DE9320911U1 - Elektrischer Widerstand - Google Patents

Description

13450/GM H/Elf/3/2

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft elektrische Widerstände gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, 2 oder 3, insbesondere niederohmige Widerstände für Meßzwecke oder Nebenwiderstände.

Mit dem Spannungsabfall an niederohmigen, z.B. im Milliohmbereich liegenden Widerständen lassen sich bekanntlich hohe Ströme messen. Zu diesem Zweck werden Bauelemente verwendet, bei denen ein metallisches Widerstandselement zwischen zwei Anschlußteilen aus Metall hoher Leitfähigkeit eingesetzt ist, und die gewöhnlich in Vierleitertechnik mit getrennten Strom- und Spannungsanschlüssen ausgebildet sind. Die Herstellung solcher Bauelemente erforderte bisher hohen Aufwand, da die Verbindung der verschiedenen Metallteile durch Hartlöten erfolgt. Überdies konnte die Herstellung nicht vollständig automatisiert erfolgen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einfach und in großen Stückzahlen ohne hohen Aufwand herstellbare, insbesondere niederohmige Widerstände einschließlich in Vierleitertechnik ausgebildeter Bauelemente mit guten elektrischen und mechanischen Eigenschaften anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch die in den Schutzansprüchen gekennzeichneten Widerstände gelöst.

Das Widerstandselement wird erfindungsgemäß durch Verschweißen mit den Anschlußteilen verbunden. Dies hat den Vorteil, daß eine sehr stabile, elektrisch sichere und im Vergleich mit

der bisherigen Hartlöttechnik weniger aufwendige Verbindung hergestellt werden kann. Weiterhin hat die Erfindung den Vorteil, daß Widerstände aus einem Endlosband z.B. komplett in einem Stanz—Biege-Automaten gefertigt werden können. Die Widerstände zeichnen sich weiterhin dadurch aus, daß sie im Unterschied zu anderen Bauelementen sehr flexibel herstellbar sind, da die geometrischen Formen des Widerstandselements und der Anschlußteile nicht genau aufeinander abgestimmt sein müssen.

Ein besonderer Vorteil ergibt sich bei Bauelementen in Vierleitertechnik, da die von dem Verbundmaterialband abgetrennten Widerstandsstücke mit ihren Anschlußteilen sehr einfach durch Weichlöten mit einer mit den erforderlichen Anschlüssen versehenen Unterlage verbunden werden können.

Darüberhinaus lassen sich die hier beschriebenen Widerstände hoher Belastbarkeit sehr einfach und vorteilhaft nach Art der SMD-Technik ("Oberflächenmontage") auf Leiterplatten und sonstigen Trägermaterialien montieren. Bei dieser Technik werden die Bauelemente bekanntlich nicht mit z.B. drahtartigen Anschlußbeinchen an die zugehörigen externen Leitungen angeschlossen, sondern unter Verwendung von Lötzinn oder sonstigem Weichlötmaterial mit flachen Kontaktelementen auf flache Anschlußleiter aufgelötet, im vorliegenden Fall mit den angeschweißten ebenen Anschlußteilen.

Zum Herstellen der Widerstände wird beispielsweise ein flaches Band aus einer CuMnNi-Legierung oder einer anderen konventionellen Widerstandslegierung vorzugsweise auf Kupferbasis gemeinsam mit einem Kupferband einer Schweißstation zugeführt, wo die beiden Bänder in an sich bekannter Weise im Durchlaufverfahren kontinuierlich

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an ihren Längskanten miteinander verschweißt werden. Häufig ist es zweckmäßig, nicht nur ein Kupferband auf einer Seite, sondern je ein Kupferband auf beiden Seiten des in der Mitte liegenden Bandes aus der Widerstands legierung anzuschweißen. Es werden Bänder mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt verwendet, und je nach Anwendungsfall können Endlosbänder oder für eine bestimmte Anzahl von Widerständen bemessene Bänder verwendet werden. Beispielsweise können diese Bänder durch zweiseitiges Elektronenstrahlschweißen verbunden werden. Besonders bei dickeren Bändern kann man stattdessen auch ein V_. Rollnahtschweißverfahren anwenden, bei dem die Bänder an ihren Rändern unter Druck aufeinandergerollt und gleichzeitig durch hohen elektrischen Strom erhitzt werden. Weitere bekannte Durchlauf- oder Nahtschweißverfahren sind ebenfalls anwendbar.

Es kann zweckmäßig sein, das fertig verschweißte Band anschließend zu walzen, so daß es aufgrund der Dickenreduzierung langer und breiter wird, ohne hierdurch an mechanischer und elektrischer Qualität zu verlieren.

Aus einem derart hergestellten Verbundmaterialband lassen sich dann durch Abtrennen von einzelnen Stücken eine Vielzahl von Widerständen gewinnen, die anschließend unverändert oder ^" aber in die verschiedensten Formen zugeschnitten weiterverwendet werden können.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung wird die Erfindung nachstehend näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäß hergestellten Widerstand;

Fig. 2 eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäß hergestellten Widerstands; und

Fig. 3 die Verbindung eines aus einem Verbundmaterialband gewonnenen Widerstands mit einer Unterlage zur Schaffung eines Vierleiter-Meßwiderstands.

In Fig. 1 ist ein Widerstand 10 einfachster Art perspektivisch dargestellt, der■erfindungsgemäß durch Abschneiden von einem in der oben beschriebenen Weise aus einem Widerstandsband und zwei Leitermaterialbändern erzeugten Verbundmaterialband quer zur Bandlängsrichtung hergestellt worden ist. Die Anschlußteile 1,2 bestehen also aus einem Metall hoher Leitfähigkeit, vorzugsweise Kupfer. Zwischen ihnen befindet sich das Widerstandselement 3 aus einem Bandstück mit rechteckförmigem Querschnitt. Die Geometrie der zu verbindenden Metallteile muß nicht notwendigerweise übereinstimmen. Vielmehr kann beispielsweise die Stärke oder die Breite der Anschlußteile 1,2 von der des Widerstandselements 3 abweichen. Vorzugsweise sind jedoch die Anschlußteile 1,2 und das Widerstandselement 3 plattenförmig; ausgebildet mit einer Stärke der Anschlußteile 1 und 2 von z.B. 0,1 bis 1,5 mm und des Widerstandselements 3 von z.B. 0,1 bis 2 mm. Das Widerstandselement 3 ist entlang der Längsnähte 4 mit den'Anschlußteilen 1,2 verschweißt.

Fig. 2 zeigt einen anderen, ebenfalls sehr einfachen Widerstand, der von einem in der beschriebenen Weise hergestellten, aber aus dem Widerstandslegierungsband und nur einem einzigen angeschweißten Kupferband od. dgl. bestehenden Verbundmaterialband stammt. Es handelt sich hier also um ein nur auf seiner einen Seite mit einem Anschlußteil· verschweißtes Widerstandselement 3'. Ausgehend von dem in der Zeichnung linken in Bandlängsrichtung verlaufenden Rand des Leitermaterialteils wurde der dargestellte Einschnitt 6 durch diesen Teil hindurch senkrecht zur Bandlängsrichtung bis in das Widerstandselement 3' hinein erzeugt, beispielsweise durch Ausstanzen oder Fräsen,

so daß das Widerstandselement 3' zwei voneinander getrennte Anschlußteile -1' aus dem Leitermaterial hat. Der Einschnitt 6 kann erzeugt werden, bevor oder auch nachdem das Widerstandsstück von dem Verbundmaterialband senkrecht zu dessen Längsrichtung abgeschnitten wird.

In Fig. 3 ist eine besonders vorteilhafte Verwendung eines nach dem beschriebenen Verfahren hergestellten Meßwiderstands 10 gemäß Fig. 1 dargestellt. Das Bauelement wird hier mit einer Platine 20 verbunden, die vorgefertigte Kontaktierungs-

v. · flächen 23A, 23B, 24A und 24B aufweist, die mit einer elektronischen Meß- oder Auswerteschaltung verbunden werden können. Als Substrat dient vorzugsweise eine Glasfaser- oder Aluminiumplatte 21, die für eine gute Wärmeableitung sorgt. Auf einer isolierenden Deckschicht 22 sind großflächige, vorzugsweise aus Kupfer bestehende Kontaktierungsflachen 23A, 2 4A aufgebracht, von denen aus Leiterbahnen zu am Rand liegenden kleineren Kontaktierungsflachen 23B, 24B führen. Hierüber befindet sich eine weitere Isolierschicht (z.B. Lötstopplack, nicht dargestellt), die vorzugsweise die gesamte Oberfläche der Unterlage und insbesondere die Leiterbahnen 25 bedeckt, die zur Verbindung mit dem Widerstand 10 bzw. mit der externen Schaltung dienenden Kontaktierungsflachen 23A,

*"~ 23B, 24A und 24B dagegen freiläßt. Die Anschlußteile 1,2 des Widerstands 10 werden durch Weichlot 27 mit den Kontaktierungsflachen 24A bzw. 23A verbunden. Der Strom kann über die Kontaktierungsf lachen 23A, 24A zugeführt werden. Stattdessen können die Anschlußteile 1,2 des Widerstands 10 aber auch mit Schrauben HA, HB versehen werden, über die der Strom zugeführt wird.

Die Verbindung zwischen der Platine 20 und dem Widerstand 10 kann automatisch beispielsweise in einem Bestückungsautomaten erfolgen.

Weitere Vorteile des gemäß Fig. 3 hergestellten Bauelements sind einerseits die kleine, kompakte und mechanisch stabile Bauform und andererseits eine sehr niedrige Induktivität. Durch die Schweißverbindung des Widerstands 10 mit seinen Anschlußteilen 1,2 ergibt sich ferner eine hohe zeitliche Stabilität. Vorteilhaft ist weiterhin, daß die Auswerteelektronik in unmittelbarer Nähe des Widerstands auf der Platine untergebracht werden kann, wodurch störende Einstreuungen weitgehend vermieden werden können.

Claims (6)

1. Isabellenhütte Heusler ... · 13450/GM H/Elf/3/2

   SCHUTZANSPRÜCHE

   1 . Elektrischer Widerstand, insbesondere niederohmiger Meßwiderstand, mit zwei voneinander getrennten Anschlußteilen (1,2) aus Metall hoher Leitfähigkeit, an die Leiter für den durch den Widerstand fließenden Strom anschließbar sind, und mit einem zwischen die Anschlußteile (1,2) eingesetzten, diese elektrisch und mechanisch verbindenden, aus einer Widerstandslegierung bestehenden Widerstandselement (3),

   dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anschlußteile (1,2) und das Widerstandsselement (3) plattenförmig ausgebildet und die beiden Anschlußteile (1,2) an die Kanten (4) des plattenförmigen Widerstandselements (3) angeschweißt sind.
2. 2. Elektrischer Widerstand, insbesondere niederohmiger Meßwiderstand_rmit zwei voneinander getrennten Anschlußteilen (1') aus Metall hoher Leitfähigkeit, an die Leiter für den durch den Widerstand fließenden Strom anschließbar sind, und mit einem die Anschlußteile (V) elektrisch und mechanisch verbindenden, aus einer Widerstandslegierung bestehenden Widerstandselement (3' ),

   dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anschlußteile (V) und das Widerstandselement (3') plattenförmig ausgebildet und die beiden Anschlußteile (1) auf einer Seite des Widerstandselements (3') an dessen Kante angeschweißt sind, wobei sich ein die beiden Anschlußteile (V) voneinander trennender Einschnitt (6) bis in das Widerstandselement (3') hinein erstreckt.
3. 3. Elektrischer Widerstand, insbesondere niederohmiger Meßwiderstand, mit zwei voneinander getrennten Anschlußteilen (1,2)

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   aus Metall hoher Leitfähigkeit, an die Leiter für den durch den Widerstand fließenden Strom und zusätzliche Leiter für den Spannungsabgriff anschließbar sind, und mit einem zwischen die Anschlußteile (1,2) eingesetzten, diese elektrisch und mechanisch verbindenden, aus einer Widerstandslegierung bestehenden Wider— Standselement (3),

   dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußteile (1,2) an das Widerstandselement (3) angeschweißt sind, daß das Widerstandselement (3) auf einer Unterlage (21) angeordnet ist, die mit Kontaktierungsflächen (23A,23B) versehen ist, welche mit den Anschlußteilen (1,2) durch ein Weichlot verlötet sind,

   und daß die Kontaktierungsflächen (23A,23B) durch von dem Widerstandselement (3) und den Anschlußteilen (1,2) isolierte Leiterbahnen mit gesonderten Anschlußflächen (24A,24B) verbunden sind.
4. 4. Elektrischer Widerstand nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußteile (1,2; 1') und das Widerstandselement (3;3') aus einem Verbundmaterialband quer zur Bandlängsrichtung abgetrennte Stücke sind.
5. 5. Elektrischer Widerstand nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußteile (1,2; 1') aus Kupfer und das Widerstandselement (3;3') aus einer Widerstandslegierung auf Kupferbasis bestehen.
6. 6. Elektrischer Widerstand nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußteile (1,2; 1') und das Widerstandselement (3;3') miteinander elektronenstrahlverschweißt sind.