專利名稱：電子元件及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電子元件，特別涉及一種低電阻電流感應電阻器及其制造方法。
背景技術：
在EP 0605800A1中，公開了一種可用于，例如，車載電氣系統(tǒng)的低電阻電流感應電阻器，以測量蓄電池管理系統(tǒng)框架中的蓄電池電流。這里，被測的蓄電池電流由低電阻電流感應電阻器傳導，其中，根據(jù)歐姆定律而與測得的蓄電池電流相對應的電流感應電阻器上的電壓降，采用已知的四線制技術測得。這里的電流感應電阻器由2個由導電材料(例如，銅)制成的板狀連接部件、及電阻元件構成，該電阻元件也呈板狀且由電阻材料(例如， 銅錳鎳(CuMnNi))制成，其中，該電阻元件插入2個連接部件之間，并通過電子束焊接在2 個連接部件上。該文獻中公開了與2個連接部件連接的螺絲，以用于待測蓄電池電流的供電或放電。此外，用于這種類型的低電阻電流感應電阻器的連接觸點的其它設計已在現(xiàn)有技術中公開，例如，外置焊接端子、內置焊接端子、AMP扁平插頭、嵌入螺母、焊接連接觸點、焊接絞合線或焊接電路板。然而，這些用于低電阻電流感應電阻器的連接觸點的已知設計實際上適用于其它應用領域，由于高電流而不是特別適于電流感應電阻器的接觸。但是，前文提及的嵌入螺母非常接近所需的安裝技術，并具有與外部電壓感應連接相比最小的材料消耗；但是，這些類型的嵌入螺母造價昂貴，并且具有產(chǎn)生在嵌入螺母中的熱電電壓對電壓測量造成明顯影響的缺點。在DE 2428791A1中，公開了一種用于汽車的串聯(lián)電阻器，其中，實際的串聯(lián)電阻器與終端元件連接，在該終端元件中設置具有螺紋的板孔，此處通過擰入該板孔的螺紋中的螺絲產(chǎn)生電接觸。因此，該文獻涉及一種與本發(fā)明完全不同類型的電阻器。此外，現(xiàn)有技術中參考文獻還涉及FR 2879751AU EP 1030185A2、EP 1363131A1 和 DE 4339835A1。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種電流感應電阻器，該電流感應電阻器的連接觸點被優(yōu)化。特別期望使用于測量電壓的連接部件的電接觸盡可能不產(chǎn)生任何熱電電壓，并且優(yōu)化其制造工藝和成本，其中，該接觸使用了較少的材料。該目的通過根據(jù)本發(fā)明的電子元件和根據(jù)所附權利要求的相應制造工藝來達到。本發(fā)明包括在電子元件(例如低電阻電流感應電阻器)上形成連接觸點的常用技術教導，其中，該連接觸點通過在該元件的板狀部件上的凸起而形成。這些類型的凸起也在 DE 4339835A1中公開；但是，這些類型的凸起尚未用于形成電連接觸點，它是由本發(fā)明第一次提出的。本發(fā)明的電子元件具有至少1個板狀部件(例如連接部件)，在該板狀部件中形成用于連接觸點的凸起。
該凸起優(yōu)選在板狀部件中具有通孔，例如，從板狀部件的一側到板狀部件相對側的開口。此外，該板狀部件中的該凸起或該開口優(yōu)選具有螺紋，以容納緊固螺絲，通過將該緊固螺絲旋入連接觸點中將例如電纜終端固定。該螺紋優(yōu)選為內螺紋，其螺紋圈數(shù)優(yōu)選為至少3、4、5或至少6，以可靠地容納該緊固螺絲。此外，必須要提到的是，對于螺紋，優(yōu)選為公制螺紋，而不是用于自攻絲螺釘?shù)穆菁y。在優(yōu)選實施例中，板狀部件的凸起以領狀向一側凸出。該凸起也可以通過領成型而制作，例如根據(jù)DIN 8580。但是，本發(fā)明不限于與用于產(chǎn)生凸起的變型工藝相關的領成型工藝，也可通過其他變型工藝實現(xiàn)。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，該元件具有若干(例如幻由凸起形成的(電壓)連接觸點。還應提到的是，本發(fā)明不限于特定類型的電子元件。例如，本發(fā)明的電子元件也可以是被動的、離散的、線性的和/或雙極性的元件。此外，本發(fā)明的元件可適于表面安裝，因此可以是SMD(表面安裝器件)元件。但是，本發(fā)明的元件優(yōu)選是電阻器，特別是固定電阻器，以及特別是低電阻電流感應電阻器。本發(fā)明的電流感應電阻器優(yōu)選具有2個由低電阻導電材料(例如銅)制成的板狀連接部件，正如前文提到的由EP 0605800A1所公開的。此外，本發(fā)明的電流感應電阻器優(yōu)選具有板狀電阻元件，該板狀電阻元件在2個連接部件之間切換，并且由低電阻的電阻材料(例如銅錳鎳(CuMnNi))形成，該材料具有比連接部件的導電材料更大的比電阻。此外， 本發(fā)明的電流感應電阻器還具有2個連接觸點，用于2個板狀連接部件的電接觸(電力輸入)，以及用于該電阻元件上的電壓降的測量，其中，用于電壓測量的2個連接觸點分別由相應板狀連接部件中的凸起形成。這里應當提到的是，在本發(fā)明的框架內使用的概念中，板狀連接部件或電阻元件通常被理解為并且不限于，該連接部件或該電阻元件是平坦的。此外，還有這樣的可能性， 即該板狀連接部件和/或該板狀電阻元件是彎曲的。起唯一決定性作用的是該板狀連接部件或該板狀電阻元件可由帶材料(band material)制造，所以，該連接部件和該電阻元件相對于橫向延展而相對較薄，并具有相互平行的上側和下側。除了前文提及的用于電壓測量的連接觸點，本發(fā)明的電流感應電阻器優(yōu)選還具有至少2個連接觸點，該連接觸點用于待測電流的供電或放電。例如，這些用于待測電流的連接觸點可由2個連接部件中的圓孔構成，螺絲可插入該圓孔中。但是，也有可替代的可能性，即用于電流的連接觸點由螺絲構成，其已在前文的現(xiàn)有技術中提及，如EP 0605800A1。 但是，本發(fā)明不限于上述2個關于用于電流的連接觸點的設計的例子，還包括其它連接觸點的設計。該低電阻的電阻元件的電阻材料可以為例如，銅合金，特別是銅錳合金，例如， CuMn7Sn、CuMn3或CuMnl2Ni。但是，也有可替代的可能，即將銅鎳合金用作電阻材料，例如，CuNi 15、CuNi 10、CuNi 6、CuNi 44、CuNi 2或CuNi 1。此外，在本發(fā)明的框架中，電阻材料也可為銅鎳錳合金，例如，CuNi23Mn或CuNi30Mn。但是，電阻材料也可以是鎳合金，例如，鎳鉻合金，例如，NiCr6015、NiCr20AlSi、NiCr8020或NiCr3020。此外，電阻材料也可以是鎳銅合金，例如，NiCu3(Fe。一種可能的電阻材料的另一個例子為鎳，特別是Ni99. 2、Ν 99. 6或Ni99.98。此外，電阻材料也可以是鎳鐵合金或鐵鉻合金，例如，NiFe30、Ni99. 4 或 FeCrlOAl (Aluchrome)。最后，銅可用于電阻材料，特別是已知的E-銅，也稱為Cu_ETP。銅或銅合金優(yōu)選作為用于連接部件的導電材料。但是，連接部件由具有更大比導電率的材料制成的事實，對于在電流感應電阻器中的使用是決定性的。關于本發(fā)明的電流感應電阻器的設計，有多種可能性。在一個變型中，電阻元件位于2個連接部件之間，從而使2個連接部件都與電阻元件的相對的側邊緣連接。這種設計使被稱為“三帶(tri-band)”的制造成為可能，三帶由延長帶構成，該延長帶由電阻材料制成，該延長帶在其兩側的每一側上焊接有由導電材料制成的帶，由此，該三帶由三個相互焊接的帶構成。然而，在本發(fā)明的另一個變型中，2個連接部件都在電阻元件的同一側上相互間隔設置，并與電阻元件的共用側邊緣連接。這個變型使得由復合材料帶制造成為可能，其中， 只有1個由電阻材料制成的帶與由導電材料制成的帶焊接。本發(fā)明不限于前述提到的作為單一部件的本發(fā)明的元件。本發(fā)明還包括用于蓄電池監(jiān)測的蓄電池管理模塊，特別是在車載電氣系統(tǒng)中。本發(fā)明的蓄電池管理模塊除了上述的低電阻電流感應電阻器，還包括電子評估單元，該電子評估單元測量根據(jù)本發(fā)明形成的2 個電壓測量連接部件之間的電流感應電阻器上的電壓降，其中，該評估單元與該電流感應電阻器機械連接。這種蓄電池管理模塊的例子已在EP 1030185A2中公開，因此，關于本發(fā)明的蓄電池管理模塊的設計和功能性方法，可充分考慮該文獻的內容。本發(fā)明通常進一步包括電壓測量模塊，該電壓測量模塊除了上述的低電阻電流感應電阻器，還包括電子評估單元，該電子評估單元測量根據(jù)本發(fā)明形成的2個電壓測量連接部件之間的電流感應電阻器上的電壓降，其中，該評估單元與該電流感應電阻器機械連接。這些類型的電壓測量模塊可有多種使用方式，例如在太陽能技術、驅動技術或在電源技術中。該綜合評估單元可為，例如ASIC(特定用途集成電路)JnEP 1363131A1中所公開的，因此，關于本發(fā)明的ASIC的設計和工作模式，也可充分考慮該文獻的內容。此外，本發(fā)明還包括用于本發(fā)明的電子元件的制造方法，其中，通過板狀部件中的凸起形成連接觸點。在該凸起的制造中，優(yōu)選地，在該板狀部件中形成通孔，并在該凸起中設置螺紋， 從而容納螺絲。在該凸起形成的優(yōu)選實施例中，該通孔的引入和/或該螺紋的設置都是通過同樣的機器在一個單一制造步驟中完成。優(yōu)選地，該凸起通過變型工藝來制造，其指的是沖擊鉆孔，該工藝已在現(xiàn)有技術中公開。用于沖擊鉆孔的合適的工具可從例如德國公司Flowdrill GmbH獲得，該工具可用于商業(yè)中常見的沖壓彎曲機。還應提到的是，本發(fā)明的元件優(yōu)選由復合材料帶制造，如EP 0605800A1中所詳細說明的，因此，關于本發(fā)明的元件的制造，可充分考慮該文獻的內容。其它優(yōu)點在從屬權利要求的特征中體現(xiàn)，或結合附圖，通過本發(fā)明的優(yōu)選實施例的說明在下文中詳細闡述。


圖IA為本發(fā)明的電流感應電阻器的剖視圖；圖IB為根據(jù)圖IA的電流感應電阻器的示意圖；圖IC為通過根據(jù)圖IA和圖IB的電流感應電阻器中的凸起的放大橫斷面圖；圖2A為電流感應電阻器的一種可能結構形式的示意圖；圖2B為電流感應電阻器的另一種可能結構形式的示意圖；圖3為通過具有根據(jù)圖1A-1C的電流感應電阻器的蓄電池管理模塊、和具有A/D 轉換器和綜合信號處理裝置的ASIC的剖視圖；圖4為用作說明根據(jù)圖3的電壓測量模塊用于車載電氣系統(tǒng)的簡化電路圖；圖5A為本發(fā)明的制造方法的流程圖；圖5B為根據(jù)圖5A的復合材料帶和由其得到的隔開的電流感應電阻器的示意圖；圖6A為本發(fā)明的制造方法的一個變型的流程圖；及圖6B為根據(jù)圖6A和圖2的復合材料帶和由其得到的隔開的電流感應電阻器的示意圖。附圖標記1電流感應電阻器2連接部件3連接部件4電阻元件5連接觸點6連接觸點7連接觸點8連接觸點9 領10 通孔11內螺紋12緊固螺絲13電纜終端14緊固螺絲15電纜終端16電壓測量器件17蓄電池管理模塊18ASIC19電路板20車載電氣系統(tǒng)21蓄電池22由電阻合金制成的帶23由導電材料制成的帶
M由導電材料制成的帶25中間部件I蓄電池電流
具體實施例方式圖1A-1C示出了本發(fā)明的電流感應電阻器1，其例如可用在車載電氣系統(tǒng)中，以測量蓄電池電流I。電流感應電阻器1主要由2個由銅制成的板狀連接部件2、3，及電阻元件4組成， 該電阻元件4也是板狀的且由銅錳鎳合金(例如Manganin )制成，其中，電阻元件4插入2個連接部件2、3之間，并通過電子束焊接在2個連接部件2、3上。為了待測蓄電池電流I的供電或放電，電流感應電阻器1具有2個傳統(tǒng)的連接觸點5、6，在該實施例中，連接觸點5、6中的每一個都包括連接部件2、3中的1個圓孔。此外，電流感應電阻器1具有2個用于電壓測量的連接觸點7、8，該連接觸點7、8 通過一種新穎的方式形成，且每一個都包括板狀連接部件2、3中的1個凸起。從圖IC中的放大剖視圖中可以看出，連接觸點8具有從板狀連接部件3上凸出的領9，該領圍繞通孔10，其中，通孔10形成具有公制內螺紋11的螺紋通孔。緊固螺絲12可旋入內螺紋11中，從而，例如將電纜終端13固定在連接觸點8上。通過同樣的方式，緊固螺絲14可在連接觸點7上向下旋入，從而將電纜終端15固定在連接觸點7上。在工作過程中，此處僅示意性表示的電壓測量器件16測量2個連接觸點7、8之間，即電阻元件4上的電壓，其中，根據(jù)歐姆定律，測得的電壓與蓄電池電流I成比例。圖2B示出了電流感應電阻器1的另一可能的設計，其中，該設計部分地對應于上述的設計，并在圖1A-1C中表示，為了避免重復，對相應的細節(jié)使用與上述相同的附圖標記。該變型的特殊性在于，連接部件2、3都焊接在電阻元件4上，且焊接在電阻元件4 的同一側上。圖3示出了主要包括根據(jù)圖1A-1C的電流感應電阻器1和ASIC18的完整的蓄電池管理模塊17，其中，ASIC18如EP 1363131A1中所說明的，并測量電流感應電阻器1的電阻元件4上的電壓降。ASIC18通過電路板19與電流感應電阻器1機械連接及電連接。圖4示出了根據(jù)圖3的蓄電池管理模塊17用于測量車載電氣系統(tǒng)20中的蓄電池電流I的示意性電路圖，該車載電氣系統(tǒng)20包括若干負載并由蓄電池21供電。出于簡明的目的，用于給蓄電池21充電的發(fā)電機在此處沒有示出。圖5A和5B說明了如圖1A-1C的本發(fā)明的電流感應電阻器的制造。在第一步驟Sl中，首先，分別由電阻材料制成的帶23或M通過電子束焊接在帶 22的兩側上。然后，在下一步驟S2中，使連接觸點7、8凸起，其中，同時設置內螺紋11。在下一步驟S3中，接著，單獨的電流感應電阻器1從復合材料上分離。最后，接著，在步驟S4中，將單獨的電流感應電阻器1調整到所需的電阻值。圖6A和6B示出了用于根據(jù)圖2的電流感應電阻器1的制造方法。
這里，在第一步驟Sl中，由電阻材料制成的帶22首先與由導電材料制成的帶M 通過電子束焊接在一起。與根據(jù)圖5A和5B的制造方法不同，這里產(chǎn)生的復合材料帶只包括互相焊接在一起的2個帶。在下一步驟S2中，再次使連接觸點7、8凸起，其中，并再次同時設置內螺紋11。在下一步驟S3中，接著，將由復合材料帶制成的中間部件25分離，從而只留下后面的連接部件2、3。最后，在步驟S4中，接著，單獨的電流感應電阻器1從復合材料帶上分離。9。最后，在步驟S5中，接著調整單獨的電流感應電阻器。本發(fā)明不限于上述的優(yōu)選實施例。相反，可利用本發(fā)明的概念進行多種變型和修改，這些變型和修改均落入本發(fā)明的保護范圍內。
權利要求
1.一種電子元件(1)，特別是一種低電阻電流感應電阻器，包括a)至少1個板狀部件0、3)；和b)至少1個連接觸點(7、8)，用于所述板狀部件0、3)的電接觸；其特征在于，c)所述連接觸點(7、8)通過所述板狀部件0、3)中的凸起形成。
2.根據(jù)權利要求1所述的電子元件(1)，其特征在于，所述凸起包括所述板狀部件(3) 中的通孔(10)。
3.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的電子元件(1)，其特征在于，a)所述凸起或所述通孔(10)具有螺紋(11)，以容納螺絲(12,14)；和/或b)所述螺紋(11)為內螺紋；和/或c)所述螺紋(11)的螺紋圈數(shù)為至少2、3、4、5或至少6。
4.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的電子元件(1)，其特征在于，所述板狀部件0、3) 的凸起向一側凸出。
5.以電子電流感應電阻器形式的根據(jù)上述權利要求中任一項所述的電子元件(1)，其特征在于，包括a)2個由低電阻導電材料制成的板狀連接部件0、3)；b)板狀電阻元件，電耦聯(lián)在2個連接部件(2、3)之間，并且由電阻材料構成，該電阻材料具有比連接部件0、3)的導電材料更大的比電阻；及c)2個連接觸點(7、8)，用于2個板狀連接部件0、3)的電接觸，以及用于測量所述電阻元件(4)上的電壓降，其中，所述2個連接觸點(7、8)中的每一個由相應的板狀連接部件 (2,3)中的凸起形成。
6.根據(jù)權利要求5所述的電子元件(1)，其特征在于，所述2個連接部件(2、3)上的2個連接觸點(5、6)，用于被測電流(I)的供電或放電。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的電子元件(1)，其特征在于，所述電阻材料a)為高電阻或低電阻材料；和/或b)為銅合金，特別是銅錳合金，特別是CuMn7Sn、CuMn3、CuMnl2Ni，或銅鎳合金，特別是 CuNil5、CuNilO, CuNi6, CuNi44, CuNi2 或 CuNil，或銅鎳錳合金，特別是 CuNi23Mn 或 CuNi 30Mn ；或c)為鎳合金，特別是鎳鉻合金，特別是NiCr6015、NiCr20AlSi、NiCr8020或NiCr3020， 或鎳銅合金，特別是NiCu3(Fe ；或d)為鎳，特別是Ν 99.2或Ν 99. 6或Ν 99. 98 ；或e)為鎳鐵合金，特別是Ni!^30或Ni99.4Fe ；或f)為鐵鉻合金，特別是!^crfsAis(Aluchrome)。
8.根據(jù)權利要求5-7中任一項所述的電子元件(1)，其特征在于，所述導電材料為銅或銅合金或鋁。
9.根據(jù)權利要求5-8中任一項所述的電子元件(1)，其特征在于，a)所述電阻元件(4)插入2個連接部件(2、；3)之間，使2個連接部件(2、；3)與所述電阻元件⑷的相對的側邊連接；或b)在所述電阻元件⑷的同一側上的2個連接部件(2、3)相互間隔，并與所述電阻元件的共用側邊緣連接。
10.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的電子元件(1)，其特征在于，所述電子元件(1)為a)被動的；和/或b)離散的；和/或c)線性的；和/或d)雙極性的元件(1)；和/或e)SMD元件(1)；和/或f)電阻器，特別是固定電阻器，和/或低電阻電流感應電阻器。
11.一種用于電流監(jiān)測的電流測量模塊(17)，其特征在于，包括a)根據(jù)上述權利要求中任一項所述的電流感應電阻器(1)，其中，所述電流感應電阻器(1)在工作過程中與負載串聯(lián)連接，并測量消耗電流(I)；及b)電子評估單元(18)，特別是集成電路，測量2個連接觸點(7、8)之間的所述電流感應電阻器(1)上的電壓降，其中，所述評估單元(18)與所述電流感應電阻器(1)機械連接。
12.一種根據(jù)權利要求11所述的蓄電池管理模塊(17)，其特征在于，用于特別是在汽車中的蓄電池的監(jiān)測。
13.一種用于特別是根據(jù)上述權利要求中任一項所述的電子元件(1)的制造方法，包括以下步驟a)提供所述元件的至少1個板狀部件0、3)；b)形成所述板狀部件0、3)上的連接觸點(7、8)，以用于所述板狀部件0、3)的電接觸；其特征在于，該制造方法還包括以下步驟c)通過所述板狀部件0、3)中的凸起形成所述連接觸點(7、8)。
14.根據(jù)權利要求13所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下附加步驟 通過所述連接觸點(7、8)的凸起，在所述板狀部件0、3)中形成通孔(10)。
15.根據(jù)權利要求13或14所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步驟在所述凸起或所述通孔(10)中設置螺紋(11)，以容納螺絲(12、14)。
16.根據(jù)權利要求15所述的制造方法，其特征在于，所述凸起(7、8)、所述通孔(10)和 /或所述螺紋(11)通過相同的機器在一個單獨的制造步驟中形成。
17.根據(jù)權利要求14或15所述的制造方法，其特征在于，a)所述螺紋(11)為內螺紋；和/或b)所述螺紋(11)的螺紋圈數(shù)至少為2、3、4、5、或至少6。
18.根據(jù)權利要求13-17中任一項所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步驟a)提供具有由導電材料制成的2個板狀連接部件(2、；3)和由電阻材料制成的板狀電阻元件⑷的電阻器(1)，其中，所述電阻元件⑷電耦聯(lián)在所述連接部件(2、；3)之間，并與所述連接部件O、3)電連接及機械連接；b)在板狀部件0、3)中，分別凸起1個用于所述板狀連接部件0、3)的電接觸的連接觸點(7,8) 0
19.根據(jù)權利要求18所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括用于提供所述電阻器(1)的以下步驟a)提供由電阻材料制成的1個延長帶02)；b)提供由導電材料制成的至少1個延長帶(23、24)；c)在所述帶的縱向上，將由電阻材料制成的帶0 焊接在由導電材料制成的帶03、 24)上，從而形成復合材料帶；d)在橫向于所述帶的縱向的方向上，將所述電阻器(1)從所述復合材料帶上分離。
20.根據(jù)權利要求19所述的制造方法，其特征在于，將由電阻材料制成的帶02)的每一個縱向邊緣，焊接在由導電材料制成的帶(23、24)上，形成所述復合材料帶。
21.根據(jù)權利要求19所述的制造方法，其特征在于，將由電阻材料制成的帶02)焊接在由導電材料制成的1個單獨的帶04)上，形成所述復合材料帶。
22.根據(jù)權利要求21所述的制造方法，其特征在于，包括以下步驟焊接之后，將所述復合材料帶的部件0 分離，其中，所述部件在由導電材料制成的所述帶04)的整個寬度上延伸。
23.根據(jù)權利要求13-22中任一項所述的制造方法，其特征在于，所述凸起通過領成型而形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電子元件(1)，特別涉及一種低電阻電流感應電阻器，該低電阻電流感應電阻器包括至少一個板狀部件(2、3)和至少一個用于所述板狀部件(2、3)的電接觸的連接觸點(7、8)。根據(jù)本發(fā)明，用于測量通過電流形成的電壓降的連接觸點(7、8)通過在板狀部件(2、3)上沖壓和線成型而形成。
文檔編號H01C17/28GK102473492SQ201080030035
公開日2012年5月23日 申請日期2010年6月16日 優(yōu)先權日2009年7月1日
發(fā)明者U·黑茨勒 申請人:伊莎貝爾努特·霍伊斯勒兩合公司