[0001]【産業上の利用分野】本発明は、電流を電圧に変換するための高性能分流器に関する。本発明は、シート状の抵抗合金から形成された高性能分流器に関する。このシート状の抵抗合金が、せん断され、穿孔され、及び曲げられて、時間及び温度に関して非常に安定した装置を提供する。[0002]【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】電源用の分流器は通常、電流を電圧に変換する4端子装置である。この電圧は、電流をプログラムし、又はそのレベルを示すのに用いられる。四つの端子を有する代表的な従来の精密分流器10を図1に示す。FIG.【0003】図1に示すように、二つの端子は抵抗要素の各端部に配置されている。各端部に一つずつの一組の端子C1,C2は電流接点として用いられ、第2の端子の組P1,P2は電位(あるいは電圧検知)接点として用いられる。電位接点P1,P2は通常は電流接点C1,C2の内部に配置され、バッテリー12及び電流接点C1,C2を含む電流パスにおける電位降下の一部を検知するようになっている。そのインピーダンスが高いため、電位回路には電流は流れない。current,電流接点及び電位接点の両方への電気的接続の質の変動には殆ど影響されない。この種の接続機構は従来ではケルビン(Kelvin)接点と呼ばれることがある。この機能は、分流器の実効抵抗が小さくなるほどその必要性が大きくなる。これは、電流端子への繰り返し接続を正確に行うことが次第に困難になっていくためである。厳密さはの度合いは低いものの、同じことが電位回路にもあてはまる。increased,電位接続の設計が重要になり、装置の精度に対するわずかな影響を考慮しなければならなくなる。P2をねじで終端させることによって適度の性能を達成する。電位端子P1,P2が電流接点C1,C2の間の電流パス中に位置するため、ねじ接続は装置の温度変化によって生じる機械的変動によって多少「動く」可能性があり、このため電流パス中の電位接点P1,P2が事実上移動して誤差を生じることがある。高い精度が要求される場合には、従来では、はんだ付けあるいは溶着された電位端子が提案されている。この種の接続は、上述の機械的変動の問題を防止するものである。実際の接点P1,P2は依然として電流パス中に存在し、このため、電流の一部が、はんだ接続部あるいは溶着ナゲット及び電位接点リードの基部を流れて、出力電流測定にさらに誤差が生じることになる。be.【0005】従来の分路抵抗要素10に通常用いられる材料は、一般に非常に低い抵抗温度係数を有するように選択される。はんだ及びリード材料(通常は銅)は、はるかに高い抵抗温度係数を有し、またはるかに低い抵抗率を有するものである。element10の小さい部分を分路し、このため装置の全実効抵抗に対して最低限の寄与しかしない場合であっても、それに反比例して、電位接点の分路は、完成した装置の全抵抗温度係数に対して大きく寄与する。これは、電位接点の領域中の材料がはるかに高い抵抗温度係数を有するためである。異なる熱EMFを有する異なる金属が電位接点にあるため、分路抵抗に渡って温度差が発生する可能性がある。これらの影響は、装置に求められる精度が高くなるほど重大になる。これらの影響を最小限にするよう特別に設計された分流器の開発が求められている。demanded.【0006】また、分路抵抗要素10の抵抗値を非常に注意深く制御できるようにする技術を開発することも必要とされている。当業者に周知であるように、分路抵抗要素10の抵抗値は、分路抵抗要素10に用いられる材料の特性に応じて、さらには分路抵抗要素10の個々の寸法に応じて変動する。従って、分路抵抗要素10の抵抗値は、従来の分流器では、分路抵抗要素10に用いられる材料の選定を慎重に行うことにより、また分路抵抗要素10が所望の抵抗値になるまで機械的にトリミング(あるいは研磨)することにより調節されている。このような方法は、冗長で、簡単にくり返すことができないものである。従って、半導体装置の製造に用いられる薄膜あるいは箔抵抗要素の形成技術を、バルク材料から分流器を製造する技術に応用して、分路抵抗要素10の抵抗をより正確に調節できるようにすることが必要とされている。need.【0007】従って、当業界においては、時間及び温度に関して極めて安定した抵抗値を有する分流器が必要とされている。かかる分流器をその製造・開発コストを最小限にしつつ提供することが望まれる。[0008]【課題を解決するための手段】当業界における上述の必要性は、本発明によれば、せん断され、穿孔され、曲げられるシート状の高性能抵抗合金で形成された分流器を提供することによって満足される。次に、電流接続及び電位接続用の接触ピンが融接処理を用いて分流器に溶着される。本発明の分流器は、絶対抵抗に対して適切な精度を示すが、非常に低い温度係数及び熱EMFを示す。supply,本発明の分流器は、プログラミングとリードバックの両モードについて非常に高い電流モード性能を提供する。readback.【0009】本発明は、従来の分流器に比べて特筆すべき少なくとも五つの新規の特性を有する。本発明の分流器の電位接点は、装置のシート部分に絶縁構造を含み、シート材料自体に実効電位接点が作られるように設計されている。その結果として、接触ピンの近傍に電位降下が発生するということがない。分流器の本体内に調整及び分流スリットが設けられて、抵抗率の低い材料が用いられる際に分流器の抵抗を効果的に上昇させ、それによって抵抗変動を補償しうるようになっている。一体型ヒートシンクを設けて、ヒートシンクが製造工程中に加えられる際に分流性能を低下させる高インピーダンス並列電流パスの発生といった影響を防止するようにしている。好適には、一体型ヒートシンクは、過熱点を防止するために熱の放散用の大きな表面積を提供することにより、シート材料自体の中に形成される。機械的な歪みにより誤差が生じることのないように、分流器の歪みを軽減するための手段が加えられる。本発明の分流器は、分路抵抗を形成するシート抵抗材料への電流接続及び電位接続を行うための溶着接点の使用を特徴とする。接点を溶着すると、従来の装置において接点の取り付けに用いられるはんだ付けや銀ろう付け接続により生じる被加熱領域によって引き起こされる誤差を排除することができるということがわかっている。必要とあらば、本発明のこれらの特徴を組み合わせることにより、時間及び温度に対して極めて安定した抵抗値を有する分流器を最小限のコストで得ることができる。cost.【0010】本発明の一実施例において、本発明は、分流器を流れる電流に正確に比例した電位に電流を変換するための高性能分流器に関する。好適には、本発明のかかる分流器は、入力電流に応じる第1及び第2の電流接続と、出力電位を提供するための第1及び第2の電位接続と、抵抗要素とから構成される。抵抗要素は好適には、抵抗対温度の温度係数の低い材料のシートで形成される。電流接続と電位接続は好適には、第1及び第2の電流接続の間の電位降下の一部を第1及び第2の電位接続で検知しうるよう、第1及び第2の電流接続の間に電流パスを形成するように配置される。first及び第2の電流接続間の電流パスから遮断する。connection.【0011】また、本発明の他の特徴によれば、第1及び第2の電流及び電位接続は、抵抗要素の個々の端部に融接される。前記抵抗要素は好適には、一体型のヒートシンクから構成され、この一体型ヒートシンクを介して熱の放散を行うために第1のスリットにより前記ヒートシンク内に電流が分流される。抵抗要素はまた、材料の熱膨脹によって引き起こされる歪みを軽減する手段を含んでいてもよい。本発明の第1実施例において、この歪み軽減手段は、抵抗要素の取り付け方向にほぼ直角な方向に延びる一体型ヒートシンク中の第3のスリットからなり、本発明の第2実施例においては、前記歪み軽減手段は、抵抗要素の取り付け方向にほぼ直角な方向への少なくとも一つの湾曲部からなる。element.【0012】本発明の他の側面において、第1のスリットは、抵抗要素の誤差許容範囲に従って調節可能な大きさを有する。.0.5Mm)を有する。Having.【0013】本発明の目的及び利点は、図面に関連して以下に詳述する本発明の現時点での好適実施例により一層明確に及び一層容易に理解されるであろう。herein,時間及び温度に対して極めて安定した抵抗値を有する分流器を開発することにより、当業界における上述の要望を満足させた。上述の有益な特徴を有する分流器を、本発明の現在の好適実施例を示す図2ないし図7を用いて以下に説明する。これらの図面を参照してここで行う説明は、例として掲げるにすぎず、いかなる意味でも本発明の範囲を制限するものではないということが、当業者に理解されるであろう。本発明の範囲に関するすべての疑問は、特許請求の範囲を参照することにより解決されるであろう。claims.【0015】本明細書の従来の技術の欄で述べたように、図1に示す種類の分流器10は、電位接点P1,P2が電流接点C1,C2の間の電流パス中に配されているために出力測定に誤差を生じさせる可能性がある。10を流れる電流を図2に示す。図示するように、電流は電位接点P1,P2を流れる。発明者は、電位接点が構成される分流器本体中の電流の流れを防止するために絶縁構造を設けた場合に、抵抗の機械係数及び温度係数によって発生する誤差を排除しうることを発見した。integrally,物理的接続を高インピーダンス電位回路の一部とし、この場合に、接触品質の変動は精度にはなんの影響も与えない。accuracy.【0016】本発明によれば、電位接点は、シート材料自体中に実効電位接点が構成されるように、分流器のシート部分内に絶縁構造を持つように設計される。これは図3に示すように、シート材料にスリットを配して、銅接触ピン(P1又はP2)を電流パスから絶縁することにより行われる。その結果として、銅と抵抗合金との混合によって不特定の特性が生じる接触ピンあるいは溶着「ナゲット」の近傍で電位降下が発生するということがなくなる。alloy.【0017】本発明の分流器20(図3)を通る電流パスは、図2の従来の分流器10のような電位接点P1,P2を持たず、従って出力測定に上述の誤差が発生するということがない。この違いを図4及び図5により説明する。FIGS.図4は従来の分流器10を示し、この分流器では、電流は、電流接点C1から電流接点C2に流れる際に電位接点P1,P2を通って流れる。図5は本発明の分流器20を示し、この分流器では、電流は電位接点P1,P2を通過しない。従って、実効電位接点はシート材料自体にあるが、物理的な電位接点P1,P2は電流パスから絶縁されて、物理的な端子と抵抗要素との接合部に別種の金属が存在することにより発生するいかなる性能上の不確定性も回避するようになっている。図6ないし図15を参照して以下に一層詳細に説明するように、この電位接点の絶縁は、一般には電流接点と電位接点との間にスリットを形成することによって提供することができる。contacts.【0018】図6ないし図9に本発明の分流器の一実施例を示す。図6は本発明の分流器を示すものである。これは取り付けを行うために曲げられる前のシートの状態である。図7は取り付けのために曲げられた後の図6のシートの端面図である。図8は図6の曲げられたシートの側面図である。図9は図6の曲げられたシートの平面図である。9は好適には、図2ないし図5に関連して上述したような理由で、電位接点P1,P2を電流接点C1,C2から絶縁するためのスリット40を有する。図6ないし図9の分流器20はさらに、調整及び分流スリット42、一体型ヒートシンク(あるいは「ウイング」)44及び歪み軽減スリット46を有することを特徴とする。電位接点ピン及び電流接点ピンは好適には、周知の融接技術によって本発明の分流器20に48において溶着される。この分流器はまた、取り付けの前に図示するように49において曲げられて、冷却のための表面積を最大限にすると共に取り付けが容易になるようになっている。cooling.【0019】抵抗装置のスリット調整は、抵抗要素が薄膜あるいは箔である際によく用いられる十分に確立された技術である。かかる技術によれば、製造者は厚さと抵抗率のばらつきを薄膜あるいはフォイルをトリミングすることにより補償する。装置の一定の全体寸法が維持され、同時に、トリミングにより実質的にあらゆる所望レベルの精度が装置の端子において得られる。device.【0020】しかし、かかる技術は、分流器の製造に用いられる種類の抵抗材料には従来用いられてこなかった。その代わりに、材料のエッジの研磨といった技術が従来の分流器の調整に用いられてきたが、これは、作業量が多く、正確に反復することが困難なものである。thickness0.5mmのシート)に応用してシート抵抗を所望の値に調整し、これによりその製造中に生じるシートの厚さのばらつき等により発生する抵抗のばらつきを補償している。これにより、本発明の分流器の製造中にシートの厚さを正確に管理することが不要になる。6ないし図9に示すように、調整及び分流スリット42が製造中に分流器20の本体内に形成される。divider20は個々には調整されない。ばらつきが、分流器20を設計し直すのではなく、調整及び分流スリット42を適宜組み込むことにより、公称値に調整される。42,特定のロットの抵抗特性に応じて材料の各ロット毎に変えることができる。調整及び分流スリット42は、抵抗率の低い材料が用いられる際に分流器20の実効抵抗値を引き上げ、また抵抗率の高い材料が用いられる際には絶対抵抗の許容範囲を保持するように徐々に除去することができる。invention,本発明の分流器20の絶対抵抗値の許容範囲は約±20%となる。5%より良好な許容範囲を得ることができた。than%.【0022】また、調整及び分流スリット42は、本発明による別の新しい機能を提供する。調整及び分流スリット42は、分流器20のある特定の部分に強制的に電流を流す。この調整及び分流スリット42の機能を用いて電流を例えば分流器20の一体型ヒートシンク(あるいは「ウイング」)44に流して熱の放散をより抗率的に行うことができる。way,上述した種類の改良された電位接点及び改良された温度性能を達成することができる。achieved.【0023】上述のように、一体型ヒートシンク44を有する抵抗シート材料を提供することによって温度性能の向上を達成することができる。効果との両方に関係する電力散逸の問題がある。残念ながら、分流器に単にヒートシンクを取り付けるだけでは、複雑で理解しにくい態様で分流性能を低下させる他の様々な影響が生じる。これらの影響には、歪み、高インピーダンスの並列電流パス等がある。impedance.また、ヒートシンクを追加すると、製造工程がより複雑になり、装置のコストが上がる。"wings"を有し、表面積を大きくして温度性能を向上させている。当業者には、一体型ヒートシンク44はすべての設計に必要なわけではなく、比較的電力散逸の高い装置にのみ必要であることが理解されるであろう。2の電流散逸比となるように維持するよう設計されている。動作中、熱の散逸の一部は装置のリードから装置が取り付けられた回路基板へと伝達される。5ミリオームの分流器20に対して、電力散逸のより大きな部分を冷却用空気の予想される流れに対して有効に位置させ、これにより温度性能を向上させるために、2つの調整及び分流スリット42を設けて電流を「ウイング」構造44に入れる上述の機能を得ることができる。温度性能は、ヒートシンクへの接続部における別種の金属の接合部が不要であることからさらに向上する。required.【0025】当業者に周知である通り、温度によって分流器20に歪みが生じる可能性がある。これは、抵抗材料の熱膨脹効果によるものである。図6ないし図9の分流器20は特に、熱膨脹によって発生する圧縮応力を防止するために取り付け方向に平行な長軸に沿って「ウイング」44内に歪み軽減スリット46を設けることによってこの問題に対処するよう設計されている。10ないし図15に関連して以下に述べるように、歪みの軽減は、取り付け方向の長軸方向に垂直な方向にシート材料を曲げて、熱膨脹により生じる圧縮応力を防止することによっても達成することができる。この方法では、温度膨脹によって発生する機械的な歪みを、時間及び温度に対する抵抗値の安定性を向上させるように、最小限にすることができる。minimized.【0026】前述したように、本発明はまた、電流接続及び電位接続に溶着接点を用いる。溶着技術については、4端子分流器を含む巻線抵抗器の製造業者の中にこれを用いる者がこれまでにもあったが、(本体に巻き付けるタイプの構成に用いるリボン材料と対比して)シート抵抗材料上の絶縁された溶着接点は当業界では知られていない。従来の分流器は、通常は、はんだ付けあるいは銀ろう付けされた電流接続及び電位接続のいずれかを有し、これらは上述した別種の材料の接合部の問題を生じるものであった。電流接点及び電位接点の両方に溶着接続を用いることによって、本発明は数多くの利点を提供する。はんだ付け可能なピンを装置に溶着した場合、その結果として得られる部品はウェーブはんだ付け等の量産技術に適したものとなる。これらの利点の内、始めの3つは、完成した装置の性能の向上に寄与し、4つめの利点は本発明の分流器の費用効率を向上させる。S抵抗合金で形成すると良好な結果が得られることを見出した。現在のところかかる抵抗合金が好適である。これは、サイズと必要な抵抗温度係数との両方について最適な安定性とフレキシビリティとを提供するためである。この合金は、極めて低いEMF対銅比を有すると共に、精密抵抗要素において極めて望ましい高い抵抗率を有する。chromium,通常は歪みゲージ及び精密箔抵抗器に用いられる。本発明の一実施例に用いられる合金は、ニッケル72%、クロム20%、アルミニウム3%、マンガン4%、及びシリコン1%の公称組成を有する。13.0×10−6°Cの熱膨脹係数と、約0.146W/cm/°Cの熱伝導率を有する。(0-100°C)の熱EMF対銅比とを有する。hard,特に厚さが0.508mm程度のバルク材料について、本発明に従い上述の融接技術が開発された。invention.【0028】本発明の抵抗要素に選択される材料は好適には、抵抗の低い温度係数対温度比と、銅に対する低い熱EMFとを有するものであることが、当業者には理解されよう。当業者に周知である通り、本発明の分流器の安定性は、250°Fといった比較的低い温度での製造後に分流器の安定化焼成(bake)を行うことによって向上させることができる。art,他の同様な材料を用いて本発明の利点を達成することができる。materials.【0029】図10ないし図12に本発明の分流器の代替実施例を示す。contacts,調整及び分流スリット52と、さらに電流接点及び電位接点を図6ないし図9に関して上述したように分流器50に接続するための溶着接続部54とを有する。10ないし図12の実施例はさらに、図6ないし図9の実施例のようなスリット46ではなく、歪みを軽減するための横の湾曲部56を有する。図示するように、シート材料は、その取り付け前に、その取り付け点に対して熱膨脹によって発生する圧縮応力を防止するためにその抵抗シートを取り付け軸の長手方向に沿って曲げることにより「シルクハット」状に折り曲げるのが好適である。この形状は、分流器50の抵抗値を変えることなく、また熱膨脹による歪みの影響を最小限にしつつ、表面積を最大限にすることを可能にする。図10ないし図12の実施例では、図6ないし図9の実施例のような「ウイング」44を加えることなく、シート材料自体に一体型ヒートシンクが形成される。itself.【0030】図10ないし図12の実施例に非常に近い低電力用途に用いる別の実施例を図13ないし図15に示す。12の実施例と同様に、分流器60は、絶縁スリット61、調整及び分流スリット62、溶着接点64、及び湾曲部66を有する。C2,及び一対の電位接続P1,P2が設けられ、放熱性はより低いものとなる。図6ないし図9の実施例及び図10ないし図12の実施例と同様に、この実施例は、分流器全体の抵抗値を変えることなく抵抗要素の表面積を最大限にし、また熱膨脹による歪みを最小限にするように曲げられる。図示するように、この目的には現在のところ「シルクハット」形状が好適である。purpose.【0031】従って、本発明は、性能を犠牲にすることなく、時間及び温度に対する抵抗の安定性を大幅に向上させる分流器に関するものである。本発明の分流器の温度に対する抵抗の安定性を図16に示す。同図は、分流器がそのヒステリシス効果を測定するために0°Cから80°Cへの加熱とそれに次ぐ0°Cへの冷却とを繰り返した際の公称抵抗値からの偏差を示している。図示するように、温度変化に対する抵抗の最小限の変化が、本発明の分流器について測定されている。invention.【0032】以上本発明の三つの実施例について詳述したが、当業者には、本発明の新規の教示及び利点から実質的に離れることなくこれらの実施例に様々な変更を加え得ることが容易に理解されるであろう。従って、かかる変更はすべて特許請求の範囲で定義する本発明の範囲に含まれるものである。[0033]【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、せん断され、穿孔され、曲げられるシート状の高性能抵抗合金で分流器を形成し、これにより、製造・開発コストを最小限にしつつ、時間及び温度に関して極めて安定した抵抗値を有する分流器を提供することが可能となる。2がある従来の分流器を示す回路図である。2.【図2】図1の従来の分流器を通る電流パスを示す説明図である。1.【図3】本発明による分流器を通る電流パスを示す説明図である。invention.【図4】従来の分流器10において電位接点P1,P2が電流パス中に存在することを示す回路図である。2を本発明の技術に従って電流パスから絶縁する態様を示す回路図である。by.【図6】本発明の好適実施例である分流器を、それが取り付けのために曲げられる前の状態で示す平面図である。installation.【図7】図6の分流器をそれが曲げられた後の状態で示す端面図である。FIG.【図8】図7の側面図である。7.【図9】図7の平面図である。FIG,それが取り付けのために曲げられる前の状態で示す平面図である。installation.【図11】図10の分流器をそれが曲げられた後の状態で示す端面図である。FIG.【図12】図11の平面図である。11.【図13】本発明の好適な別の代替実施例である分流器を、それが取り付けのために曲げられる前の状態で示す平面図である。installation.【図14】図13の分流器をそれが曲げられた後の状態で示す端面図である。FIG.【図15】図14の平面図である。14.【図16】本発明の分流器の温度に関する抵抗の絶対変化を示すグラフである。path抵抗温度係数の変化が排除されることを特徴とする、高性能分流器。shunt.【請求項2】前記第1及び第2の電流接続及び電位接続が、前記抵抗要素のそれぞれの端部に溶着される、請求項1に記載の分流器。20%のクロム、約3%のアルミニウム、約4%のマンガン、及び約1%のシリコンという重量比を有する組成物からなる、請求項1に記載の分流器。1.【請求項4】前記抵抗要素が、一体型ヒートシンクを備えており、該一体型ヒートシンクを介した熱放散のために該一体型ヒートシンク内に前記第1のスリットにより前記電流が分流される、請求項1に記載の分流器。1.【請求項5】前記抵抗要素が、前記材料の熱膨張により生じる応力を軽減させる応力軽減手段を備えている、請求項4に記載の分流器。前記一体型ヒートシンクにおける第3のスリットからなり、該第3のスリットが、前記抵抗要素の取付点を通る軸に対してほぼ直交する方向に延びている、請求項5に記載の分流器。前記抵抗要素の取付点間における該抵抗要素の直交方向における少なくとも1つの湾曲部からなる、請求項5に記載の分流器。element,請求項1に記載の分流器。1.【請求項9】前記抵抗要素が、自己支持を可能にする厚さを有している、請求項1に記載の分流器。1.【請求項10】前記抵抗要素が、約0.508mm(約0.020インチ)の厚さを有している、請求項1に記載の分流器。