减小了循环时间的用于厚膜电阻性器件的制造工艺 【技术领域】
本公开总体上涉及诸如负载电阻器或分层的加热器的厚膜电阻性器件，更具体地说，涉及用于这种厚膜电阻性器件的改进材料和结构。
背景技术
本章节中的陈述仅仅提供与本公开内容相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。
诸如分层的加热器或负载电阻的电阻性器件一般用在当热输出需要横跨表面改变时空间受限的应用中，或在超净或侵蚀性化学应用中。诸如分层的加热器的分层的电阻性器件通常包括施加到基板的不同材料层，即，电介质和电阻性材料。电介质材料首先被施加到基板，并在基板和电阻性材料之间提供电绝缘，并还使工作期间的电流漏泄最小化。电阻性材料以预定图案施加到电介质材料并提供电阻加热器电路。该分层的加热器还包括：将电阻加热器电路连接到加热器控制器的引线，以及保护该引线与电阻电路接口的包模(over-mold)材料。由此，分层的负载器件是可高度定制用于各种应用的。
电阻性器件的各层可以通过各种工艺形成，一种工艺是“厚膜”成层工艺。用于厚膜电阻性器件的层一般使用诸如丝网印刷、贴花应用(decal application)或膜印刷头等工艺形成。对于厚膜电阻性器件内的每一层，常常要求厚膜材料的多个涂层或多次施加，以实现期望的厚度。与这些涂层的每一个相关的工艺通常包括高温烧制和干燥的多个制造步骤和重复的循环。因此，对多层的且每一层需要多个涂层的厚膜电阻性器件，需要大量烧制和干燥循环。结果，具有多个工艺步骤的厚膜分层的电阻性器件的处理可能导致冗长的制造循环时间和增加的成本。
【发明内容】
在一种方式中，提供了一种形成电阻性器件的工艺，其中该工艺包括：在基板上形成电介质层，在该电介质层上形成电阻层，以及在该电阻层上方形成保护层。该电介质层限定单层的电介质带。通过单个压力、温度和时间的预定循环将该电介质带层压到基板。
在另一种方式中，提供一种在供电阻性器件中使用的目标上形成厚膜材料的工艺。该厚膜材料包括至少一个电介质层。通过单个压力、温度和时间的预定循环将该厚膜材料层压到所述目标。
在再一种方式中，提供一种形成电阻性器件的工艺，该工艺包括：在基板上形成电介质层，使用厚膜成层工艺在该电介质层上形成电阻层，以及在该电阻层上方形成保护层。该电介质层限定单层的电介质带。通过单个压力、温度和时间的预定循环将该电介质带层压到基板。该保护层包括单层的电介质带，该电介质带被通过单个压力、温度和时间的预定循环层压到电阻层。
由在此提供的描述将明白可应用的其他领域。应当理解，该说明书和具体例子仅仅意图用于说明的目的，并不意图限制本公开的范围。
【附图说明】
在此描述的附图仅仅用于说明性目的，并不意图以任何方式限制本公开的范围。
图1是根据本公开的原理构造的并设置在目标周围的分层的电阻性器件的侧视图；
图2是图1地分层的电阻性器件的一部分的部分剖面图，示出了根据本公开的原理构造的分层的电阻性器件的基板上的各个层的细节；
图3是根据本公开的原理构造的并且在基板的外表面和内表面两者上都具有层的另一分层的电阻性器件的一部分的部分剖面图；
图4是根据本公开的原理构造的、在器件的表面上具有多个电阻性元件层和多个电介质层的另一分层的电阻性器件的一部分的部分剖面图；
图5是根据本公开的原理构造的、具有在电阻性元件层和保护层之间设置的功能层的又一分层的电阻性器件的一部分的部分剖面图；
图6A是根据本公开的原理构造的并具有裂缝套筒结构的分层的电阻性器件的透视图；
图6B是根据本公开的原理构造的具有裂缝套筒结构的且还包括保护层的分层的电阻性器件的透视图；
图7A是根据本公开的原理构造的具有圆柱形结构和具有螺旋图案的电阻层的分层的电阻性器件的透视图；
图7B是根据本公开的原理构造的另一分层的电阻性器件的透视图，其具有圆柱形结构和设置在其内表面上的电阻层，该电阻层具有相对方形的图案；
图8是根据本公开的原理构造的具有锥形结构的分层的电阻性器件的透视图；
图9A是根据本公开的原理构造的具有平的圆形结构的分层的电阻性器件的平面图；
图9B是根据本公开的原理构造的具有圆形的凹形结构的分层的电阻性器件的透视图；
图9C是根据本公开的原理构造的具有圆形的凸形结构的分层的电阻性器件的透视图；
图10是根据本公开的原理构造的具有平的矩形结构的分层的电阻性器件的平面图；
图11是根据本公开的原理构造的具有开口盒或餐盘结构的分层的电阻性器件的透视图；
图12图示了根据本公开的教导形成分层的电阻性器件的工艺的框图；
图13A是根据本公开的工艺在附近保持有预切电介质带片的管状基板的透视图；
图13B是根据本公开的工艺的、图13A的管状基板和电介质带被插入充胀的膜(inflated membrane)的远端中的透视快照视图；
图13C是根据本公开的工艺的、图13A-13B的管状基板和电介质带下降到所述充胀的膜中的透视快照视图；
图13D是根据本公开的工艺的、图13B-13C的充胀的膜围绕管状基板和电介质带反转的透视快照视图；
图14A是根据本公开的另一工艺设置在管状基板中的填充了电介质的心轴(mandrel)的透视图；
图14B是根据本公开的工艺，图14A的填充了电介质的心轴和管状基板被插入充胀的膜的远端中的透视快照视图；
图14C是根据本公开的工艺，图14B的充胀的膜围绕填充了电介质的心轴和管状基板反转的透视快照视图；
图15A是根据本公开的另一工艺，收缩状态中的第一囊(bladder)组件以及在其内表面上设置有电介质带的管状基板的示意性剖面图；
图15B是根据本公开的工艺的图15A的第一囊组件和管状基板的示意性剖面图，示出了插入在管状基板中的收缩的第一囊；
图15C是根据本公开的工艺的图15A-15B的第一囊组件和管状基板的示意性剖面图，示出了处于膨胀状态的第一囊；
图15D是根据本公开的工艺的图15A-15C的第一囊组件和管状基板的示意性剖面图，示出了第一囊啮合和抓紧(clench)管状基板，并示出了其下设置的第二囊组件；
图15E是根据本公开的工艺的图15D的囊组件和管状基板的示意性剖面图，示出了管状基板和第一囊被插入第二囊组件中，第二囊处于收缩状态；
图15F是根据本公开的工艺的图15D-15E的囊组件和管状基板的示意性剖面图，示出了两个囊都处于膨胀状态；
图15G是根据本发明的原理的收缩状态中的另一囊组件的示意性剖面图，其具有平的基板和在其中插入的电介质带；
图15H是图15G的囊组件、基板和电介质带的示意性剖面图，该囊组件处于膨胀状态；
图16是根据本公开的另一工艺的在其上设置有电介质带的平的基板的透视图，该基板和电介质带被真空密封；
图17A是根据本公开的另一工艺的在其中设置有橡胶圆柱体的管状基板的侧视图；
图17B是根据本公开的工艺的图17A的管状基板和橡胶圆柱体的侧视图，示出了在橡胶圆柱体上施加力的加压；以及
图18A是根据本公开的另一工艺的在其上设置有电介质带的平的基板的示意性剖面图，该基板和电介质带邻近模具组设置；
图18B是图18A的基板、电介质带和模具的示意性剖面快照图，基板和电介质带被通过模具组轧制；
图19A是根据本发明的工艺的在其上设置有电介质带的管状基板的侧快照图，该基板在模具组上滑动；以及
图19B是图19A的基板、电介质带和模具的示意性剖面快照图，该基板和电介质带被通过模具组轧制。
【具体实施方式】
下面的描述本质上仅仅是示例性的，并不意图限制本公开、应用或用途。
参考图1，图示了根据本公开的原理的分层的电阻性器件，该分层的电阻性器件通常由参考数字10表示。分层的电阻性器件10设置在目标12周围，通过该分层的电阻性器件10向该目标12提供电阻性负载或热量。分层的电阻性器件10被示为管状，并且作为示例，被绕目标12共轴地设置。分层的电阻性器件10包括其上设置许多功能层的基板20。功能层之一是电阻层18。电阻层18被示出以螺旋图案围绕基板20缠绕；但是，应当理解，电阻层18可以形成任意适合的图案或连续层，而仍保持在本公开的范围内。例如，电阻层18可以形成方形图案、锯齿图案、正弦图案、或任意其它适合的图案等。在替代方案中，可以提供根本没有图案的电阻层18，并且代替地，可以是连续的片。
在两个示例性方式中，基板20由氧化铝(Al2O3)或430不锈钢形成；但是，也可以采用任意其它适合的材料，这取决于特定应用需求和用于各个层的材料。其它适合的材料包括，但是不局限于，镀镍的铜、铝、不锈钢、软钢、工具钢、难熔合金、和氮化铝等。
对于图1的分层的电阻性器件10，电阻层18提供加热器电路；但是，应当理解，除加热器电路之外，或者在替代方案中，电阻层18可以提供其它功能，同时仍保持在本公开的精神和范围之内。例如，电阻层18可以用作加热器元件和温度传感器两者，与本申请共同受让的美国专利No.7,196,295中公开了该方式，在此引入其全部内容供参考。
在一些应用中，电阻层18用作负载电阻器，代替加热元件。设计为负载电阻器的电阻层18优选具有最小的电感，并以正弦图案形成。这种负载电阻器可以用来封装其它部件。例如，构思负载电阻器器件16在炮弹或导弹应用中具有实用性。负载电阻器可以通过用作其它部件的电源切断(power dump)，帮助保护这些器件，以将炮弹或导弹与通过这种其它部件散逸的功率隔离。
电阻层18优选被连接到一对导体22，导体22是端子焊盘，通过端子导线24被进一步连接到电源(未示出)。应当理解，导体22可以采取除了端子焊盘之外的形式，不脱离本公开的精神和范围，只要电阻层18以另一适合的方式电连接到电源即可。在一种方式中，导体22可以被省略，并且电阻层18的电阻迹线可以直接连接到端子导线24。端子导线24可以是任意适合的电引线。
现在参考图2，图示了沿图1的部分细节2-2取得的分层的电阻性器件10的剖面。如图所示，分层的电阻性器件10包括基板20和在基板20的外部上设置的若干个层。应当理解，尽管在图1-2中示出了基板20，但是基板20不是本公开的必需元件。在一些应用中，基板20可以被消除，并且所述层可以被直接施加到目标12。
现在将更具体地描述基板20上设置的层。在基板20的表面上设置电介质层26，该表面可以是如图所示的外表面，或者是基板20的任意其它表面。有利地，在本公开的一种方式中，电介质层26是由单层电介质带构成的厚膜层。尽管电介质层26直接设置在基板20上，但是应当理解，在基板20和电介质层26之间可以设置有附加功能层，同时仍保持在本发明的精神和范围内。例如，可以在基板20和电介质层26之间设置结合层(bond layer)(未示出)。电介质层26有助于在基板20和电阻层18之间提供电绝缘。因此，电介质层26被设置在基板20上，其厚度与电阻层18的功率输出相称。具有期望的厚度的单层电介质带可以被施加到基板20；然后可以在该单层电介质带上设置电阻层18。
在处理之前，该电介质带是可以被处理和操作以符合基板20或目标12的几何形状的柔性材料片材。该电介质带通常不显示出粘性或胶粘性，并因而，在将该带层压到基板20或目标12或其它功能层之前，可以根据需要，将该电介质带重新定位多次。作为电介质带，该材料具有介电性质，但是这些性质可以直到电介质层处于其最终形式之后，即，烧制之后，才变得明显。因此，如在此使用的，术语“带”(无论是否用于电介质层、电阻层、保护层、或其它功能层)应该解释为意指柔性的、片状材料，其被操作用来与电阻性器件10的基板、目标或其它层相符并被层压到电阻性器件10的基板、目标或其它层。
对于给定的应用，电介质层26具有足够的电介质强度以在电介质层26的每一侧上设置的材料之间提供绝缘，防止其间产生电弧，这可能是期望的。同样，热均匀性常常是希望的。当被用在分层的电阻性器件10中时，已经表明单层电介质带具有期望的电介质强度、均匀的厚度、和热均匀性。由此，根据应用需求，可以以期望的厚度提供电介质带。选择的电介质带类型可以取决于基板20材料和电阻层18的电输出。用于430不锈钢基板的一种优选的带是具有约50-300μm厚度的无铅(lead-free)陶瓷带。应当理解，可以根据具体应用提供多种电介质带(材料和厚度)，且因此，在此描述的电介质带不应该解释为限制本公开的范围。另外，尽管对于许多应用仅仅单层的电介质带就是足够的，但是可以采用不止一层的电介质带而仍保持在本公开的范围内。
如进一步所示的，在电介质层26上设置电阻层18。典型地，电阻层18采用图案，且如上所述的，也可以以连续层提供电阻层18。典型地在电介质层26上设置导体22，并与电阻层18电连通。在替代方案中，分层的电阻性器件10可以不提供有导体22。电阻层18可以通过任意适合的工艺形成，而仍保持在本公开的精神和范围之内。例如，电阻层18可以通过任意分层工艺如厚膜工艺、薄膜工艺、热喷射或溶胶-凝胶等来施加。在此使用的，术语“分层的电阻性器件”应该解释为包括这样的器件，其包括至少一个功能层(例如，仅电介质层26、电阻层18和电介质层26、等等)，其中通过使用与厚膜、薄膜、热喷射或溶胶-凝胶等相关的工艺，施加或堆积材料到基板、目标或其它层而形成所述层。这些工艺也称为“分层工艺”或“成层工艺”。
厚膜工艺可以包括，例如，丝网印刷、喷射、轧制和转印等。薄膜工艺可以包括，例如，离子镀、溅射、化学气相淀积(CVD)和物理气相淀积(PVD)等。热喷射工艺可以包括，例如，火焰喷射、等离子喷射、电弧喷射(wire arc spraying)和HVOF(高速氧燃料)。
在一种方式中，电阻层18可以由单层带形成，该单层带可以通过下面进一步详细描述的方法来施加。电阻层18可以被应用作为没有迹线或图案的单层，或者它可以具有以带的形式应用到基板20的预定迹线或图案。附加地，该单层带可以提供有可变厚度，以使得电阻层18的功率密度(watt density)可以沿迹线或图案的长度或跨连续层而改变。应当理解，也可以为其他功能层提供这种可变厚度形式的带，而仍保持在本公开的范围之内。
在电阻层18上设置保护层28，且保护层28还可以覆盖导体22，只要导体22可以被电连接到引线(图1)和/或电源(未示出)。优选的，通过保护层28露出导体22的至少一部分。保护层28优选是绝缘体；但是，根据具体应用的需求，也可以采用诸如导电或导热材料的其它材料，同时仍保持在本公开的精神和范围内。在一种方式中，保护层28是用于电阻层18与工作环境电绝缘并保护电阻层18不受工作环境影响的电介质材料。因而，保护层28可以包括单层电介质带，类似于如先前所述的电介质层26。在替代方案中，可以使用其它厚膜工艺应用保护层28，包括但是不限于丝网印刷、喷射、轧制和转印。此外，可以通过其它分层工艺如溶胶-凝胶或热喷射工艺等来应用保护层28，同时仍保持在本公开的精神和范围内。通常，使用诸如浸渍、旋涂或漆涂(painting)的工艺形成溶胶-凝胶层。
在一替换方式中，仅仅提供保护层28作为厚膜电介质带，同时使用一个或多个分层工艺提供其他层。例如，可以通过厚膜、薄膜、热喷射或溶胶-凝胶工艺提供电介质层26。也可以通过诸如厚膜、薄膜或热喷射的传统方法来提供电阻层18。在某些应用中，电阻层18被直接应用到基板20，并提供保护层28作为厚膜电介质带并且其被设置在电阻层18上方。
参考图3，图示了另一分层的电阻性器件116的剖面图。与图2的分层的电阻性器件16相同，分层的电阻性器件116包括基板120，其具有设置在其外表面上的层，包括电介质层126、电阻层118以及保护层128。除具有在其外表面上的层之外，基板120在其内表面上也具有类似的层，包括电介质层226、电阻层218以及保护层228。导体122、222将电阻层118、218连接到电源(未示出)。应当理解，如果期望的话，导体122、222可以被省略。此外，应当理解，在某些应用中，基底电介质层126、226可以被省略，并且电阻层118、218和/或保护层128、228可以以带的形式提供。
参考图4，图示了另一分层的电阻性器件316的剖面。分层的电阻性器件316包括基板320和设置在基板320上的电介质层326，电介质层326包括单层电介质带。在电介质层326上设置电阻层318。分层的电阻性器件316还包括附加的功能层，其中在多个相应电介质层326上形成多个电阻层318。每个电阻层318被连接到导体322，导体322可以是一个导体322或多个导体322；但是，应当理解，如果期望的话，可以将导体322省略。多个电阻层318可以以瓦特值的形式用于附加输出，和/或它们可以用于在一个电阻层318故障的情况下的冗余。多个电阻层318也可以被用来满足在小的有效面积中或在受限的覆盖区(footprint)上需要低或高的电阻的应用的电阻需求。附加地，或在替代方案中，可以在相同的电阻层318内采用多个电路，或若干电阻层318图案。尽管在基板320的一个表面上示出了层326、318，但是应当理解，层326、318也可以被设置在基板的另一表面上。
参考图5，图示了在其外表面具有若干层的又一分层的电阻性器件416的剖面图。该分层的电阻性器件416具有其上设置有电介质层426的基板420，电介质层426包括电介质带。在电介质层426上设置电阻层418，以及在电阻层418上设置保护层428。替代地或附加地，保护层428可以是电介质层426。在保护层428上设置附加功能层434。在替代方案中，可以采用附加功能层434代替保护层428，由此消除保护层428。附加功能层434可以具有多种配置和/或功能，而仍保持在本公开的精神和范围内。例如，附加功能层434可以是传感器层如电阻式温度检测器(RTD)、温度传感器、接地屏蔽、静电屏蔽、或射频(RF)屏蔽等。附加功能层434可以可选地具有在其上设置的外保护层438。
如上所述方式，如果期望的话，可以在基板420的不止一个表面上设置层426、418、428、434、438。此外，可以可选地提供导体422，以将电阻层418连接到电源(未示出)。还应该理解，在某些应用中，电介质层426或保护层428、434可以被省略，以及剩余的层、426、418、428、434、438之一可以以带的形式提供。
参考图6A，图示了分层的电阻性器件516。分层的电阻性器件516包括基板520，其具有在其上设置的包括电介质带的电介质层526和设置在电介质层526上的电阻层518。尽管基板520被示出为具有管状形状，但是应当理解，基板520的该形状仅仅是示例性的，基板520可以具有许多各种形状和/或尺寸。导体522在电阻层518和电源(未示出)之间提供电连通；但是，应当理解，如果期望的话，可以将导电层522省略。在大多数应用中，保护层将覆盖电阻层518。基板520具有分离式套筒(split sleeve)结构，其中在基板520中设置槽538并且槽538沿基板520的长度延伸。槽538允许电阻性器件516略微地变形，以使得它可以容易地插入目标中或围绕目标放置，以用于改进装配。
参考图6B，示出了分层的电阻性器件516具有在电阻层518上方设置的保护层528。如在此所示，保护层528包括单层电介质带，类似于电介质层526。在替代方案中，保护层528可以由多个层形成或通过其它分层工艺如丝网印刷、喷射、轧制、转印、溶胶-凝胶、或热喷射等形成。
保护层528覆盖电阻层518，但是不覆盖导体522；导体522被暴露，以便它们可以将电流从引线传导到电阻层518。在一替换方式中，导体522可以被省略，并且电阻层518本身可以从保护层528凸出，用于在电路内进一步连接。可以使导体522或电阻层518在保护层528的侧529附近露出，如图所示，或者，它们可以通过保护层528内的孔隙(未示出)露出，而未超出本发明的精神和范围。
尽管层526、518被示出为设置在基板520的外表面上，但是应当理解，层526、518也可以被设置在基板520的内表面上。此外，还应该理解，在某些应用中，电介质层526可以被省略，并且可以在基板520上应用电阻层518和保护层528。
参考图7A，图示了另一分层的电阻性器件616。分层的电阻性器件616具有圆柱形结构，并包括：基板620，设置在基板620上的包括电介质带的电介质层626，以及设置在电介质层626上的电阻层618。电介质层626和电阻层618可以被设置在基板620的内表面617和外表面619两者上，如图7A所示；或者，它们可以被仅仅设置在表面617、619之一上。导体622在电阻层618和电源(未示出)之间提供电连通；但是，应当理解，如果期望的话，可以将导体622省略。在大多数应用中，保护层将覆盖电阻层618。电阻层618具有螺旋图案；但是，应当理解，电阻层618可以具有任意期望的图案，而仍保持在本公开的精神和范围内。如同上述方式，应当理解，电介质层626可以被省略，并且电阻层618和/或保护层(未示出)可以以带的形式提供。
电阻性器件616的远端642可以是开放的，如同近端644，或者它也可以是闭合的，这取决于电阻性器件616所意图用于的特定应用。例如，在闭合的结构中，电阻性器件616可以包括附连到远端642和/或近端644的帽盖(未示出)。
参考图7B，图示了另一分层的电阻性器件716。分层的电阻性器件716包括基板720，其具有在其内表面上设置的包括电介质带的电介质层726。在电介质层726上设置具有相对方形的图案的电阻层718。电阻层718不必限于如在此所示的相对方形的图案，而是可以由任意适合的图案形成，而仍保持在本公开的精神和范围内。
如同上述方式，如果期望的话，可以在基板720的不止一个表面上设置层718、726。此外，导体(未示出)可以可选地用来将电阻层718连接到电源(未示出)。还应该理解，在某些应用中，电介质层726可以被省略，以及电阻层718和/或保护层(未示出)可以以带的形式提供。
参考图8，图示了另一分层的电阻性器件816。在该形式中，分层的电阻性器件816限定锥形的结构。分层的电阻性器件616包括基板820、设置在基板820上的包括电介质带的电介质层826、以及设置在电介质层826上的电阻层818。电介质层826和电阻层818可以被设置在基板820的内表面817和外表面819两者上，如图7A所示，或者它们可以被仅仅设置在表面817、819之一上。导体822在电阻层818和电源(未示出)之间提供电连通；但是，应当理解，如果期望的话，导体822可以被省略。在大多数应用中，保护层将覆盖电阻层818。电阻层818具有螺旋图案；但是，应当理解，电阻层818可以具有任意期望的图案，而仍保持在本公开的精神和范围内。在某些应用中，电介质层826可以被省略，并且电阻层818和/或保护层(未示出)可以以带的形式提供。
参考图9A，图示了又一分层的电阻性器件916。该分层的电阻性器件916包括具有平的圆形结构的基板920。基板920具有在其上设置的电介质层926，其包括电介质带。在电介质层926上设置电阻层918，以及在电阻层918上设置保护电介质层928，保护电介质层928可以是如同电介质层926一样的电介质带。应当理解，电阻层918可以具有许多图案，而仍保持在本公开的精神和范围内，或者它可以根本没有图案，并且是连续层。此外，电介质层926可以被省略，并且电阻层918和/或保护层928可以以带的形式提供。
基板920具有切断(cut-outs)930和切口或槽932。除其它用途外，这种切断930和切口或槽932可以被提供来帮助将基板920装配到周围环境，安装或设置基板920或层926、918、928，或将器件(如传感器)安装到基板920。应当理解，图1-11所示的任何形式也可以具有切断、切口或槽。如果期望的话，在制造工艺过程中可以塞住切断920或槽932。
参考图9B，图示了又一分层的电阻性器件1016。该分层的电阻性器件1016包括具有圆形的凹形的基板1020。在基板1020的内凹面上设置包括电介质带的电介质层1026。应当理解，电介质层1026还可以，或替代地，设置在基板1020的外表面上。在电介质层1026上设置具有螺旋图案的电阻层1018。应当理解，尽管电阻层1018被示出为具有螺旋图案，但是电阻层1018可以具有任意适合的图案，而仍保持在本公开的精神和范围内。在许多应用中，保护层将被设置在电阻层1018上，并且可以包括电介质带。此外，可选地，可以提供导体(未示出)，以电连接电阻层1018。在某些应用中，电介质层1026可以被省略，并且电阻层1018和/或保护层可以以带的形式提供。
参考图9C，图示了又一分层的电阻性器件1116。该分层的电阻性器件1016包括具有圆形的凸形的基板1120。在基板1120的外凸面上设置包括电介质带的电介质层1126。应当理解，电介质层1126还可以设置在基板1120的内表面上，或者替代地设置在基板1120的内表面上。在电介质层1126上设置具有螺旋图案的电阻层1118。应当理解，尽管电阻层1118被示出为具有螺旋图案，但是电阻层1118可以具有任意适合的图案，而仍保持在本公开的精神和范围内。在许多应用中，保护层将被设置在电阻层1118上，其可以包括电介质带。此外，如同上述形式，可以可选地设置导体(未示出)，以电连接电阻层1118。在某些应用中，电介质层1126可以被省略，以及电阻层1118和/或保护层可以以带的形式提供。
参考图10，图示了又一分层的电阻性器件1216。该分层的电阻性器件1216具有基板1220，基板1220具有平的矩形结构。应当理解，替代地，基板1220可以具有任意其它形状，而不超出本发明的精神和范围。基板1220具有在其上设置的电介质层1226，该电介质层包括电介质带。在电介质层1226上设置电阻层1218，以及在电阻层1218上设置保护层1228，其也可以包括电介质带。应当理解，电阻层1218可以形成任意图案，而仍保持在本公开的精神和范围内。电阻层1218被连接到导体1222，导体1222被配置为将电阻层1218电连接到电源，但是，应当理解，如果期望的话，可以省略导体1222。在某些应用中，电介质层1226可以被省略，并且电阻层1218和/或保护层1228可以以带的形式提供。
参考图11，图示了又一分层的电阻性器件1316。分层的电阻性器件1316具有基板1320，基板1320具有开口盒或餐盘形状。在基板1320上设置包括电介质带的电介质层1326。在电介质层1326上设置电阻层1318。应当理解，电阻层1318可以形成任意适合的图案，而仍保持在本公开的精神和范围内。在许多应用中，将在电阻层1318上设置保护层，其也可以包括电介质带。电阻层1318可以被可选地连接到导体(未示出)，用于进一步电连接。
如果期望的话，可以在基板1320的多个表面上设置层1326、1318，包括设置在开口盒形基板1320的内侧和外侧上。如同先前的形式一样，应当理解，电介质层1326可以被省略，并且电阻层1318和/或保护层可以以带的形式提供。
现在参考图12，图示了形成分层的电阻性器件的工艺1450。工艺1450包括在基板或目标上形成电介质层的第一步骤1452，该电介质层限定单层电介质带，该电介质带通过单个压力、温度和时间的预定循环被层压到基板。该方法1450还包括在电介质层上形成电阻层的第二步骤1454。该方法1450还包括在电阻层上方形成保护层的第三步骤1456。
为了与工艺1450一同使用，基板可以以任意适合的形状提供，如先前所述的管状、开槽套筒状、圆形、凹形、凸形、平的形状、矩形、或多边形等。此外，电介质层可以被层压到任意适合的目标上；并不必需使用基板。
与本公开的工艺一同使用的电介质带可以以期望的厚度提供，如上所述。在将电介质带层压(laminate)到基板或目标之前，应将该带预切为期望的尺寸。可以利用定位工具或通过人工地定位它，来将电介质带设置到基板或目标上。还可以使用或替代地使用任意其它的定位电介质带的适合的方式，而仍保持在本公开的精神和范围内。
可以以多种方式将电介质带层压到基板或目标，而仍保持在本公开的精神和范围内。下面将描述层压电介质带的优选工艺。
参考图13A-13D，图示了将电介质带的预切片层压到圆柱形基板的工艺。尽管基板被显示为圆柱形，但是例如，该基板可以具有如先前所述的其它结构，而仍保持在本公开的精神和范围内。
参考图13A，在基板1520周围人工地设置单层电介质带1526。换句话说，操作员保持电介质带1526围绕基板1520。还构思了：可以使用任意其它适合的方法来围绕基板1520设置电介质带1526，作为示例，诸如自动化装备/工具或机器人方法，而仍保持在本公开的精神和范围内。此外，可选地，可以将帽盖(未示出)放入基板1520的每一端1517、1519中，以助于工艺循环过程中压力的均匀施加，如下面进一步详细描述的。
参考图13B，在其周围保持有电介质带1526的基板1520被放置到充胀的膜1550的远端外表面1548上。参考图13C，随着该膜从在膜1550的近端1554处开口1552放瘪(deflate)，由此将膜1550的远端外表面1548推入膜1550中，基板1520和电介质带1526被插入膜1550中。换句话说，在基板1520和电介质带1526被同时插入膜1550中的同时，膜1550被放瘪。当基板1520和电介质带1526完全被膜1550围绕时，膜1550可以被完全放瘪。
参考图13D，膜1550被围绕基板1520反转。换句话说，在膜1550被放瘪之后，但是在它被反转之前，膜1550的两个层围绕基板1520的侧面；然后外层被围绕基板1520反转，以使得仅仅膜1550的一个层围绕基板1520的侧面。在近端1554，部分膜1550可以被切断，以帮助使膜1550围绕基板1520反转。此后，优选围绕基板1520密封膜1550。膜1550可以用任意适合的方式密封。例如，可以通过打结、将其夹闭、或通过将其热封来密封膜1550。
在膜1550被围绕基板1520和电介质带1526反转并密封之后，单个压力、温度和时间的预定循环被施加到基板1520和电介质带1526，以将电介质带1526层压到基板1520。膜1550便于使压力均匀施加到电介质带1526的外表面。如果可选地将帽盖(未示出)插入圆柱形基板1520的端部1517、1519中，它们将便于将压力均匀施加到接近端部1517、1519的电介质带1526的外表面。这种压力的均匀施加使得电介质带1526被以基本上均匀的厚度和粘附力层压到基板1520。
可以使用等静压加压(isostatic press)施加所述压力、温度和时间的循环，或者可以用其它适合的方式施加该循环。例如，施加该循环的其它适合的方式可以包括使用液压或流体静压力。等静压加压使部件在高压密闭容器(high pressure containment vessel)中经历温度和等静压两者。用来施加压力的介质可以是惰性气体(如氩气)、液体(如水)、或任意其它适合的介质。该压力是等静压的，它从所有方向施加到部件。
在一种方式中，将被施加的压力在约50至约10,000psi(磅/平方英寸)的范围内，将被施加的温度在约40至约110℃的范围内，并且用于施加所述温度和压力的循环中的时间量在约5秒至约10分钟的范围内。将被施加的特定压力、温度和时间取决于部件的尺寸和材料的性能。在该循环完成之后，可以从膜1550移除基板1520。此后，优选在炉中烧制具有附连的电介质带1526的基板1520。如在此指出的，烧制工艺可以包括多个阶段，例如，诸如分开的烧尽和烧制工艺。
现在参考图14A-14C，公开了上述工艺的变形。图14A-14C的工艺可以用来将电介质带层层压到圆柱形基板1620的内侧表面(图13A-13D的工艺被用来将电介质带层1526层压到圆柱形基板1520的外部表面)。
图14A-14C的工艺包括在中空的圆柱形基板1620的内表面上设置电介质带层。参考图14A，包括流体介质的可膨胀心轴1660以收缩状态插入到圆柱形基板1620的中空的中心中。然后心轴1660进入膨胀状态，或者自动地或者人工地，使得心轴1660移入膨胀状态。在该膨胀状态中，心轴1660与基板1620的内侧表面相符。
心轴1660优选填充有流体介质；但是，替代地，该心轴可以填充有任意其它适合的介质，而仍保持在本公开的精神和范围内。更优选，心轴1660填充有选自以下列表的流体：橡胶、粘土、水、空气、油、或基于淀粉的制模化合物，诸如美国专利No.6,713,624中公开的并以商标Play-销售的材料。
心轴1660优选是可弹性地保形的。如在此所使用的，术语“可弹性地保形”应该解释为意味着心轴1660在处理之后从电介质材料的表面返回到其原始形状而不经受塑性变形，使得在心轴的外表面中不存在可察觉的或显著的缺陷。心轴1660可以包括膜(诸如气球)作为其外表面，或者心轴1660可以具有由任意适合的材料形成的外表面。如果心轴1660包括膜作为其外表面，如图14A-14B所示，那么心轴1660可以具有在邻近其开口的端部1664处打的结1662，以保证心轴1660内的流体介质的保持力(retention)。应当理解，心轴1660还可以，或者替代地，用任意其它适合的方式密封，诸如通过将其夹闭、通过将其热封、或通过设置它没有开口(换句话说，在制造膜的工艺过程中围绕该介质形成膜)。
参考图14B，基板1620具有心轴1660，该心轴1660与基板的内表面一致并在其处保持电介质带，该基板1620被放置在可充胀的膜1650的远端外表面1648上，并随着膜1650被放瘪而被插入膜1650中。膜1650从膜1650的近端1654处的开口1652放瘪。当基板1620和心轴1660完全被膜1650围绕时，膜1650可以被完全放瘪。
参考图14C，膜1650被围绕基板1620反转。换句话说，在膜1650被放瘪之后，但是在它被反转之前，膜1650的两个层围绕基板1620的侧面；然后外层被围绕基板1620反转，使得仅仅膜1650的一个层围绕基板1620的侧面。在近端1654处，部分膜1650可以被切断，以帮助使膜1650围绕基板1620反转。
在膜1650围绕基板1620、心轴1660以及电介质带(未示出)反转之后，单个压力、温度和时间的预定循环被施加到基板1620、心轴1660和电介质带，以用基本上与上面参考图13A-13C描述的方式相同的方式将电介质带层压到基板1620。膜1650便于均匀施加压力到电介质带的外表面。这种压力的均匀施加使得电介质带被以基本上均匀的厚度和粘附力层压到基板1620。可以使用等静压加压施加所述压力、温度和时间的循环，或者可以用其它适合的方式施加该循环。在该循环完成之后，可以从膜1650移除基板1620。此后，优选在炉中烧制具有附连的电介质带的基板1620。
现在，参考图15A-15F，图示了使用囊加压(bladder press)将电介质带层压到基板的表面的工艺。参考图15A，在圆柱形基板1720的至少一个表面上放置单层电介质带1726。第一组件1770向基板1720移动。第一组件1770具有第一囊1772，其可在膨胀状态和收缩状态之间移动。当第一组件1770向基板1720移动时，第一囊1772应该处于收缩状态。
参考图15B，第一囊1772被插入圆柱形基板1720的中心中。参考图15C，流体介质被释放或被插入第一囊1772中，以使第一囊1772充胀为膨胀状态。流体介质可以包括水、空气或任意其它适合的介质。当在膨胀状态并被插入圆柱形基板1720的中心时，第一囊1772向上紧密地压着基板1720的内表面，以使得当第一组件1770移动时，基板1720将与第一组件1770一起移动或被第一组件1770抬升。换句话说，在膨胀状态中，第一囊1772啮合基板1720，以将基板1720抓紧到第一囊1772。
参考图15D，第一组件1770和附连的基板1720向第二组件1776移动。第二组件1776具有第二囊1778，第二囊1778可在收缩状态和膨胀状态之间移动。当第一组件1770向第二组件1776移动，第二囊1778应该处于收缩状态。
参考图15E，基板1720被插入第二组件1776中，同时第一组件1770保持附连到基板1720且第一囊1772保持膨胀状态。参考图15F，将诸如空气或水的流体介质释放或被插入第二囊1778中，以使第二囊1778充胀为膨胀状态。在膨胀状态中，第二囊1778啮合基板1720的外表面。如果在基板1720的外表面上设置电介质带，那么在膨胀状态中，第二囊1778啮合该电介质带，以使其压着基板1720的外表面。
在加压容器中包封包括第一组件1770、第二组件1776以及基板1720的整个组件1780。在先前描述的范围中施加单个的压力、温度和时间的预定循环。通过单个压力、温度和时间的循环，囊1772、1778保持在膨胀状态。在将基板1720从组件1780移除之后，优选在炉中烧制具有附连的电介质层的基板1720。
参考图15G-15H，图示了使用囊加压将电介质带层压到基板的另一工艺。参考图15G，在基板1721的至少一个表面上放置单层电介质带1727。图15G-15H中所示的基板1721是平的基板1721，但是，应当理解，基板1721可以具有其它结构而不超出本发明的精神和范围。
基板1721和电介质带1727在囊1779之间放入囊组件1777中。囊1779可在收缩状态和膨胀状态之间移动。当基板移动到囊组件1777中时，囊1779应该处于收缩状态。
参考图15H，包括空气、水或任意其它适合的介质的流体介质被释放或被插入囊1779中，以使囊1779充胀为膨胀状态。当在膨胀状态时，囊1779啮合电介质带1727和基板1721，以将电介质带1727压到基板1721的表面。包括囊组件1777、基板1721和电介质带1727的整个组件1781被包封在加压容器中。在先前已经描述了的范围中施加单个压力、温度和时间的预定循环。通过单个的压力、温度和时间的循环，将囊1779保持膨胀状态。在将基板1721从组件1781移除之后，优选在炉中烧制具有附连的电介质层的基板1721。
参考图16，图示了用于将电介质带1826层压到基板1820的另一工艺。基板1820被显示为是平的矩形；但是，本工艺适合于具有任意形状的平的基板，诸如圆形的平的基板。电介质带1826被设置在基板1820上，两者都被插入塑料袋1882中。袋1882被密封并对其施加真空，使袋1882贴服地紧贴带层1826和基板1820。也可以将支承板插入电介质带1826或基板1820的任何一侧或两侧上，以便于压力的均匀分布。此外，支承板可以允许多个基板1820被插入袋1882中。在该方式中，每个基板1820具有在其上设置的电介质带1826，每个基板1820将与支承板层叠，该支承板将它与其它基板1820分开。此后，可以应用先前描述的参数对袋1882内的基板1820施加压力、温度和时间的循环，以将电介质带1826层压到基板1820。等静压加压可以用来施加所述压力、温度和时间的循环，但并非必须如此。此后，优选在炉中烧制具有附连的电介质层的基板1820。
参考图17A-17B，图示了用于将电介质带层层压到基板1920的内表面的另一工艺。该工艺包括在基板1920的内表面上设置电介质带的预切片。参考图17A，该工艺还包括在基板1920内插入橡胶心轴1960。心轴1960可以被预加热，以便于该层压工艺。此外，或者替代地，可以使用烘箱预加热基板1920和/或电介质带。参考图17B，该工艺包括通过将橡胶心轴1960夹在施力表面1984和反作用面1986之间，来施加压力到心轴1960的工艺。替代的，表面1984、1986两者都可以施加压力到心轴1960。此时可以加入温度，以及该力可以被施加适当的一段时间。此后，优选在炉中烧制具有附连的电介质层的基板1920。
参考图18A-18B，图示了将电介质带层2026层压到平的基板2020的工艺。使用热辊或模具2090将电介质带层2026层压到基板2020。优选使用烘箱(如小批量式烘箱)预加热基板2020和电介质带层2026。基板2020和电介质带层2026优选被加热到约40至约110℃的范围中的温度；但是，该优选温度对于不同的材料而改变。电介质带层2026位于基板2020上，并通过模具组2090将其轧制。电介质带层2026可以被设置在基板2020的一侧或两侧上。辊或模具2090优选被加热到约40至110℃的范围中的温度，更优选地被加热至约110℃。在一种方式中，可以在模具2090和基板2020之间放置片(未示出)。在通过该模具组2090层压之后，优选在炉中烧制具有附连的电介质层2026的基板2020。
参考图19A-19B，图示了用于将电介质带层2126层压到基板2120的另一工艺。在该方式中，基板2120具有管状形状，其可以具有或者不具有槽或切口。基板2120和电介质带层2126优选使用烘箱(如小批量式烘箱)预加热至约40至约110℃的范围中的温度；但是对于不同的材料该优选温度改变。电介质带层2126被设置在基板2120上，并使基板2120滑动到辊或模具2190上。然后辊2190被闭合，基板2120和电介质带层2126被通过辊2190轧制。辊或模具2190优选被加热到约40至110℃的范围中的温度，更优选地被加热到约110℃。在一种方式中，可以在模具2190和基板2120之间放置片(未示出)。在被通过模具组2190层压之后，优选在炉子中烧制具有附连的电介质层2126的基板2120。
在如上所述的各种工艺中，可以在将电介质带层层压到基板之后，将电阻层增加到电介质带层。可以使用如上所述的诸如薄膜、厚膜、热喷射、或溶胶-凝胶的分层工艺，在电介质层上形成电阻层。
然后可以通过分层工艺诸如薄膜、厚膜、热喷射或溶胶-凝胶，在电阻层上形成保护层。替代的，该保护层可以是厚膜电介质带，其可以通过结合图13A-19B描述的工艺应用。换句话说，保护层可以是层压到电阻层的电介质带层。
作为对在电介质带层被层压到基板或目标之后应用电阻和保护层的替代方案，可以在电介质带层上预先形成电阻层、保护层和/或导体。换句话说，可以在电介质带被层压到基板或目标之前，在电介质带上形成电阻层、保护层和/或导体。在该方式中，也可以在一层或多层电介质带层以及与其附连的任何其它功能层中，或穿过它们，预切出切口、切断或槽。
本公开在性质上仅是示例性的，因此，不脱离本公开的要旨的变化被包括在本公开的范围内。这种变化不被认为背离了本公开的精神和范围。