[發明專利]由絕緣襯底上的電阻膜材料制成的電阻分壓器

有效

• 申請號: 201280010237.7
• 申請日: 2012-02-23
• 公開（公告）號: CN103460308B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: A.霍佐伊;R.迪澤爾恩克特
• 申請（專利權）人: ABB股份公司
• 主分類號: H01C7/00
• 分類號: H01C7/00;G01R15/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 易皎鶴,湯春龍

技術領域

本發明涉及電阻分壓器，其包括至少第一和第二電阻器，該第一和第二電阻器串聯電連接并且由采用跡線的形式施加在絕緣襯底上的電阻膜材料制成，并且其中該分壓器的電壓比具有在十與一百萬之間的值。該分壓器可存在于其最簡單的形式中：只有兩個串聯電阻器，一個具有高電阻值并且另一個具有低電阻值。在更先進的情況下，串聯的電阻器中的一個或者兩個可以由具有相應等效電阻值的電阻網絡替代。這些電阻器或者對應的電阻器網絡在下面還可分別叫作高和低歐姆電阻器。

背景技術

已知通過使諸如金屬膜或金屬箔（例如鎳鉻、金屬陶瓷膜（例如氮化鉭、二氧化釕、釕酸鉍、碳膜），或基于玻璃和金屬陶瓷混合物的復合材料膜）的非絕緣的電阻膜或箔材料處于絕緣襯底上來制造電阻器的不同技術。在罕見的情況下，電阻膜材料可以由具有上述不同名稱的材料的多層組成。絕緣襯底通常可以是陶瓷、硅、玻璃或者一些其他合成材料，并且該膜材料可通過如濺射（薄膜）、絲網和網版印刷（厚膜）或者通過噴嘴的直接印刷（厚膜）的方法而施加到襯底。該絕緣襯底可具有平坦的平面片或圓柱的形式，并且相應地，電阻膜沉積到二維的平面表面上或者三維軸對稱表面上。在分壓器中，高和低歐姆電阻器都處于相同的襯底上。另外，具有比電阻器的膜材料低得多的電阻率的高導電結構也沉積在襯底上。該高導電結構意在用作接觸端子，并且它們采用電阻器的電阻膜材料與它們部分重疊這樣的方式而置于襯底上。

為了實現顯著超過一的電壓比，并同時減少分壓器的尺寸，已知的是，將高歐姆電阻器的電阻膜材料布置成長且窄的跡線，其中該跡線形狀類似蜿蜒的形式。術語蜿蜒的形式意味著該跡線恰好不是直線而是采用在小的襯底區域上實現長的長度這樣的方式彎曲。蜿蜒的形式例如可看起來像方波、三角波、正弦波、Z字形或（在三維情況下）螺旋形。這例如在對于厚膜電阻器的US?5,521,576和對于薄膜AC分壓器的US?7,079,004?B2中描述的。如也在那里公開的，低歐姆電阻器的低電阻值通常通過采用短且寬的跡線布置電阻膜材料而獲得。

一般，上文描述的電阻分壓器可以用于寬范圍的電壓水平，從低至中到高壓應用。盡管本發明源于例如ABB的KEVCD和KEVA傳感器類型的通常能適用于在3.6kV和36kV之間的電壓范圍的中壓傳感器的領域，本發明的應用領域不限于該電壓范圍。

對于大部分應用，可以確保分壓器比的某一高精度并且初始精度可以在變化的溫度和/或長時段內維持，這是可期望的。然而，不同的老化效應在電阻值和分壓器中電阻器的溫度系數兩者中導致漂移，其導致精度逐漸惡化。在US?5,521,576中，描述了對于厚膜電阻器，電阻器的穩定操作特性可以通過將電阻線的電阻組成采用連續模式直接印刷到襯底上而確保在期望的電阻值處，其中該電阻線具有這樣的長度：其比線的寬度至少大十倍。

發明人已經認識到對于分壓器，需要穩定的每個電阻器自身的電阻值并沒有那么多。相反，更重要的是確保電阻器的初始電阻值是準確的并且高和低歐姆電阻器兩者的操作特性的漂移都發生在相同的方向上并且具有可能相同的量使得電阻值的比以及由此分壓器的電壓比在整個操作溫度內或在長時間段內維持在它的初始值處。

相應地，本發明的目標是提供如上文描述的電阻分壓器，其以它的電壓比的提高的精度和溫度穩定性以及長期穩定性為特征。

發明內容

如已經提出的，該目標通過使分壓器中的高和低歐姆電阻器的漂移特性盡可能匹配而實現。對于該匹配的第一重要步驟是對分壓器中的所有電阻器使用相同的電阻膜材料。在復合材料的情況下，這意味著例如不僅使用相同種類的復合物而且使用具有幾乎相同電阻率的相同復合物。