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CN103106990A - 电流感应电阻及其制造方法 - Google Patents

电流感应电阻及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电流感应电阻，其由高导电性的金属平板组成，所述金属平板包含：中间部分；第一部分，其位于所述中间部分的一侧，并具有第一凹槽；及第二部分，其位于所述中间部分的相对于所述第一部分的另一侧，并具有第二凹槽；其中所述第一凹槽及所述第二凹槽分别将所述第一部分及所述第二部分区分为电流端及感应端，且所述第一部分及所述第二部分的所述电流端的长度大于所述第一部分及所述第二部分的所述感应端的长度，其特征在于所述中间部分具有中间凹槽，所述中间凹槽的长度用以控制所述电流感应电阻的阻值稳定性。本发明还涉及电流感应电阻的制造方法。

Description

电流感应电阻及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种电阻，尤指涉及一种电流感应电阻。
背景技术
电流感应电阻已在电子产业界使用多年，其根据凯文(Kelvin)理论或四线(4-wire)理论来形成。主要用于低阻值的应用，与一般电阻相比具有低温度系数及高散热性的优点。传统的电流感应电阻(如美国专利第US5,999,085号)使用具有固定阻值的金属平板来作为中间部分，在所述平板的相反两端各固接一具有高导电性的侧边部分。所述对侧边部分各具有一凹槽，其分别将所述对侧边部分区分为电流端及感应端。利用所述凹槽的长度可以决定电流感应电阻的阻值稳定性。
然而，传统的电流感应电阻需由不同材料的金属或合金固接而形成，此举不但在制作上较为费时，其金属或合金的材料特性也较难控制，且固接过程难免会使用焊接或粘接等其它方法，而此额外材料的使用会使传统的电流感应电阻无法完全的展现作为电阻衬底的材料的特性。如此一来，便会影响电流感应电阻的阻值稳定性。
因此，市面上需要一种以一体成型的方法制造而成的电流感应电阻，此种电流感应电阻只需由一种材料的金属或合金构成，因此可完全的展现所述金属或合金的特性，也较容易根据所需要的电阻特性来选择相对应的金属或合金。如此不但在制作上较为方便，更可提高电流感应电阻的阻值稳定性。
发明内容
为实现上述目的及功效，本发明采用一种新的技术手段及方法。
根据本发明的实施例提供一种电流感应电阻，其由高导电性的金属平板组成，所述金属平板包含：中间部分；第一部分，其位于所述中间部分的一侧，并具有第一凹槽；及第二部分，其位于所述中间部分相对于所述第一部分的另一侧，并具有第二凹槽；其中所述第一凹槽及所述第二凹槽分别将所述第一部分及所述第二部分区分为电流端及感应端，且所述第一部分及所述第二部分的所述电流端的长度大于所述第一部分及所述第二部分的所述感应端的长度，其特征在于所述中间部分具有中间凹槽，所述中间凹槽的长度用以控制所述电流感应电阻的阻值稳定性。
本发明的另一实施例提供一种制造电流感应电阻的方法，其包含：以冲压的方式在高导电性金属平板上形成至少一个电阻的衬底，其中所述电阻衬底的中间部分有中间凹槽及在所述中间部分的两侧部分各具有一凹槽；在所述电阻衬底的所述中间部分形成保护层；及在所述电阻衬底的所述中间部分的所述两侧部分各形成一导电层。
为了使本发明的前述和其它目的、特征和优点更易于理解，下文详细描述伴有图式的优选实施例。
附图说明
图1显示本发明的实施例中电流感应电阻的结构。
图2显示如图1的电流感应电阻的等效图。
图3a显示本发明的实施例中流经电流感应电阻的电流大小与阻值大小的关系图。
图3b显示流经传统电流感应电阻的电流大小与阻值大小的关系图。
图3c显示本发明的实施例中电流感应电阻的温度与阻值大小的关系图。
图4显示本发明的实施例中电流感应电阻的制造方法。
具体实施方式
图1为本案的实施例，其为一种电流感应电阻100，其由高导电性的金属平板构成，所述电流感应电阻100可区分为两部分，即中间部分102及一对侧边部分104，所述对侧边部分104分别位于所述中间部分102相反的两侧。在本发明的实施例中，所述侧边部分可为第一部分及第二部分，在此总称为侧边部分104。所述对侧边部分104各具有一凹槽112，所述凹槽112可分别将所述对侧边部分104区分为电流端106及感应端108。所述电流感应电阻100的中间部分包含中间凹槽110，所述中间凹槽110的长度用来决定所述电流感应电阻100的阻值稳定性。
由于流过所述电流感应电阻100的电流主要是经由所述电流端106，因此，所述电流端106的长度需大于感应端108的长度，且电流端106的长度选取是根据电流的大小来决定。
在实施例中，所述对侧边部分104的电流端106及感应端108可包含导电层(未显示于图中)，以使所述电流感应电阻100的四个端点可与外部电路连接。在优选实施例中，所述导电层的材料可包含铜、镍或锡等金属。
在实施例中，所述金属平板的材料具有低电阻系数及低电阻温度系数。可根据所要的电流感应电阻100的特性(例如电阻系数或电阻温度系数等)来选取所述金属平板的材料。在优选实施例中，所述金属平板的材料包含锰-铜(Cu-Mn)合金、镍-铜(Ni-Cu)合金或锰-铜-锡(Mn-Cu-Sn)合金等合金。
在另一实施例中，所述中间部分100可覆盖一层保护层(未显示于图上)，用以保护所述电流感应电阻100的阻体部分。在优选实施例中，所述保护层可使用树脂或高分子材料等材料。
图2为所述电流感应电阻100的等效图。如图2所示测量所述电流感应电阻100的阻值时，需将电流端106连接到安培计122，并将感应端108连接到电压计120。再利用欧姆定律将电压计120的电压值除以安培计122的电流值即可得到所述电流感应电阻100的电阻值。
图3a为本案的实施例的测量结果，测量所述电流感应电阻100的阻值与所通过电流的关系。横坐标为电流，其单位为安培，纵坐标为电流感应电阻100的阻值大小，其单位为毫欧姆。本发明的电流感应电阻100在其通过电流从1安培增加到30安培时，所述电流感应电阻100的阻值变化仅0.004毫欧姆。图3b为传统电流感应电阻的测量结果，在通过传统电流感应电阻的电流从1安培增加到30安培时，所述传统电流感应电阻的阻值变化为0.6毫欧姆。由此可得知，在相同的电流变化下(30安培)，本发明的电流感应电阻100的阻值变化远小于传统的电流感应电阻的阻值变化。
此外，图3c为本案的实施例的另一测量结果，在固定电流下(在本实施例为30安培)，所述电流感应电阻100的温度与阻值大小的关系。横坐标为温度，其单位为摄氏度，纵坐标为电流感应电阻100的阻值大小，其单位为毫欧姆。图3c除了显示本案的实施例的测量结果外，还加入了传统电流感应电阻的测量结果作为比较。由图3c可得知传统的电流感应电阻在操作温度从摄氏20度增加到摄氏100度时，其阻值增加了0.06毫欧姆。而本案的电流感应电阻100在操作温度从摄氏20度增加到摄氏100度时，其阻值减少了0.025毫欧姆。
综观图3a-3c，相比于传统的电流感应电阻，本发明的电流感应电阻100在电流变化下具有较低的阻值变化，此外，本发明的电流感应电阻100还具有较低的温度系数。较低的温度系数可抵抗由高压脉冲或高环境温度所造成的温度上升而导致的阻值测量偏移。因此，本发明的电流感应电阻100具有更高的稳定性。
图4显示本发明的电流感应电阻的制造方法。步骤S41首先根据所要电阻阻值特性(例如电阻系数或电阻温度系数等)选择高导电性的金属平板402的材料。步骤S42以冲压或裁切的方式在所述高导电性金属平板402上形成至少一个电阻衬底。步骤S43将在所述电阻衬底的所述中间部分形成一保护层404，所述保护层可使用树脂或高分子材料等材料。步骤S45以冲压或裁切的方式将所述电阻衬底分成单个电阻。步骤S46接着在各电阻衬底的所述中间部分的所述两侧部分各形成一导电层405。
在另一实施例中，本方法可在步骤S46将所述电阻的电极连接到外部导电组件406，即可测量所述电流感应电阻的阻值及/或通过控制中间凹槽的长度来调整阻值稳定度。
根据本案的实施例，所述金属平板402的材料可包含锰-铜(Cu-Mn)合金、镍-铜(Ni-Cu)合金或锰-铜-锡(Mn-Cu-Sn)合金等合金，而所述导电层以电镀铜、镍或锡的方式形成。
在另一实施例中，本方法可在步骤S44中，在所述保护层上标示商标、电阻值或相关图案。
在另一实施例中，本方法的步骤S45与步骤S46可视需求来互换，上述的步骤仅为其中的实施例。
虽然本发明的技术内容与特征如上所述，但所属领域的技术人员仍可在不背离本发明的教导与揭露下进行许多变化与修改。因此，本发明的范围并非限定于已揭露的实施例而是包含不背离本发明的其它变化与修改，如上述权利要求书所涵盖的范围。

Claims (11)

1.一种电流感应电阻，其由高导电性的金属平板组成，所述金属平板包含：
中间部分；
第一部分，其位于所述中间部分的一侧，并具有第一凹槽；及
第二部分，其位于所述中间部分的相对于所述第一部分的另一侧，并具有第二凹槽；
其中所述第一凹槽及所述第二凹槽分别将所述第一部分及所述第二部分区分为电流端及感应端，且所述第一部分及所述第二部分的所述电流端的长度大于所述第一部分及所述第二部分的所述感应端的长度，
其特征在于所述中间部分具有中间凹槽，所述中间凹槽的长度用以控制所述电流感应电阻的阻值稳定性。
2.根据权利要求1所述的电阻，其中所述金属平板的材料具有低电阻系数及低电阻温度系数。
3.根据权利要求1所述的电阻，其中所述金属平板的材料包含锰-铜合金、镍-铜合金或锰-铜-锡合金。
4.根据权利要求1所述的电阻，其中所述第一部分及所述第二部分的电流端的长度是根据流过所述电阻的电流大小来决定的。
5.根据权利要求1所述的电阻，其中所述中间部分上方包含树脂或高分子材料的保护层。
6.根据权利要求1所述的电阻，其中所述第一部分及所述第二部分上方各包含铜、镍或锡的导电层。
7.一种制造电流感应电阻的方法，其包含：
以冲压或裁切的方式在高导电性金属平板上形成至少一个电阻衬底，其中所述电阻衬底的中间部分有中间凹槽及在所述中间部分的两侧部分各具有一凹槽；
在所述电阻衬底的所述中间部分形成保护层；及
在所述电阻衬底的所述中间部分的所述两侧部分各形成导电层。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包含以冲压或裁切的方式将所述电阻衬底分成单个电阻。
9.根据权利要求7所述的方法，进一步控制所述中间凹槽的长度以调整所述电阻的阻值稳定性。
10.根据权利要求7所述的方法，其中所述保护层以树脂或高分子材料形成。
11.根据权利要求7所述的方法，其中所述导电层以电镀铜、镍或锡的方式形成。
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