特許 6694038 シャント抵抗素子の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6694038

(24)【登録日】2020年4月20日

(45)【発行日】2020年5月13日

(54)【発明の名称】シャント抵抗素子の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01C 13/00 20060101AFI20200427BHJP

   G01R 15/00 20060101ALI20200427BHJP

   H01C 7/00 20060101ALI20200427BHJP

   H01C 17/00 20060101ALI20200427BHJP

【ＦＩ】

   H01C13/00 J

   G01R15/00 500

   H01C13/00 Z

   H01C7/00 600

   H01C17/00 200

【請求項の数】1

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2018-217090(P2018-217090)

(22)【出願日】2018年11月20日

(62)【分割の表示】特願2013-219209(P2013-219209)の分割

【原出願日】2013年10月22日

(65)【公開番号】特開2019-71418(P2019-71418A)

(43)【公開日】2019年5月9日

【審査請求日】2018年11月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000105350

【氏名又は名称】ＫＯＡ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002572

【氏名又は名称】特許業務法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】知久 里志

(72)【発明者】

【氏名】菊地 孝典

【審査官】 田中 晃洋

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−１８６２５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１１１５０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−０８３１７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２６７７０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２３２００７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０４８８２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｃ １３／００

Ｇ０１Ｒ １５／００

Ｈ０１Ｃ ７／００

Ｈ０１Ｃ １７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

本体部と、前記本体部の両端に設けられた第１及び第２の端子部と、を有するシャント抵抗素子の製造方法であって、
金属材からなるシート状またはフープ状の板状体を準備し、
前記板状体に、前記端子部の外周形状を画定するための孔を形成し、且つ、前記本体部の側部において板状体と連結した第１の連結部を形成する工程と、
前記板状体に金属膜を形成する工程と、
前記第１の連結部において切断する工程と、を有することを特徴とするシャント抵抗素子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シャント抵抗素子及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、自動車の電装化技術等の進歩に伴って、エンジン、エアコン等の制御を行うＥＣＵ（Electronic Control Unit）の搭載数が増大している。このため、ＥＣＵの小型化が要求されている。平面的な実装構造を用いると小型化には限界があるため、三次元的な実装構造が採用されてきている。

【0003】

シャント抵抗器においては、ＰＣＢに、はんだ実装され、ＰＣＢの配線パターン上に形成された擬似的なケルビン端子で電気特性を検出する方法がある。その一方で、ＰＣＢにはんだ実装し、シャント抵抗器の端子上面にワイヤーボンディングを行って電気特性を検出することによって、ＥＣＵの小型化を実現しようとする方法が検討されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−２３３７０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、シャント抵抗器が実装される基板配線（ランド）は、小型化を実現するために段差を有する場合が生じる。そのような同一平面にないランドへの実装に対応するため、例えばランドに接着するシャント抵抗器の２つ端子をランドの段差に合わせた形態とする必要がある。

【0006】

このような場合には、２つの端子の構造が異なるためシャント抵抗器の実装方向を端子に依存させて合わせる必要があるが、シャント抵抗器は小形であるため、端子の立体構造の違い（段差）のみで方向を確認することは容易ではない。

【0007】

また、電流検出においては、シャント抵抗器の特性はより高精度であることも要求されている。

【0008】

本発明は、シャント抵抗器などの抵抗素子における端子の方向の確認を容易にする技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一観点によれば、本体部と、前記本体部の両端に設けられた第１及び第２の端子部と、からなる抵抗素子であって、前記本体部の少なくとも一方の側部に突出部などの特徴形状を備えたことを特徴とする抵抗素子が提供される。

【0010】

前記突出部により、端子部（例えば、長手方向）の方向性を識別可能としたジャンパー素子または抵抗素子となる。

【0011】

前記本体部の両側部にそれぞれ第１の突出部と第２の突出部とを備え、前記第１の突出部と前記第２の突出部とは（特徴）形状が異なることを特徴とする。

【0012】

第１の突出部と第２の突出部の例えば上面から見た特徴形状を異ならせることで、端子部（長手方向）の方向性の識別力を向上させることができる。

【0013】

さらに、前記本体部の金属材を被覆する被覆材を有することを特徴とする。

【0014】

前記第１の突出部と前記第２の突出部とのいずれか一方の端部は、前記被覆材により覆われていないことを特徴とする。

【0015】

本発明の他の観点によれば、本体部と、前記本体部の両端に設けられた第１及び第２の端子部と、前記本体部の少なくとも一方の側部に突出部を有する抵抗素子の製造方法であって、金属材からなるシート状またはフープ状の板状体を準備し、前記板状体に、前記端子部の外周形状を画定するための孔を形成し、且つ、前記本体部の側部において板状体と連結した第１の連結部を形成する工程と、前記第１の連結部において切断することによって本体部の側部に突出部を形成する工程と、を有することを特徴とする抵抗素子の製造方法が提供される。

【0016】

ここで、前記第１の連結部における切断位置に依存する前記突出部の突出量により前記本体部の抵抗値を調整する工程を有することを特徴とする。

【0017】

前記本体部の他の側部に第２の連結部が形成され、前記第２の連結部において切断する工程を有することを特徴とする。

【0018】

ここで、前記第２の連結部には、予め少なくとも１の孔が形成されており、前記第２の連結部を前記孔の形成部において切断することにより、前記本体部の他の側部に複数の突出部が形成されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、シャント抵抗器などの抵抗素子における方向の確認を容易にする技術を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施の形態による抵抗素子の例としてシャント抵抗器を基板配線に実装して電流監視を行っている様子を示す図である。

【図2】図２は、シャント抵抗器の側断面図である。

【図3】図３は、シャント抵抗器の斜視図である。

【図4】本発明の第１の実施の形態によるシャント抵抗器の一構成例を示す図である。

【図5】本発明の第２の実施の形態によるシャント抵抗器の一構成例を示す図である。

【図6A】製造方法の一例として第２の実施の形態によるシャント抵抗器を製造する工程の概要を１図面で示す図であり、Ｔ１からＴ９までに示す図は、異なる工程後の構造を示している。

【図6B】（ａ）から（ｅ）までは、シャント抵抗器を製造する工程を示す図である。

【図7】シャント抵抗器の突出部を変更した変形例を示す図である。

【図8】図６ＡのＴ８において、位置Ｐ１と位置Ｐ２との突出方向に異なる位置のいずれかで切断することで突出部Ａの寸法を変更し、シャント抵抗器の本体部の抵抗を調整した様子を示す図である。

【図9】Ｃｕなどのシートに、無電界メッキなどでＮｉ−Ｐなどを被覆し後に突出部で抵抗器を切り離す様子を示す図である。

【図10】図９のＩａ−Ｉｂ線に沿った断面図である。

【図11】図９のＩｃ−Ｉｄ線に沿った断面図である。

【図12】図６Ａ、Ｂに示す切断方向とは異なる方向で切断してシャント抵抗器を形成する様子を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の一実施の形態による抵抗素子について図面を参照しながら詳細に説明する。シャント抵抗器は、平板状またはリボン状の金属材を屈曲して抵抗体として用い、その両端に電極を配設した低抵抗器であり、放熱性が良好で電流容量が大きくとれるため、電流検出用抵抗器等に広く用いられている。この電極構造としては、上述した金属材にめっき電極を形成することが一般に行われている。

【0022】

図１は、本実施の形態による抵抗素子の例としてシャント抵抗器を基板配線に実装して電流監視を行っている様子を示す図であり、図２は、シャント抵抗器の側断面図である。図３は、シャント抵抗器１の斜視図である。図１、図２に示すように、シャント抵抗器１は、本体部１ａと、その長手方向の両端に位置する端子部Ａ、端子部Ｂと、を有している。図２に示すように、シャント抵抗器１の端子部Ａは、基板配線３の一方に、シャント抵抗器１の端子部Ｂは、基板配線３の他方に、その裏面が基板配線３の上面（ワイヤなどの電流配線と接触する接触面）に接着するように配置され、端子部Ａ、端子部Ｂは、電流監視ＩＣ５に、ボンディングワイヤ７などにより接続されている。ここで、端子部Ａの下面と端子部Ｂとの下面とは、本体部１ａを水平に位置させた場合に、例えば、基板配線３の段差分ｔだけ位置が異なっている。すなわち、断面構造に方向性がある。

【0023】

このように、シャント抵抗器１には、端子部Ａと端子部Ｂとの位置に関する方向性が存在するため、シャント抵抗器１を図１のように実装しようとする場合に、シャント抵抗器１の方向を知ることが重要である。

【0024】

そこで、図３に示すように、本実施の形態によるシャント抵抗器１では、端子部Ａと端子部Ｂとを見分けやすくするため、本体部１ａの端子部Ａ−端子部Ｂとを結ぶ方向と交差する方向（図では直交する方向）に、本体部１ａの少なくとも一方側の側面から突出する突出部Ｃを設けた。すなわち、短手方向に突出部Ｃを設けている。突出部Ｄについては後述する。

【0025】

ここでは、突出部Ｃを設けることにより、端子部の方向を知るようにしたが、本体部１ａの形状を異なるようにすれば、端子部Ａと端子部Ｂとの方向は識別できるため、凹部を設けるなどの方法もあり、形状により方向性を知ることが出来れば、そのための方法を限定するものではない。突出部でなくても、特徴的な形状である特徴形状であれば良い。以下では、識別するための構造として突出部を設ける場合を例にして説明を行う。

【0026】

尚、長手方向、短手方向とは便宜上用いた用語であり、長手方向とは抵抗器を利用する場合の電流が流れる方向であり、寸法により限定したものではない。

【0027】

図４は、本発明の第１の実施の形態によるシャント抵抗器の上面からみた一構成例を示す図である。シャント抵抗器１は、金属材からなる本体部１ａと、本体部１ａの両端の端子部Ａ・Ｂと、本体部の一方の側部に突出部Ｃを備えている。これにより、図２に示すように、一方の端子部Ａと、他方の端子部Ｂとは形状（構造）が異なり、方向性を有する場合であっても、突出部Ｃの本体部１ａからの突出方向により、端子部Ａ・Ｂの方向を識別可能としている。

【0028】

以上に説明したように、本実施の形態によるシャント抵抗器によれば、本体部１ａに突出部を設け、その突出方向に基づいて、端子部Ａ・Ｂの方向を識別することが可能なため、簡単な構造で基板配線への実装方向を判定して実装を行うことができる。

【0029】

次に、本発明の第２の実施の形態について説明を行う。

【0030】

図５は、本発明の第２の実施の形態によるシャント抵抗器の一構成例を示す図である。シャント抵抗器１は、金属材からなる本体部１ａと、本体部１ａの両端の端子部Ａ・Ｂと、本体部１ａの一方の側部に突出部Ｃと、他方の側部から突出部Ｃとは異なる突出形状を有する突出部Ｄとを備えている。これにより、図２に示すように、一方の端子部Ａと、他方の端子部Ｂとは形状（構造）が異なり、方向性を有する場合であっても、突出部Ｃと突出部Ｄとの突出形状の相違に基づいて、端子部Ａ・Ｂの方向を識別可能としている。

【0031】

次に、上記の各実施の形態によるシャント抵抗器の製造方法について説明する。まず、板状（帯状）の抵抗用材料としては、Ｃｕ、Ｃｕ−Ｎｉ系、Ｃｕ−Ｍｎ系などの金属の板材を用い、或いは、それに無電解めっき法によりＮｉ−Ｐ被膜を形成したものが用いられることができる。

【0032】

図６Ａは、製造方法の一例として第２の実施の形態によるシャント抵抗器を製造する工程の概要を１図面で示す図であり、Ｔ１からＴ９までに示す図は、異なる工程における平面構造を示している。一方、図６Ｂは、製造工程順に構造を示す図である。まず、図６ＡのＴ１−Ｔ２及び図６Ｂ（ａ）に示すように、フープ状の金属材であるシート４１に関して、後に突出部Ｄ（Ｄ１，Ｄ２）を形成するための孔３１ａをパンチなどにより形成する。なお、シート４１として、図６Ａ等では、長尺状の板材であるフープ状もしくはリボン状の金属材を用いているが、縦横方向に多数の抵抗器を配列して製造することが可能な平板状（シート状）の金属材を用いてもよい。次に、図６ＡのＴ２−Ｔ３及び図６Ｂ（ｂ）に示すように、シート（板状体）４１に、端子部Ａ、Ｂの長手方向の外縁を形成するための第１の孔３３ａを、長手方向に複数形成する。これにより、１つのシャント抵抗器の端子部Ａ・Ｂの端面を画定することができる。

【0033】

次に、図６ＡのＴ４−Ｔ５及び図６Ｂ（ｃ）に示すように、シャント抵抗器１の端子部Ａ，Ｂの短手方向の側面を画定するとともに、本体部１ａの一方に突出部を形成するための第２の孔３５ａを長手方向に複数形成する。次に、図６ＡのＴ６、Ｔ７に示すように、２回のプレス加工（加工１、加工２）によって、本体部１ａが端子部Ａ・Ｂより隆起した形状に加工して、本体部１ａと端子部Ａ・Ｂを形成し、また、端子部Ａを端子部Ｂよりも段差分ｔだけ高い段差を有するように加工して、図３のように端子部Ａと端子部Ｂとの高さの差を設ける。なお、図６Ａにおいて、上下２列の製品列が形成されており、上列はそれぞれ右側が端子部Ａ（高い段差を有する）、左側が端子部Ｂ（端子部Ａよりも低い段差）とされ、下列はそれぞれ左側が端子部Ａ、右側が端子部Ｂとされる。
本体部１ａの両側面において、シート４１と連結する第１及び第２の連結部（図６Ｂ（ｃ）における第１の連結部３７ａ・第２の連結部３７ｂ）が形成されている。

【0034】

次いで、図６ＡのＴ８及び図６Ｂ（ｄ）に示すように、プレスＰ等により、突出部Ｃの突出量を調整しながら突出部Ｃを形成する。なお、図６Ｂ（ｄ）においてプレスＰは複数個をプレスするようにしているが、図６ＡのＴ８に示すように個々にプレスするようにしてもよい。すなわち、本体部１ａの短手方向の外側の第１の連結部３７ａを切断して端面を露出させ、第２の孔３５ａの短手方向の外側の開口領域とともに、板状体４１の短手方向の外縁部を板状体４１から切り離す。すると、図６ＡのＴ９及び図６Ｂ（ｅ）に示すように、シャント抵抗器１のうち突出部Ｄ側のみがシート内側（本体）４５に連結された構造を得ることができる。ここでは、突出部Ｄとして２箇所の第２の連結部３７ｂでシート内側（本体）４５に連結されているため、この第２の連結部３７ｂにおいてシャント抵抗器とシート内側（本体）４５とを切断すると、突出部Ｄが形成される。孔３１ａの数により突出部Ｄの数を調整することができる。なお、孔３１ａは第２の連結部３７ｂの略中心に形成しているが、形成位置を偏らせることによって方向性を識別するようにすることも可能である。

【0035】

すなわち、本体部１ａの短手方向の内側の端面を切断により露出させ、第２の孔３５ａの短手方向の内側の開口領域とともに、板状体４１の短手方向の内縁部であるシート内側（本体）４５を板状体４１から切り離すことができる。

【0036】

なお、図７に例示するように、シャント抵抗器の突出部は、その位置及び数を任意に変更することができる。

【0037】

図８に示すように、図６ＡのＴ８において、突出部Ｃを形成するための切断工程において、位置Ｐ１と位置Ｐ２との突出部Ｃの突出方向に異なる位置のいずれかで切断することで突出部Ｃの寸法を変更できるため、シャント抵抗器の本体部１ａの抵抗を調整することができる。したがって、位置Ｐ１で切断した抵抗器と、位置Ｐ２で切断した抵抗器の、抵抗値の異なる２種類の抵抗器を、同じシート４１から製造することが可能となる。また、切断前に端子部Ａ，Ｂ間の抵抗値を測定し、得られた値に応じて突出部Ｃを形成する第１の連結部３７ａの切断位置を定めるようにしてもよい。この場合、予め、切断位置の移動に対する抵抗値の変化率を測定しておくとよい。また、同じシートから予め個片化した抵抗器の抵抗値を測定し、その値に応じて未だ切断していない第１の連結部３７ａの切断位置を定めてもよい。突出部Ｄを形成する第２の連結部３７ｂの切断位置を調整してもよく、双方の連結部３７ａ・３７ｂの切断位置を調整しても良い。

【0038】

尚、図６ＡのＴ９の工程を終えた後に、Ｃｕなどのシート４５に、図９に示すように全面に無電界メッキなどでＮｉ−Ｐなどを被覆すると、図１０（図９のＩａ−Ｉｂ線に沿った断面図）のように、Ｎｉ−Ｐなどの金属膜１ｘで被覆されたシャント抵抗器１が作成できる。尚、突出部Ｄはシート内側（本体）４５と連結した状態で金属被膜を形成するため、切断後における図９のｉｃ−Ｉｄ線に沿った断面は、図１１に示すように、突出部Ｄの端部が金属膜１ｘに被覆されない構造となる。しかし、端子部Ａ，Ｂはシート内側（本体）４５から分離した状態で金属膜を形成するため、端子部Ａ，Ｂは金属膜１ｘにより被覆される。したがって、実装部分やボンディングワイヤの接続部分には金属膜１ｘを形成し、且つ、シートの状態でメッキをすることができる。このようにすれば、切断前に複数のシャント抵抗器を一括してメッキすることができるため、工程が簡単化する。なお、金属膜１ｘは、Ｎｉなどの被膜を電解メッキにより形成してもよい。

【0039】

図６Ａに示すように、短手方向に対をなす第２の孔３５ａを形成する長手方向のシート内側（本体）４５の第２の開口領域と長手方向で繋がる位置に、予め少なくとも１の孔３１ａを形成しておくことにより、短手方向の内縁部からシャント抵抗器１を切り離すにおいて、本体部１ａの突出部のうち短手方向の側部の突出部Ｄの数を調整することができる。

【0040】

また、短手方向に対をなす第２の孔３５ａ間の長手方向の板状体４１の加工形状に依存させて、本体部１ａの突出部の短手方向の側部の突出形状を識別可能とすることで、例えば、図６Ｂ（ａ）〜（ｃ）のように、内側の第２の孔３５ａ間に１つの孔３１ａを設けると、図７（ｂ）のように、突出部の数を一方で１、他方で２とすることができる。

【0041】

以上に説明したように、本実施の形態による製造方法により、２つの端子部を有するシャント抵抗器の方向を上から見て簡単に識別することが可能である。

【0042】

尚、図７の第１と第２の突出部の配置を反対にして、最初に第２の突出部を切断するようにしても良い。

【0043】

次に、本発明の第３の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１２は、図６Ａに示す切断方向とは異なる方向で切断してシャント抵抗器を形成する様子を示す図である。シート４１に、端子部を画定する２つの向き合うコの字状の孔６１と、その間に設けられたコの字の先端方向の孔６３とを形成し、プレスＰで切断していく。すると、第１、第２の実施の形態と同様の形態を有するシャント抵抗器１（斜線部）を作成することができる。

【0044】

以上に説明したように、本発明の各実施の形態によれば、本体部１ａの両端に端子部Ａ・Ｂを有するシャント抵抗器１において、その方向を識別できるように本体部１ａからの突出部を少なくとも一方に形成しておく。これにより、小型化を図った立体形の端子部の高さが異なるようにした場合でも、設置方向を正しくすることができ、工程を容易にすることができる。また、突出部の大きさにより、抵抗値を調整することができるため、高精度な抵抗器を製造することができる。

【0045】

上記の実施の形態において、添付図面に図示されている構成等については、これらに限定されるものではなく、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

【0046】

また、本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれるものである。

【産業上の利用可能性】

【0047】

本発明は、抵抗器に利用可能である。

【符号の説明】

【0048】

１…シャント抵抗器、１ａ…本体部、Ａ、Ｂ…端子部、Ｃ、Ｄ…突出部、３…基板配線、５…電流監視ＩＣ、７…ワイヤ、３３ａ…第１の孔、３５ａ…第２の孔、４１…板状体。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】