TWI737734B

TWI737734B - 電阻器的製造方法及電阻器之製造設備

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Publication number: TWI737734B
Application number: TW106117068A
Authority: TW
Inventors: 艾希爾馬庫斯; 赫爾克保羅; 赫茲勒烏爾里希; 馬里恩揚
Original assignee: 德商伊莎貝倫赫特霍斯勒有限兩合公司
Priority date: 2017-05-23
Filing date: 2017-05-23
Publication date: 2021-09-01
Also published as: TW201901707A

Abstract

本發明係有關於一種電阻器1的製造方法，特別是一種低電阻電流傳感電阻器之製造方法，包含下列S1~S4步驟：S1)提供一該電阻器1所對應的板狀輸出件9，該輸出件9具有一特定厚度以及一對應該厚度之元件電氣特性，該與厚度有關的元件電氣特性，較佳為該輸出件9之電阻R、表面電阻或交叉電阻；以及S2)將該輸出件9以一特定的滾壓程度AG進行滾壓，配合滾壓程度AG該輸出件9之厚度係對應降低，而電阻R值係對應改變，該方法係以下列步驟為特徵：S3)測量在被滾壓的輸出件9上的與厚度有關的元件電氣特性；以及S4)依據測量所得的元件電氣特性來調整滾壓程度AG，特別是以元件電氣特性作為被控制變數以及以滾壓程度AG來作為控制變數。

本發明另包括一對應所製造出來的電阻器以及一製造設備。

Description

電阻器的製造方法及電阻器之製造設備

本發明係有關一種電阻器製造方法，尤指一種低阻抗的電流檢測電阻器製造方法。此外，本發明另包括一以該方法所製造出來的相應電阻。再者，本發明還包括一用於執行上述製造方法的製造設備。

按，歐盟專利EP 0 605 800 A1係揭示了低電阻電流傳感電阻器，其係可根據已知的四線技術來進行電流測量。測量時，讓欲進行測量的電流經過該低電阻電流傳感電阻器，然後再透過電流傳感電阻器來測量壓降。依據歐姆定律，所測得的壓降與欲進行測量的電流相符。

另，歐盟專利EP 0 605 800 A1係揭示了一種該低電阻電流傳感電阻器之製造設備。由導體材料(例如：銅)和電阻材料(例如：錳)所製成的三條材料帶沿著其長邊焊接成一複合材料帶，而由電阻材料所製成的材料帶設置於中間的位置。接著將由複合材料帶所製成的電流傳感電阻器予以進行分離，例如：可透過沖壓進行，而該複合材料帶分別以橫向於帶材長度方向進行分離。在分離由複合材料帶所製成的個別電流傳感電阻器之前，可先將複合材料帶進行滾壓，由於厚度降低，該複合材料帶變長變寬，同時也不會因此失去其機械和電氣品質。在分離由複合材料帶所製成的個別電流傳感電阻器之後，還必需例如：藉由一調整元件嵌入該電阻元件中來調整所希望的電阻值。

上述習知的製造方法之缺點在於，因為分離出來後的電流傳感電阻器之電阻值的精度不夠準確，在調整所需的電阻值時必需將一調整元件嵌入該電阻元件中。

美國專利案US 2014/0059838 A1揭示了一種金屬膜電阻器的製造方法，藉由該方法讓個別的金屬膜電阻器由一材料帶分離而得。同時，分離而得的金屬膜電阻器之電阻值可測量得之。切割寬度可根據測量得來的金屬膜電阻器之電阻值來調整，以將分離而得的金屬膜電阻器調整至所希望的電阻值。此外，測量的動作係於分離而得的金屬膜電阻器上進行，而不是在材料帶(輸出件)上進行。再者，只能調整切割寬度，而無法調整滾壓程度。因此，上述習知的製造方法仍有待改善。

另，美國專利案US 2010/0176913 A1揭示了一種晶片電阻器的製造方法，藉由該方法讓個別的晶片電阻器由一材料帶分離而得。同時，分離而得的晶片電阻器之電阻值可進行調整，方法是根據所期望的電阻值來調整材料帶的厚度。切割寬度可根據測量得來的金屬膜電阻器之電阻值來調整，以將分離而得的金屬膜電阻器調整至所希望的電阻值。此習知案的方法卻無法在材料帶上進行電性測量，以配合測量值來調整材料帶的厚度。因此，上述習知的製造方法仍有待改善。

因此，本發明之主要目的，係在提供一種對應改良的製造方法，一種依該方法所製造的電阻器，以及一種相應的製造設備。

上述目的係藉由具有申請專利範圍獨立項所述之特徵來達成。其它實施例和應用係述於申請專利範圍附屬項中述明。

本發明係以技術物理知識為基礎。該複合材料帶的滾壓透過厚度的降低來達到該複合材料帶之電阻於帶材長度方向上的改變，故而該分離後之電流測量電阻器之電阻亦對應改變。因此，本發明涉及的一般技術方法係用來有目標地控制或調節滾壓過程以及設定所需的電阻值。

本發明之製造方法係如習知技術首先為電阻器提供一平板狀的輸出件(例如：一複合材料帶)，該輸出件具有一特定厚度以及一對應該厚度之元件電氣特性值(例如：電阻值)。

依據本發明較佳實施例，該平板狀的電阻器之輸出件係為一如於歐盟專利EP 0 605 800 A1所揭示之複合材料帶，因此該習知案之說明書內容，特別是在複合材料帶9結構以及複合材料帶的製造皆納入本發明案中。

依據本發明較佳實施例，該平板狀的電阻器僅係為一坯件，其可分離出許多電阻器。

依據本發明較佳實施例，一電阻膜亦可為一合適的輸出件。

依據本發明較佳實施例，與厚度有關之元件電氣特性係指該輸出件之電阻。若是以複合材料帶來作為輸出件，則該與厚度有關之元件電氣特性係指橫向於帶材長度方向之電阻為佳。再者，該與厚度有關之元件電氣特性亦可為該輸出件之表面電阻。

此外，根據現有技術，本發明的製造方法另包括一步驟，亦即將該輸出件以特定的滾壓程度AG來進行滾壓，依據滾壓程度AG該輸出件之厚度係對應降低，而元件電氣特性之數值係對應改變。滾壓該輸出件，可降低其厚度，因此也會改變其截面大小，進而對應提升電阻。

本發明中所使用的滾壓程度的概念係為透過滾壓造成元件厚度的降低，並且通常用百分比表示。例如：滾壓程度50%，意味著在滾壓過程中的輸出件的厚度被減小到初始厚度的50%，而滾壓程度20%，意味著在滾壓過程中的輸出件的厚度被減小到初始厚度的80%。

相對於習知技術，本發明之製造方法的特徵在於，視厚度而改變的元件電氣特性(例如電阻)會在被滾壓的輸出件上進行測量，亦即在滾壓輸出件之後進行測量。當複合材料帶作為輸出件時，該複合材料帶的電阻可以橫向於帶材長度方向進行測量。

相對於習知技術，本發明之製造方法另一特徵在於，滾壓程度AG會視測量所得之元件電氣特性來進行調整，使成品電阻儘可能精確地具有所期望的電阻值，故而可不需要設置一通常是必要的調整元件。

當該滾壓後的複合材料帶所測量出來的電阻值過低時，其意味著滾壓程度AG過小，換言之，該複合材料帶太厚。在這種情況下，該滾壓程度應略予增加，以降低厚度來對應提升該滾壓後的複合材料帶的電阻。

當該滾壓後的複合材料帶所測量出來的電阻值過高時，其意味著該滾壓後的複合材料帶厚度過小。在這種情況下，該滾壓程度應略予降低，以提升該複合材料帶滾壓後的厚度，並取得對應較低的電阻。

滾壓後的輸出件之與厚度有關的元件電氣特性的測量以及滾壓程度的對應調整應於製造過程中連續進行者為佳，讓測得的元件電氣特性之實際值可儘可能地保持在與厚度有關的元件電氣特性之預定期望值的公差範圍內。

滾壓程度的調整，特別是以元件電氣特性作為被控制變數(controlled variable)以及以滾壓程度來作為控制變數(control variable)者為佳。

滾壓程度的調整(例如：可藉由一反饋迴路)，特別是以元件電氣特性作為被控制變數(controlled variable)以及以滾壓程度來作為控制變數(control variable)者為佳。

依據本發明較佳實施例，該輸出件係於一滾壓站進行滾壓，接著，受滾壓的輸出件之元件電氣特性係於一測量站進行測量。該輸出件係透過一輸送裝置首先經由該滾壓站，然後經由該測量站來進行輸送。

值得一提的是，該輸出件(例如：複合材料帶)係以經由該滾壓站，然後經由該測量站來進行連續性輸送者為佳，換言之，非以「停止-和-起動-模式」來進行。該與厚度有關的元件電氣特性係以不停止輸出件的輸送運動之方式在測量站中進行測量，而該輸出件係被輸送通過測量站。

當以複合材料帶作為輸出件時，該滾壓後的複合材料帶之交叉電阻例如可藉由接觸迴路來進行測量。該接觸迴路係於相對兩側進行電接觸，以實現電阻測量的目的。然而，關於測量交叉電阻之測量_方式，本發明不限於這個簡單的例子，其它測量方式亦可實現上述之目的。

如上所述，該輸出件以一複合材料帶者為佳，此係為歐盟專利EP 0 605 800 A1所揭示。該複合材料帶係由許多材料帶所構成，其係沿著其長邊彼此連接，特別是通過焊接接縫(例如：電子束焊接接縫)。透過該複合材料帶的滾壓不僅可實現厚度降低，亦可實現加長的效果。藉由沿著帶材長度方向，並且在滾壓狀態下相對短的焊接接縫係可產生一相對長的複合材料帶。

值得考慮的是，焊接接縫的產生是明顯比複合材料帶的滾壓來得更昂貴。因此，較經濟的做法是將焊接接縫設置於一相對厚且對應短的材料帶，以將該複合材料帶滾壓成長條狀並達到所期望的長度。以滾壓的方式來進行加長的該複合材料帶，其伸長的比率以至少20%、50%、100%、200%、300%或甚至400%者為佳。

關於該複合材料帶，仍值得一提的是該複合材料帶可以例如是一由三條材料帶所組成的三項帶，其沿著其長邊而彼此連接，外部材料帶係由一導體材料(例如銅)所製成，而中間材料帶8係由一電阻材料(例如：錳鎳銅合金)所製成。

替代性方案可以是該複合材料帶由兩條材料帶所組成的二項帶，其沿著其長邊而彼此連接，其中一材料帶係由一導體材料(例如：銅)所製成，而另一材料帶係由一電阻材料(例如：錳鎳銅合金)所製成。

如上所述，該輸出件並不一定是一複合材料帶。該輸出件亦可為一由電阻材料(例如：錳鎳銅合金)所製成的電阻膜。

如上所述，當一複合材料帶作為輸出件時，作為與厚度有關的元件電氣特性之電阻可以橫向於帶材長度方向來進行測量者為佳。

依據本發明的製造方法，於滾壓後可在一個分離站中將個別的電阻器從輸出件進行分離。有關分離的進行，例如可以透過一於沖壓站中所進行的沖壓來實現。該分離出來的電阻器例如可以是彎曲或是透過其它成形方法來進行處理。

另值得一提的是，本發明並非僅是針對上述的製造方法請求專利保護，另外請求專利保護的還有依據本發明之製造方法所製成電阻器。

依據本發明之電阻器，其通常是不需要調整件來設定所期望的電阻值。亦即期望的電阻值可以在本發明的電阻器中得以確保，因為滾壓程度在製造過程期間被連續更新。

依據本發明之電阻器，該電阻器於平行於電流流動方向的側邊上具有透過沖壓一複合材料帶所形成的沖壓邊。

依據本發明之電阻器其通常具有由一導體材料(例如：銅)所製成的兩連接件，其作用在於將一將電流導入於該電阻器中。於該等連接件之間的電流流動方向係設置有一個以電阻材料(例如：錳鎳銅合金)所製成的電阻元件，故而欲測量的電流可流經該電阻元件。該電阻元件係透過焊接接縫(例如電子束焊接接縫)與該等連接件相連接，而該等焊接接縫係被滾壓過。

另值得一提的是，該等連接件之導體材料具有一相較於電阻材料之較小比電阻。

再者，關於本發明電阻材料，值得一提的是，不應僅限於例如錳鎳銅合金，換言之，電阻材料亦可為一其它的銅錳合金或鉻鎳合金，例如鎳-鉻-鋁合金。電阻材料的其它例子亦可為銅鎳合金或銅鉻合金。

另值得一提的是，該電阻材料具有一比電阻，該比電阻具有一較高的溫度穩定性，其溫度係數以小於5．10^-4K^-1、2．10^-4K^-1、1．10^-4K^-1、5．10^-5K^-1者為佳。

本發明電阻器之電阻值係以小於1Ω、500mΩ、250mΩ、125mΩ、50mΩ、25mΩ、10mΩ、5mΩ、2mΩ或1mΩ為佳。

本發明該導體材料以具有一小於10^-5Ωm、10^-6Ωm或10^-7Ωm為佳。

本發明該電阻材料具有一小於2．10^-4Ωm、2．10^-5Ωm或2．10^-6Ωm的比電阻。

另值得一提的是，該連接件和/或該電阻元件係呈平面狀或彎曲狀。

關於滾壓過程，值得一提的是，該電阻器於其滾壓平面上以具有一表面粗糙度，其粗糙度數係為Rz<10μm、Rz<5μm、Rz<3μm、Rz<2μm、Rz<1μm為佳。

最後，本發明具有一用來製造電連接器和用執行上述方法步驟的製造設備。

依據本發明之製造設備，其包括一進料部，其用來輸送一板狀輸出件(例如：複合材料帶)給該電阻器，該輸出件具有一特定厚度以及一對應該厚度之元件電氣特性值。

依據本發明之製造設備，如同習知技術，其包括一滾壓站，於該滾壓站中係以一特定的滾壓程度來滾壓該板狀輸出件，該輸出件之厚度係視滾壓程度而縮小，而與厚度相關的元件電氣特性值亦會對應作的改變。

依據本發明之製造設備，不同於習知技術者，其包括一額外測量站用來測量該被滾壓之輸出件的元件電氣特性。

當一複合材料帶作為於測量站中輸出件時，被滾壓後的複合材料帶之電阻可以橫向於帶材長度方向來進行測量者為佳。

此外，本發明之製造設備亦包括一控制器用來依據測量所得的元件電氣特性值來控制調整該滾壓程度，該控制器係測量元件電氣特性來作為測量大小，並將滾壓程度作為控制變數，依據實際值/目標值誤差來設定該滾壓程度。

本發明之製造設備進一步設有一焊接站5，其用來將多層材料帶沿著其長邊來焊接成一複合材料帶，其作為本發明製造方法所應用的輸出件。

本發明之製造設備進一步設有一沖壓站，其用來將被滾壓後的輸出件分離出個別的電阻器，特別是從輸出件沖壓出個別的電阻件。

本發明之製造設備進一步設有一輸送裝置，其用來將該輸出件輸送通過該滾壓站、該測量站和/或該沖壓站。

1:電流傳感電阻器

2:連接件

3:連接件

4:電阻元件

5:焊接站

6:銅帶(材料帶)

7:銅帶(材料帶)

8:電阻帶(材料帶)

9:複合材料帶(輸出件)

10:滾壓站

11:測量站

12:控制器

13:沖壓站

AG:滾壓程度

R:橫向於帶材長度方向上的電阻(元件電氣特性)

圖1 係為本發明之低電阻電流傳感電阻器之製造設備之示意圖。

圖2 係為本發明製造方法之流程圖。

圖3 係為本發明電流傳感電阻器之立體示意圖。

圖1係為本發明之低電阻電流傳感電阻器1之製造設備之示意圖，其約略如歐盟專利EP 0 605 800 A1所揭示者。該等電流傳感電阻器1係由兩個銅製或其它導體材料製的板狀連接件2、3以及一個由電阻材料，例如錳製的電阻元件4所組成。該電阻元件4係以電流流動方向配設於兩連接件2、3之間，而兩連接件2、3的作用在於將一欲測量的電流導入於該電流傳感電阻器1中或從該電流傳感電阻器1中導出。

在製造電流傳感電阻器1時，兩銅帶6、7以及一電阻帶8係輸送至一焊接站5，接著，再接兩銅帶6、7以及該電阻帶8沿著其長邊焊接成一複合材料帶9，此係為歐盟案EP 0 605 800 A1先前所揭示者。

接著，該複合材料帶9輸送至一滾壓站10，該滾壓站10可依設定的滾壓程度AG將該複合材料帶9進行滾壓。藉由複合材料帶9於滾壓站10中進行滾壓可降低該複合材料帶9之厚度，進而可改變其橫截面大小以及改變其於橫向於帶材長度方向上之電阻R的大小。

接著，滾壓後的複合材料帶9輸送至一測量站11，測量該複合材料帶9橫向於帶材長度方向上的電阻R大小，並將結果傳送至一控制器12。該控制器12可依據測量所得的電阻R來持續調節該滾壓程度AG，以將測量所得的電阻R調節至預設的目標值。

最後，該複合材料帶9將輸送至一沖壓站13，個別的電流傳感電阻器1可於該沖壓站13中與複合材料帶9進行分離。

由於該複合材料帶9的滾壓進行適當的調節，因此，被分離的電流傳感電阻器的電阻可高準確地符合預設的目標值，故可不需藉由調整元件嵌入該電阻元件中來調整所希望的電阻值。

圖2係為本發明製造方法之流程圖。

步驟S1：首先兩銅帶6、7與該電阻帶8焊接成該複合材料帶9。

步驟S2：將該複合材料帶9依設定的滾壓程度AG進行滾壓。

步驟S3：測量該滾壓後的複合材料帶9橫向於帶材長度方向上的電阻R大小。

步驟S4：依據測量所得的電阻R來調節該滾壓程度AG。

上述本發明製造方法之步驟S1~S4將重覆進行。

綜上所述，本發明所揭示之構造，為昔所無，且確能達到功效之增進，並具可供產業利用性，完全符合發明專利要件，祈請貴審查委員核賜專利，以勵創新，無任德感。

惟，上述所揭露之圖式、說明，僅為本發明之較佳實施例，大凡熟悉此項技藝人士，依本案精神範疇所作之修飾或等效變化，仍應包括在本案申請專利範圍內。