金属箔电阻在的相关资料并不多，查阅各厂家官网，发现各厂家对此类电阻的命名都不尽相同。例如，风华将其归为合金电阻，而国巨等厂家则定义其为电流检测电阻。在相关文献资料中，以金属箔电阻为关键词能搜索到的文献最多，其原因应该是最早发明并推出此类电阻的厂家Vishay将这一电阻称为Metal Foil Resistor。基于此，后文将采用金属箔电阻这一名称进行讨论。

金属箔电阻的结构如图1所示，此类金属箔电阻采用陶瓷基板，箔片位于电阻背面，这样可以使得箔片更贴近PCB，获得更好的散热性能以及更小的ESL。

《高精度标准电阻的研制》一文中指出，金属箔电阻的箔片材料大致可分为锰铜合金和镍钴合金两大类。其中，锰铜材料具有稳定性好、与铜接触电阻小、容易加工、容易焊接等优点，是标准电阻中广泛采用的一种材料，但是它的温度系数比较大。镍钴合金具有硬度高、耐腐蚀、电阻率高、长期稳定性好、温度系数小等优点。但是其加工技术和工艺要求较高，加工成本也比较高（但KOA的官网上《电阻器的基础》一文中给出的数据与此文存在冲突，见图2）。一次保护层为聚酰亚胺，金属箔电阻没有印刷的电极，但是箔片的电极位置上镀有一层金属铜，其作用后文详述。其他构造与厚膜电阻、薄膜电阻类似。

图1 陶瓷基板的合金电阻

图2 主要的金属材质的电阻率和电阻温度系数（源自KOA）

还有一种金属箔电阻以聚酰亚胺（PI膜为基板），其结构如图3所示。相较于陶瓷基板的金属箔电阻，该类电阻出来基板材料不同且没有一次保护层(只以风华的规格书为例)以外，其余方面未见明显差异。采用聚酰亚胺膜是因为其具有优良的耐温特性及电气绝缘性能，厚度比陶瓷基板薄。因此，在相同封装下可以贴更厚的金属箔片，从而做到更低的阻值；也有设计在聚酰亚胺膜上增加导热层，增加器件的散热能力，从而实现更高的功率。另外，小尺寸电阻使用陶瓷基板时存在易崩碎、形变等问题，使用聚酰亚胺膜也可以改善此问题。

图3 聚酰亚胺基板的金属箔电阻

在网上的相关资料中，较多提到了VPG公司（从Vishay独立出来的公司）推出的Z- Foil合金电阻，其TCR可以做到±0.2ppm/℃，精度可达±0.01%。这个规格上比上述材料的金属箔电阻的规格要高出不少，当然价格也是十分昂贵，其规格参数如图4所示。

图4 VPG电阻规格参数表

但是这里有一个疑问，在整理薄膜电阻的资料时，部分文献如《精密薄膜固定电子器件研究》、《直流磁控溅射铂电阻薄膜》等提到，在一定厚度范围内，薄膜电阻的膜厚越厚，TCR越高，原因是金属本身的TCR为正，但由于薄膜或多或少存在缺陷，在薄膜不连续部分存在类似半导体靠隧穿效应导电的部分，这个特性使得薄膜电阻在温度升高时，载流子越容易被激发，即其TCR为负，所以整体上，薄膜电阻的TCR可以做到很低，要由于金属块。金属箔从厚度上看远比电子的平均自由程大，所以不存在尺寸效应，理论上其TCR要劣于薄膜。但现在金属箔电阻的TCR可以做到如此之低，说明VPG公司在材料上还是比较领先的。

查看其他家的金属箔电阻产品，可以看到以上推论可以成立，以Vishay公司的官网数据为例，对比厚膜、薄膜、金属箔电阻的参数如图5所示。可以发现金属箔电阻的阻值范围比较窄，一般都是1Ω以下的低阻值，甚至是毫欧级的超低阻值。但是其他参数并不十分突出，TCR、精度都比不上薄膜电阻，与厚膜电阻相当。

图5 Vishay官网电阻规格对比

那么金属箔电阻有什么特点？为什么需要使用金属箔电阻呢？

超低阻：仔细对比厚膜电阻和金属箔电阻可以发现，金属箔电阻的阻值可以做到更低，并且在不同阻值下，同系列的金属箔电阻的TCR都可以维持在同一水平。而同系列的厚膜电阻阻值越低，TCR也越高（参见风华的产品手册）。

功率大、噪声低、稳定性好：金属箔的箔片厚度在微米级，因此其通流能力比较强，能承受较大功率；相较于其他电阻，其因电流产生的温升达到稳定的时间也较短，热稳定性强，长期的阻值稳定性方面也有较大优势；在噪声方面，由于厚膜电阻的电阻体存在玻璃相和导电相，电流路径通过的是在玻璃相粘接的导电颗粒，这些导电颗粒的接触点形成了一个高阻点，使得电流噪声较大。并且，这些触点对因膨胀失配、受潮膨胀、机械应变和电压输入水平而产生的任何形变都很敏感，都容易放大噪声。当薄膜电阻要均匀得多，但是薄膜电阻或多或少都存在缺陷或沉积不均匀的问题，这些也会导致一定的噪声。而金属箔电阻的箔片十分均匀，且连续，电流在合金的晶界间穿过。从一个或多个金属晶体到另一个的晶间电流路径涉及通过晶界的多个且较长的电流路径，从而降低了噪声产生的可能性。

图6 金属箔电阻（左）与厚膜电阻（右）的电流路径对比

ESL和ESC低：电阻的等效模型如图7示所示，实际的电阻都存在寄生参数，那么，这些寄生的电容和寄生电感是怎么来的呢？

图7 电阻等效模型

寄生电容容易理解，电阻的两个电极可视为电容的极板，因此存在寄生电容。但是一般情况下，电感都有线圈，形成了闭合回路，而电阻从形态上来看，只是一根直导线。那么寄生电感是怎么出现的呢？由右手定则可知，当电流流过导线时，在导线周围会产生环形磁场，如图8所示。当导线的电流发生变化的时候，磁场的大小也会随之发生变化，但是根据楞次定律，磁场的变化时会产生感应电流，其作用为阻碍磁场变化，以图8为例，原电流从左往右流，产生的磁场在导线上半不符是垂直纸面向外，下半部分则相反，当电流变大时，其感应的磁场是垂直纸面向内，根据右手定制，感应电流的方向是从右往左，阻碍电流增加。这种特性与电感阻碍电流变化的特性是一致的，这就是寄生电感的来源。

图8 直导线的环形磁场

那么金属箔电阻是如何做到低寄生参数的呢？VPG公司的文档《Ten Technical Reasons to Choose VFR Resistors for Your Circuit - Promotional Material》以及《Research on Pattern Design of Metal Foil Resistor》两篇文档指出，通过设计合适的电阻图案，有利于达成降低ESL和ESC的目的。如图9所示的S形图形使得ESC分段并且为串联关系，使得ESC大大减小。对ESL部分，部分资料认为S形的图案大大增加了电流路径并且减小了通流的面积，因此其ESL会增加。但分析其中的电流路线可以发现，在相邻的线路中，电流路径是相反的，因此电流产生的磁场会有互相抵消，所以ESL应该是会降低的。另外，合金箔电阻一般都会让箔片至于底部，这样可以减少环路面积和底部部分的电感，达到减少寄生电感的目的（见《Passive SMT Mounting Techniques: Face-up vs Facedown and Performance Trade-offs.》）。

图9 合金电阻图形设计

图10 箔片置于底部的优势

基于以上特性，金属箔电阻在电流检测（低阻值、大功率、热稳定性高，在采样时可以实现快速精准采样，并且对电路本身的影响比较小。另外，金属箔电阻在电流发生突变的时候，感应电压也很低，使采样更精确）、音频设备（噪声低、寄生参数小，可以实现声音的高保真及纯净度）、精密测量仪器（稳定性高，长期工作时可以最大限度的降低系统误差）等方面的应用具有较大优势。

制程工艺

主要参考CN207993600U和CN107230537B进行讨论。

贴金属箔：在陶瓷基板上贴一层粘合膜，通过加热加压的的方式，将金属箔与基板牢牢结合。如果贴合不牢，易出现箔材翘起的情况，影响电阻的稳定性。CN207993600U给出了一种高温烧结的方式，对合金箔进行镀铜处理（其提到直接使用合金材料比较难实现键合），后进行加压整平，再将合金箔和基板放在一起烧结，使得金属箔表面形成氧化铜与氧化铝进行反应键合。

掩膜印刷：在箔材上印刷光刻掩膜浆料并固化。

曝光显影：使用图形底片对眼膜进行遮盖后进行曝光，用显影液进行显影，得到想要的掩膜图形。

蚀刻：使用蚀刻液对箔片进行蚀刻，形成电阻图形。

掩膜制作：再次印刷掩膜并固化。此次曝光、显影使用的图形需要露出箔片的电极部分，其余电阻图案需用掩膜覆盖。

电极镀铜：通过挂镀的方式对箔层电极部分进行镀铜。镀铜后对掩膜进行脱模。

调阻：金属箔电阻有两种调阻方式，一是机械调阻，利用金刚石磨棒对电阻体进行打磨、修整；另一种是激光调阻，一般会在电阻图形上设置多个调阻点，以提升调阻效率。

一次保护膜印刷：印刷聚酰亚胺涂层，聚酰亚胺可以和箔片形成很好的结合，避免出现空隙，提升电阻的耐湿性和耐腐蚀能力。

二次保护层印刷：印刷环氧树脂，提高产品的绝缘性、耐机械应力及耐腐蚀的能力。

后面的折条、溅射、电镀、字码印刷、测试等工序与其他电阻一致。在此不赘述。

通过其制程工艺，可以发现金属箔电阻的工艺有以下特点：

无电极印制工序：金属箔片本身已覆盖了陶瓷基板，电极可以在电镀在箔片上，且由于箔片放在电阻背面，天然形成背电极，可以满足焊接需要。正面因为不存在电阻体，所以没有电极也无所谓。但是CN107230537B指出印刷正面和背面电极（其正面背面间隙材料均为树脂浆料）能够使绝缘基板两端侧处的电极饱满，并且保证电阻的完整性，有利提升金属箔电阻的功率。

箔片镀铜：金属箔片本身可以导电，也可以形成电极，箔片镀铜好像多此一举，但是箔片镀铜是在调阻前，其目的是为了让其箔片的表面更加光滑，并且铜的电阻率比合金要低，因此镀铜可以降低箔片的接触电阻。对于超低阻值的金属箔电阻来说，接触电阻可能对电阻的测量有较大影响，不镀铜可能影响调阻的精度。

一次保护层印刷：厚膜和薄膜电阻的一次保护层印刷都是在调阻前，而金属箔电阻是在调阻后，原因应该是因为箔片在调阻不想厚膜和薄膜电阻那么容易受到影响，调阻时无需对电阻体进行额外保护。有的金属箔电阻甚至没有一次保护层。而且，这里印刷一次保护层的目的是为了避免空隙，提升电阻的耐湿热和耐腐蚀能力，放在调阻后可以保证保护膜的完整性，是较优的选择。