特許 7341594 シャント抵抗モジュール

(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】

(24)【登録日】2023-09-01

(45)【発行日】2023-09-11

(54)【発明の名称】シャント抵抗モジュール

(51)【国際特許分類】

   G01R 15/00 20060101AFI20230904BHJP

   H01C 13/00 20060101ALI20230904BHJP

   H01C 13/02 20060101ALI20230904BHJP

【ＦＩ】

G01R15/00 500

H01C13/00 J

H01C13/02 B

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019187875

(22)【出願日】2019-10-11

(65)【公開番号】P2021063698

(43)【公開日】2021-04-22

【審査請求日】2022-09-01

(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】110004185

【氏名又は名称】インフォート弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(74)【代理人】

【識別番号】100121049

【弁理士】

【氏名又は名称】三輪 正義

(72)【発明者】

【氏名】原 一裕

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 保

【審査官】島田 保

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－４５１５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１５０８７０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】実開昭６３－１９７３２６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開平１－１１６４０１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００５－３０２８５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ １５／００

Ｇ０１Ｒ １９／００

Ｈ０１Ｃ １３／００

Ｈ０１Ｃ １３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の柱状の抵抗体及び、前記抵抗体の両端に電極を備えたシャント抵抗器と、
前記抵抗体を収容可能な複数の貫通孔及び、前記貫通孔に挿入された前記シャント抵抗器の前記電極間の電圧を検出するための複数の電圧検出端子を備えた基板と、を具備し、
各電圧検出端子は、前記シャント抵抗器の重心の近傍に集約されることを特徴とするシャント抵抗モジュール。

【請求項2】

前記シャント抵抗器の重心と、複数の前記電圧検出端子の重心とが一致していることを特徴とする請求項１に記載のシャント抵抗モジュール。

【請求項3】

前記電圧検出端子の夫々から信号線が、同一の高さ位置から引き出されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシャント抵抗モジュール。

【請求項4】

前記シャント抵抗器の重心と、各電圧検出端子とが、前記基板の高さ方向の同一線上で一致していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のシャント抵抗モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、シャント抵抗器を備えたシャント抵抗モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、パワー半導体装置等の電流を検出するために、シャント抵抗器が用いられる。

【0003】

シャント抵抗器は、特許文献１に示すような面実装タイプや板状の構造体が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１３－２０１３３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

パワー半導体装置等の高電圧用途（電流検出）において、大電流に対応したシャント抵抗器の構造が求められ、その結果、シャント抵抗器の寸法は大きくなり、基板に対する実装面積が増大する問題があった。

【0006】

そこで本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、小型化で、大電流に対応可能であり、精度良く電流検出を行うことができるシャント抵抗モジュール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】

【0007】

本発明の一態様のシャント抵抗モジュールは、複数の柱状の抵抗体及び、前記抵抗体の両端に電極を備えたシャント抵抗器と、前記抵抗体を収容可能な複数の貫通孔及び、前記貫通孔に挿入された前記シャント抵抗器の前記電極間の電圧を検出するための複数の電圧検出端子を備えた基板と、を具備し、各電圧検出端子は、前記シャント抵抗器の重心の近傍に集約されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明のシャント抵抗モジュールによれば、シャント抵抗器を構成する複数の柱状の抵抗体を、基板に設けられた各貫通孔に夫々収容し、また、複数の電圧検出端子を、シャント抵抗器の重心の近傍に集約した。これにより、小型化で、大電流に対応可能な構造にできるとともに、電圧検出端子に対し、シャント抵抗器に電流が流れた際に生じる磁束の影響を低減することができ、精度良く電流検出を行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１Ａは、第１の実施の形態に係るシャント抵抗モジュールの平面図であり、図１Ｂは、第１の実施の形態に係るシャント抵抗モジュールの裏面図である。

【図2】図１Ａに示すＡ－Ａ線に沿って切断し矢印方向から見たシャント抵抗モジュールの断面図である。

【図3】図３Ａ及び図３Ｂは、基板に挿通されたシャント抵抗器を示す部分拡大断面図である。

【図4】磁束のキャンセル効果を説明するためのシャント抵抗モジュールの概念図である。

【図5】２個のシャント抵抗器と、電圧検出端子の配置例を示す部分拡大平面図である。

【図6】３個のシャント抵抗器と、電圧検出端子の配置例を示す部分拡大平面図である。

【図7】４個のシャント抵抗器と、電圧検出端子の配置例を示す部分拡大平面図である。

【図8】８個のシャント抵抗器と、電圧検出端子の配置例を示す部分拡大平面図である。

【図9】図９Ａは、電圧検出端子からの信号線の取り出し位置を説明するためのシャント抵抗モジュールの概念図（斜視図）であり、図９Ｂは、図９Ａの断面模式図である。

【図10】図１０Ａは、信号線の引き出し例を示す内層面図であり、図１０Ｂは、ＧＮＤ線の引き出し例を示す内層面図であり、図１０Ｃは、積層基板の断面模式図である。

【図11】信号線を基板の表面から取り出した変形例を示すシャント抵抗モジュールの概念図である。

【図12】第２の実施の形態に係るシャント抵抗モジュールの概念斜視図である。

【図13】第３の実施の形態に係るシャント抵抗モジュールの分解斜視図である。

【図14】図１４Ａは、第３の実施の形態に係るシャント抵抗モジュールの表面斜視図であり、図１４Ｂは、裏面斜視図である。

【図15】第３の実施の形態に係るシャント抵抗モジュールを裏面から見た分解斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係るシャント抵抗モジュールについて説明する。

【0011】

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、大電流に対応すべく、シャント抵抗器を、基板に平面的に配置する構成から基板に挿通する構成に変更するとともに、シャント抵抗器に電流が流れた際に生じる、電圧検出端子への磁束の影響を抑制すべく本発明を開発するに至った。

【0012】

すなわち、本実施の形態のシャント抵抗モジュールは、
（１）複数の柱状の抵抗体及び、抵抗体の両端に電極を備えたシャント抵抗器と、
（２）抵抗体を収容可能な複数の貫通孔及び、貫通孔に挿入されたシャント抵抗器の電極間の電圧を検出するための複数の電圧検出端子を備えた基板と、を具備し、
（３）各電圧検出端子は、シャント抵抗器の重心の近傍に集約される、ことを特徴とする。
以下、第１の実施の形態のシャント抵抗モジュール１の構造について説明する。

【0013】

＜第１の実施の形態のシャント抵抗モジュール１＞
図１Ａは、第１の実施の形態に係るシャント抵抗モジュールの平面図であり、図１Ｂは、第１の実施の形態に係るシャント抵抗モジュールの裏面図である。図２は、図１Ａに示すＡ－Ａ線に沿って切断し矢印方向から見たシャント抵抗モジュールの断面図である。図３Ａ及び図３Ｂは、基板に挿通されたシャント抵抗器を示す部分拡大断面図である。

【0014】

図１Ａ、図１Ｂ及び図２に示すように、シャント抵抗モジュール１は、複数のシャント抵抗器２と、シャント抵抗器２の抵抗体４を収容可能に支持する基板３と、を具備する。

【0015】

（シャント抵抗器２）
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、シャント抵抗器２は、高さ方向（Ｚ方向）に高さを有する柱状（棒状）であり、例えば、円柱形状で形成される。

【0016】

シャント抵抗器２は、柱状の抵抗体４と、抵抗体４の上下両端に配置される第１の電極５及び第２の電極６を有して構成される。第１の電極５及び第２の電極６は、抵抗体４より電気抵抗値が低い。材質を限定するものではないが、例えば、抵抗体４は、Ｃｕ－Ｎｉ系、Ｃｕ－Ｍｎ系、Ｎｉ―Ｃｒ系等の金属であり、電極５、６は、Ｃｕ等の金属である。図３Ａでは、抵抗体４の上端に位置する第１の電極５の径が、抵抗体４の径よりも大きく、また、基板３に形成された貫通孔７の径よりも大きい。また、図３Ａでは、抵抗体４の下端に位置する第２の電極６の径は、抵抗体４の径と略同一である。上記したように、第１の電極５の径は、基板３の貫通孔７の径より大きいため、シャント抵抗器２を基板３の貫通孔７に挿入すると、第１の電極５は、基板３の表面３ａに引っかかり抜け止めとなる。図３Ａに示すように、シャント抵抗器２の第１の電極５は、基板３の表面３ａに形成された表面導通部１０に半田層２０を介して電気的に接続される。また、シャント抵抗器２の第２の電極６は、基板３の裏面３ｂに形成された裏面導通部１１に半田層２０を介して電気的に接続される。図３Ａに示すように、抵抗体４は、貫通孔７内に収容される。

【0017】

図３Ａでは、第２の電極６と、基板３の貫通孔７との間に多少の隙間が空く場合でも、貫通孔７内に収容された抵抗体４に半田が乗らないように保護されており、抵抗特性に影響を与えない。

【0018】

図３Ｂに示すシャント抵抗器２の第２の電極６は、図３Ａと異なって、抵抗体４の径より多少大きいが、第１の電極５の径に比べて小さい。例えば、図３Ｂに示す第２の電極６の径は、貫通孔７の径と略同一である。これにより、シャント抵抗器２を第２の電極６側から貫通孔７へ挿入することができる。図３Ｂでは、シャント抵抗器２を貫通孔７へ挿入した状態では、第２の電極６の一部が、基板３の貫通孔７内に入っている。第２の電極６は、貫通孔７との隙間を埋めており、半田層２０が、該隙間へ侵入するのを効果的に防止するとともに、第２の電極６と裏面導通部１１との間を半田層２０を介して適切に導通接続することができる。

【0019】

（基板３）
図１Ａ、図１Ｂ及び図２に示すように、基板３には、シャント抵抗器２の抵抗体４を収容可能な複数の貫通孔７と、複数の電圧検出端子８が形成されている。基板３は、例えば、プリント基板であり、基板３の表面３ａ或いは裏面３ｂには、シャント抵抗器２の他に図示しない各種電子部品が搭載されている。

【0020】

図１Ａ及び、図１Ｂに示す実施の形態では、基板３に支持されるシャント抵抗器２の数は４個であるため、基板３にも４個の貫通孔７が形成される。各貫通孔７は、基板３の表面（第１の面）３ａから、表面３ａに相対向する裏面（第２の面）３ｂにかけて形成される。図２に示すように、表面３ａと裏面３ｂは、ＸＹ平面に平行な面であることが好ましい。

【0021】

基板３の表面３ａには、図３Ａに示す表面導通部１０が設けられており、基板３の裏面３ｂには、図３Ａに示す裏面導通部１１が設けられている。表面導通部１０は、バスバー等の外部配線部材１４を電気的に接続するための導通設置部１２に連続しており（図２参照）、表面導通部１０は、第１の電極５と半田付けする貫通孔７の周囲領域を除いて絶縁層２１で覆われている。裏面導通部１１も第２の電極６と導通する箇所などを除いて絶縁層で覆われている。

【0022】

図２に示すように、各シャント抵抗器２が、基板３の各貫通孔７に挿通されて抵抗体４が貫通孔７に収容された状態で、各シャント抵抗器２の電極５、６が、表面導通部１０及び裏面導通部１１に夫々半田付けされて、電気的に接続される。

【0023】

図１Ａに示すように、貫通孔７から離れた位置に、導通設置部１２が形成されている。導通設置部１２には、例えば、基板３を貫通する固定穴１２ａが形成されている。図２のように、バスバー等の外部配線部材１４を導通設置部１２上に設置し、ネジ等の固定部材１５を固定穴１２ａに通すことで、外部配線部材１４を基板３上に適切に固定支持することができる。外部配線部材１４を通して基板３に流れる電流は、表面導通部１０－シャント抵抗器２－裏面導通部１１の電流経路を経由する。

【0024】

図１Ａ、図１Ｂに示すように、基板３には、２個の電圧検出端子８ａ、８ｂが形成されている。これら電圧検出端子８ａ、８ｂは、例えば、基板３の表面３ａから裏面３ｂにかけて形成されるスルーホールの内壁面に導通層が形成された構成である。第１の電圧検出端子８ａは、表面導通部１０と電気的に接続されるが、裏面導通部１１とは電気的に接続されていない。図１Ｂに示すように、裏面導通部１１と第１の電圧検出端子８ａの間は電気的に遮断されている。一方、第２の電圧検出端子８ｂは、裏面導通部１１と電気的に接続されるが、表面導通部１０とは電気的に接続されていない。

【0025】

図１Ａに示すように、各電圧検出端子８ａ、８ｂからは夫々、基板３の内層面に沿って信号線１６、１７が引き出されており、例えば、これら信号線１６、１７は、基板３の裏面３ｂ側で第１の外部接続端子２３及び第２の外部接続端子２４に電気的に接続されている。図１Ｂに示すように、基板３の裏面３ｂには、第１の外部接続端子２３及び第２の外部接続端子２４のほか、ＧＮＤ端子２５が設けられる。なお、第１の外部接続端子２３、第２の外部接続端子２４及び、ＧＮＤ端子２５は、基板３の表面３ａに形成されてもよいし、基板３の表面３ａと裏面３ｂとに分けて形成されてもよい。

【0026】

第１の外部接続端子２３及び、第２の外部接続端子２４は、図示しない電流計に接続され、第１の外部接続端子２３及び、第２の外部接続端子２４との間の電圧値、すなわちシャント抵抗器２の電極５、６間の電圧値を計測する。本実施の形態では、４個のシャント抵抗器２の合成電圧値を計測することができる。このとき、シャント抵抗器２の抵抗体４の抵抗値は既知であるため、オームの法則により、電流値を検出することができる。このように、図１に示すシャント抵抗モジュール１は、電流検出装置として用いることができる。

【0027】

図１等に示すように、本実施の形態では、シャント抵抗モジュール１に適用するシャント抵抗器２の抵抗体４は、柱状であるため、平板状の構成に比べて、小型化しつつ大きな断面積を確保でき、基板３への設置面積を広げることなく、大電流に対応することができる。また、本実施の形態では、柱状の抵抗体４を、基板３の貫通孔７へ収容する構成であるため、シャント抵抗モジュール１の低背化を実現することができる。加えて、本実施の形態では、柱状の抵抗体４を複数用いることで、抵抗値をより下げることができ、より効果的に大電流への対応が可能である。

【0028】

（電圧検出端子８ａ、８ｂの配置について）
本実施の形態では、電圧検出端子８ａ、８ｂの配置を工夫して、シャント抵抗器２に電流が流れた際に生じる磁束の影響を極力受けない構造としている。磁束のキャンセル効果について、図４の概念図を用いて説明する。

【0029】

図４では、２個のシャント抵抗器２が、基板３の表面３ａと裏面３ｂとの間に、平面視にて間隔を空けて配置されている。なお、図４では、省略しているが、図３Ａ及び、図３Ｂで説明したように、各シャント抵抗器２には、柱状の抵抗体４とその上下端に電極５、６が設けられている。図４では、シャント抵抗器２を棒状で図示したが、実際には、図３Ａや図３Ｂの構造である。図４では、基板３の裏面３ｂから、各シャント抵抗器２を介して、基板３の表面３ａに流れる電流経路Ａを想定すると、各シャント抵抗器２を軸として各シャント抵抗器２の周囲には、右ねじの法則により、磁束（磁場）Ｂが生じる。電圧検出端子８が磁束の影響を受けると、電圧値が変動し、正確な電流値を計測できなくなるため、電圧検出端子８に対する磁束の影響を極力弱める必要がある。

【0030】

図４の電流経路Ａに示すように、各シャント抵抗器２には同じ方向に電流が流れるため、各シャント抵抗器２の周囲には同じ方向に磁束が生じる。そのため、各シャント抵抗器２の間の位置では、磁束の方向が逆になり打ち消し合うことから、図４に示すように、電圧検出端子８を、２個のシャント抵抗器２の間に配置することで、電圧検出端子８に対する磁束Ｂの影響を弱めることができる。好ましくは、電圧検出端子８を、２個のシャント抵抗器２の間の中心に配置することで、磁束Ｂのキャンセル効果が適切に発揮され、より効果的に、電圧検出端子８への磁束の影響を抑制することができる。

【0031】

本実施の形態では、上記（３）に記載したように、各電圧検出端子８ａ、８ｂを、シャント抵抗器２の重心の近傍に集約させている。各電圧検出端子８ａ、８ｂの具体的な配置を、図５～図８を用いて説明する。

【0032】

図５では、２個の貫通孔７に、シャント抵抗器２の抵抗体７を収容して２個のシャント抵抗器２を配置した例である。図５に示すように、各シャント抵抗器２は、Ｙ方向に間隔を空けて配置されている。ここで、「重心」とは、物理的重心及び、幾何的重心のいずれの概念をも含む。図５に示すシャント抵抗器２の重心Ｏ１は、各シャント抵抗器２の中心Ｏ２から、各シャント抵抗器２の並び方向であるＹ方向に等距離にある位置を指す。なお、換言すれば、重心Ｏ１は、各貫通孔７の重心と読み替えることもできる。

【0033】

そして、図５に示すように、２個の電圧検出端子８ａ、８ｂが、平面視にて、シャント抵抗器２の重心Ｏ１の近傍に集約されている。

【0034】

図５に示すように、２個の電圧検出端子８ａ、８ｂは、重心Ｏ１を挟んでＸ方向（Ｙ方向と直交する方向）に等距離に配置されている。換言すれば、電圧検出端子８ａ、８ｂの重心Ｏ３は、シャント抵抗器２の重心Ｏ１と一致している。

【0035】

図６は、３個の貫通孔７に、シャント抵抗器２の抵抗体７を収容して３個のシャント抵抗器２を配置した例である。

【0036】

図６では、３個のシャント抵抗器２の中心Ｏ２が、同心円Ｃ１上に１２０度ずつの間隔で配置されている。そして、２個の電圧検出端子８ａ、８ｂが、各シャント抵抗器２の中心Ｏ２から等距離にある重心Ｏ１の近傍に集約されている。各電圧検出端子８ａ、８ｂは、少なくとも同心円Ｃ１内に配置される。図６に示すように、２個の電圧検出端子８ａ、８ｂは、重心Ｏ１を挟んでＹ方向に等距離に配置されている。換言すれば、電圧検出端子８ａ、８ｂの重心Ｏ３は、シャント抵抗器２の重心Ｏ１と一致している。

【0037】

図７は、４個の貫通孔７に、シャント抵抗器２の抵抗体７を収容して４個のシャント抵抗器２を配置した例である。図７では、４個のシャント抵抗器２の中心Ｏ２が、同心円Ｃ２上に９０度ずつの間隔で配置されている。

【0038】

図７では、４個のシャント抵抗器２が、Ｘ方向及びＹ方向にマトリクスに配置される。そして、２個の電圧検出端子８ａ、８ｂが、各シャント抵抗器２の中心Ｏ２から等距離にある重心Ｏ１の近傍に集約されている。各電圧検出端子８ａ、８ｂは、少なくとも同心円Ｃ２内に配置される。図７に示すように、２個の電圧検出端子８ａ、８ｂは、重心Ｏ１を挟んでＹ方向に等距離に配置されている。換言すれば、電圧検出端子８ａ、８ｂの重心Ｏ３は、シャント抵抗器２の重心Ｏ１と一致している。

【0039】

図８は、８個の貫通孔７に、シャント抵抗器２の抵抗体７を収容して８個のシャント抵抗器２を配置した例である。

【0040】

図８では、４個のシャント抵抗器２ａの中心Ｏ２が、同心円Ｃ３上に９０度ずつの間隔で配置され、Ｘ方向及びＹ方向にマトリクスに配置される。更に、その外側に、残り４個のシャント抵抗器２ｂの中心Ｏ２が、同心円Ｃ３よりも径の大きい同心円Ｃ４上に９０度ずつの間隔で配置されており、シャント抵抗器２ａとシャント抵抗器２ｂは４５度ずつずれて配置されている。８個のシャント抵抗器２の物理的重心が、重心Ｏ１であり、２個の電圧検出端子８ａ、８ｂが、重心Ｏ１の近傍に集約されている。各電圧検出端子８ａ、８ｂは、少なくとも同心円Ｃ３内に配置される。図８に示すように、２個の電圧検出端子８ａ、８ｂは、重心Ｏ１を挟んでＹ方向に等距離に配置されている。換言すれば、電圧検出端子８ａ、８ｂの重心Ｏ３は、シャント抵抗器２の重心Ｏ１と一致している。

【0041】

上記のした図５～図８の配置例では、いずれも各電圧検出端子８ａ、８ｂを、シャント抵抗器２の重心Ｏ１の近傍に集約しており、これにより、各電圧検出端子８ａ、８ｂに対する磁束の影響を効果的に抑制することができる。

【0042】

また、上記のように、各電圧検出端子８ａ、８ｂの重心Ｏ３と、各シャント抵抗器２の重心Ｏ１とを一致させることで、より効果的に、磁束のキャンセル効果を高めることができ、高精度な電流検出を行うことが可能になる。

【0043】

（信号線１６、１７の取り出し位置について）
本実施の形態では、各電圧検出端子８ａ、８ｂの配置を改良することに加え、各電圧検出端子８ａ、８ｂからの各信号線１６、１７の取り出し位置も改良した。

【0044】

図９Ａは、電圧検出端子から引き出される信号線の配置を説明するためのシャント抵抗モジュールの概念図（斜視図）であり、図９Ｂは、図９Ａの断面模式図である。

【0045】

図９Ａ及び図９Ｂに示すように、各電圧検出端子８ａ、８ｂから引き出される信号線１６、１７を、基板３の厚み方向において同一高さから取り出す。本実施の形態では、各信号線１６、１７は、必ず同一高さから取り出すことが好ましい。各信号線１６、１７を同一高さから引き出すことで、電圧検出端子８ａから信号線１６への信号ラインが受ける磁束の強さと、電圧検出端子８ｂから信号線１７への信号ラインが受ける磁束の強さを互いに近づけることができ、磁束キャンセル効果を最大限に利用できること且つ、発生する磁束に対してより影響を受けずに各信号線１６、１７を引き出すことで、磁束差をより効果的に小さくでき、より高精度な電流検出を行うことが可能になる。

【0046】

各信号線１６、１７及び、ＧＮＤ線１９の引き出しに関する具体的な構成について図１０を用いて説明する。図１０Ａは、信号線の引き出し例を示す内層面図であり、図１０Ｂは、ＧＮＤ線の引き出し例を示す内層面図であり、図１０Ｃは、積層基板の断面模式図である。

【0047】

図１０Ｃに示すように、基板３は、複数の層３０～３３が積層された積層基板である。各電圧検出端子８ａ、８ｂから引き出される信号線１６、１７は、例えば、図１０Ｃに示す層３１と層３２の間の同一の中央内層面３１ａに配置される。このように、信号線１６、１７は、同一高さから取り出されている。この実施の形態では、中央内層面３１ａは、基板３の厚み中心に位置している。図１０Ａに示すように、信号線１６、１７は、中央内層面３１ａ上に、各電圧検出端子８ａ、８ｂから外部接続端子２３、２４（図１Ｂ参照）に繋がるスルーホール導通部２２ａ、２２ｂにまで引き出されている。図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、各信号線１６、１７は、ＧＮＤ線１９よりもできるだけ細いパターンで形成される。

【0048】

また、図１０Ｂに示すＧＮＤ線１９は、中央内層面３１ａ以外の内層面に形成することができ、例えば、層３０と層３１の間の内層面３０ａ上に形成される。図１０Ｂに示すように、ＧＮＤ線１９は、電圧検出端子８ｂからＧＮＤ端子２５（図１Ｂ参照）に繋がるスルーホール導通部２２Ｃにまで引き出されている。

【0049】

図９及び、図１０では、各信号線１６、１７を基板３内の同一の内層面から引き出していたが、例えば、図１１に示すように、各信号線１６、１７を、例えば、基板３の表面３ａに沿って取り出すことも可能である。ただし、例えば、信号線１６、１７が、電流経路Ａに対し垂直の方向（Ｘ方向）に引き出されると、電流経路Ａを妨げることになるため、各信号線１６、１７の引き出し方向は、電流経路Ａと同じ方向（図１１では、Ｙ方向）であることが好ましい。

【0050】

＜第２の実施の形態のシャント抵抗モジュール＞
上記にて説明した第１の実施の形態のシャント抵抗モジュール１では、複数の電圧検出端子８ａ、８ｂが平面視にて、間隔を空けて配置されている。このとき、各電圧検出端子８ａ、８ｂが磁束の影響を受けにくいように、電圧検出端子８ａ、８ｂを、シャント抵抗器２の重心Ｏ１の近傍に集約させた。

【0051】

一方、第２の実施の形態では、図１２に示すように、第１の電圧検出端子８ａと、第２の電圧検出端子８ｂと、シャント抵抗器２の重心Ｏ１とを、基板３の厚さ方向（Ｚ方向）と同一直線Ｌ上に位置させている。このような構成は、基板３をビルドアップ配線基板とすることで、達成することができる。このように、第１の電圧検出端子８ａと、第２の電圧検出端子８ｂを、シャント抵抗器２の重心Ｏ１と高さ方向（Ｚ方向）で一致させることで、第１の電圧検出端子８ａと、第２の電圧検出端子８ｂを、最も磁束をキャンセルできる中心位置に配置することができ、より高精度な電流検出を行うことが可能である。

【0052】

＜第３の実施の形態のシャント抵抗モジュール＞
図１３は、第３の実施の形態に係るシャント抵抗モジュールの分解斜視図である。図１４Ａは、第３の実施の形態に係るシャント抵抗モジュールの表面斜視図であり、図１４Ｂは、裏面斜視図である。図１５は、第３の実施の形態に係るシャント抵抗モジュールを裏面から見た分解斜視図である。

【0053】

図１３に示すように、複数の柱状の抵抗体４の上端が、共通の第１の電極５に接続されている。一方、各抵抗体４の下端に第２の電極６が設けられている。このように、図１３では、複数の抵抗体４を共通の第１の電極５に固定した一体型のシャント抵抗器２が構成される。シャント抵抗器の第１の電極の中央には、バスバー４０を、固定部材４１を用いて固定するための固定穴２ｃが形成されている。なお、この固定穴２ｃは、第１の電極５の途中まで形成され、貫通していない。

【0054】

図１３に示すように、基板３には、抵抗体４の数と同数の貫通孔７が形成されている。各貫通孔７は、第２の電極６と略同一の径、或いは、第２の電極６の径よりも大きい径で形成されている。この実施の形態では、貫通孔７と第２の電極６の径は略同一である。

【0055】

図１３に示すように、基板３の中心には、複数の電圧検出端子８ａ、８ｂが形成されている。電圧検出端子８ａ、８ｂの好ましい配置は、図７で説明した通りである。基板３の表面には、表面導通部１０がパターン形成されている。表面導通部１０は、シャント抵抗器２を設置した際に、シャント抵抗器２の第１の電極５と当接する。また、図１５に示すように、基板３の裏面には、裏面導通部１１が形成されている。なお、裏面導通部１１は、第２の電極６との接続箇所を除いて、レジスト等の絶縁層で覆われている。また、図１３に示すように、基板３の側面には、各電圧検出端子８ａ、８ｂから信号線１６、１７が引き出されている。

【0056】

なお、図１３では、基板３は、シャント抵抗器２の搭載部分のみ図示しており、実際は、もっと広い面積を有しており、図示しない各種電子部品が搭載されている。

【0057】

図１３に示すシャント抵抗器２の各抵抗体４及び各第２の電極６を各貫通孔７に通して、シャント抵抗器２を、基板３の表面に設置する。更に、第１の電極５と表面導通部１０との間、及び第２の電極６と裏面導通部１１との間を夫々半田付けすることで、図１４に示すシャント抵抗モジュールが完成する。図１４Ａ及び図１４Ｂに示す符号２０は、半田層である。

【0058】

また、本実施の形態及び変形例を説明したが、他の実施の形態として、上記実施の形態及び変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。

【0059】

また、本実施の形態は上記の実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらに、技術の進歩又は派生する別技術によって、技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。
下記に、上記実施の形態における特徴点を整理する。

【0060】

上記実施の形態に記載のシャント抵抗モジュールは、複数の柱状の抵抗体及び、前記抵抗体の両端に電極を備えたシャント抵抗器と、前記抵抗体を収容可能な複数の貫通孔及び、前記貫通孔に挿入された前記シャント抵抗器の前記電極間の電圧を検出するための複数の電圧検出端子を備えた基板と、を具備し、各電圧検出端子は、前記シャント抵抗器の重心の近傍に集約される。

【0061】

また、本実施の形態のシャント抵抗モジュールでは、前記シャント抵抗器の重心と、複数の前記電圧検出端子の重心とが一致していることが好ましい。

【0062】

また、本実施の形態のシャント抵抗モジュールでは、前記電圧検出端子の夫々から信号線が、同一の高さ位置から引き出されることが好ましい。

【0063】

また、本実施の形態のシャント抵抗モジュールでは、前記シャント抵抗器の重心と、各電圧検出端子とが、前記基板の高さ方向の同一線上で一致していることが好ましい。

【産業上の利用可能性】

【0064】

以上説明したように、本発明のシャント抵抗モジュールは、小型化で、大電流に対応可能であり、精度良く電流検出を行うことができ、例えば、パワー半導体装置等の制御用途の電流検出、バッテリーのエネルギーマネジメントに適用することができる。

【符号の説明】

【0065】

１ ：シャント抵抗モジュール
２ ：シャント抵抗器
３ ：基板
４ ：抵抗体
５ ：第１の電極
６ ：第２の電極
７ ：貫通孔
８ ：電圧検出端子
８ａ ：第１の電圧検出端子
８ｂ ：第２の電圧検出端子
１０ ：表面導通部
１１ ：裏面導通部
１２ ：導通設置部
１４ ：外部配線部材
１６ ：信号線
１７ ：信号線
１９ ：ＧＮＤ線
２０ ：半田層
２１ ：絶縁層
２２ａ、２２ｂ、２２Ｃ ：スルーホール導通部
２３ ：第１の外部接続端子
２４ ：第２の外部接続端子
２５ ：ＧＮＤ端子
３０ａ ：内層面
３１ａ ：中央内層面
４０ ：バスバー
４１ ：固定部材
Ａ ：電流経路
Ｂ ：磁束
Ｃ１～ｃ４ ：同心円
Ｃ２ ：同心円
Ｃ３ ：同心円
Ｃ４ ：同心円
Ｌ ：同一直線
Ｏ１、Ｏ３ ：重心
Ｏ２ ：中心

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】