具有電阻溫度系數(shù)（tcr）補(bǔ)償?shù)碾娮杵鞯闹圃旆椒?br>【專利說(shuō)明】具有電阻溫度系數(shù)(TCR)補(bǔ)償?shù)碾娮杵?br>[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2010年9月2日、發(fā)明名稱為“具有電阻溫度系數(shù)(TCR)補(bǔ)償?shù)碾娮杵鳌钡膶＠暾?qǐng)201080039614.0的分案申請(qǐng)
[0002]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0003]本申請(qǐng)要求享有2009年9月4日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/239，962和2010年6月28日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/359，000的優(yōu)先權(quán)，在此通過(guò)引用的方式將它們的內(nèi)容并入本發(fā)明，如同在這里對(duì)其進(jìn)行了完全闡述一樣。
技術(shù)領(lǐng)域
[0004]本發(fā)明涉及一種具有非常低的歐姆值和高穩(wěn)定性的四端子電流感測(cè)電阻器。
【背景技術(shù)】
[0005]表面安裝的電流感測(cè)電阻器應(yīng)用于電子市場(chǎng)已經(jīng)很多年了。它們的結(jié)構(gòu)通常包括電阻材料構(gòu)成的平面帶，其耦合在形成器件的主端子的高導(dǎo)電率的金屬端子之間。在主端子中可以形成一對(duì)電壓感測(cè)端子，從而生成四端子器件。所述主端子承載通過(guò)器件的大多數(shù)電流。所述電壓感測(cè)端子產(chǎn)生與通過(guò)器件的電流成比例的電壓。這種器件提供了使用傳統(tǒng)的電壓感測(cè)技術(shù)監(jiān)測(cè)流經(jīng)給定電路的電流的機(jī)構(gòu)。流經(jīng)該器件的實(shí)際電流可以基于所感測(cè)的電壓和器件的電阻值來(lái)確定，如歐姆定律所表示的。理想器件將具有接近于零的電阻溫度系數(shù)(TCR)。然而，大多數(shù)的器件具有非零TCR，這能夠?qū)е码妷焊袦y(cè)端子上不準(zhǔn)確的電壓讀數(shù)，特別是在器件的溫度改變時(shí)。
[0006]在低歐姆電流感測(cè)電阻器和高電流分流器中，當(dāng)電阻器的長(zhǎng)度是標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度時(shí)，或者在因?yàn)閼?yīng)用了長(zhǎng)的高電流分流器的情況下，電阻元件長(zhǎng)度很短。長(zhǎng)的電阻器長(zhǎng)度和短的電阻元件長(zhǎng)度引起電流路徑中顯著量的銅端子金屬。銅具有3900ppm/°C的TCR而電阻材料典型地小于10ppm/°C。在電流路徑中所增加的銅使得電阻器的整個(gè)TCR的值可能在800ppm/ °C的范圍或更大，與理想的小于I OOppm/ °C的TCR相抵。
[0007]如上面所指出的，典型地電流感測(cè)電阻器具有通過(guò)兩個(gè)槽隔開(kāi)的四個(gè)端子，其包括兩個(gè)主端子和兩個(gè)電壓感測(cè)端子?？刂苾蓚€(gè)槽的長(zhǎng)度以調(diào)整TCR。參見(jiàn)美國(guó)專利US 5，999，085(Szwarc)。該方法沒(méi)有提供傳統(tǒng)的電阻器校正設(shè)備，例如激光或其它切割技術(shù)，其典型地用于減小電阻元件的寬度以增大電阻器的電阻值。
[0008]所需要的是改善的配置及其制造具有TCR補(bǔ)償或調(diào)整的電流感測(cè)電阻器的方法。還期望能提供改善的電阻器配置和在制造工藝中簡(jiǎn)化電流感測(cè)電阻器的TCR調(diào)整的方法。根據(jù)下面的說(shuō)明書和權(quán)利要求，這些方面的一個(gè)或多個(gè)將變得顯而易見(jiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]公開(kāi)了一種具有電阻溫度系數(shù)(TCR)補(bǔ)償?shù)碾娮杵骷捌渲圃旆椒āＫ鲭娮杵骶哂性O(shè)置在兩個(gè)導(dǎo)電帶之間的電阻帶。一對(duì)主端子和一對(duì)電壓感測(cè)端子形成在所述導(dǎo)電帶上。一對(duì)粗略TCR校正槽設(shè)置在所述主端子和所述電壓感測(cè)端子之間。選擇所述粗略TCR校正槽中的每一個(gè)的深度，以獲得在所述電壓感測(cè)端子處觀察到的負(fù)起始TCR值。精細(xì)TCR校正槽形成在所述一對(duì)電壓感測(cè)端子之間。選擇所述精細(xì)TCR校正槽的深度，以獲得在所述電壓感測(cè)端子處觀察到的接近于零的TCR值。所述電阻器也能夠具有設(shè)置在所述一對(duì)主端子之間的電阻校正槽。選擇所述電阻校正槽的深度，以校正所述電阻器的電阻值。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1示出了具有一對(duì)第一槽的四端子電阻器，所述槽用于將TCR調(diào)整為負(fù)起始值；
[0011]圖2示出了具有一對(duì)第一槽和第二槽的四端子電阻器，所述一對(duì)第一槽和第二槽用于共同調(diào)整TCR至最小值；
[0012]圖3示出了一種具有一對(duì)第一槽和第二槽、以及第三槽的四端子電阻器，所述一對(duì)第一槽和第二槽用于共同調(diào)整TCR至最小值，所述第三槽用于電阻校正；
[0013]圖4是示出第二槽深度和TCR、電阻值之間的關(guān)系的曲線圖；
[0014]圖5示出了具有TCR補(bǔ)償?shù)乃亩俗与娮杵鞯牧硪粚?shí)施例；以及
[0015]圖6是示出了與各種槽形成有關(guān)的TCR補(bǔ)償?shù)那€圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]圖1-3示出了通過(guò)電阻溫度系數(shù)(TCR)的不同調(diào)整級(jí)的示例性電阻器幾何形狀。應(yīng)該理解，這里所公開(kāi)的技術(shù)也能夠用于其它電阻器類型，包括薄膜電阻器、金屬箔電阻器以及其它類型的電阻器技術(shù)。
[0017]圖1示出了通常由設(shè)置在兩個(gè)導(dǎo)電帶12、14之間的電阻帶13形成的電阻器10。電阻器10具有主端子16、18以及電壓感測(cè)端子20、22。在工作時(shí)，主端子16、18承載流經(jīng)該電阻器的大多數(shù)電流。一對(duì)第一槽24、26設(shè)置在主端子和電壓感測(cè)端子之間。第一槽24、26中的每一個(gè)具有朝著電阻帶13延伸的相關(guān)深度。這大體上示出為深度A。應(yīng)該理解，第一槽24、26中的每一個(gè)能夠使用相同的深度A，或者可選地，第一槽24和26能夠具有不同的深度。圖2和圖3示出了形成具有深度B的第二槽和具有深度C的第三槽。這些槽之間的關(guān)系將在下面進(jìn)行討論。
[0018]回到圖1，導(dǎo)電帶通常由銅片材料形成并且具有典型在大約0.008-0.120英寸(約
0.2-0.3mm)范圍內(nèi)的厚度。銅片的厚度通?；谒谕钠骷暮退谕臋C(jī)械強(qiáng)度(例如，使得電阻器在制造、安裝以及使用期間具有足夠的強(qiáng)度)進(jìn)行選擇。
[0019]一對(duì)第一槽24、26分割出導(dǎo)電帶12、14的區(qū)域并且生成四端子器件。一對(duì)第一槽24、26的大小和位置通常限定主端子16、18和電壓感測(cè)端子20、22的尺度。一對(duì)第一槽24、26總體上設(shè)置成朝著電阻器的一個(gè)邊緣。在本示例中，一對(duì)第一槽24、26設(shè)置成經(jīng)測(cè)量距離器件的上邊緣距離為Y。通常選擇該Y距離以生成適當(dāng)大小的電壓感測(cè)端子。例如，能夠選擇所述Y距離以提供具有足夠?qū)挾鹊碾妷焊袦y(cè)端子，以在制造期間承受沖孔或加工操作并且在安裝和使用期間具有足夠的強(qiáng)度。
[°02°]第一槽24、26均具有圖1中大體上示為距離A的深度。在大多數(shù)應(yīng)用中，第一槽24、26具有相同的深度A。應(yīng)該理解，第一槽24、26可以具有不同的深度。還應(yīng)該理解與第一槽24、26相關(guān)的深度可以從器件上的多個(gè)點(diǎn)上進(jìn)行參考。通常，一對(duì)第一槽24、26在主端子16、18以及電壓感測(cè)端子20、22之間限定了減小的厚度或頸部。這大體上如圖1中的距離X所示。以下將進(jìn)行描述如何確定第一槽深度A。
[0021]在下面的示例中，導(dǎo)電帶12、14由銅形成。如上面所指出的，銅具有3900ppm/°C的TCR。相反地，電阻帶13可能具有小于100ppm/°C的TCR。在沒(méi)有一對(duì)第一槽24、26時(shí)，由于大量的銅設(shè)置在電流路徑中。電阻器10將典型地具有非常高的正TCR。通常期望使得TCR最小化(即，具有絕對(duì)值接近于零的TCR)。對(duì)于給定的電流感測(cè)電阻器來(lái)說(shuō)，典型的范圍可以是土 25ppm/ °C ο對(duì)于本示例來(lái)說(shuō)，假設(shè)給定器件具有200μ Ω (g卩，0.0002 Ω )的目標(biāo)電阻值。還假設(shè)沒(méi)有所述一對(duì)第一槽24、26的初始設(shè)計(jì)生成具有接近于800ppm/°C的TCR的器件。
[0022]根據(jù)以上所討論的來(lái)選擇銅導(dǎo)電帶12、14的厚度。選擇電阻帶13的尺度以生成接近但低于目標(biāo)電阻值的電阻。這已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了，因?yàn)樽罱K的電阻值將通過(guò)隨后的微調(diào)操作(這將增加電阻器的電阻值)來(lái)設(shè)置。
[0023]除了限定電壓感測(cè)端子的尺度之外，一對(duì)第一槽24、26導(dǎo)致了在電壓感測(cè)端子20、22處的TCR變得更負(fù)。一對(duì)第一槽24、26越深，在電壓感測(cè)端子20、22處的TCR變得越負(fù)。一對(duì)第一槽24、26沒(méi)有顯著地改變電阻器本身的TCR，相反地，一對(duì)第一槽24、26改變了在電壓感測(cè)端子20、22處觀測(cè)到的TCR。
[0024]典型地，第一槽深度A與在電壓感測(cè)端子20、22處所觀測(cè)到的TCR之間的關(guān)系通過(guò)原型制造工藝來(lái)確定。例如，原型器件被制造并且接著使用傳統(tǒng)方法進(jìn)行測(cè)試(S卩，通過(guò)一系列條件測(cè)量電壓、電流和溫度)。第一槽24、26的深度持續(xù)增加直到在電壓感測(cè)端子20、22處觀測(cè)到例如大約為-200ppm/°C的負(fù)起始TCR值。因此，第一和第二槽24、26可以被認(rèn)為是粗略TCR校正槽。
[0025]在該級(jí)中期望負(fù)起始TCR值，因?yàn)榈诙蹖⒈挥糜谌缤旅嫠敿?xì)討論的一樣