TW201042670A - Metal strip resistor for mitigating effects of thermal EMF - Google Patents

Description

201042670 六、發明說明： 〔相關申請案〕 本申請案與2009年3月19日提申之美國暫時申請案 第61/161,636號及2009年4月15日提申的美國暫時申請 案第61/1 69,377號有關，這兩個申請案的全部內容藉此參 照被倂於本文中。 Q 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於電阻器。詳言之，本發明係有關於金 屬片電阻器其被建構來減輕熱電動勢的影響。 【先前技術】 熱電動勢（EMF)是一種電壓，它是在兩個不相同的 金屬結合在一起時被產生。當有兩個極性相反的接合處且 接合處的溫度相同時，就沒有淨電壓。當其中一個接合處 〇 的溫度不同於另一接合處時，一淨電壓差就會被偵測到。 一電阻器可具有一金屬電阻性元件其被連接在銅端子（ terminal )之間，藉以提供兩個接合處並讓該電阻器易受 到熱EMF的不利影響。 此種結構的電阻器通常被用來藉由測量橫跨該電阻器 的電壓降來感測電流。在該電流很小的情形中，橫跨該電 阻器被產生的訊號電壓亦很小且熱EMF造成的任何電壓 會造成一很明顯的測量誤差。 一種解決此問題的先前技藝方法是將用於該電阻性元 -5- 201042670 件的金屬合金更改爲具有低熱電動勢的金屬合金。在一些 情形中，這會產生其它的問題，譬如像是成本增加’大量 電阻（bulk resistivity)的增加，這會產生一製造成本很 高的電阻器形狀，或犧牲掉其它電特性，譬如像是TCR ( 電阻的溫度係數）。 另一種先前技術是添加一 ASIC (特用積體電路）， 其被設計來補償該被熱誘發的EMF所產生的補償電壓（ offset voltage)。此一方式增加材料成本，組裝的複雜度 ’及在組裝步驟及設備方面的製造成本。

業界所需要的是提供一種電阻器，其可減輕熱EMF 的效應同時不會對所使用的金屬電阻合金的種類強加任何 限制。 【發明內容】 依據一實施例，一金屬片電阻器被提供。該金屬片電 阻器包括一電阻器本體其具有至少一電阻性元件其由一電 阻性金屬材料片（譬如，艾文姆合金（Evanohm )，錳鎳 銅口金’或其它）製成，及一第一端部其被電連接至該電 阻性元件以形成一第一接合處及一第二端部其被電連接至 該電阻性元件以形成一第二接合處；該第一端部與該第二 _部是用具有高導電性的高度導電金屬材料，譬如銅或其 它’製成。先前技術的金屬片導電器被描述於美國專利第 5,604,477號（Rainer等人）中。該電阻性元件，該第一 端d ’及該第二端部被設置成有助於減輕該第一接合處與 -6- 201042670 該第二接合處之間被熱誘發的電壓。該電阻器本體可包括 一褶皺（fold)其介於該電阻器本體的一第一部分與該電 阻器本體的一第二部分之間。一導熱但不導電的材料可被 用來將該電阻器本體的第一部分熱連接至該電阻器本體的 第二部分並有助於降低該第一接合處與該第二接合處之間 的溫度差，藉以減輕該第一接合處與該第二接合處之間被 熱誘發的電壓的影響。 0 依據另一實施例，一種金屬片電阻器被提供。該金屬 片電阻器包括一電阻器本體其具有一用電阻性金屬材料片 製成的電阻性元件及一第一端部其被接合至該電阻性元件 以形成一第一接合處及一第二端部其被接合至該電阻性元 件以形成一第二接合處；該第一端部及該第二端部是用高 導電性金屬材料片製成。該電阻器本體被摺疊於自身上且 相匹配的表面用一導熱但不導電的黏劑相黏合，藉以平衡 該電阻器本體兩側之間的溫度，以減輕該第一接合處與該 〇 第二接合處之間被熱誘發的電壓的影響。 根據另一實施例，一種金屬片電阻器被提供。該金屬 片電阻器包括一電阻器本體其具有一用電阻性金屬材料片 製成的電阻性元件及一第一端部其被接合至該電阻性元件 以形成一第一接合處及一第二端部其被接合至該電阻性元 件以形成一第二接合處；該第一端部及該第二端部是用高 導電性金屬材料片製成。該電阻性元件，該第一端部，及 該第二端部被設置成可提供一沿著該第一接合處的長度的 第一溫度梯度及一沿著該第二接合處的長度的第二溫度梯 201042670 度’使得在相反的接合處上的任何雨個相鄰點的溫度是實 質上相同的。 根據另一實施例，一種製造一金屬片電阻器的方法包 括將一電阻性金屬材料與一導電材料接合以形成一電阻器 本體其具有多個接合處介於該電阻性材料與該導電材料之 間，將該電阻器本體摺疊，及用一導熱但不導電的黏劑將 該褶皺的一側上的電阻器本體黏合至該褶皺的另一側上的 電阻器本體’藉以形成一金屬片電阻器，其被建構來減輕 被熱熱誘發的電壓的影響。 【實施方式】 揭露於本文中中的實施例提供一用來減輕熱電動勢（ EMF )的影響的電阻器。這不論熱Emf如何都可允許使用 任何數量的金屬電阻器合金種類並消除任何端部與端部之 間的溫度差。揭露於本文中的實施例藉由使用適當的電阻 器幾何形狀’金屬成形，及/或熱傳材料來達到所想要的 結果。 應被提出的是’揭露於本文中的實施例係使用一種可 讓兩個金屬接合處達到相同的溫度，而不是藉由改變電阻 器的電阻性元件材料及/或端部材料，或增加補償電路來 抵銷一特定的電阻器金屬合金組的熱EMF。不論所使用的 金屬合金爲何及它們特定的熱EMF特性爲何，揭露於本 文中的實施例在使用此方式來克服該問題上都可發揮功效 。因此’揭露於本文中的實施例並不侷限於特定的材料種 -8- 201042670 類且材料可被選擇用以將其它電子特性最佳 TCR，電阻値，或穩定性，而不用擔心該熱 項很重大的優點。 圖1顯示一具有電阻器本體11之金屬戶 摺疊之前的狀態。該電組器本體11具有一負 一第二端部20。該電阻器本體11包括至少 13。該第一端部16及該第二端部20包含金 0 性元件13亦包含一金屬片，其合金不同於 金。該等金屬片被接合用以提供電及機械連 部1 6、第二端部20及電阻性元件1 3之間。 15被提供在該第一端部16被接合至該電阻f 及一第二接合處17被提供在該第二端部20 阻性元件1 3處。 一摺線1 2位在中間點處，其位於該電0 兩端之間的等分處且其延伸通過該電阻器元 〇 ，使得該電阻性元件1 3的一第一電阻性元f 第二電阻性元件部分1 8位於該質線1 2的相 得該第一端部16與該第二端部20位在該指 側上及第一接合處15與第二接合處17是右 相反側上。該電阻器本體11係沿著摺線12 線係與該電阻器本體11的兩端都等距。應 除了該中點位置之外，該摺線可位在沿著該 不同位置處。 在摺疊之前，將會位在被摺疊的電阻器 化，譬如像是 EMF。這是一 Γ電阻器1 〇在 5 —端部16及 一電阻性元件 屬片。該電阻 端部金屬的合 接於該第一端 一第一接合處 元件1 3處， 被接合至該電 I器本體11的 件13的中點 =部分14與一 反側上，及使 丨線12的相反 :該摺線12的 被摺疊，該摺 被理解的是， 電阻器本體的 內部的部分的 -9 - 201042670 一半被塗上一具有良好的導熱性但不導電的材料（導熱材 料）。該導熱材料亦可包括一黏劑其可將該電阻器本體的 兩半黏合在一起。圖3及圖5顯示該電阻器在摺疊及黏合 之後的狀態。該電阻器本體的一半被摺疊於它本身上。如 圖5所示，在至兩半之間有一間隙22。該間隙22的大小 在0.001英吋（ 0.0254公釐）至0.005英吋（〇127公釐 )的範圍之內，但該間隙可以更大一些或更小一些。該間 陷2 2被塡入一導熱材料或黏劑3 〇，譬如像是一包括彈性 體及導熱塡料的材料。其它導熱材料可被用來達到所想要 之黏合及將熱從一半傳導至另一半同時將這兩半彼此電絕 緣的目的。 藉由以此方式將該電阻器10的兩個半邊熱連接，兩 個銅與電阻性合金的接合處的溫對被保持在相同的溫度， 因而消除了任何來自該等接合處之熱]EMF的淨電壓。因 此’該導熱材料3 0允許熱被傳遞於該電阻器的相反側之 間’使得第一接合處與第二接合處被保持在實質相同的溫 度，藉以減輕熱E M F的效應。 另一實施例被示於圖2’ 4及6中。圖2，4及6的電 阻器與圖1 ’ 3及5的電阻器相同，但該電阻性元件1 3是 一雙電阻性元件使得該第一部分14與該第二部分18被一 導電性金屬材料24分隔開。應被指出的是，在圖2中在 該電阻性兀件1 3的第一部分1 4的相反側上有接合處1 5 A ’ 1 5 B及在該電阻性元件丨3的第二部分1 8的相反側上有 接合處17A’ 17B。如在圖6中看得更清楚地，該雙電阻 -10- 201042670 性元件讓該導電性材料24位在該摺線1 2 應力沒有被產生在該電阻性元件1 3中。 止可能的電阻値（resistance)問題，如果 阻性元件的話就會發生此問題。雖然此結 處15A，15B，17A，17B，而不是兩個接 可能的溫度的每一個溫度中都有兩個相反 ，此結構仍可減輕熱EMF的效應。 ¢) 圖10A-10D顯示類似於圖1所示的另 10D顯示摺疊之前的該電阻器本體11。應 該未摺疊的電阻器本體11的幾何形狀與S 處在於第二端部在其外緣處具有一缺口 26 如圖1 0 B所示的形狀。 圖11A-11D顯示一電阻器的另一實施 阻器元件，該電阻器元件藉由消除端子（ 部而使用較少的焊接片，但使用相同的金 〇 黏合方法，用以防止任何接合處溫度差。 圖7，圖8及圖9顯示用來減輕與 EMF效應之沒有使用摺疊的電阻器幾何形 每一個例子都是金屬片電阻器結構。在這 設計中，每一個銅（或其它導體）與電阻 具有一沿著每一接合處的長度之由兩個端 的溫度差所造成的溫度梯度。如圖7及8 器本體11可包括導電部分，其形狀通常 。因爲沿著每一接合處的長度的溫度梯度 的兩側使得機械 此結構有助於防 該摺線通過該電 構具有四個接合 合處，但在兩個 的接合處。因此 一個實施例。圖 被指出的的是， B 1類似，不同 ，以利於摺疊成 例，其具有一電 terminal )突出 屬接合處形成及 接合處相關之熱 狀的其它例子。 些設計的每一個 性合金接合處都 子之間任何可能 中所示，該電阻 是錐形或三角形 不論在該電阻性 -11 - 201042670 元件的哪一側當是相同的，所以在相反接合處的任兩個鄰 接點的溫度都是實質相同，且每一接合處都是相反極性， 因此熱誘發的電壓都是相等的且彼此相互抵銷。應指出的 是，以此方式，可以有各式的結構都被實施，以減輕熱 EMF。 因此’一種用來減輕熱EMF效應的金屬片電阻器已 被揭露。揭露於本文中的實施例提供一種用來減輕熱EMF 效應的電阻器。揭露於本文中的實施例不管熱EMF如何 都可以使用多種金屬電阻値合金且可消除端子與端子間的 溫度差。揭露於本文中的實施例藉由使用適當的電阻器形 狀，金屬成形，及/或熱傳遞材料來達成所想要的結果。 本發明包含各種變化，選擇，及替代例，這包含在所用的 幾何形狀，所用的材料種類，及其它方面的變化。 【圖式簡單說明】 圖1顯示一金屬片電阻器在摺疊之前的情形； 圖2顯示一具有雙電阻性元件的金屬片電阻器摺疊之 前的形成； 圖3顯示圖1的金屬片電阻器在摺疊之後的情形； 圖4顯示圖2的金屬片電阻器在摺疊之後的情形； 圖5爲圖3的金屬片電阻器的剖面圖； 圖6爲圖4的金屬片電阻器的剖面圖； 圖7顯示一具有一幾何形狀的電阻器，其藉由沿著每 一接合處維持一相同的溫度梯度以平衡在相反接合處上任 -12- 201042670 兩個鄰ί妾點橫跨該電阻性元件的溫度差來減輕熱誘發的電 壓的影響； 圖8顯示另—具有一幾何形狀的電阻器，其藉由沿著 每一接合處維持一相同的溫度梯度以平衡在相對接合處上 任兩個鄰接點橫跨該電阻性元件的溫度差來減輕熱誘發的 電壓的影響； 圖9顯示另一具有一幾何形狀的電阻器，其藉由沿著 〇 每一接合處維持—相同的溫度梯度以平衡在相對接合處上 任兩個鄰接點橫跨該電阻性元件的溫度差來減輕熱誘發的 電壓的影響； 圖10A-10D顯示另—用來減輕熱誘發的電壓的影響的 金屬片電阻器；及 圖11A-11D顯示另〜用來減輕熱誘發的電壓的影響的 金屬片電阻器。 〇 【主要元件符號說明】 1 〇:金屬片電阻器 1 1 :電阻器本體 1 2 :摺線 1 3 :電阻性元件 1 4 :第一電阻性元件部分 15 :第一接合處 1 6 :第一端部 1 7 :第二接合處 -13- 201042670 1 8 :第二電阻性元件部分 2 0 :第二端部 22 :間隙 3 0 :黏劑 2 4 :高導電性金屬材料 15A :接合處 1 5 B :接合處 1 7 A :接合處 1 7 B :接合處 26 :缺口 -14-

Claims (1)

1. 201042670 七、申請專利範圍： I—種電阻器，其包含·· 一第一端部及一第二端部； 一本體’其具有至少一電阻性元件，該本體具有一第 一端其親接至該第一端部以形成一第一接合處及一第二端 其稱接至該第二端部以形成一第二接合處； 其中該本體被摺疊於它本身上以界定一間隙，該第一 Ο 端部及該第二端部被設置在該間隙的相對側上；及 一導熱材料’其被設置在該間隙的至少一部分內。 2.如申請專利範圍第1項之電阻器，其中該導熱材料 熱連接該第一及第二接合處。 3 ·如申請專利範圍第〗項之電阻器，其中該本體具有 一單一電阻性元件。 4·如申請專利範圍第3項之電阻器，其中該本體被摺 疊通過該電阻性元件，其中該電阻性元件具有一第一電阻 〇 性元件部分其被設置在該間隙的一側上及一第二電阻性元 件部分其被設置在該間隙的一相對側上。 5.如申請專利範圍第4項之電阻器，其中該間隙被設 置在該第一電阻性元件部分與該第二電阻性元件部分之間 ’其中該導熱材料熱連接該第一電阻性元件部分與該第二 電阻性元件部分。 6 ·如申請專利範圍第1項之電阻器，其中該本體具有 多個電阻性元件。 7.如申請專利範圍第1項之電阻器，其中該本體具有 -15- 201042670 第一及第二電阻性元件。 8 ·如申請專利範圍第7項之電阻器，其 疊通過一位在該第一及第二電阻性元件之間 第一電阻性兀件被設置在該間隙的—側上及 兀件被設置在該間隙的一·相對側上，其中該 接該第一電阻性元件與該第二電阻性元件。 9.如申請專利範圍第1項之電阻器，其 更包含一黏劑。 ίο.如申請專利範圍第1項之電卩且器， 料是不導電的。 11.如申請專利範圍第1項之電阻器， 部與該第二端部是由導電金屬材料片組成0 1 2 .如申請專利範圍第1項之電阻器， 部與該第二端部是由銅組成。 1 3 ·如申請專利範圍第1項之電阻器， 疊於它本身上且用一導熱黏劑黏合，藉以減 處與該第二接合處之間被熱誘發的電壓。 1 4_如申請專利範圍第1項之電阻器， 其中間點被摺疊。 15.—種製造電阻器的方法，其包含： 將一本體的一第一端結合至一第一端部 接合處及將該本體的一第二端結合至一第二 第二接合處’其中該本體包括至少一電阻性 將該本體摺疊於它本身上以形成一間隙 中該本體被摺 的點1 ” 該第二電阻性 導熱材料熱連 中該導熟材料 其中該導熱材 其中該第〜端 其中該第一端 其中該本體瘤 輕該第一接合 其中該本體:¾ 以形成一第S 端部以形成一 元件； ，該第一端部 -16- 201042670 與該第二端部被設齎在該間隙的相對側上；及 施用—導熱材料於該間隙的至少一部分內。 16.如申請專利範圍第15項之方法，其中該導熱材料 熱連接該第〜及第二接合處。 1 7 .如申請專利範園第1 5項之方法’其中該本體具有 —單一電阻性元件。 18.如申請專利範圍第15項之方法，其中該本體被摺 〇 疊通過該電阻性元件，其中該電阻性元件具有一第一電阻 性元件部分其被設置在該間隙的一側上及一第二電阻性元 件部分其被設置在該間隙的一相對側上。 19_如申請專利範圍第is項之方法，其中該間隙被設 置在該第一電阻性元件部分與該第二電阻性元件部分之間 ’其中該導熱材料熱連接該第一電阻性元件部分與該第二 電阻性元件部分。 20. 如申請專利範圍第15項之方法，其中該本體具有 〇 多個電阻性元件。 21. 如申請專利範圍第15項之方法，其中該本體具有 第一及第二電阻性元件。 22. 如申請專利範圍第21項之方法，其中該本體被摺 疊通過一位在該第一及第二電阻性元件之間的點，其中該 第一電阻性元件被設置在該間隙的一側上及該第二電阻性 元件被設置在該間隙的一相對側上’其中該導熱材料熱建 接該第一電阻性元件與該第二電阻性元件。 23. 如申請專利範圍第15項之方法，其中該導熱材料 -17- 201042670 更包含一黏劑。 24·如申請專利範圍第1 5項之方法，其中該導熱# “、、竹料 是不導電的。 25. 如申請專利範圍第15項之方法，其中該第〜端1 與該第二端部是由導電金屬材料片組成。 26. 如申請專利範圍第15項之方法，其中該第〜端$ 與該第二端部是由銅組成。 27. 如申請專利範圍第15項之方法，其中該本體墙 於它本身上且用一導熱黏劑黏合，藉以減輕該第一接合胃 與該第二接合處之間被熱誘發的電壓。 28. 如申請專利範圍第15項之方法，其中該本體 中間點被摺疊。 29. —種電阻器，其包含： 一第一端部及一第二端部； 一本體，其具有至少一電阻性元件，該本體具有〜胃 一端其耦接至該第一端部以形成一具有一長度的第一接合 處及一第二端其耦接至該第二端部以形成一具有相同長g 的第接合處， 其中該電阻性兀件，該第一端部，及該第二端部被設 置成具有一沿著每一接合處的長度的溫度梯度，以減輕該 第一接合處與該第二接合處之間被熱誘發的電壓。 30. —種製造電阻器的方法，其包含： 將一本體的一桌一端結合至一第一端部形成一具有·_ 長度第一接合處及將該本體的一第二端結合至一第二端部 -18- 201042670 形成一具有相同長度的第二接合處，其中該本體包括至少 一電阻性元件； 其中該電阻性元件，該第一端部，及該第二端部被設 置成具有一沿著每一接合處的長度的溫度梯度，以減輕該 第一接合處與該第二接合處之間被熱誘發的電壓。

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