本発明は、電流検出用抵抗器に係り、特に金属材からなる抵抗体を備えた金属板抵抗器に関する。

各種電気機器において、電流検出用の抵抗器が用いられている。特に、金属板抵抗器は、抵抗温度係数が小さい金属材からなる抵抗体の両端に高導電率金属の電極を備え、低い抵抗値が得られ、且つ抵抗温度係数が小さく、且つ熱放散性に優れ、高電流を高精度で検出できるので、各種の電流検出用途に広く用いられている(特許文献1参照)。

係る金属板抵抗器は、電気機器の小型化等の要望により、様々な配線構造に適用できることが望まれている。例えば、いわゆるジャンパとしての機能を備えることで、他の配線や電子部品を跨いで実装できると、基板設計の自由度が確保できる。

一方、例えば、Cu等からなる一対の電極間に抵抗体を介在させた構造の電流検出用抵抗器において、1mΩ以下などの低い抵抗値を実現しようとすると、電極間の距離をあまり広く(つまり抵抗体を長く)することはできない。したがって、上述のジャンパとしての機能と、低抵抗値の抵抗器としての機能を両立するためには、電極自体を長くすることが必要となる。

しかし、電極材として一般に用いられるCuは、抵抗温度特性が約4000ppm/℃であり、低抵抗値の抵抗器であればある程、電極材の抵抗温度特性の影響を受けるため、電流検出精度を保つことができないという問題が生じる。

特開2001−291601号公報

本発明は、上述の事情に基づいてなされたもので、ジャンパとしての機能と、低抵抗値の抵抗器としての機能を両立することができる電流検出用抵抗器を提供することを目的とする。

本発明の電流検出用抵抗器は、金属材からなる抵抗体と、該抵抗体よりも高導電率の金属材からなる一対の電極と、前記抵抗体と前記電極を接合して構成された金属板抵抗器であり、前記一対の電極は、第1電極と、該第1電極よりも長い第2電極からなり、該第2電極にスリットを形成し、該第2電極の一部を電圧検出のための端子とした、ことを特徴とする。

これにより、抵抗体の長さを短くして、低抵抗値の抵抗器とすることができ、且つ第2電極にスリットを形成し、該第2電極の一部を電圧検出のための端子としたことで、電極材料の高い抵抗温度係数の影響を排除して、高い精度の電流検出が行える。同時に、長い第2電極を備えることで、他の配線や電子部品を跨いで実装できるジャンパ機能を両立させることができる。

本発明の第1実施例の抵抗器の斜視図である。

上記抵抗器の(a)は平面図であり、(b)は正面図であり、(c)は右側面図である。

上記抵抗器の製造工程を示す図である。

上記抵抗器の実装パターン例を示す斜視図である。

上記抵抗器の他の実装パターン例を示す斜視図である。

本発明の第2実施例の抵抗器の斜視図である。

上記抵抗器の(a)は平面図であり、(b)は正面図であり、(c)は右側面図である。

本発明の第3実施例の抵抗器の斜視図である。

上記抵抗器の(a)は平面図であり、(b)は正面図であり、(c)は右側面図である。

本発明の第4実施例の抵抗器の斜視図である。

上記抵抗器の(a)は平面図であり、(b)は正面図であり、(c)は右側面図である。

本発明の第5実施例の抵抗器の斜視図である。

上記抵抗器の(a)は平面図であり、(b)は正面図であり、(c)は右側面図である。

本発明の第6実施例の抵抗器の斜視図である。

上記抵抗器の(a)は平面図であり、(b)は正面図であり、(c)は右側面図である。

以下、本発明の実施形態について、図1A乃至図7Bを参照して説明する。なお、各図中、同一または相当する部材または要素には、同一の符号を付して説明する。

図1A−1Bは本発明の第1実施例の電流検出用抵抗器を示す。この抵抗器は、金属材からなる抵抗体11と、該抵抗体よりも高導電率の金属材からなる一対の電極12,13と、抵抗体11と電極12,13を接合して構成された金属板抵抗器である。抵抗体11はCu−Ni系、Cu−Mn−Ni系、Ni−Cr系、Fe−Cr系、等の金属材からなり、これらの材料は、低い固有抵抗値を有すると共に、抵抗温度係数(TCR)が低く、これにより低い抵抗値で且つ低い抵抗温度係数の金属板抵抗器の提供が可能となる。

抵抗体11の電流が流れる方向の両端には、Cu等の抵抗体よりも高導電率の金属材からなる一対の電極12,13を備える。抵抗体11と電極12,13はそれぞれの端面が突き合わせて接合されている。第1電極12および第2電極13は共に屈曲部Cを備え、第2電極13は第1電極12よりも長く、配線層または他の部品を跨ぎ、ジャンパとしての機能を備える。

しかしながら、Cuは抵抗温度特性が約4000ppm/℃であり、低抵抗値の抵抗器であればある程、電極材の抵抗温度特性の影響を受けることは前述したとおりである。そこで、一対の電極は、第1電極12と、該第1電極よりも長い第2電極13からなり、該第2電極13にスリット14を形成し、該第2電極13の一部を電圧検出のための端子15としている。

スリット14の終端は、抵抗体11に到達していない。抵抗体11とスリット14の終端との間隔は0.1−1mm程度とするのが好ましい。これにより、抵抗体の長さを短くして、低抵抗値の抵抗器とすることができ、且つ第2電極13にスリット14を形成し、該第2電極13の一部を電圧検出のための端子15としたことで、端子15には電流が流れず抵抗体近傍の電圧を検出でき、電極材料の高い抵抗温度係数の影響を排除して、高い精度の電流検出が行える。すなわち、ジャンパ機能と高精度電流検出機能を両立させることができる。

第1電極12と第2電極13とは、配線パターン(図3A,3B参照)に当接するハンダメッキ層等からなる実装部Dを備えており、抵抗体11は、第1電極12の実装部Dの近傍に設けられている。抵抗体11が一方の電極12に片寄っているので、抵抗体11の発熱は実装部Dを介して実装基板側へ放熱することができる。これにより、熱放散性に優れた電流検出用抵抗器とすることができる。

図2はこの抵抗器の製造工程を示す。まず、(a)に示すように、Cu−Ni系等の金属材からなる帯状抵抗材21と、Cu等の高導電率金属材からなる帯状電極材22,23を準備する。そして、(b)に示すように、それぞれの端面を突き合わせて、電子ビーム溶接、レーザービーム溶接等により溶接する。これにより、帯状の抵抗材21の両側に電極材22,23を接合した抵抗器素材が得られる。

次に、(c)に示すように、個片化のためのスリット24をダイサ等により形成する。スリット24が到達していない部分は個片化部分を共通に保持する連結部25となる。スリット24により個片化された抵抗材21と電極材23が、後に抵抗体11と第2電極13となる。そして、(d)に示すように、一次フォーミングにより屈曲部Cを形成する。屈曲部Cはプレスやローラ加工等により形成する。

次に、(e)に示すように、検出端子形成のためのスリット14をダイサ等により形成する。これにより、第2電極13部分に電圧検出のための端子15が形成される。そして、(f)に示すように、二次フォーミングにより、プレスやローラ加工等により屈曲部Cを形成する。そして、(g)に示すように、連結部25から切断することで、個片化した抵抗器10が得られる。抵抗器10の電極実装面にはハンダメッキ層等からなる実装部Dが形成される。

図3Aは実装基板における配線パターン例を示す。この例は、抵抗器10を電流検出用途に使用する場合である。電流が流れる配線パターン31には、抵抗器10の第1電極12を固定するランド31aを備え、配線パターン32には、抵抗器10の第2電極13を固定するランド32aを備える。従って、抵抗体11の発熱が近傍に配置された電極12からランド31aを介して実装基板に放熱される。

電圧を検出する配線パターン33には、電圧検出端子15を固定するランド33aを備え、他方の電圧を検出する配線パターン34は配線パターン31に接続されている。検出対象の電流は、配線パターン31から電極12,抵抗体11,電極13を通り、配線パターン32に流れる。その電流により抵抗体11の両端に生じる電圧は、配線パターン33,34を介して図示しない電圧検出装置により検出される。

図3Bも実装基板における配線パターン例を示す。この例は、抵抗器10を他の部品の上方を跨ぐジャンパ用途としても使用する場合である。他の部品等を跨ぐため、電極13を長くしても、スリット14で分離された電圧検出端子15を備えるので、ジャンパとして機能させつつ、且つ高精度の電流検出が可能となる。なお、発熱部分である抵抗体11は他の部品35の上方を避けて配置できるので、他の部品35への抵抗体11の発熱の影響が抑制される。

図4A−4Bは本発明の第2実施例の抵抗器10Aを示す。この実施例では、第2電極13を折り返すことで、インダクタンスの影響を受けにくくした構造である。この場合も、一方の電極13が長くなるが、スリット14を抵抗体11の近傍まで配置することで、上述したように、高精度の電流検出が可能となる。

また、抵抗体11と第2電極13の間隔部分36に、熱伝導性の良好な樹脂を充填することが好ましい。これにより、抵抗体11の発熱を第1電極12側のみならず、第2電極13側および電圧検出端子15側から実装基板に逃がすことが可能となる。また、発熱により抵抗体11は上下方向に伸縮するので、電極12,13のはんだ接合部への応力が生じにくいというメリットもある。

図5A−5Bは本発明の第3実施例の抵抗器10Bを示す。この実施例では、第1電極12の端部において、抵抗体11と第2電極13の端部を重ね合わせて接合した構造としている。すなわち、第1電極12と、抵抗体11と、第2電極13とを重ね合わせた部分で一方の段差を形成し、第2電極13の屈曲部Cで他方の段差を形成し、配線や他の部品を跨ぐジャンパ機能を持たせたものである。

これにより、抵抗体11の電流が流れる方向の長さを短くでき(抵抗体11の厚みとすることができ)、且つ電流が流れる方向に垂直な面の面積を大きくできるので、例えば100μΩ以下等のより低い抵抗値を実現できる。そして、スリット14が抵抗体11の近傍に延びていることで、高い精度の電流検出が行えることは上述の各実施例と同様である。さらに、抵抗体11が電極12の上面に配置されているので、実装基板への熱放散性も良好である。

図6A−6Bは、本発明の第4実施例の抵抗器10Cを示す。この実施例は、屈曲部等による段差を設けず、平板状にしたものである。スリット14は前述した各実施例と同様に、第2電極13に形成し、該第2電極の一部を電圧検出のための端子15としている。

図6C−6Dは、本発明の第5実施例の抵抗器10Dを示す。この実施例も、屈曲部等による段差を設けず、平板状にしたものである。この例では、スリット14は第2電極13の側面から内方に延び、折れ曲がり、その終端は抵抗体11の近傍に延びている。これにより、電圧検出端子15で抵抗体11の近傍の電圧を検出しつつ、第2電極13の面積を大きく取ることができる。

図7A−7Bは、本発明の第1実施例の抵抗器10の変形例10Eを示す。この実施例は、第1電極12にもスリット14aを設け、第1電極12に電圧検出端子15aを設けたものである。これにより、Cuの高い抵抗温度係数の影響を、第1電極12側においても排除でき、より精度の高い電圧検出を行える。

これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

本発明は、高精度の電流検出機能とジャンパ機能を併せ備えた電流検出用抵抗器に好適に利用可能であり、特に金属板抵抗器に好適に利用可能である。