具有更寬工作溫度範圍的大功率電阻器及其製造方法

2023-09-20 01:39:15 1

專利名稱：具有更寬工作溫度範圍的大功率電阻器及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種具有更寬工作溫度範圍的大功率電阻器及其製造方法。
背景技術：
在電子工業中趨向於以較小的封裝製成大功率電阻器，以便可把所述的電阻器裝 入較小的電路中。 一電阻器的性能表現可由一降額曲線表示。圖9所示為一典型現有技術 電阻器的降額曲線。圖9所示為一降額曲線68，從-55t:開始至+7(rC其具有一水平部份 64。然後，所述電阻器的性能開始下降，如圖中以數字72所示的曲線，並在+15(TC處失效。
因此，本發明的一主要目是提供一種具有更寬工作溫度範圍的大功率電阻器及其 製造方法。 本發明的另一 目的是提供一種可在-651:至+2751:溫度範圍工作的大功率電阻 器。 本發明的又一 目的是提供一種利用粘合劑將一散熱器粘附在所述電阻器元件上 的大功率電阻器。 本發明的再一目的是提供一種利用一陽極化鋁散熱器的大功率電阻器及其製造 方法。 本發明的再又一目的是提供一種利用一改進的電介質模塑材料將電阻器包圍以 改善散熱的大功率電阻器及其製造方法。 本發明還有一目的是提供一種更寬工作溫度範圍、佔用空間最小的大功率電阻器 及其製造方法。 本發明的最後一目的是提供一種高效運作、耐用及低生產成本的大功率電阻器及 其製造方法。

發明內容
前述目的可通過一種包含一具有對置的第一及第二末端的電阻元件的大功率電
阻器實現。 一第一導線及一第二導線分別從所述電阻元件的對置的末端引出。 一電介質 材料散熱器可將所述電阻元件的熱量發散並以導熱方式與所述電阻元件連接以致於可將 所述電阻元件的熱量發散。所述電阻元件與所述散熱器之間的導熱關係使所述電阻元件能
在-65"至+275"的溫度範圍起一電阻器的作用。 根據本發明的一特徵，所述散熱器由陽極化鋁構成。這種陽極化鋁是本發明推薦 的材料，但也可採用其它材料譬如氧化鈹或氧化鋁。再者，也可採用經鈍化而形成一非傳導 外層的銅。
根據本發明的另一特徵，利用一粘合劑把所述散熱器粘附在所述電阻元件上。所 述粘合劑具有使所述電阻元件在_651:至+2751:的整個溫度範圍具有電阻器特性的能力。
所述粘合劑能在-65t:至+275t:的溫度範圍使所述電阻元件與所述散熱器維持粘合。申請
人特別推薦的粘合劑由Tra-Con， Inc生產以Tra-Bond為商品名，型號為BA-813J01，但也 可採用其它粘合劑。 根據本發明的又一特徵，一電介質模塑材料包圍所述電阻元件、所述粘合劑及所 述散熱器。模塑化合物的例子是由DuPont(地址是Barley Mill Plaza，Building No. 22， Wilmington, Delaware 19880)製造的液晶聚合物，商標及型號分別為ZENITE及6130L ;以 及由位於90Morris ave皿e， Summit, New Jersey 07901的Hoechst Group的成員Tucona 製造的一液晶聚合物，其商標及型號分別為VECTRA及E130I 。 本發明的方法包括形成一電阻元件，其具有對置的第一及第二對末端以及具有分
別從所述第一及第二對置末端引出的第一及第二導線。 一散熱器以導熱方式與所述電阻元
件連接以致於所述電阻元件在_651:至+2751:的溫度範圍具有電阻器特性。 所述的方法還包括形成包括一平電阻元件表面的所述電阻元件。所述的方法包括
將一平散熱器表面粘附在所述平電阻元件表面上。 所述的方法又包括利用粘合劑使所述散熱器粘附在所述電阻元件上。 所述的方法再包括將一電介質材料完全圍住所述電阻元件、所述粘合劑及所述散
熱器成型。 所述的方法又再包括在將所述散熱器粘附在所述電阻元件上之前先在所述散熱 器的相對側上形成一預模塑體。 本發明還提供了一種大功率電阻器，所述的電阻器包括電阻元件；由電介質材 料構成的散熱器；以及在所述電阻元件與所述散熱器之間的導熱粘合劑，所述粘合劑將熱 量從所述電阻元件傳到所述散熱器，其中，所述電阻元件的導熱關係、所述粘合劑以及所述 散熱器致使所述電阻元件無需功率降額能在-651:至+2751:的溫度範圍內用作電阻器。
本發明還提供了一種大功率電阻器的製造方法，所述的方法包括以下的步驟形 成包括電阻元件的電阻器坯件；在所述電阻元件表面上沉積非導電但導熱的粘合劑，所述 粘合劑具備在-651:至+2751:的溫度範圍內維持結構完整性及粘合力的特性；以及與所述 粘合劑相接觸地放置電介質散熱器，所述粘合劑位於所述散熱器和所述電阻元件的表面之 間，所述粘合劑在所述電阻元件和所述散熱器的之間建立導熱關係，以致使所述電阻無需 功率降額能在-65°〇至+275°〇的溫度範圍內操作。


圖1是本發明大功率電阻器的一透視圖。
圖2是在一條材料上形成多個電阻器元件的一透視圖。 圖3是一與圖2所示電阻元件相似的電阻元件的透視圖，但有所述預模塑材料及 其上施加的所述粘合劑。 圖4是一沿圖3的線4-4剖切的剖面圖。 圖5是一與圖3相似的透視圖，表示施加在所述電阻元件上的所述粘合劑。
圖6是一與圖3和圖5相似的透視圖，表示散熱器的配置位置。
圖7是一模塑成形後的所述電阻器透視圖。
圖8是本發明電阻器的一降額曲線圖。
圖9是現有技術電阻器的一降額曲線圖。
具體實施例方式
參照附圖，數字10 —般指的是根據本發明製成的一電阻器本體。電阻器體10包 括從一電介質體16的兩端向外引出的導線24，26。所述導線24，26向下彎曲並在電介質體 16的底面之下。在電阻器本體10的頂面上有一暴露的散熱器18。 圖2所示為本發明電阻器形成和製造的第一步驟。 一細長條20包括多個從該條 引伸出的電阻器坯件36。條20包含多個適合於接納一輸送帶上的插銷的圓形基準孔22。 所述插銷使各個電阻器坯件36移到每一不同的工作檯以便對電阻器坯件36進行不同的操作。 每一坯件36包括一對方形孔23，以便所述導線24，26彎曲。在導線24，26之間 的是一電阻元件28及一對焊縫34使所述電阻元件28與所述第一和第二導線24， 26分隔。 最好，所述第一及第二導線24，26由鎳/銅合金製成而所述電阻元件28由一般的電阻材料 製成。 自電阻元件28兩側中的一側向內延伸的是多條槽30，而電阻元件28的相對一側 向內延伸的是一槽32。可增加或減少槽30，32的數量以達到要求的電阻值。圖中所述電阻 由箭頭38表示，其代表當電流流過所述電阻元件28時追隨的彎彎曲曲的電流通道。槽30 ， 32可經由切割、研磨或最好經由雷射切割形成。可利用雷射束把電阻器修整成精確的要求 電阻值。 圖3所示為下一製造步驟。把所述坯件36預成型為一預模塑體40。預模塑體40 包括一底部42 (圖4)，沿所述電阻元件28的相對邊緣延伸的直立脊44以及設在所述電 阻元件28四角的四臺肩或柱46 。從所述直立脊44向內延伸的是兩分隔開的內凸緣48 ，其 在所述電阻元件28的相對邊緣的周圍形成槽50。 一對V形的底槽52沿預模塑體40的底 部42的下表面引出。 圖5與圖3相同，但在所述電阻元件28的中央部份施加了一些粘合劑54。所述粘 合劑應該在-65t:至+275t:的溫度範圍可維持其結構完整性及其粘性。這種粘合劑的一例 子是由地址為45， Wiggins Ave騰，Bedford Massachusetts 01730的Tra-Con， Inc公司 生產的一種環氧粘合劑，商標為TRA-B0ND以及型號為BA-813J01。 參見圖6，把一陽極化鋁的本體56放置在所述粘合劑54上以致於其與所述電阻元 件28以熱傳導方式連接。因此，熱量自所述電阻元件28通過所述粘合劑54，再經所述陽極 化鋁散熱器56散發。 當所述散熱器56粘附在所述電阻元件28上之後，如圖6所示，整個電阻元件28、 預模塑體40、粘合劑54及散熱器56以一模塑化合物模塑以形成所述的模塑體58。所述的 模塑體58包括一暴露部份18，以致於熱量可直接地自所述散熱器56散發到大氣中。
塑造模塑體58的模塑化合物可選自一些電介質及導熱的模塑化合物。這些模塑 化合物的例子是由位於Barley Mill Plaza， Building 22， Wilmington, Delaware19880 的DuPont製造的液晶聚合物，商標及型號分別為ZENITE及6130L ;或由位於90Morri sAve騰，S翻it， New Jersey 07901的Hoechst Group成員Tucona製造的液晶聚合物，商標及型號分別為VECTRA及E130I。 如圖1所示，所述導線24，26向下彎曲並在本體16下。 圖8所示為由本發明電阻器所製成的降額曲線。所述降額曲線以數字62表示，其包括從-65t:開始到+701:—直保持水平的一水平部份。然後，以數字66表示的所述降額曲線向下傾斜直到在+275°〇處性能為零。因此，本發明的裝置起到一在_65°〇至+275°〇的溫度範圍的電阻器的作用。 通過圖8與圖9的比較可見，本發明電阻器的開始工作溫度比一般現有技術電阻器的最低工作溫度低l(TC，並起到一比現有技術電阻器的工作溫度高出125t:的電阻器的作用。本發明電阻器在所述溫度範圍內工作將可產生O. 0075歐姆到O. 3歐姆的電阻，並可散發大約高達5或6瓦的熱量。 以上，結合一些較佳的實施例對本發明作說明及描述。應當認為，在本發明指定的精神和範圍之內可以作出許多改型、替換及增補。從以上所述可見，本發明最低限度實現了所指出的所有目的。
權利要求
一種大功率電阻器，所述的電阻器包括電阻元件；由電介質材料構成的散熱器；以及在所述電阻元件與所述散熱器之間的導熱粘合劑，所述粘合劑將熱量從所述電阻元件傳到所述散熱器，其中，所述電阻元件的導熱關係、所述粘合劑以及所述散熱器致使所述電阻元件無需功率降額能在-65℃至+275℃的溫度範圍內用作電阻器。
2. 根據權利要求1所述的電阻器，其特徵在於，所述的電介質材料包括陽極化鋁、氧化 鋁、氧化鈹或經鈍化而形成一非傳導外層的銅之中的至少一種材料。
3. 根據權利要求1所述的電阻器，其特徵在於，所述的電阻器還包括分別附著所述電 阻元件對置的第一及第二末端粘的第一和第二導線。
4. 根據權利要求1所述的電阻器，其特徵在於，所述的電阻器還包括一模塑體，所述的 模塑體部分地包圍所述散熱器，使散熱器的一部分暴露在所述電阻器周圍的大氣中。
5. 根據權利要求4所述的電阻器，其特徵在於，所述的模塑體完全包圍所述電阻元件和所述粘合劑。
6. 根據權利要求3所述的電阻器，其特徵在於，所述的第一和第二導線向下彎曲且位 於模塑體的底表面之下。
7. 根據權利要求6所述的電阻器，其特徵在於，所述的模塑體部分地包圍所述散熱器， 使散熱器的一部分暴露在所述電阻器周圍的大氣中。
8. 根據權利要求3所述的電阻器，其特徵在於，所述的第一和第二導線包括與所述電 阻元件的材料不同的材料。
9. 根據權利要求1所述的電阻器，其特徵在於，所述的電阻器還包括具有在所述電阻 元件對置的第一及第二末端間延伸的第一和第二邊緣的預模塑體，所述第一和第二邊緣有 保持力地嚙合所述電阻元件並且包括至少兩個沿所述電阻元件對置的邊緣延伸的脊，其中 對置的邊緣在所述電阻元件的第一及第二對置末端間延伸。
10. 根據權利要求1所述的電阻器，其特徵在於，所述的電阻器包括通過細長條互連的 多個模塑體，每個模塑體包圍所述電阻元件和粘合劑，並且部分地包圍所述散熱器。
11. 一種大功率電阻器的製造方法，其特徵在於，所述的方法包括以下的步驟 _形成包括電阻元件的電阻器坯件；-在所述電阻元件表面上沉積非導電但導熱的粘合劑，所述粘合劑具備在-651:至+275°〇的溫度範圍內維持結構完整性及粘合力的特性；以及-與所述粘合劑相接觸地放置電介質散熱器，所述粘合劑位於所述散熱器和所述電阻 元件的表面之間，所述粘合劑在所述電阻元件和所述散熱器的之間建立導熱關係，以致使 所述電阻無需功率降額能在-65t:至+275t:的溫度範圍內操作。
12. 根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，所述的電介質散熱器包括陽極化鋁、氧 化鋁、氧化鈹或經鈍化而形成一非傳導外層的銅之中的至少一種材料。
13. 根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，所述的方法還包括將第一及第二導線 分別附著到所述電阻元件對置的第一及第二末端。
14. 根據權利要求13所述的方法，其特徵在於，所述附著的方法包括焊接。
15. 根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，所述的方法還包括模製模塑體，所述的 模塑體部分地包圍所述散熱器，使散熱器的一部分暴露在所述電阻器周圍的大氣中。
16. 根據權利要求15所述的方法，其特徵在於，所述的方法包括模製完全包圍所述電 阻元件和所述粘合劑的模塑體。
17. 根據權利要求15所述的方法，其特徵在於，所述的方法進一步包括將所述的第一 和第二導線彎曲到面向模塑體的底表面。
18. 根據權利要求17所述的方法，其特徵在於，所述的方法還包括模製所述模塑體，所 述的模塑體部分地包圍所述散熱器，使散熱器的一部分暴露在所述電阻器周圍的大氣中。
19. 根據權利要求13所述的方法，其特徵在於，所述的方法包括所述的第一和第二導 線使用與所述電阻元件的材料不相同的材料。
20. 根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，所述的方法進一步包括形成預模塑體， 所述的預模塑體具有包圍所述電阻元件對置的第一及第二邊緣的第一和第二槽，所述邊緣 在所述電阻元件對置的第一及第二末端之間延伸。
全文摘要
本發明涉及一種大功率電阻器及其製造方法。大功率電阻器(10)包括一電阻元件(38)，該電阻元件具有從其對置的兩端引出的第一及第二導線(24，26)。一電介質材料散熱器(56)以導熱方式與所述電阻元件連接。所述電阻元件與所述散熱器之間的導熱關係使所述電阻元件能在-650℃至+2750℃的溫度範圍起一電阻器的作用。所述散熱器粘附在所述電阻元件上而一模塑化合物(58)模塑在所述電阻元件的周圍。
文檔編號H01C7/06GK101702355SQ200910253859
公開日2010年5月5日 申請日期2004年5月11日 優先權日2003年5月20日
發明者B·特勞德特, D·L·蘭格, G·施內克羅特, J·J·斯梅傑卡爾, N·威爾克, R·J·米可司奇, S·E·亨德瑞克斯 申請人:維舍 戴爾電子股份有限公司