专利名称：微型低电压低阻值电流感测器的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种电流感测器的制造方法，特别是指一种微型低电压低阻值电流感测器的制造方法。
背景技术：
众所周知，电流感测器最常运用在伺服器(Server)，桌上型电脑的电源供应器的保护电路、充电器(charger)的控制电路中等的控制IC，其中，应用于电源供应器与马达控制电路，是作为一保护电路并来控制电流与其作用，例如，应用于电源供应器时，可控制充或放电电流并稳定负载；应用于马达时，则可控制转速，请参图1，该图是一典型的保护电路，符号Re即为电流感测器，该电路图中，如果负载电流低时，电流在方向1中流动，而当负载电流增加到某一水平而使电晶体Tr2通电时，电流即/顺着方向2流动，且使得电晶体Tr1开路，藉此，负载(load)即可受到保护；而因上述电子或电力设备所需的电流比较大，依P＝I2R，故所用的电阻就需比较小，否则所产生的热量就很大。另外，在电脑的中央处理器(CPU)以电流来控制的金氧半导体(MOS)芯片中，往往因省电的考虑，在设计上都以低电压为主，故所产生的电流都比较高，为了解决此问题电流感测器中的电阻，在设计上的考虑上，就需要用比较低的阻值，以减少热量的产生。
习见的电流感测器重要的有下列数种A.金属箔型电流感测器(Metal Foil Current detector)其构造如图2A所示，是由金属端子201、202，被夹设于其间的合金板203，以及被覆于合金板203上的树脂保护膜204所构成，是种金属箔型电流感测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＝片电阻Ω/2，l＝电阻器长度，w＝电阻器宽度，当厚度较厚时，其Rs值就比较低，故可得到比较低的电阻。
此种金属箔型电流感测器有下列缺点1、金属都有其柔软性，当需要比较高的阻值时，金属片的厚度就要比较薄，金属片越薄，其操作性就越差，制造的合格率也就越低，故其阻值适用范围只能在1～10mΩ之间。
2、金属越薄，需要比较厚的树脂来作支撑，但树脂愈厚，其热传导就比较差，故只能限制使用在低压的产品。
3、阻值修整只能用机械式的修整方法，其准确性较差。
B.插件型电流感测器其构成如图2B所示，包括有基板211，形成于其上的金属箔212，以及与金属箔212相接的端子体导线213、214，其端子体导线213、214形成插销，以便与电路板插接，目前此种插件型电流感测器的制造方法是，利用旋转涂布的方式将环氧树脂涂布在基板上，再将金属箔黏在基板上面压合后，利用微显影工艺，将金属片蚀刻成所需的线路，然后再利用蚀刻方式和激光修整方式修整阻值，故，其精确度高。
但是，此种插件型电流感测器有下列缺点1.由于插件型电流感测器的特点是用来插接于电路板上，故需要一些额外的工时作端子体导线的连接，在制造成本的考虑上，是比较差的。
2.因需要端子导线，而端子体导线会产生电阻，其将限制其产品无法使用于低微欧姆的产品。
3.无SMD(表面黏贴)结构，客户在使用时，需用人工来插件，会增加加工成本。
4.无散热机构，只能限制于低功率的产品上。
C.薄膜低阻型电流感测器如图2C所示，薄膜低阻型电流感测器的制作是，在氧化铝的基板221上利用蒸镀式溅镀的技术将金属或金属的合金镀在氧化铝的基板上，作为电阻层222，再利用激光的修整技术，将薄膜修整到准确值，然后，形成电极223，且被覆保护膜224。由于电阻层222利用激光修整，故准确性较高。
但是，此种薄膜低阻型电流感测器也有下列缺点1.薄膜电阻，因制造上的特性是采用真空工艺，在膜的成长速率方面，比其他方法低，一般所能用的电阻范围就只能限制在10微欧姆以上的产品。
2.由于成长速率慢，制造成本也会比较高。
3.在散热方面，因没有热散机构，故只能限制在低压的产品。D.厚膜型电流感测器如图2D所示，厚膜电流感测器的电阻层232，其制作是利用印刷、烧结的方式来制作，故在制造成本上是比较具有竞争性，然而，厚膜型电流感测器也有下列缺点1.由于厚膜工艺的电阻胶是由金属与玻璃作键结，金属本身，并无接合能力，故其电阻值要作得很低，实在不容易，其产品的适用范围在10微欧姆以上。
2.厚膜型电流感测器虽然可以用激光修整的方式来调整其阻值，但因材料本身玻璃接合的特性，在激光修整后比较容易产生微裂(Micro crack)，故只能限制使用在低电压的产品。
3.在散热方面与低阻机构方面，也无此设计，故只能限制在低电压的产品。E.高温共烧陶磁(MLCC)与低温共烧陶磁工艺式电流感测器此种电流感测器的工艺有些类似厚膜式电流感测器，唯一不一样的是采取高温(850℃以上)共烧结的方式，将陶磁材料242与电阻层241共同烧结，再形成电极243、244，因为所使用的材料不同，故其优缺点与厚膜工艺类似，但因电阻体与基材是一起作烧结的，故无法用激光来修整阻值，在阻值的准确性是所有产品中最差的。
有鉴于习见的电流感测器有上述缺点，本发明人针对该些缺点研究改进之道，经长时研究终有本发明的产生。
发明内容
因此，本发明即旨在提供一种微型低电压低阻值电流感测器的制造方法，依本发明的此种微型低电压低阻值电流感测器的制造方法，其是以独特的基板作为感测器本体，且有独特的电极设计，利用微机电的电铸技术(electric casting)，将电极加厚，以减少电极所带来的电阻。
依本发明的此种微型低电压低阻值电流感测器的制造方法，其可依所使用的功率，设计不同形状的散热机构于基板背面，再利用电铸技术，将散热机构加高，增加散热效果，此为本发明的次一目的。
依本发明的此种微型低电压低阻值电流感测器的制造方法，其基板的使用有很大的弹性，可依不同使用功率来决定使用何种基板，此为本发明的再一目的。
依本发明的此种微型低电压低阻值电流感测器，其具有激光修整的设计，使其阻值能更精准，此为本发明的一目的。
依本发明的此种微型低电压低阻值电流感测器的制造方法，其所制造的电流感测器具有SMD(表面粘着)设计，使用上更为方便，此为本发明的又一目的。
依本发明的此种微型低电压低阻值电流感测器的制造方法，其所制造的电流感测器，电阻可依不同的需求，使用不同厚度的片材来符合不同客户的需求，在生产上有很大的弹性，此为本发明的再一目的。
依本发明的微型低电压低阻值电流感测器的制造方法，其可使用印刷电路板的压合工艺来制造感应器本体的基板，可大量生产，降低生产成本，此为本发明的另又一目的。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下一种微型低电压低阻值电流感测器的制造方法，包括下列步骤以多层板体压合成为制造感测器本体的基板；感测器本体的基板获得后，于其上、下两侧面上分别被覆一层干膜光阻；对所述干膜光阻曝光、显影而形成图样；
对形成图样的电阻层与电极层进行蚀刻、去除不要的电阻层与电极层，而形成电极、电阻与散热机构于电极上，被覆铜而形成电极的加厚层，及散热机构的加厚层；以激光修整电阻；以树脂作为保护层，将电阻被覆；将上述步骤所得的板状体切割成为条状；形成分别与端面电极相接触的侧面电极；将上一步骤所得的条状体切割成为粒状；以及将粒状体滚镀。
至于本发明的详细制造方法、应用原理、作用与功效，则参照下列依附图所作的说明即可得到完全的了解。
图1为电流感测器应用电路的一例；图2A为习见金属箔型电流感测器的示意图；图2B为习见插件型电流感测器的示意图；图2C为习见薄膜低阻型电流感测器的示意图图2D为习见厚膜型电流感测器的示意图；图2E为高低温共烧陶磁工艺式电流感测器的示意图；图3本发明的制造方法所制造电流感测器的立体示意图；图4A～图4E为本发明的制造方法部分步骤立体示意图；图5A～图5K为本发明的制造步骤说明图。
具体实施例方式
图1～图2E所示为习见的电流感测器的制造方法所制得的电流感测器，其构造、制造与优、缺点已详述如上，此处不再重复叙述。
如图3所示，本发明的此种电流感测器，主要是由感测器本体1以及设于感测器本体两端的电极2所构成，其中，感测器本体1包括有以多层板体构成的基板，最中央的板体为中间基层10，中间基层10较佳的是以铝的氧化物或铝的氮化物或金属板体所构成，中间基层10的上、下侧为散热胶片11、12，位于上侧的散热胶片11，其表面上贴附电阻层13，位于下侧的散热胶片12表面上，则贴附散热层14；散热胶片11、12的材料为FRP胶或高传热胶，散热层14较佳的为铜，电阻层13则为金属箔片，在金属箔片的电阻层13上，可被覆局部/或全部保护层15，散热层14的表面上，则全部被覆一保护层16，保护层15、16较佳的为树脂材料构成，此保护层可依不同功率的需求改变，可全部或局部被覆。
感测器本体两侧端的电极部2之上，有一电铸铜17、18，再利用溅镀法形成三面电极20最后再于其上滚镀铜、镍、锡或铅层。
请参图4A～图4E以及图5A～图5K，本发明的微型低电压低阻值电流感测器的制造方法首先以多层板体压合成为制造感测器本体的基板，其中，最中央的板体为中间基层10，其较佳的是以铝的氧化物或铝的氮化物或金属板体所构成，中间基层10的上、下侧为散热胶片11、12，位于中间基层10上侧的微热胶片11，其表面上贴附电阻层13，位于下侧的散热胶片12表面，则贴附散热层14；散热胶片11、12的材料可为FRP胶或高传热胶，散热层14较佳的为铜，电阻层13则为金属箔片(如图4A与图5A)。
感测器本体的基板1利用压合获得后，先于其上、下两侧面上分别被覆一层干膜光阻21、22(如图5B)，再对该层干膜光阻曝光、显影，形成图样(pattern)31、32(如图5C)，其次，分别以蚀刻、去除部分电阻层(如图5D所示)形成电阻132、134……及电极131、133……，以及散热机构141、142……，再于电极131、133……上，以微机电电铸技术(electric casting)电铸铜，形成电极131、133……的加厚层171、172……，以及散热机构141、142……的加厚层161、162、163……(如图5E所示)；接着，以激光修整电阻132、134……(如图4B与图5F所示)；再以树脂作为保护层181、182……将电阻132、134……被覆；然后，切割成为条状(如图4C与图5F所示)；进一步，以溅镀法形成分别与成对的端面电极171、172……相接触的侧面电极201、202……(如图5I所示)，溅镀侧面电极时，较佳的以Ti或Cr或NiCr或TiW作为附着层，而以Cu或Ni或NiCu合金作为导电层；侧面电极形成后，切割成为粒状(如图4D与图5J所示)，最后滚镀Cu、Ni、SnPb，即得本发明的微型低电压低阻值电流感测器(如图5K所示)。
本发明的上述的制造方法所得的电流感测器，其基板背面具有散热机构，散热效果的设计可依不同功率设计不同型状与其利用微机电的电铸技术将电极加厚到不同的厚度得到的结果，将可减少从电极所带来的电阻，其感测器本体以五个板体构成，利用PC板的压合工艺即可获得，不但可大量生产，更可降低生产成本。
从上所述可知，本发明的此种微型低电压低阻值电流感测器制造方法所制造的电流感测器确实具有减少电极电阻，增加散热功能的效果，而该等功效确实可以改进习见电极电阻较大，散热不佳之弊。而且，其并未见诸公开使用。
需陈明的是，以上所述是本发明较佳具体的实施例，若依本发明的构想所作的改变，其产生的功能作用，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的范围内。
权利要求
1.一种微型低电压低阻值电流感测器的制造方法，其特征在于，包括下列步骤以多层板体压合成为制造感测器本体的基板；感测器本体的基板获得后，于其上、下两侧面上分别被覆一层干膜光阻；对所述干膜光阻曝光、显影而形成图样；对形成图样的电阻层与电极层进行蚀刻、去除不要的电阻层与电极层，而形成电极、电阻与散热机构；于电极上，被覆铜而形成电极的加厚层，及散热机构的加厚层；以激光修整电阻；以树脂作为保护层，将电阻被覆；将上述步骤所得的板状体切割成为条状；形成分别与端面电极相接触的侧面电极；将上一步骤所得的条状体切割成为粒状；以及将粒状体滚镀。
2.如权利要求1所述的微型低电压低阻值电流感测器的制造方法，其特征在于制造感测器本体的基板最中央的板体为中间基层，其较佳的是以氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)或金属板体所构成；中间基层的上、下侧为散热胶片，散热胶片的材料为FRP胶或其他散热较好的胶质；位于上侧的散热胶片，其表面上贴附电阻层；位于下侧的散热胶片表面，则贴附散热层；散热层的材料较佳的铜，电阻层则为金属箔片。
3.如权利要求2所述的微型低电压低阻值电流感测器的制造方法，其特征在于散热胶片的材料为高传热胶。
4.如权利要求1所述的微型低电压低阻值电流感测器的制造方法，其特征在于电极的加厚层与散热机构的加厚层以微机电的电铸技术电铸铜而形成。
5.如权利要求1所述的微型低电压低阻值电流感测器的制造方法，其特征在于溅镀侧面电极时，较佳的以Ti或Cr或NiCr或TiW作为附着层，而以Cu或Ni或NiCu合金作为导电层。
6.如权利要求1所述的微型低电压低阻值电流感测器的制造方法，其特征在于粒状体以Cu、Ni、SnPb滚镀。
全文摘要
本发明公开了一种微型低电压低阻值电流感测器的制造方法，该种制造方法所得的具有感测器本体以及设于感测器本体两端的电极；感测器本体是以一中间基层，设于中间基层上、下侧的散热胶片，位于上层散热胶片的上的电阻层，位于下层散热胶片表面上的散热层所压合成的基板，压合成为基板，其次于基板上、下表面被覆干膜光阻层，再对该干膜光阻层曝光、显像、形成图样，然后蚀刻形成电极与电阻层、再去除光阻层，再于电极层上电铸铜，将电极加厚，以减少电极的电阻，以及加高散热机构，又经激光修整、被覆保护层，将其切割成为条状，予以溅镀侧面电极，最后切割成为粒状，滚镀金属而得。
文档编号H01C17/00GK1484256SQ0213072
公开日2004年3月24日 申请日期2002年9月18日 优先权日2002年9月18日
发明者王钟雄 申请人:乾坤科技股份有限公司