具有电阻温度系数（tcr）补偿的电阻器的制造方法
【专利说明】具有电阻温度系数(TCR)补偿的电阻器
[0001]本申请是申请日为2010年9月2日、发明名称为“具有电阻温度系数(TCR)补偿的电阻器”的专利申请201080039614.0的分案申请
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求享有2009年9月4日提交的美国临时申请N0.61/239，962和2010年6月28日提交的美国临时申请N0.61/359，000的优先权，在此通过引用的方式将它们的内容并入本发明，如同在这里对其进行了完全阐述一样。
技术领域
[0004]本发明涉及一种具有非常低的欧姆值和高稳定性的四端子电流感测电阻器。
【背景技术】
[0005]表面安装的电流感测电阻器应用于电子市场已经很多年了。它们的结构通常包括电阻材料构成的平面带，其耦合在形成器件的主端子的高导电率的金属端子之间。在主端子中可以形成一对电压感测端子，从而生成四端子器件。所述主端子承载通过器件的大多数电流。所述电压感测端子产生与通过器件的电流成比例的电压。这种器件提供了使用传统的电压感测技术监测流经给定电路的电流的机构。流经该器件的实际电流可以基于所感测的电压和器件的电阻值来确定，如欧姆定律所表示的。理想器件将具有接近于零的电阻温度系数(TCR)。然而，大多数的器件具有非零TCR，这能够导致电压感测端子上不准确的电压读数，特别是在器件的温度改变时。
[0006]在低欧姆电流感测电阻器和高电流分流器中，当电阻器的长度是标准长度时，或者在因为应用了长的高电流分流器的情况下，电阻元件长度很短。长的电阻器长度和短的电阻元件长度引起电流路径中显著量的铜端子金属。铜具有3900ppm/°C的TCR而电阻材料典型地小于10ppm/°C。在电流路径中所增加的铜使得电阻器的整个TCR的值可能在800ppm/ °C的范围或更大，与理想的小于I OOppm/ °C的TCR相抵。
[0007]如上面所指出的，典型地电流感测电阻器具有通过两个槽隔开的四个端子，其包括两个主端子和两个电压感测端子。控制两个槽的长度以调整TCR。参见美国专利US 5，999，085(Szwarc)。该方法没有提供传统的电阻器校正设备，例如激光或其它切割技术，其典型地用于减小电阻元件的宽度以增大电阻器的电阻值。
[0008]所需要的是改善的配置及其制造具有TCR补偿或调整的电流感测电阻器的方法。还期望能提供改善的电阻器配置和在制造工艺中简化电流感测电阻器的TCR调整的方法。根据下面的说明书和权利要求，这些方面的一个或多个将变得显而易见。
【发明内容】
[0009]公开了一种具有电阻温度系数(TCR)补偿的电阻器及其制造方法。所述电阻器具有设置在两个导电带之间的电阻带。一对主端子和一对电压感测端子形成在所述导电带上。一对粗略TCR校正槽设置在所述主端子和所述电压感测端子之间。选择所述粗略TCR校正槽中的每一个的深度，以获得在所述电压感测端子处观察到的负起始TCR值。精细TCR校正槽形成在所述一对电压感测端子之间。选择所述精细TCR校正槽的深度，以获得在所述电压感测端子处观察到的接近于零的TCR值。所述电阻器也能够具有设置在所述一对主端子之间的电阻校正槽。选择所述电阻校正槽的深度，以校正所述电阻器的电阻值。
【附图说明】
[0010]图1示出了具有一对第一槽的四端子电阻器，所述槽用于将TCR调整为负起始值；
[0011]图2示出了具有一对第一槽和第二槽的四端子电阻器，所述一对第一槽和第二槽用于共同调整TCR至最小值；
[0012]图3示出了一种具有一对第一槽和第二槽、以及第三槽的四端子电阻器，所述一对第一槽和第二槽用于共同调整TCR至最小值，所述第三槽用于电阻校正；
[0013]图4是示出第二槽深度和TCR、电阻值之间的关系的曲线图；
[0014]图5示出了具有TCR补偿的四端子电阻器的另一实施例；以及
[0015]图6是示出了与各种槽形成有关的TCR补偿的曲线图。
【具体实施方式】
[0016]图1-3示出了通过电阻温度系数(TCR)的不同调整级的示例性电阻器几何形状。应该理解，这里所公开的技术也能够用于其它电阻器类型，包括薄膜电阻器、金属箔电阻器以及其它类型的电阻器技术。
[0017]图1示出了通常由设置在两个导电带12、14之间的电阻带13形成的电阻器10。电阻器10具有主端子16、18以及电压感测端子20、22。在工作时，主端子16、18承载流经该电阻器的大多数电流。一对第一槽24、26设置在主端子和电压感测端子之间。第一槽24、26中的每一个具有朝着电阻带13延伸的相关深度。这大体上示出为深度A。应该理解，第一槽24、26中的每一个能够使用相同的深度A，或者可选地，第一槽24和26能够具有不同的深度。图2和图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。这些槽之间的关系将在下面进行讨论。
[0018]回到图1，导电带通常由铜片材料形成并且具有典型在大约0.008-0.120英寸(约
0.2-0.3mm)范围内的厚度。铜片的厚度通常基于所期望的器件功耗和所期望的机械强度(例如，使得电阻器在制造、安装以及使用期间具有足够的强度)进行选择。
[0019]一对第一槽24、26分割出导电带12、14的区域并且生成四端子器件。一对第一槽24、26的大小和位置通常限定主端子16、18和电压感测端子20、22的尺度。一对第一槽24、26总体上设置成朝着电阻器的一个边缘。在本示例中，一对第一槽24、26设置成经测量距离器件的上边缘距离为Y。通常选择该Y距离以生成适当大小的电压感测端子。例如，能够选择所述Y距离以提供具有足够宽度的电压感测端子，以在制造期间承受冲孔或加工操作并且在安装和使用期间具有足够的强度。
[°02°]第一槽24、26均具有图1中大体上示为距离A的深度。在大多数应用中，第一槽24、26具有相同的深度A。应该理解，第一槽24、26可以具有不同的深度。还应该理解与第一槽24、26相关的深度可以从器件上的多个点上进行参考。通常，一对第一槽24、26在主端子16、18以及电压感测端子20、22之间限定了减小的厚度或颈部。这大体上如图1中的距离X所示。以下将进行描述如何确定第一槽深度A。
[0021]在下面的示例中，导电带12、14由铜形成。如上面所指出的，铜具有3900ppm/°C的TCR。相反地，电阻带13可能具有小于100ppm/°C的TCR。在没有一对第一槽24、26时，由于大量的铜设置在电流路径中。电阻器10将典型地具有非常高的正TCR。通常期望使得TCR最小化(即，具有绝对值接近于零的TCR)。对于给定的电流感测电阻器来说，典型的范围可以是土 25ppm/ °C ο对于本示例来说，假设给定器件具有200μ Ω (g卩，0.0002 Ω )的目标电阻值。还假设没有所述一对第一槽24、26的初始设计生成具有接近于800ppm/°C的TCR的器件。
[0022]根据以上所讨论的来选择铜导电带12、14的厚度。选择电阻带13的尺度以生成接近但低于目标电阻值的电阻。这已经实现了，因为最终的电阻值将通过随后的微调操作(这将增加电阻器的电阻值)来设置。
[0023]除了限定电压感测端子的尺度之外，一对第一槽24、26导致了在电压感测端子20、22处的TCR变得更负。一对第一槽24、26越深，在电压感测端子20、22处的TCR变得越负。一对第一槽24、26没有显著地改变电阻器本身的TCR，相反地，一对第一槽24、26改变了在电压感测端子20、22处观测到的TCR。
[0024]典型地，第一槽深度A与在电压感测端子20、22处所观测到的TCR之间的关系通过原型制造工艺来确定。例如，原型器件被制造并且接着使用传统方法进行测试(S卩，通过一系列条件测量电压、电流和温度)。第一槽24、26的深度持续增加直到在电压感测端子20、22处观测到例如大约为-200ppm/°C的负起始TCR值。因此，第一和第二槽24、26可以被认为是粗略TCR校正槽。
[0025]在该级中期望负起始TCR值，因为第二槽将被用于如同下面所更详细讨论的一样