《厚膜電阻板及其製造方法》是四平市吉華高新技術有限公司於2011年5月31日申請的專利，該專利的公布號為CN102324289A，授權公布日為2012年1月18日，發明人是張飛林、高紅梅、王旭、張曉武、劉宏、谷雲峰、宋毅華。
《厚膜電阻板及其製造方法》包括基板、電極、導帶、至少一個電阻膜層、還可以包括覆蓋於導帶上的保護層；所述基板為撓性基板。該發明還公開了一種製作厚膜電阻板的方法，包括在一塊撓性基板上設定多個呈矩陣排列的厚膜電阻板單元。該發明厚膜電阻板可以曲翹和折彎，具有耐磨性強、線性好、壽命長等特點；該發明提供的厚膜電阻板的製備方法適合於工業化、大批量生產製造。
2016年9月，《厚膜電阻板及其製造方法》獲得第二屆吉林省專利獎優秀獎。
（概述圖為《厚膜電阻板及其製造方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：厚膜電阻板及其製造方法
- 別名：厚膜電路板及其製造方法
- 申請人：四平市吉華高新技術有限公司
- 申請日：2011年5月31日
- 申請號：2011101430840
- 公布號：CN102324289A
- 公布日：2012年1月18日
- 發明人：張飛林、高紅梅、王旭、張曉武、劉宏、谷雲峰、宋毅華
- 地址：吉林省四平市鐵東區南五經街555號
- Int.Cl.：H01C7/00(2006.01)I、H01C1/14(2006.01)I、H01C17/00(2006.01)I、H01C17/065(2006.01)I等
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
截至2011年5月，汽車工業的迅猛發展帶動了汽、機車電子技術的更新換代。汽車環保、節能技術日益得到業界的廣泛重視，2011年前，中國國內汽、機車發動機燃油系統的直噴（電噴）時代已經來臨。節氣門位置感測器是發動機燃油電噴系統的一個重要感測器，是用來實時檢測車輛發動機工況的感測器之一，主要用於檢測發動機節氣門閥體的開放角度、位置並將該角度（位置）信號以電流或電壓數據傳輸到電噴系統ECU，由ECU根據該數據計算並調節噴油器和氣門閥，使兩者達到合適的比例狀態，從而保證燃油和潔淨空氣的混合比例能始終保持在完全燃燒的最佳狀態，從而使發動機在工作過程中達到節約燃油，減少環境污染的要求。電阻板產品作為節氣門位置感測器的關鍵零部件，能將節氣門閥體的開放角度、位置以特定的線性電阻值方式轉換為輸出電壓（流）信號，使節氣門閥體的機械位置轉換為模擬信號，實現了電控功能。
在2011年5月之前的技術中，已經出現採用先進厚膜微電子工藝製備的厚膜電阻板。在業已公布的中國發明專利，申請號：200810029184.9，公布了一種基於陶瓷基板，材制為96％AL2O3的厚膜電阻板，提供了一種典型的節氣門位置感測器用厚膜電阻板。該電阻板採用硬質的AL2O3（氧化鋁）陶瓷作為基體材料。眾所周知，氧化鋁材質屬於剛性基體材料，因此，所形成的產品成品具有無法彎折、曲翹的特點，故而，該類產品只能使用於具有平面功能的節氣門位置感測器系統中，對於具有曲軸面或線性補償功能的節氣門系統則無法套用。因此，基於氧化鋁基體的該類產品的使用範圍比較有限，無法充分滿足中國國內汽車燃油直噴系統規格多、品種雜的多元化需求。
另外，上述中國專利中，厚膜電阻板的生產工藝採用了先進厚膜微電子工藝，陶瓷基片被事先以雷射或其他切割方式分割成具有特定設定特徵的縱橫劃槽或者劃線。此種方式雖然獲得了較好的產品分割成片特性，有利於工業加工。但雷射劃片成本高昂，效率不高，進一步限制了產品的使用。更進一步，該發明的發明人注意到，採用厚膜陶瓷工藝需要較高的工藝溫度，產品過程能源消耗較大，不利於提高產品競爭力。再進一步，由於上述厚膜電阻板所採用的電阻印刷材料為碳膜電阻漿料，該種材料的主要成分為單組分或多組份的低溫熱固性樹脂。在工藝實踐中，由於材料膨脹係數的不匹配性，通常很容易產生AL2O3基板與碳膜漿料在低溫固化過程中產生結合力不強的可能，因此產品的附著性能不好，進一步影響感測器電阻板的耐磨性。再者，氧化鋁陶瓷表面實質上是凹凸不平的，進一步具體地說，氧化鋁陶瓷的表面光潔度影響膜層的均勻性和附著力，因而進一步影響感測器電阻板的線性度。總之，上述2011年5月之前技術中的電阻板，一方面限制了厚膜陶瓷板產品的套用範圍。另一方面，由於已有技術上的不成熟，產品質量的可靠性還無法滿足汽車工業苛刻的技術要求。
發明內容
專利目的
《厚膜電阻板及其製造方法》所要解決的技術問題是針對上述2011年5月之前技術的不足，提供一種具有撓性特徵並且各材料間熱膨脹係數一致的厚膜電阻板、厚膜電阻板長帶以及所述厚膜電阻板的製作方法。該厚膜電阻板能夠彎折和典翹，擴大了適用範圍；也具有更高的線性度，提高了產品的耐磨性和壽命。該厚膜電阻板長帶適用於大規模工業化生產製造，提供了生產效率。
技術方案
《厚膜電阻板及其製造方法》的厚膜電阻板採取的技術方案為：一種厚膜電阻板，包括基板、至少一個電阻膜層、至少一個左電極膜層和至少一個右電極膜層，所述電阻膜層、左電極和右電極設定在基板上，所述電阻膜層的左端與左電極膜層相接觸，電阻膜層的右端與右電極膜層相接觸，所述基板為撓性基板。採用撓性基板，使該發明獲得了可以典翹、折彎的特點，有利於產品裝配，進一步擴大產品的適用範圍。
作為該發明進一步改進的技術方案，所述左電極膜層和（或）右電極膜層由順次連線的電極焊板、電極導帶和接觸電極組成，接觸電極與電阻膜層相接處。設定電極焊板、電極導帶和接觸電極能夠靈活的設定電極膜層以及厚膜電阻板的形狀，以適用於各種實際場合。作為該發明進一步改進的技術方案還包括保護層，所述保護層覆蓋在電極導帶上面。保護層用於保護電極導帶，避免電極導帶的磨損和點損失或者短路和短路的情況。
作為該發明進一步改進的技術方案，所述撓性基板為高分子聚醯亞胺簿膜材料；所述左電極膜層和右電極膜層為高分子導電銀膠、低溫熱固性樹脂銀膠或濺射金屬合金；所述的電阻膜層為納米級碳膜樹脂材料。撓性基片通常選用耐高溫的撓性聚醯亞胺薄膜，因此該厚膜電阻板可以典翹和折彎點，有利於產品裝配，進一步擴大了產品的適用範圍。高分子導電銀角和低溫熱固性樹脂銀膠容易與撓性聚醯亞胺薄膜在熱膨脹係數上獲得一致，因而，在工藝上更易獲得較好的漿料附著力和印刷平整特性，進一步提高了產品的耐磨性和壽命，同時產品的線性度也得到了很好的提高，產品的質量水平和可靠性顯著提高。
就上述厚膜電阻板的製作方法而言，該發明採取的技術方案為：一種製造上述厚膜電阻板的方法，包括以下步驟：
A：製備具有擾性結構的基板，在基板上設定若干矩陣結構；
B：在撓性基片上採用厚膜絲印方法印刷至少兩對相互成對的左電極膜層和右電極膜層，左電極膜層和右電極膜層為預留的用於設定電阻膜層的位置，然後置入低溫固化爐中固化；
C：在撓性基片上採用厚膜絲印方法印刷至少兩個設定形狀的電阻膜層，電阻膜層位於步驟B中所預留的位置並且電阻膜層兩端分別與左電極膜層和右電極膜層相接觸，每個電阻膜層及其兩端的左電極膜層和右電極膜層為一個厚膜電阻板單元，每個厚膜電阻板單元相互平行形成矩陣式設定，從而形成厚膜電阻板長帶，然後將厚膜電阻板長帶置入低溫固化爐中固化；或者，在撓性基片上採用掩膜蒸鍍或刻蝕方法設定至少兩對相互成對的左電極膜層（3）和右電極膜層，左電極膜層和右電極膜層之間為預留的用於設定電阻膜層的位置；
D：將上述厚膜電阻板單元從厚膜電阻板長帶上切割下來，形成獨立的厚膜電阻板。
該發明在一塊基板上設定多個電阻膜層，每個電阻膜層兩端設定左電極膜層和右電極膜層，每個電阻膜層與每個左電極膜層和右電極膜層為一個厚膜電阻板單元，多個厚膜電阻板單元之間呈矩陣式的規則排列，可以大批量生產該產品，因而，生產效率獲得了足夠保證，能滿足工業化大批量生產製造之需。
作為該發明進一步改進的技術方案，在步驟C和步驟D之間，還包括在所述厚膜電阻板長帶的表面設定保護層並將設定保護層後的厚膜電阻板置入低溫固化爐中固化的步驟。保護層用於保護電極導帶，避免電極導帶的磨損和點損失或者短路和短路的情況。作為該發明進一步改進的技術方案，每個厚膜電阻板單元的周邊設有切割線。切割線能夠方便切割電阻板，提高了工作效率。作為該發明進一步改進的技術方案，在步驟D中，採用衝壓、模切或人工裁切的方法將厚膜電阻板單元從厚膜電阻板長帶上切割下來。
作為該發明進一步改進的技術方案，在步驟B中，優選採用200℃低溫熱固性樹脂銀漿印刷電極膜層，或者，也可以採用掩膜蒸鍍或刻蝕方法設定電極膜層；所述撓性基片為高分子聚醯亞胺簿膜材料；在步驟2中採用納米級碳膜漿料印刷電阻膜層。撓性基片通常選用耐高溫的撓性聚醯亞胺薄膜，因此該厚膜電阻板可以典翹和折彎點，有利於產品裝配，進一步擴大了產品的適用範圍。高分子導電銀角和低溫熱固性樹脂銀膠容易與撓性聚醯亞胺薄膜在熱膨脹係數上獲得一致，因而，在工藝上更易獲得較好的漿料附著力和印刷平整特性，進一步提高了產品的耐磨性和壽命，同時產品的線性度也得到了很好的提高，產品的質量水平和可靠性顯著提高。
改善效果
《厚膜電阻板及其製造方法》採用的高分子導電銀膠和低溫熱固性樹脂銀膠容易與撓性聚醯亞胺薄膜在熱膨脹係數上獲得一致，因而，在工藝上更易獲得較好的漿料附著力和印刷平整特性，進一步提高了產品的耐磨性和壽命，同時產品的線性度也得到了很好的提高，產品的質量水平和可靠性顯著提高。該發明厚膜電阻板的製作方法，採用膨脹係數一致的撓性基片和低溫熱固性樹脂銀膠，使該厚膜電阻板具有更好的印刷平整性，也使厚膜電阻板上的電極膜層獲得更好的附著力；每個厚膜電阻板單元為矩陣式的規則排列，因此可以大批量生產，提高了生產效率。
附圖說明
圖1是該發明厚膜電路板的結構示意圖。
圖2是該發明厚膜電路板的基板示意圖。
圖3是該發明實施例2中厚膜電阻板長帶的結構示意圖。
權利要求
1.一種厚膜電阻板，包括基板（1）、至少一個電阻膜層（2）、至少一個左電極膜層（3）和至少一個右電極膜層（4），所述電阻膜層（2）、左電極膜層（3）和右電極膜層（4）設定在基板（1）上，所述電阻膜層（2）的左端與左電極膜層（3）相接觸，電阻膜層（2）的右端與右電極膜層（4）相接觸，其特徵在於：所述基板（1）為撓性基板。
2.根據權利要求1所述的厚膜電阻板，其特徵在於：所述左電極膜層（3）和/或右電極膜層（4）由順次連線的電極焊板（5）、電極導帶（6）和接觸電極（7）組成，接觸電極（7）與電阻膜層（2）相接觸。
3.根據權利要求2所述的厚膜電阻板，其特徵在於：還包括保護層（8），所述保護層（8）覆蓋在電極導帶（6）上面。
4.根據權利要求1或2或3所述的厚膜電阻板，其特徵在於：所述撓性基板為高分子聚醯亞胺簿膜材料；所述左電極膜層（3）和右電極膜層（4）為高分子導電銀膠或者低溫熱固性樹脂銀膠；所述的電阻膜層（2）為納米級碳膜樹脂材料。
5.一種製造權利要求1-4中任一項所述的厚膜電阻板的方法，包括以下步驟：
A：製作具有擾性結構的基板（1），在基板上設定若干矩陣結構；
B：在撓性基片（9）上採用厚膜絲印方法印刷至少兩對相互成對的左電極膜層（3）和右電極膜層（4），左電極膜層（3）和右電極膜層（4）之間為預留的用於設定電阻膜層（2）的位置（12），然後置入300度或以下低溫固化爐中固化；或者，在撓性基片（9）上採用掩膜蒸鍍或刻蝕方法設定至少兩對相互成對的左電極膜層（3）和右電極膜層（4），左電極膜層（3）和右電極膜層（4）之間為預留的用於設定電阻膜層（2）的位置（12）；
C：在撓性基片（9）上採用厚膜絲印方法印刷至少一個設定形狀的電阻膜層（2），電阻膜層（2）位於步驟（1）中所預留的位置（12）並且電阻膜層（2）兩端分別與左電極膜層（3）和右電極膜層（4）相接觸，每個電阻膜層（2）及其兩端的左電極膜層（3）和右電極膜層（4）為一個厚膜電阻板單元（10），每個厚膜電阻板單元（10）相互平行形成矩陣式排列，從而形成厚膜電阻板長帶（11），然後將厚膜電阻板長帶（11）置入低溫固化爐中固化；
D：將上述厚膜電阻板單元（10）從厚膜電阻板長帶（11）上切割下來，形成獨立的厚膜電阻板。
6.根據權利要求5所述的製造厚膜電阻板的方法，其特徵在於：在步驟C和步驟D之間，還包括在所述厚膜電阻板長帶（11）的表面設定保護層（8）並將設定保護層（8）後的厚膜電阻板置入低溫固化爐中固化的步驟。
7.根據權利要求5所述的製造厚膜電阻板的方法，其特徵在於：每個厚膜電阻板單元（10）的周邊設有切割線（13）。
8.根據權利要求5所述的製造厚膜電阻板的方法，其特徵在於：在步驟D中，採用衝壓、模切或人工裁切方法將厚膜電阻板單元（10）從厚膜電阻板長帶（11）上切割下來。
9.根據權利要求6或7或8所述的製造厚膜電阻板的方法，其特徵在於：在步驟B中，採用200℃低溫熱固性樹脂銀漿印刷左電極膜層（3）和右電極膜層（4）；在步驟B中採用納米級碳膜漿料印刷電阻膜層（2）。
實施方式
- 實施例1
參見圖1和圖2，該厚膜電阻板，包括基板、至少一個電阻膜層、至少一個左電極膜層和至少一個右電極膜層，所述電阻膜層、左電極和右電極設定在基板上，所述電阻膜層的左端與左電極膜層相接觸，電阻膜層的右端與右電極膜層相接觸，所述基板為撓性基板。電阻膜層的左端與左電極膜層之間可以為部分重疊式覆蓋的方式相接處，也可以在端頭非重合式的接觸，該實施例中採用前一種接觸方式，並且電阻膜層的左端與左電極膜層之間相重合的程度可以根據實際需要而調整，同理，電阻膜層的右端與右電極膜層之間可以為部分重疊式覆蓋的方式相接處，也可以在端頭非重合式的接觸，該實施例採用前一種接觸方式，並且電阻膜層的右端與右電極膜層之間相重合的程度可以根據實際需要而調整。所述基板採用撓性基板，所述撓性基片通常選用耐高溫的厚度介於0.05～0.50毫米之間撓性聚醯亞胺薄膜，該實施例採用的厚度為0.15～0.20毫米。這樣使該發明獲得了可以典翹、折彎的特點，有利於產品裝配，進一步擴大產品的適用範圍。所述電阻膜層為兩個，相應的做電極膜層和右電極膜層也分別為兩個。
所述左電極膜層和/或右電極膜層由順次連線的電極焊板、電極導帶和接觸電極組成，接觸電極與電阻膜層相接處。由電極導帶連線電極焊板和接觸電極，這樣可以將電極導帶設為各種不同的形狀，設定電極焊板、電極導帶和接觸電極能夠靈活的設定電極膜層以及厚膜電阻板的形狀，以適用於各種實際場合。該實施例採用如圖1所示的形狀。還包括保護層，所述保護層覆蓋在電極導帶上面。保護層用於保護電極導帶，避免電極導帶的磨損和點損失或者短路和短路的情況。
所述左電極膜層和右電極膜層為高分子導電銀膠或者低溫熱固性樹脂銀膠；所述的電阻膜層為納米級碳膜樹脂材料。撓性基片通常選用耐高溫的撓性聚醯亞胺薄膜，因此該厚膜電阻板可以典翹和折彎點，有利於產品裝配，進一步擴大了產品的適用範圍。高分子導電銀角和低溫熱固性樹脂銀膠容易與撓性聚醯亞胺薄膜在熱膨脹係數上獲得一致，因而，在工藝上更易獲得較好的漿料附著力和印刷平整特性，進一步提高了產品的耐磨性和壽命，同時產品的線性度也得到了很好的提高，產品的質量水平和可靠性顯著提高。進一步，還可以在基片上設定產品標識，當然產品標識也可不單獨設定，而在設定表面電極時可在基片空白位置同時設定，該實施例採用後者。
該撓性厚膜電阻板，還可以包括保護層或標記。撓性厚膜電阻板的結構可以看作是由不同功能層相疊加後而得的產品結構。所述的表面電極包括導線和焊盤，設定於擾性基片的上表面，是為第一層結構。電阻體為功能帶，設定於表面電極的固定位置上，是為第二層結構。所述的保護層，則設定於表面電極的導線部位，用以保護表面電極的導線部分，是為第三層結構。優選地，在該發明的撓性基片上，還可以加印標識，以方便識別產品。標識的形狀可以是文字或圖案，優選採用文字標識，可以和表面電極設定在同一結構層。
- 實施例2
參見圖1、圖2和圖3，該製造上述厚膜電阻板的方法，包括以下步驟：
（1）在撓性基片上採用200℃低溫熱固性樹脂銀漿印刷電極膜層使用厚膜絲印方法印刷至少兩對相互成對的左電極膜層和右電極膜層，左電極膜層和右電極膜層為預留的用於設定電阻膜層的位置，然後置入低溫固化爐中固化；
（2）在撓性基片上採用厚膜絲印方法印刷至少兩個設定形狀的電阻膜層，電阻膜層位於步驟（1）中所預留的位置並且電阻膜層兩端分別與左電極膜層和右電極膜層相接觸，每個電阻膜層及其兩端的左電極膜層和右電極膜層為一個厚膜電阻板單元，每個厚膜電阻板單元相互平行形成矩陣式設定，從而形成厚膜電阻板長帶，然後將厚膜電阻板長帶置入低溫固化爐中固化；然後在厚膜電阻板長帶的表面設定保護層並將設定保護層後的厚膜電阻板置入低溫固化爐中固化。
（3）將上述厚膜電阻板單元從厚膜電阻板長帶上切割下來，形成獨立的厚膜電阻板。
該實施例中，可以採用衝壓、模切或人工剪刀裁切的方法厚膜電阻板單元從厚膜電阻板長帶上切割下來，作為一種優選方案，該實施例採用衝壓的裁切的方法。作為該發明優選的技術方案，在步驟1中，採用200℃低溫熱固性樹脂銀漿印刷電極膜層，所述撓性基片為高分子聚醯亞胺簿膜材料；在步驟2中採用納米級碳膜漿料印刷電阻膜層。撓性基片選用耐高溫的撓性聚醯亞胺薄膜。厚膜電阻板單元可以是兩個、三個、四個、五個、六個或者更多，該實施例中為五個。該厚膜電阻板可以典翹和折彎點，有利於產品裝配，進一步擴大了產品的適用範圍。高分子導電銀角和低溫熱固性樹脂銀膠容易與撓性聚醯亞胺薄膜在熱膨脹係數上獲得一致，因而，在工藝上更易獲得較好的漿料附著力和印刷平整特性，進一步提高了產品的耐磨性和壽命，同時產品的線性度也得到了很好的提高，產品的質量水平和可靠性顯著提高。另外該實施例在一塊基板上設定多個電阻膜層，每個電阻膜層兩端設定左電極膜層和右電極膜層，每個電阻膜層與每個左電極膜層和右電極膜層為一個厚膜電阻板單元，多個厚膜電阻板單元之間呈矩陣式的規則排列，可以大批量生產該產品，因而，生產效率獲得了足夠保證，能滿足工業化大批量生產製造之需。
榮譽表彰
2016年9月，《厚膜電阻板及其製造方法》獲得第二屆吉林省專利獎優秀獎。
