阻的電阻值v?？梢愿鶕?jù)圖12的步驟101-103，提供電阻面積a的大小和選擇機(jī)械掩膜開口24的尺寸以提供特定電阻值v。在步驟104中使用機(jī)械掩膜技術(shù)沉積合金結(jié)合層14。合金結(jié)合層14可以是通過pvd工藝施加的薄膜鎳合金。在步驟105中，使用熱噴涂工藝將熱噴涂材料16噴涂在合金結(jié)合層14上，形成熱噴涂電阻層18。熱噴涂材料16可以是銅合金、鎳合金、鈦合金或鉭合金。在根據(jù)本發(fā)明制造薄膜電阻的示例性工藝中，使用鎳合金粘合層28，然后用鎳合金熱噴涂材料16進(jìn)行熱噴涂。

如步驟106所示，為了形成導(dǎo)體墊38，在鄰近熱噴涂電阻層18的相對(duì)側(cè)端的熱噴涂電阻層18的上表面或第一表面上沉積合金粘合層28。也施加合金粘合層28到熱噴涂電阻層18的相對(duì)側(cè)上的合金結(jié)合層14的上表面或第一表面的至少一部分，如圖1和2所示。合金粘合層28可以是pvd施加的薄膜鈦合金。

如圖9所示，示意性地示出了用于形成導(dǎo)體墊38的步驟。在步驟107中，施加第一導(dǎo)體層32到合金粘合層28上。第一導(dǎo)體層32可以是pvd施加的薄膜金或銅導(dǎo)體層。在步驟108中，施加第二導(dǎo)體層36至第一導(dǎo)體層32上。第二導(dǎo)體層36可以是金或銅，并且可以通過熱噴涂或電鍍技術(shù)施加。

轉(zhuǎn)到圖10，沿著熱噴涂電阻層18的上表面的長度施加外涂層50，并且覆蓋熱噴涂電阻層18的大部分以及導(dǎo)體墊38的部分，如圖1和4所示。在步驟109中，施加濕氣鈍化層40?？梢酝ㄟ^絲網(wǎng)印刷施加濕氣鈍化層40。濕氣鈍化層40覆蓋熱噴涂電阻層18的上表面的可以是大部分長度的長度，并且可以與導(dǎo)體墊38的邊緣部分相鄰延伸并且重疊，如圖4所示。在步驟110中，例如通過絲網(wǎng)印刷來施加機(jī)械保護(hù)層42。機(jī)械保護(hù)層42覆蓋濕氣鈍化層40的中心部分，并且還可以覆蓋與濕氣鈍化層40相鄰的導(dǎo)體墊38的上表面的部分，如圖1、2和4所示。外涂層50有助于密封和保護(hù)電阻上表面的部分。

轉(zhuǎn)到圖11，從電阻的頂側(cè)202(圖中所示的方向)向電阻的底側(cè)208提供電連接。在步驟111中，施加鎳合金粘合層54到基板上，沿著基板12的與合金結(jié)合層14的側(cè)端相鄰的上表面，沿著基板表面的對(duì)側(cè)，并且沿著基板12底面的一部分延伸，如圖1、2、5和6所示。合金粘合層54可以是鎳合金，并通過pvd工藝施加。在步驟112中，施加第三導(dǎo)體層56到合金粘合層54上，其從機(jī)械保護(hù)層的相鄰的相對(duì)端延伸并且與導(dǎo)體墊38的相對(duì)上表面重疊，沿著基板的相對(duì)側(cè)表面、并沿著基板12的部分底表面而延伸，如圖1、2、5和6所示。第三導(dǎo)體層56可以是pvd施加的薄膜鎳合金導(dǎo)體層。在步驟113中，與第三導(dǎo)體層56重疊地施加第四導(dǎo)體層52，如圖1、2、5和6所示。第四導(dǎo)體層52可以是電鍍鎳或銅。在步驟114中，例如通過電鍍來施加鎳阻擋層。在步驟115中，施加精整焊料層46，其可以是“熱浸”或電鍍錫或錫/鉛合金。

應(yīng)當(dāng)理解，圖9-12中所示的步驟可以按照薄膜電阻制造商的制備和制備需求和設(shè)備的順序進(jìn)行。圖9-12以說明性的順序示出根據(jù)本發(fā)明制造薄膜電阻的步驟，但是，在順序方面可以變化。此外，薄膜電阻技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識(shí)到，可以在制造工藝中的各個(gè)步驟期間使用和/或以其它方式調(diào)整幾個(gè)制造變量(例如，使用的設(shè)備類型、壓力、溫度、環(huán)境)。

還應(yīng)當(dāng)理解，雖然已經(jīng)描述了各種粘合、結(jié)合和導(dǎo)體層，但是對(duì)于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的電阻，并不都是必要的。層中的變化的實(shí)例包括但不限于以下。

如圖13所示，熱噴涂電阻層18可以直接施加到基板12的表面，以形成熱噴涂電阻元件，而不使用合金結(jié)合層14。可以使用如本文所述的額外層和工藝進(jìn)一步制造電阻。

可以通過直接施加熱噴涂合金到熱噴涂電阻層18以形成導(dǎo)體墊38，而不施加粘合層28。

如圖20所示，在施加合金結(jié)合層14之前，直接施加熱噴涂合金到基板12的表面，以形成熱噴涂導(dǎo)體層58，其中熱噴涂導(dǎo)體層58用作導(dǎo)體墊。然后可以直接施加合金結(jié)合層14到基板12的表面上，重疊到熱噴涂導(dǎo)體層58上。然后施加熱噴涂合金到合金結(jié)合層14的表面上，包括熱噴涂導(dǎo)體層58上的重疊區(qū)域。也可以施加如本文所述的各種額外的層。

pvd施加的銅合金導(dǎo)體層可以直接施加到導(dǎo)體墊38的表面，延伸到基板12的表面上，在電阻側(cè)端204，206附近延伸到基板12的底部，由此代替鎳合金粘合層28和鎳合金導(dǎo)體層32。

pvd銅合金還可以與諸如鎳合金的合金粘合層結(jié)合，直接施加到導(dǎo)體墊38的表面，延伸到基板12的表面，在電阻的側(cè)端204，206附近并且延伸到基板12的底部，從而代替或替代圖5中所示的鎳合金粘結(jié)層54和鎳合金導(dǎo)體層56。

圖8a示出了使用熱噴涂技術(shù)制造的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的電阻10的俯視圖，而圖8b示出電阻10的仰視圖。根據(jù)本發(fā)明的成品薄膜電阻具有類似于典型的薄膜片式電阻的外觀，但是可以以低得多的成本和遠(yuǎn)低于典型薄膜產(chǎn)品的電阻值制造，所述典型的薄膜片式電阻不具有本文所述熱噴涂技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。

使用根據(jù)本發(fā)明的熱噴涂技術(shù)制造薄膜電阻樣品，如圖16-19所示。圖16-19示出了根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，在各種放大倍數(shù)下，示例性薄膜電阻的橫截面的放大圖像。如圖16-19所示，使用氧化鋁基板12形成薄膜電阻10。將pvd施加的薄膜鎳合金結(jié)合層14施加到基板12的上表面的一部分上。熱噴涂鎳鉻合金到合金結(jié)合層14的一部分上以形成熱噴涂電阻元件20。在熱噴涂電阻層18的上表面的一部分上絲網(wǎng)印刷濕氣鈍化層40，并將機(jī)械保護(hù)層42絲網(wǎng)印刷在濕氣鈍化層40的一部分上，形成外涂層50。

為了形成導(dǎo)體墊38，將pvd施加的薄膜鈦合金粘合層28施加在熱噴涂電阻層18的上表面的側(cè)面。將pvd施加的薄膜金第一導(dǎo)體層32施加到合金粘合層28上。金第二導(dǎo)體層36電鍍到第一導(dǎo)體層32上。

為了電連接電阻的上側(cè)和下側(cè)，通過電鍍施加鎳阻擋層48，其從導(dǎo)體墊38沿著基板12的側(cè)面，并且沿著基板的底部的部分延伸。通過pvd在粘合層上施加薄膜鎳合金導(dǎo)體層56。通過電鍍?cè)阪嚭辖饘?dǎo)體層56上施加銅導(dǎo)體層52。通過電鍍?cè)阢~導(dǎo)體層52上施加鎳阻擋層48。在鎳阻擋層48上施加熱浸無鉛焊料層46。

在圖16-19所示的實(shí)施例中，使用鎳鉻合金作為熱噴涂材料16。此外，根據(jù)本發(fā)明，也可以使用其它金屬合金如和或包括但不限于包含銅、鉭和鈦的金屬合金來制造低電阻值薄膜電阻。熱噴涂材料16可以是選擇用于實(shí)現(xiàn)特定電性能的合金的組合，例如特定的電阻溫度系數(shù)(tcr)分布圖(例如，凈平坦的tcr分布圖)或電阻率。

應(yīng)當(dāng)理解，前述內(nèi)容僅作為說明而不是作為任何限制?？梢灶A(yù)期，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)所描述的實(shí)施方案進(jìn)行各種替代和修改。已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)理解并且對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，可以在本發(fā)明的詳細(xì)描述中舉例說明許多物理變化，其中只有少數(shù)在本發(fā)明的詳細(xì)描述中是示例性的，這些變化可以在不改變本發(fā)明實(shí)施方案的構(gòu)思和原理的情況下進(jìn)行。還應(yīng)當(dāng)理解，僅包括優(yōu)選實(shí)施方案的一部分的許多實(shí)施方案是可行的，這些實(shí)施方案不會(huì)相對(duì)于這些部分改變本文體現(xiàn)的發(fā)明構(gòu)思和原理。因此，本發(fā)明的實(shí)施方案和可選配置在所有方面都被認(rèn)為是示例性的和/或說明性的而不是限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是前述描述來表示，并且因此落入所述權(quán)利要求的等同物的含義和范圍內(nèi)的所有替代實(shí)施方案和對(duì)此的改變將包含在本發(fā)明中。