本研究最主要在於對國內某公司現有晶片電阻器之製程分析與改善研究。首先收集晶片電阻相關的研究與專利文獻，一般皆針對電阻結構設計與材料作分析探討，有關製作程序和作業方式的文獻較缺乏，實際量產製作對於產品的品質與成本是非常重要的。
收集原有製程之缺點樣品，分析其晶片電阻結構與製作流程。應用功能分析法做系統與環境的功能探討，分析其功能構造圖解，考慮配置的限制條件，提出三種改善方案，改變其製作流程順序，經測試確認其中一方案可達到生產缺點的減少並可使作業更為便利。再經研究分析，在符合成本的考量，由此方案增加一作業程序，可更有效改善其缺點模式。
製程細部策劃先列舉可行性的設計和作業方式，分別將各作業模式依設備、治具與設計尺寸做研究探討，選擇較佳的方法，分析其優、缺點，選擇優點來提升生產的效率、品質及良率改善。
試產後分析其產品阻值的分佈與信賴性測試，確認其功能性符合晶片電阻規格。最後投入量產測試，分析新的作業流程與細部設計可有效改善原有缺點之比例。研究結果顯示，提出較佳的製作流程配置後，藉由功能配置改善作業流程和各製程的細部策劃探討，原有量產與試產缺失比較，外觀缺失比率由8.5％降至1.3％，確認有明顯的改善結果。

The main purpose of this research is to analyze and improve manufacturing process of chip resistor . To startup research by collecting chip resistor related thesises and patents, and as a result, discover most research paper are focused on structure and material, seldom found information related to manufacturing and process. As a matter of fact, manufacturing and process is crucial for mass production.
Continued by analyzing chip resistor's structure and manufacture process, use defect sample collected from current manufacturing. Apply functional analysis to explore manufacturing system and environment. Base on analysis on functional structure and the limitation of structure, propose three ways of changing the processing sequence which provide improvement. In one case, after been trail run, it can actually reduce defect of manufacturing and speedup the operation flow.
List designing and operating operable of detail stage, according to equipment jig and product dimension explore approach, choose a approach optimum what it raise efficiency and improve defect of chip resistor.
Analyze resistance distribution and reliability test after test batch, confirm chip resistor’s function and specification. Analyze defect rate of production ramp-up last.
Result of study, provide optimum procedure could be reduce defect rate. Whole process of study, compare defect rate of current and optimum approach, optimum approach could be reduce defect rate from 8.5％ to 1.3％.

目錄
中文摘要-------------------------------------------------------------I
英文摘要-------------------------------------------------------------II
誌謝------------------------------------------------------------------III
目錄----------------------------------------------------------------- IV
圖目錄--------------------------------------------------------------XII
表目錄---------------------------------------------------------------X
第一章 前言---------------------------------------------------------1
1.1 文獻回顧-------------------------------------------------------1
1.2 研究目的與動機----------------------------------------------3
1.3 論文架構-------------------------------------------------------4
第二章 基本概念---------------------------------------------------6
2.1 電阻-------------------------------------------------------------6
2.1.1 歐姆定--------------------------------------------------------8
2.1.2 常用金屬之電阻率---------------------------------------11
2.2 電阻種類及應用---------------------------------------------13
2.2.1 色環電阻---------------------------------------------------14
2.2.2 晶片電阻---------------------------------------------------15
2.2.3 電阻依製作材料和特性分類---------------------------17
2.2.4 非線性電阻------------------------------------------------18
2.2.5 排阻---------------------------------------------------------20
2.2.6 零歐姆電阻------------------------------------------------20
2.3 晶片電阻之基本構造與專有名詞------------------------21
2.4 晶片電阻之現有製程---------------------------------------24
第三章 產品開發程序-------------------------------------------28
3.1 開發新產品系統化程序------------------------------------28
3.2 概念發展------------------------------------------------------31
3.3 系統層次的設計---------------------------------------------36
3.4 細部設計------------------------------------------------------37
3.5 測試與改善---------------------------------------------------37
3.5.1 電性測試---------------------------------------------------37
3.5.2 電阻信賴性測試------------------------------------------40
3.6 試產------------------------------------------------------------41
第四章 電阻製程系統層次的設計----------------------------43
4.1 分功能之有機關係------------------------------------------43
4.2 金屬箔晶片電阻新功能構造配置------------------------48
第五章 電阻各製程細部策劃----------------------------------58
5.1 銅箔設計------------------------------------------------------58
5.1.1 銅箔設計原理---------------------------------------------58
5.1.2 銅箔設計方式---------------------------------------------59
5.2 銅箔蝕刻------------------------------------------------------60
5.2.1 蝕刻原理---------------------------------------------------60
5.2.2 蝕刻作業---------------------------------------------------61
5.3 基板與銅箔貼合---------------------------------------------61
5.3.1 使用材料---------------------------------------------------61
5.3.2 貼合銅箔尺寸設計---------------------------------------63
5.3.3 貼合治具選用---------------------------------------------65
5.4 印刷作業------------------------------------------------------67
5.4.1 網布選擇---------------------------------------------------67
5.4.2 印刷網布特性---------------------------------------------68
5.5 鐳射修整------------------------------------------------------70
5.5.1 鐳射原理---------------------------------------------------70
5.5.2 鐳射修整方式---------------------------------------------70
5.5.3 鐳射光束對阻值的影響---------------------------------72
5.6 濺鍍側導------------------------------------------------------75
5.6.1 鍍膜原理---------------------------------------------------75
5.6.2 鍍膜設備選用分析---------------------------------------76
5.7 端電極電鍍---------------------------------------------------78
5.7.1電鍍原理----------------------------------------------------79
5.7.2 電鍍作業---------------------------------------------------79
第六章 電性及信賴性測試-------------------------------------82
6.1 電阻之電性測試---------------------------------------------82
6.2 電阻之信賴性測試------------------------------------------83
6.2.1 抗溼氣測試------------------------------------------------83
6.2.2 產品壽命測試---------------------------------------------84
6.2.3 高溫曝曬測試---------------------------------------------85
6.2.4 短時間過負載測試---------------------------------------86
6.2.5 抗焊錫熱測試---------------------------------------------87
6.2.6 基板彎曲測------------------------------------------------88
6.2.7 電阻溫度效能測試---------------------------------------89
6.2.8 熱衝擊測試------------------------------------------------90
6.3 試產結果------------------------------------------------------91
第七章 結論與建議----------------------------------------------94
參考文獻-----------------------------------------------------------96

圖目錄
圖1.1 論文架構----------------------------------------------------5
圖2.1 電子與自由電子-------------------------------------------7
圖2.2 電阻與電流比例關係圖----------------------------------9
圖2.3 電阻之容許電流與電功率------------------------------10
圖2.4 額定功率、電阻及電流關係圖------------------------10
圖2.5 常見之電阻器---------------------------------------------13
圖2.6 四色環電阻------------------------------------------------15
圖2.7 五色環電阻------------------------------------------------15
圖2.8 普通晶片電阻---------------------------------------------16
圖2.9 精密晶片電阻示意圖------------------------------------17
圖2.10 敏感電阻及曲線圖-------------------------------------19
圖2.11 排阻-------------------------------------------------------20
圖2.12 排阻設計示意圖----------------------------------------20
圖2.13 突波電流-------------------------------------------------21
圖2.14 晶片電阻組成圖----------------------------------------23
圖2.15 金屬箔晶片電阻之結構示意圖----------------------23
圖2.16 金屬箔晶片電阻之流程圖----------------------------25
圖2.17 電阻外觀檢驗缺陷趨勢圖----------------------------26
圖3.1 新產品的開發流程模式---------------------------------30
圖3.2 晶片電阻開發及改善流程之目標樹------------------31
圖3.3 晶片電阻示意圖------------------------------------------34
圖3.4 系統功能圖及功能構成圖------------------------------37
圖3.5 低阻值電阻焊接效應------------------------------------38
圖3.6 二點測量法------------------------------------------------39
圖3.7 四點測量法------------------------------------------------40
圖3.8 電阻焊接於電路板---------------------------------------41
圖4.1 金屬箔晶片電阻黑箱圖---------------------------------43
圖4.2 金屬箔晶片電阻總功能構造圖------------------------44
圖4.3 貼合銅箔與基板次功能構造圖------------------------45
圖4.4 修整阻值次功能構造圖---------------------------------46
圖4.5 電阻成型與測試次功能圖------------------------------47
圖4.6 晶片電阻製作流程之初步配置圖---------------------48
圖4.7 電阻結構三視圖------------------------------------------49
圖4.8 重新修正為十種功能構造配置圖---------------------50
圖4.9 保護層後印光阻產生的缺失示意圖------------------51
圖4.10 填孔後光阻印刷示意圖-------------------------------52
圖4.11 貼合後光阻印刷示意圖-------------------------------52
圖4.12 基板翹曲圖片-------------------------------------------52
圖4.13 新構造配置圖-------------------------------------------54
圖4.14 方案I 電阻值分佈圖與缺失--------------------------55
圖4.15 方案III之字碼異色缺陷--------------------------------55
圖4.16 修整阻值之功能構造圖-------------------------------56
圖5.1 金屬箔電阻層設計方式--------------------------------58
圖5.2 電阻層尺寸設計圖---------------------------------------59
圖5.3 曝光蝕刻流程---------------------------------------------60
圖5.4 放大3500倍率SEM觀察基板表面-------------------62
圖5.5 基板粗糙度曲線------------------------------------------63
圖5.6 銅箔設計圖------------------------------------------------63
圖5.7 貼合偏移圖------------------------------------------------64
圖5.8 貼合用治具------------------------------------------------65
圖5.9 貼合偏移分析圖------------------------------------------66
圖5.10 印刷常用網布-------------------------------------------67
圖5.11 網布之示意圖-------------------------------------------68
圖5.12 鐳射設備示意圖----------------------------------------70
圖5.13 金屬截面積切割圖-------------------------------------71
圖5.14 保護層切割圖-------------------------------------------72
圖5.15 電阻短時間過負載測試而燒毀----------------------72
圖5.16 光學顯微鏡放大250倍觀察鐳射修整斷面圖-----73
圖5.17 電子顯微鏡觀察鐳射修整表面----------------------74
圖5.18 鐳射修整阻值分佈盒鬚圖----------------------------75
圖5.19 直流二極濺鍍系統示意圖----------------------------76
圖5.20 轉架轉動鍍膜示意圖----------------------------------77
圖5.21 輸送帶傳動鍍膜示意圖-------------------------------77
圖5.22 阻值分佈直方圖----------------------------------------77
圖5.23 光學顯微鏡觀察鍍膜----------------------------------78
圖5.24 電鍍作業示意圖----------------------------------------79
圖5.25 電阻電鍍鍍籠示意圖----------------------------------80
圖5.26 光學顯微鏡觀察電鍍層厚度-------------------------80
圖6.1 電阻阻值分佈圖------------------------------------------82
圖6.2 電阻10 mΩ抗溼氣測試趨勢圖-----------------------83
圖6.3 電阻35mΩ抗溼氣測試趨勢圖------------------------84
圖6.4 電阻10 mΩ壽命測試趨勢圖--------------------------84
圖6.5 電阻35mΩ壽命測試趨勢圖---------------------------85
圖6.6 電阻10 mΩ高溫曝曬測試-----------------------------85
圖6.7 電阻35 mΩ高溫曝曬測試-----------------------------86
圖6.8 短時間過負載電阻阻值分佈圖------------------------87
圖6.9 電阻測抗焊錫熱分佈圖---------------------------------87
圖6.10 基板彎曲測試電阻阻值趨勢圖----------------------88
圖6.11 測試TCR電阻阻值分佈圖----------------------------89
圖6.12 電阻熱衝擊分佈圖-------------------------------------90
圖6.13 電阻外觀檢驗缺陷趨勢圖----------------------------92

表目錄
表2.1 常用金屬之電阻率---------------------------------------12
表2.2 色環電阻色碼表------------------------------------------14
表2.3 電阻製作材質和電阻特點------------------------------18
表2.4 金屬箔電阻生產中造成之缺失表---------------------27
表3.1 金屬箔晶片電阻之規格---------------------------------34
表3.2 晶片電阻之開發規格表表------------------------------35
表4.1 缺點改善積分表------------------------------------------52
表4.2 方案II檢核表----------------------------------------------55
表4.3 方案IV檢核表---------------------------------------------56
表5.1 電阻層設計尺寸表---------------------------------------59
表5.2 熱硬化樹脂特性------------------------------------------62
表5.3 基板特性---------------------------------------------------62
表5.4 銅箔設計尺寸分析---------------------------------------65
表5.5 貼合治具分析表------------------------------------------66
表5.6 網布角度分析表------------------------------------------68
表5.7 銅箔設計尺寸分析---------------------------------------69
表5.8 印刷選用網板---------------------------------------------69
表5.9 印刷條件---------------------------------------------------69
表5.10 電阻切割方式-------------------------------------------71
表5.11 紅光鐳射和綠光鐳射參數表-------------------------74
表5.12 鍍膜設備之優缺點-------------------------------------77
表5.13 鍍膜生產參數表----------------------------------------78
表5.14 製程細部策劃規格表----------------------------------81
表6.1 電性及信賴性測試規格表------------------------------91
表6.2 高精密晶片電阻之開發規格表------------------------93

1.C. S. Bradley, “Electrical conducting material” , U.S. Patent number: 312803, Feb. 1885.
2.C. J. Kaiser, “The resistor handbook” , Second Edition, Saddleman Press, Mar. 1998.
3.F. Zandman, “Method of making a precision resistor with improved temperature” , U.S. Patent number: 3445168, May 1969.
4.何恰, “低溫度係數氮化鉬薄膜電阻製程之研究” , 中正理工學院應用物理研究所碩士論文, 1988年。
5.A. M. Daily, “Variable resistor” , U.S. Patent number: 2946032, Jul. 1960.
6.J. R. Dale, ”Semi-conductor device” , U.S. Patent number: 3357870, Dec. 1967.
7.V. S. Umantsev, “Method of manufacturing a laminated foil resistor” , U.S. Patent number: 3434206, Mar. 1969.
8.F. Zandman, “Precision resistor with improved temperature characteristics” , U.S. Patent number number: 4318072, Sep. 1979.
9.F. Zandman, “Method of making a precision resistor with improved temperature characteristics” , U.S. Patent number: 4455744 , Jun. 1984.
10.F. Zandman and F. P. Sandone, “Precision resistor and method of making same” , U.S. Patent number: 4570150, Feb. 1983.
11.D. P. Tronca, “Variable resistor with foil parts “ , U.S. Patent number: 3534316, Oct 1970.
12.E. E. Thompson, “Metal foil resistor “ , U.S. Patent number: 4064477, Dec. 1977.
13.B. Solow, “Metal foil resistor” , U.S. Patent number: 4176445, Dec. 1979.
14.C. L. Wellard, “Foil type resistor with firmly fixed lead wires “ , U.S. Patent number: 4174513, Nov. 1979.
15.A. Heger and E. W. A. Young, “Electrically resistive structure” , U.S. Patent number: 6297556, Oct. 2001.
16.G. V. Gerber, A. E. Troianello and H. Goldberger, “Method for making a resistor using resistive foil” , U.S. Patent number: 6671945, Jan. 2004.
17.郭百逸, “精密封裝電阻” , 中華民國專利公告編號M298221, 2006年3月。
18.黃志興, “提出電阻承載器” , 中華民國專利公告編號M296982, 2006年9月。
19.傅甄, “防止元件破壞之保護裝置” , 中華民國專利公告編號M309283, 2007年4月。
20.D. R. Sivertsen, “Modified carbon film resistor and method of making” , U.S Patent number: 3244559, Apr. 1966.
21.黃加星, “錳鎳銅薄膜電阻的製備和性質” , 國立交通大學電子工程系碩士論文, 1998年。
22.謝芳旻, “埋入式電阻元件之介面反應及特性之研究” , 義守大學材料科學與工程研究所碩士論文, 2001年。
23.R. W. Kuehl, “Reliability of thin-film resistors: impact of third
harmonic screenings” , Microelectronics Reliability 42 pp.807-813, 2002
24.林宏達, 蔡丞昌, “晶片電阻製程中厚膜印刷之免試印作業探討” , 朝陽科技大學工業工程與管理系, pp.1-8 PCB製造與管理技術研討會, 2002年。
25.洪瑞源, “高頻被動元件之研究與製作” , 中原大學電子工程學系碩士論文, 2002年。
26.蘇筵仁, “應用田口方法於0201被動元件製程參數優化” , 華梵大學工業管理學研究所碩士論文, 2004年。
27.廖進中, “以矽基塗層厚度對功率型電阻元件阻值和表面溫度之影 響” , 中原大學電子工程學系碩士論文, 2004年。
28.粘敬岳, “Ni-Mn熱敏電阻製備條件對電特性的影響” , 大同大學材料工程研究所碩士論文, 2005年。
29.康鈞岳, “埋入式低溫共燒陶瓷無鉛厚膜電阻元件之研製” , 義守大學材料科學與工程研究所碩士論文, 2005年。
30.謝東運, “後燒式厚膜無鉛電阻之研製” , 義守大學材料科學與工程研究所碩士論文, 2006年。
31.陳木元, “金屬箔晶片電阻器的製造方法” , 中國專利CN1641801, 2005年7月
32.陳富強, “表面黏著型晶片電阻” , 中華民國專利公告編號M290606, 2006年5月。
33.C. S. Nelson, “Injection molded trim resistor assembly” , U.S. Patent number: 7161461, Jan. 2007
34.李賢學, 周更生, “陶瓷被動元件” , 清華大學化工系, 科學發展, pp34-37 359期, 2002年11月。
35.劉謙叡, 喻雲威, “內嵌式薄膜電阻之發展與應用” , 工業材料pp.147-152 194期, 2003年2月。
36.金惟國, 何浚碩, “正溫度係數高分子厚膜電阻之研究” , 國立清華大學化學工程系, pp.1-5, 2003年。
37.Zetex, Current Measurement Applications Handbook, Zetex Semiconductors plc , Feb. 2004。
38.E. M. Gancsos, W. Mathews, T. Nguyen and L. P. K. Seamands, “AEC-Q200-rev B, Stress Test Qualification for Passive Components” , Component Technical Committee Automotive Electronics Council , Mar. 2000.
39.王弘光, “以雷射無縫銲接之晶片電阻結構” , M290300, 2006年5月。
40.劉海北, “雷射的原理與應用” , 科學發展 , pp.14-21 386期, 2005年2月。
41.WikiAnswers, “Electronic resistors (SIC 3676)” , http://www.answers.com/topic/electronic-resistors.
42.T. Morris, IRC Low range chip resistors vs. metal strip resistors, International Resistive Company, Inc., Feb. 2000.
43.L. Shijian and C. P. Wong, “IEEE transactions on components and packaging technologies” , 2000.