一种电流感测电阻器及其制造方法与流程

1.本发明涉及电阻器领域，特别涉及一种电流感测电阻器及其制造方法。


背景技术：

2.电流感测电阻器的工作原理是将电阻器串接于负载电路中，在向负载供电时量测电阻器上产生的电压降，由欧姆定律计算出流经电路的电流强度。电阻器为发热元器件，为减小其正常工作过程中的能量耗散，电流感测电阻装置的电阻值设计会比较小，约毫欧姆级，因此对阻值精度要求也会比一般电阻器来的高(
±
1％以内)。
3.目前随着对电流检测精度的要求越来越高，开始从采用两端子电流感测电阻器转向四端子电流感测电阻器，但随着产品精细化的发展，导致现有的四端子电流感测电阻器的制造难度大，成材率较低，制造成本较高。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的是提出一种电流感测电阻器及其制造方法，其制造工艺简单、成本较低，且具有更好的阻值精度。
5.为实现上述目的，本发明的第一方面，提出一种电流感测电阻器，包括：绝缘载板、保护单元、电流电极、电压电极以及设于所述绝缘载板表面的电阻板；
6.所述电阻板朝向所述绝缘载板长度方向的一端开设有缺口；
7.所述保护单元包括贴覆于所述电阻板表面的第一防焊层和第二防焊层，所述第一防焊层和所述第二防焊层分别沿着平行于所述绝缘载板的长度方向和垂直于所述绝缘载板的长度方向设置，所述第一防焊层的一端覆盖所述缺口的顶部，且所述第一防焊层和所述第二防焊层形成十字形将所述电阻板分隔成不同的电极容置区；
8.电流电极设于所述电阻板一端的电极容置区内；电压电极设于所述电阻板另一端的电极容置区内；
9.其中，当所述电阻板的电阻温度系数等于0时，所述电压电极的宽度与所述第二防焊层的宽度之和等于所述缺口的深度。
10.优选地，当所述电阻板的电阻温度系数小于0时，所述电压电极的宽度与所述第二防焊层的宽度之和小于所述缺口的深度。
11.优选地，当所述电阻板的电阻温度系数大于0时，所述电压电极的宽度与所述第二防焊层的宽度之和大于所述缺口的深度。
12.优选地，所述电流电极和所述电压电极上均设有挂镀于所述电阻板表面的铜层以及滚镀于所述铜层表面的镍锡层。
13.优选地，所述电流感测电阻器还包括粘黏层，所述粘黏层位于所述电阻板和所述绝缘载板之间，用于将所述电阻板粘接在所述绝缘载板上。
14.优选地，所述电压电极的长度小于所述电流电极的长度。
15.优选地，所述绝缘载板包括氧化铝陶瓷板、氮化铝陶瓷板或fr－4环氧树脂板中的
其中一种。
16.本发明的第二方面，还提出一种流感测电阻器的制造方法，包括以下步骤：
17.提供一绝缘载板和一电阻板，并将所述电阻板贴覆在所述绝缘载板上；
18.对所述电阻板进行蚀刻，以在所述电阻板朝向所述绝缘载板长度方向的一端形成有缺口；
19.在所述电阻板的表面贴覆上第一防焊层和第二防焊层，且所述第一防焊层和所述第二防焊层形成十字形将所述电阻板分隔成不同的电极容置区；其中，所述第一防焊层的一端覆盖所述缺口的顶部；
20.对同一侧的电极容置区进行电镀，分别形成电流电极和电压电极；
21.对所述电流电极和所述电压电极的表面滚镀镍锡层。
22.优选地，所述对同一侧的电极容置区进行电镀，分别形成电流电极和电压电极的步骤之后，还包括：
23.在所述第一防焊层的表面上贴覆第三防焊层；其中，所述第三防焊层的宽度大于所述第一防焊层的宽度；
24.对所述电流电极和所述电压电极的表面进行电镀，以使所述电流电极和所述电压电极的表面与所述第三防焊层的表面齐平；
25.对电镀后的电流电极和所述电压电极的表面滚镀镍锡层。
26.优选地，所述电阻板的厚度小于所述绝缘载板的厚度。
27.本发明的技术方案通过将电阻板贴覆在绝缘载板上，之后通过蚀刻设备在电阻板朝向绝缘载板长度方向的一端开设缺口，然后对电阻板表面上贴覆第一防焊层，使得第一防焊层的一端覆盖缺口的顶部，并在电阻板沿着垂直于绝缘载板长度方向的表面贴覆上第二防焊层，使得第二防焊层和第一防焊层形成十字形来将电阻板分隔成不同的电极容置区，最后再将电流电极和电压电极分别放置在不同的电极容置区内，其制造工艺简单、成本较低，并且具有更好的阻值精度。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
29.图1为本发明电流感测电阻器一实施例的示意图；
30.图2为本发明电流感测电阻器另一实施例的示意图；
31.图3为本发明电流感测电阻器又一实施例的示意图；
32.图4为本发明电流感测电阻器的制造方法一实施例的流程图；
33.附图标号说明：
34.标号名称标号名称1绝缘载板5电流电极2电阻板6电压电极3第一防焊层7粘黏层
4第二防焊层8缺口
35.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
38.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
39.随着产品精细化的发展，导致现有的四端子电流感测电阻器的制造难度大，成材率较低，制造成本较高，为此，本发明提出一种电流感测电阻器及其制造方法，其制造工艺简单、成本较低，并且具有更好的阻值精度。
40.参照图1和图2，在本发明一实施例中，该电流感测电阻器包括绝缘载板1、保护单元、电流电极5、电压电极6以及设于绝缘载板2表面的电阻板2；
41.电阻板2朝向绝缘载板1长度方向的一端开设有缺口8；保护单元包括贴覆于电阻板1表面的第一防焊层3和第二防焊层4，第一防焊层3和第二防焊层4分别沿着平行于绝缘载板1的长度方向和垂直于绝缘载板1的长度方向设置，第一防焊层3的一端覆盖缺口8的顶部，且第一防焊层3和第二防焊层4形成十字形将电阻板分隔成不同的电极容置区；电流电极5设于电阻板2一端的电极容置区内；电压电极6设于电阻板2另一端的电极容置区内，并且电压电极6的长度小于电流电极5的长度。
42.本发明的技术方案通过将电阻板2贴覆在绝缘载板1上，之后通过蚀刻设备在电阻板2朝向绝缘载板1长度方向的一端开设缺口8，然后对电阻板2表面上贴覆第一防焊层3，使得第一防焊层3的一端覆盖缺口8的顶部，并在电阻板2沿着垂直于绝缘载板1长度方向的表面贴覆上第二防焊层4，使得第二防焊层4和第一防焊层3形成十字形来将电阻板2分隔成不同的电极容置区，最后再将电流电极5和电压电极6分别放置在不同的电极容置区内，其制造工艺简单、成本较低，并且具有更好的阻值精度。
43.另外，上述缺口8仅是在电阻板2沿着绝缘载板1长度方向的一端开设，也就是说缺口8仅设置单个，相比传统在电阻板2两端均开设缺口8的电流感测电阻器，能够在工作的过程中降低电流密度，以提高阻值的精度。
44.需要说明的是，由于目前市面采用的电阻材料常见的以mncu或nicu的成分居多，并且每一种材料本身的电阻温度系数并不同，有些材料的电阻温度系数大于0，有些材料的电阻温度系数小于0，还有些材料的电阻温度系数等于0，为满足不同适配材料的需求，可以通过改变上述缺口的深度来调整电阻温度系数(tcr)，对于具体调整缺口的深度如下所示：
45.当所述电阻板2的电阻温度系数大于0时，电压电极6的宽度与第二防焊层4的宽度之和大于缺口8的深度，即：h》a b，h为缺口8的深度，a为电压电极6的宽度，b为第二防焊层4的宽度。通过将缺口8的深度h设置成大于电压电极6的宽度a与第二防焊层4的宽度b之和，从而实现将电阻板的电阻系数调整为大于0；
46.当电阻板2的电阻温度系数小于0时，电压电极6的宽度与第二防焊层4的宽度之和小于缺口8的深度，即：h《a b，h为缺口8的深度，a为电压电极6的宽度，b为第二防焊层4的宽度。通过将缺口8的深度h设置成小于电压电极6的宽度a与第二防焊层4的宽度b之和，从而实现将电阻板2的电阻系数调整为小于0；
47.当电阻板2的电阻温度系数等于0时，电压电极6的宽度与第二防焊层4的宽度之和等于缺口8的深度，即：h＝a b，h为缺口8的深度，a为电压电极6的宽度，b为第二防焊层4的宽度。通过将缺口8的深度h设置成等于电压电极6的宽度a与第二防焊层4的宽度b之和，从而实现将电阻板2的电阻系数调整为等于0。
48.在一个实施例中，电流电极5和电压电极6上均设有挂镀于电阻板2表面的铜层以及滚镀于铜层表面的镍锡层。需要说明的是，挂镀于电阻板2表面的铜层的厚度范围值在90～120μm，在该范围内其导电性能更佳，可以将电极值对测量结果造成的影响降至最低，并且镍锡层采用滚镀的方式焊接在铜层的表面，操作更加方便。
49.在一个实施例中，电流感测电阻器还包括粘黏层7，粘黏层7位于电阻板2和绝缘载板1之间，用于将电阻板2粘接在绝缘载板1上。
50.在一个实施例中，绝缘载板1包括氧化铝陶瓷板、氮化铝陶瓷板或fr-4环氧树脂板中的一种。
51.需要说明的是，在电流感测电阻器进行工作的过程中会产生大量的热量，由于氧化铝陶瓷板、氮化铝陶瓷板或fr4环氧树脂板能够承载200℃内的温度而不会产生变形，并且具有耐酸碱的性能，因此，绝缘载板1采用氧化铝陶瓷板、氮化铝陶瓷板或fr4环氧树脂板中的一种，能够有效地阻挡电流感测电阻器受温度涨缩而产生变形的问题；其中fr4环氧树脂板是一种耐燃材料等级的代号，所代表的意思是树脂材料经过燃烧状态必须能够自行熄灭的一种材料规格，它不是一种材料名称，而是一种材料等级，因此一般绝缘载板所用的fr-4等级材料就有非常多的种类，但是多数都是以所谓的四功能(tera-function)的环氧树脂加上填充剂(filler)以及玻璃纤维所做出的复合材料。
52.本发明的第二方面，还提出一种电流感测电阻器的制造方法，其包括以下步骤：
53.s100、提供一绝缘载板和一电阻板，并将电阻板贴覆在绝缘载板上。
54.将电阻板贴覆在绝缘载板上，以使得电阻板覆盖绝缘载板，便于之后对电阻板进行蚀刻。其中，电阻板可以是通过粘黏层连接至绝缘载板的表面，也可以是采用其他的方式进行固定。另外，绝缘载板包括氧化铝陶瓷板、氮化铝陶瓷板或fr-4环氧树脂板中的一种，使得在电流感测电阻器进行工作的过程中会产生大量的热量，由于绝缘载板能够承载200℃内的温度而不会产生变形，并且具有耐酸碱的性能。
55.s200、对电阻板进行蚀刻，以在电阻板朝向绝缘载板长度方向的一端形成有缺口。
56.采用在电阻板的一端开设单个缺口，相比传统在电阻板两端均开设缺口的电流感测电阻器，能够在工作的过程中降低电流密度，以提高阻值的精度；并且还可以通过改变缺口的深度来调整电阻温度系数(tcr)，以满足不同适配材料的需求。
57.s300、在电阻板的表面贴覆上第一防焊层和第二防焊层，且第一防焊层和第二防焊层形成十字形将电阻板分隔成不同的电极容置区；其中，第一防焊层的一端覆盖缺口的顶部。
58.第一防焊层是沿着平行于绝缘载板的长度方向设置，第二防焊层是沿着垂直于绝缘载板的长度方向设置，并通过将第一防焊层和第二防焊层形成十字形将电阻板分隔成不同的电极容置区，由于第二防焊层连接至第一防焊层的上部，使得电极容置区的面积大小不同，其中，电流电极置于面积较大的电极容置区，电压电极置于面积较小的电极容置区。
59.s400、对同一侧的电极容置区进行电镀，分别形成电流电极和电压电极。
60.s500、对电流电极和电压电极的表面滚镀镍锡层。
61.通过将电阻板贴覆在绝缘载板上，之后通过蚀刻设备在电阻板朝向绝缘载板长度方向的一端开设缺口，然后对电阻板表面上贴覆第一防焊层，使得第一防焊层的一端覆盖缺口的顶部，并在电阻板沿着垂直于绝缘载板长度方向的表面贴覆上第二防焊层，使得第二防焊层和第一防焊层形成十字形来将电阻板分隔成面积大小不同的电极容置区，再将电流电极和电压电极分别放置在不同的电极容置区内，最后在对电流电极和电压电极进行滚镀镍锡层，完成对电流感测电阻的制造，其制造工艺简单、成本较低，并且具有更好的阻值精度。
62.在一个实施例中，对同一侧的电极容置区进行电镀，分别形成电流电极和电压电极的步骤之后，还包括：
63.在第一防焊层的表面上贴覆第三防焊层；其中，第三防焊层的宽度大于第一防焊层的宽度；
64.对电流电极和电压电极的表面进行电镀，以使电流电极和电压电极的表面与第三防焊层的表面齐平；
65.对电镀后的电流电极和电压电极的表面滚镀镍锡层。
66.在对电极容置区进行电镀并形成电流电极和电压电机之后，在第一防焊层的表面上贴覆第三防焊层，然后再对电流电极和电压电机的表面继续进行电镀，使得电流电极和电压电极的厚度增大，并达到与第三防焊层的表面平齐，最后再对电镀后的电流电极和电压电极的表面滚镀镍锡层，其制造工艺简单、成本较低，并且具有更好的阻值精度。
67.另外，上述实施中的电阻板的厚度小于绝缘载板的厚度。
68.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。