DE112020001996T5

DE112020001996T5 - Montagestruktur für einen stromerfassungswiderstand und stromerfassungswiderstand

Info

Publication number: DE112020001996T5
Application number: DE112020001996.9T
Authority: DE
Inventors: Susumu Toyoda; Shuhei Matsubara; Keishi Nakamura
Original assignee: Koa Corp
Current assignee: Koa Corp
Priority date: 2019-04-17
Filing date: 2020-03-03
Publication date: 2021-12-30
Also published as: JP2020178015A; WO2020213274A1; JP7216603B2

Abstract

Die Montagestruktur 100, in der der Shuntwiderstand 10, der mit: dem flachen dem Widerstandskörper 11; dem ersten Elektrodenblock 12, der auf der unteren Fläche 11a des Widerstandskörpers 11 gestapelt ist; und dem zweiten Elektrodenblock 13, der auf der oberen Fläche 11b des Widerstandskörpers 11 gestapelt ist, versehen ist, auf einer Verdrahtung montiert ist, ist mit Folgendem versehen: dem ersten Verdrahtungsmuster 43, mit dem der erste Elektrodenblock 12 verbunden ist; und dem zweiten Verdrahtungsmuster 44, mit dem der zweite Elektrodenblock 13 verbunden ist, wobei der zweite Elektrodenblock 13 den ersten gegenüberliegenden Teil 15 aufweist, der sich so erstreckt, dass er dem ersten Verdrahtungsmuster 43 zwischen einem mit der oberen Fläche 11b des Widerstandskörpers 11 verbundenen Teil und einem mit dem zweiten Verdrahtungsmuster 44 verbundenen Teil gegenüberliegt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Montagestruktur für einen Stromerfassungswiderstand und einen Stromerfassungswiderstand.
STAND DER TECHNIK
JP2008-170478 offenbart eine Montagestruktur für einen Stromerfassungswiderstand, in dem ein erster Anschluss, ein zweiter Anschluss und ein Widerstandskörper, der zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss angeordnet ist, in der Dickenrichtung gestapelt sind.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Bei dem vertikalen Stromerfassungswiderstand wie oben beschrieben ist der untere Anschluss direkt mit einer ersten Verdrahtung verbunden, während der obere Anschluss mit einer zweiten Verdrahtung verbunden ist, die über Bonddrähte von der ersten Verdrahtung entfernt angeordnet ist. Wenn der wie oben beschrieben verbundene Stromerfassungswiderstand zum Erfassen eines hochfrequenten Stroms verwendet wird, besteht insofern eine Gefahr, als eine Genauigkeit einer Erfassung des Stroms aufgrund eines durch die erste Verdrahtung oder die zweite Verdrahtung, mit denen der Stromerfassungswiderstand verbunden ist, induzierten Induktivitätseffekts beeinträchtigt wird.
Die vorliegende Erfindung erfolgte angesichts des oben beschriebenen Problems, und eine Aufgabe davon besteht darin, die um einen Stromerfassungswiderstand induzierte Induktivität zu reduzieren und eine Genauigkeit einer Strommessung durch den Stromerfassungswiderstand zu verbessern.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Montagestruktur für einen Stromerfassungswiderstand, wobei der mit einem flachen Widerstandskörper; einem ersten Elektrodenblock, der auf einer unteren Fläche des Widerstandskörpers gestapelt ist; und einem zweiten Elektrodenblock, der auf einer oberen Fläche des Widerstandskörpers gestapelt ist, versehene Stromerfassungswiderstand an einer Verdrahtung montiert ist, mit Folgendem versehen: einer ersten Verdrahtung, mit der der erste Elektrodenblock verbunden ist; und einer zweiten Verdrahtung, mit der der zweite Elektrodenblock verbunden ist, wobei der zweite Elektrodenblock einen ersten gegenüberliegenden Teil aufweist, der sich so erstreckt, dass er der ersten Verdrahtung zwischen einem mit der oberen Fläche des Widerstandskörpers verbundenen Teil und einem mit der zweiten Verdrahtung verbundenen Teil gegenüberliegt.
Gemäß diesem Aspekt weist der zweite Elektrodenblock, durch den der Strom, der die obere Fläche des Widerstandskörpers passiert hat, fließt, den ersten gegenüberliegenden Teil auf, der sich so erstreckt, dass er der ersten Verdrahtung, durch die der zu der unteren Fläche des Widerstandskörpers gerichtete Strom fließt, gegenüberliegt. Dadurch, dass gestattet wird, dass die erste Verdrahtung dem ersten gegenüberliegenden Teil wie oben beschrieben gegenüberliegt, wird der durch den zu der unteren Fläche des Widerstandskörpers in der ersten Verdrahtung gerichteten Strom erzeugte Magnetfluss durch den durch den Strom, der die obere Fläche des Widerstandskörpers passiert hat, in dem ersten gegenüberliegenden Teil erzeugten Magnetfluss aufgehoben, und infolgedessen wird die durch die erste Verdrahtung und den ersten gegenüberliegenden Teil induzierte Induktivität reduziert. Da die um den Stromerfassungssensor induzierte Induktivität wie oben beschrieben reduziert wird, ist es möglich, eine Stromerfassungsgenauigkeit für den Stromerfassungswiderstand zu verbessern.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht einer Montagestruktur für einen Stromerfassungswiderstand gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ist eine transparente perspektivische Ansicht, die einen Teil des Stromerfassungswiderstands auf transparente Weise zeigt.
2 ist eine schematische Darstellung, die eine Montagefläche einer Leiterplatte, auf der der Stromerfassungswiderstand montiert ist, zeigt.
3 ist eine Unteransicht, die eine Unterseite des Stromerfassungswiderstands zeigt.
4 ist eine Schnittansicht, die einen Querschnitt entlang einer Linie A-A in 3 zeigt.
5 ist eine Schnittansicht, die einen Querschnitt entlang einer Linie B-B in 3 zeigt.
6 ist eine Schnittansicht, die einen Querschnitt entlang einer Linie C-C in 3 zeigt.
7 ist eine Vorderansicht eines Materials eines zweiten Elektrodenblocks.
8 ist eine Draufsicht des Materials des zweiten Elektrodenblocks.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Eine Montagestruktur 100 eines Stromerfassungswiderstands gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1 bis 6 beschrieben.
1 ist eine perspektivische Ansicht, die die Montagestruktur 100 zeigt, in der ein Stromerfassungswiderstand 10 (nachfolgend als „der Shuntwiderstand 10“ bezeichnet) auf einer Leiterplatte 40 montiert ist, und ist eine transparente perspektivische Ansicht, die einen Teil des Shuntwiderstands 10 auf eine transparente Weise zeigt. 2 ist eine schematische Darstellung, die eine Montagefläche der Leiterplatte 40, auf der der Shuntwiderstand 10 montiert ist, zeigt, und 3 ist eine Unteransicht, die eine Unterseite des Shuntwiderstands 10, die mit der Leiterplatte 40 verbunden ist, zeigt. 4 bis 6 sind Schnittansichten, die jeweilige Querschnitte des Shuntwiderstands 10 entlang einer Linie A-A, einer Linie B-B und einer Linie C-C in 3 zeigen.
Der Shuntwiderstand 10 ist ein Widerstand, der zur Stromerfassung verwendet wird, und wird durch Montage auf einem Leistungsmodul zum Beispiel zum Erfassen eines relativ großen Stroms von ungefähr mehreren Dutzend Ampere bis mehreren Hundert Ampere verwendet. Bei der in 1 dargestellten Montagestruktur 100 ist der Shuntwiderstand 10 auf der Leiterplatte 40 montiert, die eine Schaltung aufweist, in der ein relativ großer Strom fließt.
Die Leiterplatte 40 weist Folgendes auf: ein Substrat 41, das zum Beispiel aus einem Glasepoxidsubstrat, einem Keramiksubstrat, einem Metallkernsubstrat oder dergleichen gebildet ist; und mehrere Verdrahtungsmuster, die elektrisch leitende Muster wie beispielsweise Kupferfolien usw. aufweisen und die auf einer Fläche des Substrats 41 gebildet sind.
Wie in 2 gezeigt ist, ist das Substrat 41 mit einem ersten Verdrahtungsmuster 43, das als eine erste Verdrahtung dient, die sich in einer geraden Linie erstreckt, und einem zweiten Verdrahtungsmuster 44, das als eine zweite Verdrahtung dient, welche so angeordnet ist, dass in der senkrecht zu der Richtung, in der sich das erste Verdrahtungsmuster 43 erstreckt verlaufenden Richtung ein vorbestimmter Zwischenraum gebildet wird, versehen. Darüber hinaus ist das zweite Verdrahtungsmuster 44 so positioniert, dass es in der Richtung, in der sich das erste Verdrahtungsmuster 43 erstreckt, näher an einem ersten Endteil 43a des ersten Verdrahtungsmusters 43 liegt.
Wie in 2 und 3 gezeigt ist, ist ein später beschriebener erster Elektrodenblock 12 des Shuntwiderstands 10 an einem ersten Kontaktfleckteil 51 mit dem ersten Verdrahtungsmuster 43 verbunden, und ein später beschriebener zweiter Elektrodenblock 13 des Shuntwiderstands 10 ist an einem zweiten Kontaktfleckteil 52 mit dem zweiten Verdrahtungsmuster 44 verbunden. Der erste Kontaktfleckteil 51 ist so positioniert, dass er in der Richtung, in der sich das erste Verdrahtungsmuster 43 erstreckt, näher am zweiten Endteil 43b des ersten Verdrahtungsmusters 43 liegt, mit anderen Worten an einem Teil positioniert ist, der von dem zweiten Verdrahtungsmuster 44 am weitesten entfernt ist, und der zweite Kontaktfleckteil 52 ist im Wesentlichen in der Mitte des zweiten Verdrahtungsmusters 44 positioniert. Die Leiterplatte 40 zeigt nur einen Teil eines Substrats des Leistungsmoduls, und zum Beispiel können das erste Verdrahtungsmuster 43 und das zweite Verdrahtungsmuster 44 so ausgebildet sein, dass sie eine Form aufweisen, die in beliebigen Richtungen von der in 2 gezeigten Form weiter langgestreckt ist.
Bei dieser Leiterplatte 40 fließt, wie durch einen Pfeil in 2 gezeigt ist, der Strom von der Seite des ersten Endteils 43a des ersten Verdrahtungsmusters 43 entlang dem ersten Verdrahtungsmuster 43 zu dem ersten Kontaktfleckteil 51 und erreicht nach Passieren durch den Shuntwiderstand 10 das zweite Verdrahtungsmuster 44 über den zweiten Kontaktfleckteil 52. Dies ist ein Beispiel für die Richtung des Stroms. Hierfür besteht keine Einschränkung, und der Stromfluss kann in die entgegengesetzte Richtung erfolgen.
Der auf der Leiterplatte 40 montierte Shuntwiderstand 10 ist eine Widerstandseinheit, die so ausgebildet ist, dass sie eine im Wesentlichen quadratische Form mit drei Anschlüssen auf der Unterseite aufweist, wie in 1 und 3 gezeigt ist.
Wie in 4 gezeigt ist, weist der Shuntwiderstand 10 einen Widerstandskörper 11 mit einer flachen Form in der vertikalen Richtung und den ersten Elektrodenblock 12 und den zweiten Elektrodenblock 13, die aus einem metallischen Material mit einer elektrisch leitenden Eigenschaft gebildet sind, auf. Der erste Elektrodenblock 12 ist auf einer unteren Fläche 11a des Widerstandskörpers 11 gestapelt, und der zweite Elektrodenblock 13 ist auf einer oberen Fläche 11b des Widerstandskörpers 11 gestapelt.
Wie oben beschrieben wurde, wird der Shuntwiderstand 10 durch Stapeln der Elektroden auf und unter dem flachen dem Widerstandskörper 11 als ein Widerstand mit einer vertikalen Struktur gebildet. In diesem Beispiel fließt, wie durch Pfeile in 4 gezeigt ist, der Strom in dem Widerstandskörper 11 von dem mit dem ersten Kontaktfleckteil 51 des ersten Verdrahtungsmusters 43 verbundenen ersten Elektrodenblock 12 zu dem mit dem zweiten Kontaktfleckteil 52 des zweiten Verdrahtungsmusters 44 verbundenen zweiten Elektrodenblock 13.
Da der die vertikale Struktur aufweisende Shuntwiderstand 10 eine flache untere Fläche hat, lässt sich der Shuntwiderstand 10 leicht auf die Leiterplatte 40 montieren, und darüber hinaus ist es möglich, durch Reduzieren des Flächenmaßes der unteren Fläche zum Reduzieren des Flächenmaßes der Montagefläche eine Montagedichte zu verbessern. Da der Widerstandskörper 11 über den metallischen ersten Elektrodenblock 12 in der Nähe des Substrats 41 angeordnet ist, ist es darüber hinaus bei dem die vertikale Struktur aufweisenden Shuntwiderstand 10 möglich, die in dem Widerstandskörper 11 erzeugte Wärme über das Substrat 41 effizient abzuleiten.
Darüber hinaus ist durch Reduzieren der Dicke H1 des Widerstandskörpers 11 in der Fließrichtung des Stroms bei dem die vertikale Struktur aufweisenden Shuntwiderstand 10 möglich, die Eigeninduktivität zu reduzieren, und es ist auch möglich, einen Erfassungsfehler für den hochfrequenten Strom aufgrund der Induktivität zu unterbinden.
Der Widerstandskörper 11 ist so ausgebildet, dass der Querschnitt senkrecht zu der Stapelrichtung eine im Wesentlichen quadratische Form aufweist, und ist so ausgebildet, dass er die Form eines rechteckigen Parallelepipeds aufweist, dessen Dicke H1 in der Stapelrichtung relativ dünn ist. Der Widerstandskörper 11 kann so ausgebildet sein, dass er eine Zylinderform mit einem kreisförmigen Querschnitt senkrecht zu der Stapelrichtung aufweist.
Zum Reduzieren des Eigeninduktivitätswerts des Shuntwiderstands 10 ist die Dicke H1 des Widerstandskörpers 11 so eingestellt, dass sie kleiner als mehrere Millimeter ist und zum Beispiel ungefähr 0,2 mm beträgt. Für eine leichte Montage an die Leiterplatte 40 ist andererseits eine Länge einer Seite des Widerstandskörpers 11 so eingestellt, dass sie größer als die Dicke H1 des Widerstandskörpers 11 ist, und ist auf mehrere Millimeter, zum Beispiel ungefähr 3 mm, eingestellt. Wie oben beschrieben, sind in dem Widerstandskörper 11 die jeweiligen Abmessungen so eingestellt, dass ein Verhältnis zwischen einer Fläche des Querschnitts senkrecht zu der Stapelrichtung und der Dicke H1 in der Stapelrichtung (die Fläche des Querschnitts/die Dicke H1) zum Beispiel von 400 bis 600, jeweils einschließlich, beträgt.
Darüber hinaus verlaufen Strompfade in dem Shuntwiderstand 10 in Richtung der Dicke H1 des Widerstandskörpers 11, und sie sind im Vergleich zu Strompfaden in allgemeinen Shuntwiderständen kürzer. Daher ist ein spezifischer Widerstand (Durchgangswiderstandswert) des Widerstandskörpers 11 so eingestellt, dass er einen größeren Wert als der spezifische Widerstand einer Legierung hat, die wiederum bei den allgemeinen Shuntwiderständen als ein Widerstandsmaterial verwendet wird.
In einem Fall, in dem der Shuntwiderstand 10 dazu verwendet wird, den relativ großen Strom zu erfassen, wird erwartet, dass der Widerstandswert des Widerstandskörpers 11 auf einen Wert eingestellt ist, der in einen Bereich von 50 µΩ bis 1000 µΩ, jeweils einschließlich, fällt. Somit wird als das den Widerstandskörper 11 bildende Widerstandsmaterial das Widerstandsmaterial verwendet, das so ausgelegt werden kann, dass der spezifische Widerstand (Durchgangswiderstand) in einem Bereich von 200 µΩ.cm (Mikroohm-Zentimeter) bis 30.000 µΩ.cm fällt, was höher als der spezifische Widerstand (von 50 µΩ.cm bis 100 µΩ.cm, jeweils einschließlich) des Widerstandskörpers der allgemeinen Shuntwiderstände ist.
Insbesondere muss in einem Fall, in dem die Dicke H1 des Widerstandskörpers 11 auf 0,2 mm eingestellt ist und eine Länge L1 einer Seite des Widerstandskörpers 11 auf 3 mm eingestellt ist, um den Widerstandswert des Widerstandskörpers 11 auf 50 µΩ einzustellen, der spezifische Widerstand des Widerstandskörpers 11 ungefähr 225 µΩ.cm betragen. Darüber hinaus muss in einem Fall, in dem die Dicke H1 des Widerstandskörpers 11 auf 0,2 mm und die Länge L1 einer Seite des Widerstandskörpers 11 auf 3 mm eingestellt ist, um den Widerstandswert des Widerstandskörpers 11 auf 1000 µΩ einzustellen, der spezifische Widerstand des Widerstandskörpers 11 ungefähr 4500 µΩ.cm betragen. Durch Erhöhen des spezifischen Widerstands des Widerstandskörpers 11 ist es darüber hinaus möglich, die Dicke H1 des Widerstandskörpers 11 zu reduzieren, während der gleiche Widerstandswert beibehalten wird. Wie oben beschrieben, ist es durch Ändern des Werts des spezifischen Widerstands möglich, die Dicke H1 des Widerstandskörpers 11 angemessen zu ändern.
Als das oben beschriebene Widerstandsmaterial werden jene durch Mischen eines Pulvers eines metallischen Körpers, der die elektrisch leitende Eigenschaft aufweist, mit isolierenden Teilchen, die die isolierende Eigenschaft aufweisen, gebildeten verwendet. Insbesondere wird das Widerstandsmaterial aus einem gesinterten Körper gebildet, der durch Sintern des Metallpulvers zum Bilden des metallischen Körpers und der isolierenden Teilchen erhalten wird, und wird durch die isolierenden Teilchen und ein dreidimensionales Netz des diese isolierenden Teilchen umgebenden metallischen Körpers gebildet.
Als das Metallpulver vor dem Sintern werden vorzugsweise Teilchen mit einem Aspektverhältnis innerhalb eines Bereichs von 1,0 bis 2,0, jeweils einschließlich, verwendet. Darüber hinaus können die Teilchen mit der Teilchengröße innerhalb eines Bereichs von 0,5 µm bis 20 µm, jeweils einschließlich, als das Metallpulver verwendet werden, und die Teilchen mit einer Teilchengröße innerhalb eines Bereichs von 0,1 µm bis 10 µm, jeweils einschließlich, können als die isolierenden Teilchen verwendet werden.
Es werden der metallische Körper und die isolierenden Teilchen, der bzw. die das Widerstandsmaterial des Widerstandskörpers 11 bilden, beschrieben.
<Metallischer Körper>
Es kann das Widerstandsmaterial der allgemeinen Shuntwiderstände als der metallische Körper für das Widerstandsmaterial des Widerstandskörpers 11 verwendet werden. Zum Sicherstellen der Stabilität der Widerstandseigenschaften wird das metallische Material bevorzugt, das zum Erfassen des großen Stroms geeignet ist, wie zum Beispiel die Legierung, die eine geringe Änderungsrate des Widerstandswerts durch Temperaturänderung des Widerstandskörpers 11 aufweist.
Spezielle Beispiele beinhalten mindestens eine Legierung, die aus Widerstandsmaterialien wie beispielsweise Nichrom, Manganin®, ZeraninⓇ und Kupfernickel ausgewählt ist. Insbesondere wird zum Sicherstellen des Widerstandswerts des Widerstandsmaterials vorzugsweise Nichrom verwendet. Der Verarbeitbarkeit willen wird vorzugsweise Manganin® verwendet. Wie oben beschrieben, wird bevorzugt, den metallischen Körper des Widerstandsmaterials des Widerstandskörpers 11 unter Verwendung mindestens einer aus einer aus Nichrom, Kupfermangan und Kupfernickel bestehenden Gruppe ausgewählten Legierung zu bilden.
Das oben beschriebene Nichrom ist eine Ni-Cr-Legierung oder die Legierung, die die Ni-Cr-Legierung als die Hauptkomponente enthält, Kupfermangan ist eine Cu-Mn-Legierung oder die Legierung, die die Cu-Mn-Legierung als die Hauptkomponente enthält, und Kupfernickel ist eine Cu-Ni-Legierung oder die Legierung, die die Cu-Ni-Legierung als die Hauptkomponente enthält. Oben ist Manganin® eine Cu-Mn-Ni-Legierung oder die Legierung, die die Cu-Mn-Ni-Legierung als die Hauptkomponente enthält, und ZeraninⓇ ist eine Cu-Mn-Sn-Legierung oder die Legierung, die die Cu-Mn-Sn-Legierung als die Hauptkomponente enthält.
<Isolierende Teilchen>
Andererseits kann ein keramisches Material mit einer hervorragenden Wärmebeständigkeit zusätzlich zu der elektrisch isolierenden Eigenschaft als die isolierenden Teilchen des Widerstandsmaterials des Widerstandskörpers 11 verwendet werden. Zum Beispiel beinhaltet zum Unterdrücken der Bildung eines Risses an einem Verbindungsteil aufgrund von Wärmespannung das keramische Material mindestens ein keramisches Material, das aus einer aus Aluminiumoxid (Al₂O₃), Aluminiumnitrid (AIN), Siliciumnitrid (Si₃N₄) und Zirconiumoxid (ZrO₂) bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Im Hinblick auf Wärmedissipation und Wärmezyklusbeständigkeit wird unter den vorstehend beschriebenen keramischen Materialien vorzugsweise Aluminiumoxid (Tonerde) verwendet, das als ein Isoliermaterial weithin verwendet wird. Für eine Anwendung, bei der eine höhere Wärmedissipation erforderlich ist, wird darüber hinaus vorzugsweise Aluminiumnitrid ausgewählt, das eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist, und für eine Anwendung, bei der eine hohe Wärmezyklusbeständigkeit erforderlich ist, wird vorzugsweise Siliciumnitrid ausgewählt.
Als Nächstes wird ein Herstellungsverfahren des Widerstandsmaterials des Widerstandskörpers 11 beschrieben.
Das Herstellungsverfahren des Widerstandsmaterials des Widerstandskörpers 11 beinhaltet einen Mischschritt des Vermischens des Metallpulvers (des Pulvers aus Metall), das die elektrisch leitende Eigenschaft aufweist, und eines isolierenden Pulvers (eines Pulvers des isolierenden Materials), das die isolierende Eigenschaft aufweist, und einen Sinterschritt des Sinterns eines vermischten Pulvers, das durch das Vermischen erhalten wurde, bei einer vorbestimmten Temperatur, während das vermischte Pulver durch eine uniaxiale Druckanlegung gepresst wird.
In dem Mischschritt wird ein Metallpulver, dessen Schmelzpunkt unter dem Schmelzpunkt des isolierenden Pulvers liegt, als das Metallpulver verwendet, und es wird bevorzugt, dass das Metallpulver so gebildet wird, dass die Teilchengröße gleich der oder kleiner als die Teilchengröße des isolierenden Pulvers ist.
In dem Sinterschritt wird zum Beispiel das vermischte Pulver dem Pressen unterzogen, indem der Druck eines Behälters des vermischten Pulvers reduziert wird, um sich einem Vakuum anzunähern. Das vermischte Pulver kann unter einer inerten Atmosphäre gepresst werden. Obgleich der spezifische Widerstand des Widerstandsmaterials des Widerstandskörpers 11 gesenkt wird, werden mit Zunahme des Pressdrucks die Strompfade, durch die der Strom fließt, leicht sichergestellt. Daher wird bevorzugt, den Pressdruck auf einen höheren Wert einzustellen. Darüber hinaus ist eine vorbestimmte Temperatur eine Temperatur, die unter dem Schmelzpunkt einer Metallmasse liegt, und es wird bevorzugt, dass die Temperatur so eingestellt wird, dass sie um ungefähr 15% geringer als der Schmelzpunkt der Metallmasse ist.
Durch Durchführen des oben beschriebenen Herstellungsverfahrens wird das dreidimensionale Netz des metallischen Körpers zwischen den isolierenden Teilchen in dem Widerstandsmaterial des Widerstandskörpers 11 gebildet.
Der erste Elektrodenblock 12 und der zweite Elektrodenblock 13, die auf dem Widerstandskörper 11 mit der oben beschriebenen Konfiguration gestapelt sind, sind jeweils ein Blockkörper, der durch ein metallisches Material mit der Eigenschaft der hohen elektrischen Leitfähigkeit, wie beispielsweise eine sauerstofffreie Kupfer- oder Aluminiumlegierung, gebildet ist. Wie in 3 und 4 gezeigt ist, ist der erste Elektrodenblock 12 darüber hinaus so gebildet, dass er eine Form aufweist, die die untere Fläche 11a des Widerstandskörpers 11 und das erste Verdrahtungsmuster 43 verbinden kann, und der zweite Elektrodenblock 13 ist so gebildet, dass er eine Form aufweist, die die obere Fläche 11b des Widerstandskörpers 11 und das zweite Verdrahtungsmuster 44 verbinden kann.
Ähnlich wie der Widerstandskörper 11 ist der erste Elektrodenblock 12 so gebildet, dass der Querschnitt senkrecht zu der Stapelrichtung eine im Wesentlichen quadratische Form aufweist, und ist so gebildet, dass er die Form eines relativ dünnen rechteckigen Parallelepipeds aufweist, dessen Dicke H2 in der Stapelrichtung ungefähr 0,1 mm beträgt.
Eine plattierte Schicht 21 ist auf einer unteren Fläche 12a des ersten Elektrodenblocks 12, die mit dem ersten Kontaktfleckteil 51 verbunden ist, gebildet. Als die plattierte Schicht 21 wird eine Verzinnung (Sn-Plattierung) vorgesehen, um eine Lötmittelbenetzbarkeit bei der Montage zu verbessern. Um eine Erosion des ersten Elektrodenblocks 12 durch das Löten beim Montieren zu unterbinden, kann ferner eine Vernickelungsschicht (plattierte Schicht) vorgesehen werden. Als die plattierte Schicht 21 kann das Plattieren darüber hinaus zusätzlich zu Zinn (Sn) oder Nickel (Ni) unter Verwendung von Kupfer (Cu), Silber (Ag), Palladium (Pd), einer Silber-Palladium-Legierung (Ag-Pd-Legierung), Gold (Au) oder Gold-Palladium (Au-Pd) oder dergleichen durchgeführt werden.
Der Widerstandskörper 11 ist mit einer oberen Fläche 12b des ersten Elektrodenblocks 12 verbunden. Die obere Fläche 12b und der Widerstandskörper 11 können durch Einsatz eines Verfahrens wie beispielsweise Pressschweißen des Widerstandskörpers 11 und des metallischen Materials wie beispielsweise Cu usw., Verbinden des Widerstandskörpers 11 und des metallischen Materials mit einer vorbestimmten dazwischen vorgesehenen Verbindungschicht usw. verbunden werden.
Der zweite Elektrodenblock 13 weist Folgendes auf: einen Elektrodenteil 14, der mit der oberen Fläche 11b des Widerstandskörpers 11 verbunden ist; einen ersten gegenüberliegenden Teil 15, der als ein gegenüberliegender Teil dient, der sich von einer Seitenfläche des Elektrodenteils 14 in der senkrecht zu der Stapelrichtung verlaufenden Richtung erstreckt; und einen ersten Verbindungsteil 16, der als ein Verbindungsteil dient, der sich von einer Seitenfläche eines Endteils des ersten gegenüberliegenden Teils 15 in der senkrecht zu der Richtung, in der sich der erste gegenüberliegende Teil 15 erstreckt, verlaufenden Richtung erstreckt.
Wie in 3 und 4 gezeigt ist, ist der Elektrodenteil 14 ähnlich wie der Widerstandskörper 11 der Teil, der so gebildet ist, dass der Querschnitt senkrecht zu der Stapelrichtung eine im Wesentlichen quadratische Form aufweist, und ist so gebildet, dass er die Form eines rechteckigen Parallelepipeds aufweist, dessen Dicke in der Stapelrichtung relativ dünn ist. Der Widerstandskörper 11 ist mit einer unteren Fläche des Elektrodenteils 14 verbunden. Die untere Fläche des Elektrodenteils 14 und der Widerstandskörper 11 können durch Einsatz eines Verfahrens wie beispielsweise Pressschweißen des Widerstandskörpers 11 und des metallischen Materials wie beispielsweise Cu usw., eines Verbindens des Widerstandskörpers 11 und des metallischen Materials mit einer vorbestimmten dazwischen vorgesehenen Verbindungschicht usw. verbunden werden.
Wie in 4 gezeigt ist, ist darüber hinaus ein ausgesparter Teil 14b, in dem ein Endteil des Widerstandskörpers 11 auf der Seite der oberen Fläche 11b teilweise aufgenommen ist, in der unteren Fläche des Elektrodenteils 14 gebildet. Der ausgesparte Teil 14b wirkt als Einführungsteil zum Ausrichten des Widerstandskörpers 11 bezüglich des zweiten Elektrodenblocks 13, wenn der Widerstandskörper 11 und der zweite Elektrodenblock 13 verbunden werden.
Wie in 1 gezeigt ist, ist der erste gegenüberliegende Teil 15 so vorgesehen, das er sich parallel zu dem ersten Verdrahtungsmuster 43 erstreckt und dem ersten Verdrahtungsmuster 43 in der Stapelrichtung in einem Zustand, in dem der Shuntwiderstand 10 auf der Leiterplatte 40 montiert ist, direkt gegenüberliegt.
Darüber hinaus weist, wie in 1 und 5 gezeigt ist, der erste Verbindungsteil 16 Folgendes auf: einen verlängerten Teil 16a, der sich in dem Zustand, in dem der Shuntwiderstand 10 auf der Leiterplatte 40 montiert ist, parallel zu dem Substrat 41 zu der Position erstreckt, an der das zweite Verdrahtungsmuster 44 vorgesehen ist; und einen Schenkelteil 16b, der sich entlang der Stapelrichtung von einem Endteil des verlängerten Teils 16a nach unten erstreckt und der mit dem zweiten Kontaktfleckteil 52 des zweiten Verdrahtungsmusters 44 verbunden ist.
Ähnlich wie die untere Fläche 12a des ersten Elektrodenblocks 12 ist auf einer unteren Endfläche des Schenkelteils 16b eine plattierte Schicht 22 gebildet. Als die plattierte Schicht 22 wird eine Verzinnung (Sn-Plattierung) vorgesehen, um die Lötmittelbenetzbarkeit bei der Montage zu verbessern. Um eine Erosion des zweiten Elektrodenblocks 13 durch das Löten beim Montieren zu unterbinden, kann ferner die Vernickelungsschicht (plattierte Ni-Schicht) vorgesehen werden. Als die plattierte Schicht 22 kann darüber hinaus das Plattieren durch Verwendung zusätzlich zu Zinn (Sn) und Nickel (Ni) von Kupfer (Cu), Silber (Ag), Palladium (Pd), einer Silber-Palladium-Legierung (Ag-Pd-Legierung), Gold (Au), Gold-Palladium (Au-Pd) oder dergleichen durchgeführt werden.
Wie oben beschrieben, ist der zweite Elektrodenblock 13 dahingehend mit dem ersten gegenüberliegenden Teil 15 versehen, dem ersten Verdrahtungsmuster 43 gegenüberzuliegen und sich parallel zu dem ersten Verdrahtungsmuster 43 an dem Teil zwischen dem Elektrodenteil 14, der der mit der oberen Fläche 11b des Widerstandskörpers 11 verbundene Teil ist, und dem ersten Verbindungsteil 16, der der mit dem zweiten Verdrahtungsmuster 44 verbundene Teil ist, zu erstrecken.
Bei der Montagestruktur 100, in der der Shuntwiderstand 10, der den zweiten Elektrodenblock 13 mit solch einer Form aufweist, montiert ist, ist der erste gegenüberliegende Teil 15 des zweiten Elektrodenblocks 13, durch den der Strom, der die obere Fläche 11b des Widerstandskörpers 11 passiert hast, fließt, so vorgesehen, dass er dem ersten Verdrahtungsmuster 43, durch das der zu der unteren Fläche 11a des Widerstandskörpers 11 gerichtete Strom fließt, direkt gegenüberliegt. Daher werden der durch den zu der unteren Fläche 11a des Widerstandskörpers 11 gerichteten Strom in dem ersten Verdrahtungsmuster 43 erzeugte Magnetfluss und der durch den Strom, der die obere Fläche 11b des Widerstandskörpers 11 passiert hat, in dem ersten gegenüberliegenden Teil 15 erzeugte Magnetfluss aufgehoben, und infolgedessen ist es möglich, die durch das erste Verdrahtungsmuster 43 und den ersten gegenüberliegenden Teil 15 induzierte Induktivität zu reduzieren.
Da die Dicke H1 des Widerstandskörpers 11 auf bis zu ungefähr 0,2 mm dünn ausgeführt werden kann, ist es darüber hinaus möglich, den Zwischenraum zwischen dem ersten Verdrahtungsmuster 43 und dem ersten gegenüberliegenden Teil 15, die einander direkt gegenüberliegen, in der Stapelrichtung zu reduzieren. Durch Reduzieren des Zwischenraums zwischen dem ersten Verdrahtungsmuster 43 und dem ersten gegenüberliegenden Teil 15, wie oben beschrieben, ist es ferner möglich, die durch das erste Verdrahtungsmuster 43 und den ersten gegenüberliegenden Teil 15 induzierte Induktivität weiter zu reduzieren.
Durch Bilden des zweiten Elektrodenblocks 13, so dass dieser die oben beschriebene Form aufweist, wird der Widerstandskörper 11 darüber hinaus über den zweiten Elektrodenblock 13 statt mehrerer Bonddrähte mit dem zweiten Verdrahtungsmuster 44 verbunden. Selbst wenn der Shuntwiderstand 10 die vertikale Struktur wie oben beschrieben aufweist, ist es nicht erforderlich, die mehreren Bonddrähte zur Verbindung des Widerstandskörpers 11 mit dem zweiten Verdrahtungsmuster 44 zu verbinden, und daher ist es möglich, die Montierbarkeit des Shuntwiderstands 10 zu verbessern.
Wenn im Vergleich zu einem Fall, in dem die Bonddrähte verwendet werden, der zweite Elektrodenblock 13, der die oben beschriebene Form aufweist, verwendet wird, ist es möglich, den Widerstand eines Teils, in dem der Strom, der den Widerstandskörper 11 passiert hat, fließt, weiter zu reduzieren, und daher ist es möglich, zu gestatten, dass der relativ große Strom durch den Shuntwiderstand 10 fließt.
Wie in 2 gezeigt ist, ist zum Erfassen eines Spannungsabfalls in dem Shuntwiderstand 10 zusätzlich das Substrat 41 der Leiterplatte 40, auf der der die oben beschriebene Konfiguration aufweisende Shuntwiderstand 10 montiert ist, ferner mit Folgendem versehen: einem ersten Spannungsanschluss 46, der als eine erste Spannungsverdrahtung dient, zu der das elektrische Potenzial auf der stromaufwärtigen Seite des Shuntwiderstands 10 geführt wird; und einem zweiten Spannungsanschluss 47, der als eine zweite Spannungsverdrahtung dient, zu der das elektrische Potenzial auf der stromabwärtigen Seite des Shuntwiderstands 10 geführt wird.
Auf dem Substrat 41 sind der erste Spannungsanschluss 46 und der zweite Spannungsanschluss 47 auf der gleichen Seite wie das zweite Verdrahtungsmuster 44 bezüglich des ersten Verdrahtungsmusters 43 angeordnet, um entlang der Richtung, in der sich das erste Verdrahtungsmuster 43 erstreckt, auf das zweite Verdrahtungsmuster 44 ausgerichtet zu werden. Insbesondere sind das zweite Verdrahtungsmuster 44, der erste Spannungsanschluss 46 und der zweite Spannungsanschluss 47 in dieser Reihenfolge von der Seite des ersten Endteils 43a des ersten Verdrahtungsmusters 43 angeordnet. Die mehreren Verdrahtungsmuster, die zum Montieren des Shuntwiderstands 10 wie oben beschrieben auf dem Substrat 41 vorgesehen sind, sind in einem relativ kleinen Bereich auf zusammengefasste Weise angeordnet.
Eine Stromerfassungsvorrichtung (nicht gezeigt), die den Spannungsabfall in dem Shuntwiderstand 10 basierend auf einem Spannungssignal zwischen dem ersten Spannungsanschluss 46 und dem zweiten Spannungsanschluss 47 erfasst, und die einen Wert des durch den Shuntwiderstand 10 fließenden Stroms basierend auf dem erfassten Spannungsabfall berechnet, ist mit dem ersten Spannungsanschluss 46 und dem zweiten Spannungsanschluss 47 verbunden.
Der erste Spannungsanschluss 46 ist über eine verzweigte Verdrahtung 45, die sich von dem ersten Verdrahtungsmuster 43 erstreckt, mit dem ersten Verdrahtungsmuster 43 verbunden. Die verzweigte Verdrahtung 45 weist einen geraden Teil 45a auf, der sich in der senkrecht zu der Richtung, in der sich das erste Verdrahtungsmuster 43 erstreckt, verlaufenden Richtung von dem ersten Verdrahtungsmuster 43 zu dem zweiten Spannungsanschluss 47 erstreckt.
Andererseits ist der zweite Elektrodenblock 13 in einem dritten Kontaktfleckteil 53 mit dem zweiten Spannungsanschluss 47 verbunden.
Um das elektrische Potenzial auf der stromabwärtigen Seite des Shuntwiderstands 10 zu dem zweiten Spannungsanschluss 47 zu führen, weist der zweite Elektrodenblock 13 ferner einen zweiten Verbindungsteil 17 auf, der sich von einer Seitenfläche des Elektrodenteils 14 in der senkrecht zu der Stapelrichtung verlaufenden Richtung erstreckt.
Wie in 1 und 6 gezeigt ist, weist der zweite Verbindungsteil 17 in dem Zustand, in dem der Shuntwiderstand 10 auf der Leiterplatte 40 montiert ist, Folgendes auf: einen zweiten gegenüberliegenden Teil 17a, der sich parallel zu dem Substrat 41 zu der Position, an der der zweite Spannungsanschluss 47 vorgesehen ist, erstreckt; und einen Schenkelteil 17b, der sich von einem Endteil des zweiten gegenüberliegenden Teils 17a entlang der Stapelrichtung nach unten erstreckt und der mit dem dritten Kontaktfleckteil 53 des weiten Spannungsanschlusses 47 verbunden ist. In dem Zustand, in dem der Shuntwiderstand 10 auf der Leiterplatte 40 montiert ist, ist der zweite gegenüberliegende Teil 17a darüber hinaus so vorgesehen, dass er dem geraden Teil 45a der verzweigten Verdrahtung 45 in der Stapelrichtung direkt gegenüberliegt.
Analog zu der unteren Fläche 12a des ersten Elektrodenblocks 12 ist auf einer unteren Endfläche des Schenkelteils 17b eine plattierte Schicht 23 gebildet. Als die plattierte Schicht 23 wird zur Verbesserung der Lötmittelbenetzbarkeit beim Montieren eine Verzinnung (Sn-Plattierung) durchgeführt. Um die Erosion des zweiten Elektrodenblocks 13 durch das Löten beim Montieren zu unterbinden, kann ferner die Vernickelungsschicht (plattierte Ni-Schicht) vorgesehen werden. Als die plattierte Schicht 23 kann darüber hinaus das Plattieren durch Verwendung zusätzlich zu Zinn (Sn) und Nickel (Ni) von Kupfer (Cu), Silber (Ag), Palladium (Pd), einer Silber-Palladium-Legierung (Ag-Pd-Legierung), Gold (Au), Gold-Palladium (Au-Pd) oder dergleichen durchgeführt werden.
Wie oben beschrieben, ist der zweite Elektrodenblock 13 so mit dem zweiten gegenüberliegenden Teil 17a versehen, dass er dem geraden Teil 45a der verzweigten Verdrahtung 45 gegenüberliegt und sich parallel zu dem geraden Teil 45a an dem Teil zwischen dem Elektrodenteil 14, der der mit der oberen Fläche 11b des Widerstandskörpers 11 verbundene Teil ist, und dem Schenkelteil 17b, der der mit dem zweiten Spannungsanschluss 47 verbundene Teil ist, erstreckt.
In der Montagestruktur 100, in der der den zweiten Elektrodenblock 13 mit solch einer Form aufweisende Shuntwiderstand 10 montiert ist, sind der gerade Teil 45a der verzweigten Verdrahtung 45, die eine Anschlussleitung zum Leiten des Spannungssignals für die Stromerfassung ist, und der zweite gegenüberliegende Teil 17a des zweiten Elektrodenblocks 13 so geführt, dass sie sich in unmittelbarer Nähe befinden. Daher wird im Vergleich zu einem Fall, in dem die Anschlussleitungen zum Leiten der Spannungssignale zu dem ersten Spannungsanschluss 46 und dem zweiten Spannungsanschluss 47 voneinander getrennt sind, ein zwischen der verzweigten Verdrahtung 45 und dem zweiten Verbindungsteil 17 gebildeter Schleifenbereich kleiner, und daher ist es möglich, eine durch die verzweigte Verdrahtung 45 und den zweiten Verbindungsteil 17 induzierte parasitäre Induktivität zu unterdrücken. Infolgedessen ist es möglich, die Erfassungsgenauigkeit des Stroms für die Stromerfassungsvorrichtung weiter zu verbessern.
Als Nächstes wird ein Verfahren zum Bilden des zweiten Elektrodenblocks 13, der die oben beschriebene Form aufweist, unter Bezugnahme auf 5 bis 8 beschrieben. 7 ist eine Vorderansicht eines Materials 60 des zweiten Elektrodenblocks 13, und 8 ist eine Draufsicht des Materials 60 des zweiten Elektrodenblocks 13.
Wie in 5 und 6 gezeigt ist, weisen die Dicken H3 in dem zweiten Elektrodenblock 13 in der Stapelrichtung des Elektrodenteils 14, des ersten gegenüberliegenden Teils 15, des verlängerten Teils 16a des ersten Verbindungsteils 16 und des zweiten gegenüberliegenden Teils 17a des zweiten Verbindungsteils 17 die gleichen Dicken auf. Darüber hinaus weisen die Dicken H4 in der Stapelrichtung des Teils, wo der Schenkelteil 16b des ersten Verbindungsteils 16 vorgesehen ist, und des Teils, wo der Schenkelteil 17b des zweiten Verbindungsteils 17 vorgesehen ist, auch die gleichen Dicken auf. Die Längen des Schenkelteils 16b und des Schenkelteils 17b können verschieden sein, und der Schenkelteil 17b kann kürzer als der Schenkelteil 16b sein.
Darüber hinaus ist die Länge L1 des zweiten Elektrodenblocks 13 an dem Teil, wo der erste Verbindungsteil 16 vorgesehen ist, in der Richtung, in der sich der verlängerte Teil 16a erstreckt, gleich der Länge L1 des zweiten Elektrodenblocks 13 an dem Teil, wo der zweite Verbindungsteil 17 vorgesehen ist, in der Richtung, in der sich der zweite gegenüberliegende Teil 17a erstreckt. Darüber hinaus ist die Länge L2 des Schenkelteils 16b in der Richtung, in der sich der verlängerte Teil 16a des ersten Verbindungsteils 16 erstreckt gleich der Länge L2 des Schenkelteils 17b in der Richtung, in der sich der zweite gegenüberliegende Teil 17a des zweiten Verbindungsteils 17 erstreckt.
Des Weiteren ist es möglich, den Elektrodenteil 14, den ersten gegenüberliegenden Teil 15, den verlängerten Teil 16a des ersten Verbindungsteils 16 und den zweiten gegenüberliegenden Teil 17a des zweiten Verbindungsteils 17 in der gleichen Ebene anzuordnen. Daher ist es nicht erforderlich, einen Absatz oder einen gebogenen Teil zwischen dem Elektrodenteil 14 und dem ersten gegenüberliegenden Teil 15, zwischen dem Elektrodenteil 14 und dem zweiten gegenüberliegenden Teil 17a des zweiten Verbindungsteils 17 oder zwischen dem ersten gegenüberliegenden Teil 15 und dem verlängerten Teil 16a des ersten Verbindungsteils 16 zu bilden.
Wie in 7 und 8 gezeigt ist, ist es daher möglich, den zweiten Elektrodenblock 13 aus dem Material 60 mit einem flachen Teil 61 und einem dicken Teil 62 mit einer größeren Dicke als der flache Teil 61 leicht zu bilden.
Insbesondere wird der zweite Elektrodenblock 13, der die beiden Schenkelteile 16b und 17b mit der vorbestimmten Dicke H4 und der vorbestimmten Länge L2 aufweist, durch Bilden des Materials 60 mit dem flachen Teil 61 und dem dicken Teil 62 aus einem plattenförmigen Glied oder einem stangenförmigen Glied durch einen Walzprozess usw. und durch Stanzen eines gestanzten Teils 63, der in 8 von einer strichpunktierten Linie umgeben ist, gebildet. Wie durch die Bezugszeichen in Klammern in 8 gezeigt ist, sind Teile, die den jeweiligen Teilen des zweiten Elektrodenblocks 13 entsprechen, in dem Material 60 ausgebildet, aus dem der gestanzte Teil 63 ausgestanzt worden ist.
Obgleich es möglich sein kann, die Schenkelteile 16b und 17b durch Biegen eines Plattenmaterials zu bilden, wird andererseits in diesem Fall eine einem Biegeprozess innewohnende Rückfederung verursacht, und daher wird der durch den Elektrodenteil 14 und dem ersten gegenüberliegenden Teil 15 mit den Schenkelteilen 16b und 17b gebildete Winkel instabil, und somit können die Positionen der unteren Endflächen der Schenkelteile 16b und 17b unterschiedlich sein.
Wenn die Positionen der unteren Endflächen der Schenkelteile 16b und 17b, wie oben beschrieben, unterschiedlich sind, können die unteren Endflächen der Schenkelteile 16b und 17b nicht in der gleichen Ebene wie die untere Fläche 12a des ersten Elektrodenblocks 12 positioniert werden, und so wird eine Anschlusskoplanarität vergrößert. Infolgedessen wird der Kontaktzustand zwischen dem Schenkelteil 16b und dem zweiten Verdrahtungsmuster 44 aufgrund einer verringerten Lötfestigkeit usw. instabil, und es besteht insofern eine Gefahr, als es schwierig wird, den Fluss des relativ großen Stroms durch den Shuntwiderstand 10 zu gestatten. Des Weiteren besteht insofern eine Gefahr, als der Kontaktzustand zwischen dem Schenkelteil 17b und dem zweiten Spannungsanschluss 47 instabil wird und die Erfassungsgenauigkeit des Stroms für die Stromerfassungsvorrichtung beeinträchtigt wird.
In einem Fall, in dem, wie oben beschrieben, die Schenkelteile 16b und 17b durch den Walzprozess usw. gebildet sind, ist es hingegen möglich, den durch den Elektrodenteil 14 und den ersten gegenüberliegenden Teil 15 mit den Schenkelteilen 16b und 17b gebildeten Winkel stabil zu bilden.
Daher ist es auch leicht, die unteren Endflächen der Schenkelteile 16b und 17b in der gleichen Ebene wie die untere Fläche 12a des ersten Elektrodenblocks 12 zu positionieren, und es ist möglich, die Anschlusskoplanarität zwischen drei Anschlüssen zu reduzieren. Infolgedessen werden der Kontaktzustand zwischen der unteren Fläche 12a des ersten Elektrodenblocks 12 und dem ersten Verdrahtungsmuster 43 und der Kontaktzustand zwischen dem Schenkelteil 16b und dem zweiten Verdrahtungsmuster 44 stabilisiert, und so kann gestattet werden, dass der relativ große Strom durch den Shuntwiderstand 10 fließt. Darüber hinaus ist es auch möglich, den Kontaktzustand zwischen dem Schenkelteil 17b und dem Spannungsanschluss 47 zu stabilisieren und die Erfassungsgenauigkeit des Stroms für die Stromerfassungsvorrichtung zu verbessern. Das Verfahren zum Bilden der Schenkelteile 16b und 17b des zweiten Elektrodenblocks 13 ist nicht auf den Walzprozess beschränkt, es kann jeglicher Prozess sein, solange die Schenkelteile 16b in 17b gebildet werden können, ohne die Rückfederung zu verursachen, und es kann zum Beispiel auch ein Schneidprozess oder ein Pressformprozess eingesetzt werden.
Des Weiteren werden für den Shuntwiderstand 10 der Widerstandskörper 11, der erste Elektrodenblock 12 und der zweite Elektrodenblock 13 der Formbildung mit einem isolierendem Material 19 wie beispielsweise Harz usw. unterzogen. Insbesondere werden sie der Formbildung so unterzogen, dass die untere Fläche 12a des ersten Elektrodenblocks 12 und die unteren Endflächen der Schenkelteile 16b und 17b des zweiten Elektrodenblocks 13 freiliegen.
Durch Durchführen der Formbildung wie oben beschrieben, werden die Seitenflächen des Widerstandskörpers 11, des Elektrodenblocks 12 und des zweiten Elektrodenblocks 13 über ihren gesamten Umfang mit dem Isoliermaterial 19 bedeckt.
In einem Fall, in dem der Shuntwiderstand als die vertikale Struktur gebildet wird, besteht insofern eine Gefahr, als eine obere Elektrode und eine untere Elektrode durch eine beim Montieren des Shuntwiderstands gebildete Lötkehle kurzgeschlossen werden. Bei dem Shuntwiderstand 10 dieser Ausführungsform, wie oben beschrieben, sind die Seitenflächen des Widerstandskörpers 11, des ersten Elektrodenblocks 12 und des zweiten Elektrodenblocks 13 mit dem Isoliermaterial 19 bedeckt, und daher wird keine Lötkehle gebildet, und es ist möglich, einen Kurzschluss zwischen dem ersten Elektrodenblock 12 und dem zweiten Elektrodenblock 13 zu verhindern. Da der Shuntwiderstand 10 so konfiguriert ist, dass nur die unteren Flächen der unteren Fläche 12a, des Schenkelteils 16b und der Schenkelteils 17b von dem Isoliermaterial 19 freiliegen, ist es darüber hinaus leicht, die plattierten Schichten 21, 22 und 23 für die Verbindung mit der Leiterplatte 40 zu bilden.
Oben wurde angenommen, dass es möglich ist, die Induktivität wie oben beschrieben auch dadurch zu reduzieren, dass nach Montieren des ersten Elektrodenblocks 12 und des Widerstandskörpers 11 an das Substrat 41 ein Glied befestigt wird, das dem den ersten gegenüberliegenden Teil 15 und den zweiten gegenüberliegenden Teil 17a aufweisenden zweiten Elektrodenblock 13 entspricht. In diesem Fall besteht jedoch insofern eine Gefahr, als aufgrund der Zunahme einer Anzahl von Montageschritten eine Zunahme der Herstellungskosten oder Qualitätsschwankungen verursacht wird.
Da der Shuntwiderstand 10 bei dieser Ausführungsform eine durch die Formbildung wie oben beschrieben erreichte integrierte Konfiguration aufweist, ist es hingegen möglich, das Montieren durch Anordnen des Shuntwiderstands 10 auf dem Substrat 41 und Durchführen des Lötens leicht zu erzielen. Da der Shuntwiderstand 10, wie oben beschrieben, eine gute Montierbarkeit besitzt, und da seine Handhabung und Bewerkstelligung leicht sind, ist es möglich, die Herstellungskosten der Montagestruktur 100 zu reduzieren.
Die Formbildung kann so durchgeführt werden, dass mindestens ein Teil einer oberen Fläche des zweiten Elektrodenblocks 13 freiliegt. In diesem Fall kann ein Drahtbonden auf der freiliegenden oberen Fläche des zweiten Elektrodenblocks 13 durchgeführt werden, und somit ist es möglich, das elektrische Potenzial auf der stromabwärtigen Seite des Widerstandskörpers 11 über Drähte herauszuführen.
Gemäß der oben erwähnten Ausführungsform werden die unten beschriebenen Vorteile erzielt.
Bei der Montagestruktur 100, auf der der Shuntwiderstand 10 mit der oben beschriebenen Konfiguration montiert ist, ist der erste gegenüberliegende Teil 15 des zweiten Elektrodenblocks 13, durch den der Strom, der den Widerstandskörper 11 passiert hat, fließt, so angeordnet, dass er dem ersten Verdrahtungsmuster 43, durch das der zu dem Widerstandskörper 11 gerichtete Strom fließt, direkt gegenüberliegt. Daher werden der durch den zu dem Widerstandskörper 11 gerichteten Strom erzeugte Magnetfluss und der durch den Strom, der den Widerstandskörper 11 passiert hat, erzeugte Magnetfluss aufgehoben, und infolgedessen ist es möglich, die durch das erste Verdrahtungsmuster 43 und den ersten gegenüberliegenden Teil 15 induzierte Induktivität zu reduzieren. Wie oben beschrieben, ist es durch Reduzieren der um den Shuntwiderstand 10 herum induzierten Induktivität möglich, die Stromerfassungsgenauigkeit zu verbessern, selbst wenn zum Beispiel der hochfrequente Strom, der gleich oder höher als 20 kHz ist, durch den Shuntwiderstand 10 fließt.
Als Nächstes werden Modifikationen der oben erwähnten Ausführungsform beschrieben.
Bei der oben erwähnten Ausführungsform sind das zweite Verdrahtungsmuster 44, der erste Spannungsanschluss 46 und der zweite Spannungsanschluss 47 entlang der Richtung, in der sich das erste Verdrahtungsmuster 43 erstreckt, parallel zu dem ersten Verdrahtungsmuster 43 angeordnet. Die Anordnung der jeweiligen Verdrahtungen ist nicht darauf beschränkt, und die Verdrahtungen können auf eine beliebige Weise angeordnet werden, solange ein Teil des zweiten Elektrodenblocks 13 zur Verbindung des zweiten Verdrahtungsmusters 44 mit dem Widerstandskörper 11 dem ersten Verdrahtungsmuster 43 direkt gegenüberliegt. Zum Beispiel kann es möglich sein, eine Konfiguration zu verwenden, bei der das zweite Verdrahtungsmuster 44 so angeordnet wird, dass ein vorbestimmter Zwischenraum mit dem ersten Endteil 43a des ersten Verdrahtungsmusters 43 gebildet wird, der erste Spannungsanschluss 46 und der zweite Spannungsanschluss 47 so angeordnet werden, dass ein vorbestimmter Zwischenraum mit dem zweiten Endteil 43b des ersten Verdrahtungsmusters 43 gebildet wird, und die jeweiligen Verdrahtungen auf einer im Wesentlichen geraden Linie angeordnet werden. Ferner kann in diesem Teil der Teil des zweiten Elektrodenblocks 13 dem ersten Verdrahtungsmuster 43 gegenüberliegen, und so ist es möglich, die um den Shuntwiderstand 10 induzierte Induktivität zu reduzieren.
Darüber hinaus sind bei der oben erwähnten Ausführungsform das erste Verdrahtungsmuster 43, das zweite Verdrahtungsmuster 44, der erste Spannungsanschluss 46 und der zweite Spannungsanschluss 47 die aus Kupferfolien auf dem Substrat 41 gebildeten Verdrahtungsmuster. Statt dieser Konfiguration kann solch eine Verdrahtung ein auf dem plattenförmigen Glied wie beispielsweise einer Kupferplatte usw. gebildeter Leiterrahmen sein.
Unten werden funktionelle Vorteile der Montagestruktur 100 und des Shuntwiderstands 10 bei der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben.
Gemäß dieser Ausführungsform ist die Montagestruktur 100, in der der Shuntwiderstand 10, der mit dem flachen dem Widerstandskörper 11; dem ersten Elektrodenblock 12, der auf der unteren Fläche 11a des Widerstandskörpers 11 gestapelt ist; und dem zweiten Elektrodenblock 13, der auf der oberen Fläche 11b des Widerstandskörpers 11 gestapelt ist, auf den Verdrahtungen montiert ist, mit Folgendem versehen: dem ersten Verdrahtungsmuster 43, mit dem der erste Elektrodenblock 12 verbunden ist; und dem zweiten Verdrahtungsmuster 44, mit dem der zweite Elektrodenblock 13 verbunden ist. Dann weist der zweite Elektrodenblock 13 den ersten gegenüberliegenden Teil 15 auf, der sich so erstreckt, dass er dem ersten Verdrahtungsmuster 43 zwischen dem mit der oberen Fläche 11b des Widerstandskörpers 11 verbundenen Teil und dem mit dem zweiten Verdrahtungsmuster 44 verbundenem Teil gegenüberliegt.
Bei dieser Konfiguration ist der erste gegenüberliegende Teil 15 des zweiten Elektrodenblocks 13, durch den der Strom, der die obere Fläche 11b des Widerstandskörpers 11 passiert hast, fließt, so angeordnet, dass er dem ersten Verdrahtungsmuster 43, durch den der zu der unteren Fläche 11a des Widerstandskörpers 11 gerichtete Strom fließt, direkt gegenüberliegt. Daher werden der durch den zu der unteren Fläche 11a des Widerstandskörpers 11 gerichteten Strom in dem ersten Verdrahtungsmuster 43 erzeugte Magnetfluss und der durch den Strom, der die obere Fläche 11b des Widerstandskörpers 11 passiert hat, in dem ersten gegenüberliegenden Teil 15 erzeugte Magnetfluss aufgehoben, und infolgedessen ist es möglich, die durch das erste Verdrahtungsmuster 43 und den ersten gegenüberliegenden Teil 15 induzierte Induktivität zu reduzieren. Wie oben beschrieben, ist es durch Reduzieren der um den Shuntwiderstand 10 induzierten Induktivität möglich, die Stromerfassungsgenauigkeit zu verbessern, selbst wenn zum Beispiel der hochfrequente Strom, der gleich oder höher als 20 kHz ist, durch den Shuntwiderstand 10 fließt.
Gemäß dieser Ausführungsform ist die Montagestruktur 100 darüber hinaus ferner mit Folgendem versehen: der verzweigten Verdrahtung 45, die von dem ersten Verdrahtungsmuster 43 verzweigt ist; dem ersten Spannungsanschluss 46, der über die verzweigte Verdrahtung 45 mit dem ersten Verdrahtungsmuster 43 verbunden ist; und dem zweiten Spannungsanschluss 47, mit dem der zweite Elektrodenblock 13 verbunden ist. Dann weist der zweite Elektrodenblock 13 den zweiten gegenüberliegenden Teil 17a auf, der sich so erstreckt, dass er der verzweigten Verdrahtung 45 zwischen dem mit der oberen Fläche 11b des Widerstandskörpers 11 verbundenen Teil und dem mit dem zweiten Spannungsanschluss 47 verbundenem Teil gegenüberliegt.
Bei dieser Konfiguration sind die verzweigte Verdrahtung 45, die die Anschlussleitung zum Leiten des Spannungssignals für die Stromerfassung ist, und der zweite gegenüberliegende Teil 17a des zweiten Elektrodenblocks 13 so geführt, dass sie sich in unmittelbarer Nähe befinden. Daher wird im Vergleich zu einem Fall, in dem die Anschlussleitungen zum Leiten der Spannungssignale zu dem ersten Spannungsanschluss 46 und dem zweiten Spannungsanschluss 47 voneinander getrennt sind, der zwischen der verzweigten Verdrahtung 45 und dem zweiten Verbindungsteil 17 gebildete Schleifenbereich kleiner, und daher ist es möglich, eine durch die verzweigte Verdrahtung 45 und den zweiten Verbindungsteil 17 induzierte parasitäre Induktivität zu unterdrücken. Infolgedessen ist es möglich, die Erfassungsgenauigkeit des Stroms für die Stromerfassungsvorrichtung weiter zu verbessern.
Gemäß dieser Ausführungsform erstrecken sich darüber hinaus der erste gegenüberliegende Teil 15 und der zweite gegenüberliegende Teil 17a in den senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen, und der zweite Elektrodenblock 13 ist über den ersten Verbindungsteil 16 mit dem zweiten Verdrahtungsmuster 44 verbunden, wobei sich der erste Verbindungsteil 16 von dem ersten gegenüberliegenden Teil 15 in der gleichen Richtung wie der zweite gegenüberliegende Teil 17a erstreckt.
Bei dieser Konfiguration erstrecken sich sowohl der erste Verbindungsteil 16, der mit dem zweiten Verdrahtungsmuster 44 verbunden ist, als auch der zweite Verbindungsteil 17a in der senkrecht zu der Richtung, in der sich der erste gegenüberliegende Teil 15 erstreckt, verlaufenden Richtung. Dadurch, dass gestattet wird, dass sich der erste Verbindungsteil 16 und der zweite gegenüberliegende Teil 17a, wie oben beschrieben, in der gleichen Richtung erstrecken, kann die Montagestruktur 100, auf der der Shuntwiderstand 10 montiert ist, kompakt ausgeführt werden, und so ist es zum Beispiel möglich, die für die Stromerfassung in dem Leistungsmodul verwendete Fläche zu reduzieren.
Gemäß dieser Ausführungsform ist darüber hinaus die Dicke des Widerstandskörpers 11 dünner als 1 mm.
Bei dieser Konfiguration ist es durch ein relativ dünnes Ausführen der Dicke H1 des Widerstandskörpers 11 in der Stapelrichtung möglich, den Zwischenraum in der Stapelrichtung zwischen dem ersten Verdrahtungsmuster 43 und dem ersten gegenüberliegenden Teil 15 zu reduzieren. Durch Reduzieren des Zwischenraums zwischen dem ersten Verdrahtungsmuster 43 und dem ersten gegenüberliegenden Teil 15, wie oben beschrieben, ist es möglich, die durch das erste Verdrahtungsmuster 43 und den ersten gegenüberliegenden Teil 15 induzierte Induktivität zu reduzieren.
Darüber hinaus ist der auf der Verdrahtung montierte Shuntwiderstand 10 gemäß dieser Ausführungsform mit Folgendem versehen: dem flachen Widerstandskörper 11; dem ersten Elektrodenblock 12, der dazu konfiguriert ist, die untere Fläche 11a des Widerstandskörpers 11 mit dem ersten Verdrahtungsmuster 43 zu verbinden; und dem zweiten Elektrodenblock 13, der dazu konfiguriert ist, die obere Fläche 11b des Widerstandskörpers 11 mit dem zweiten Verdrahtungsmuster 44 zu verbinden, wobei der zweite Elektrodenblock 13 den ersten gegenüberliegenden Teil 15 aufweist, der sich so erstreckt, dass er dem ersten Verdrahtungsmuster 43 zwischen dem mit der oberen Fläche 11b des Widerstandskörpers 11 verbundenen Teil und dem mit dem zweiten Verdrahtungsmuster 44 verbundenen Teil gegenüberliegt.
Bei dieser Konfiguration ist der erste gegenüberliegende Teil 15 des zweiten Elektrodenblocks 13, durch den der Strom, der die obere Fläche 11b des Widerstandskörpers 11 passiert hat, fließt, so angeordnet, dass er dem ersten Verdrahtungsmuster 43, durch das der zu der unteren Fläche 11a des Widerstandskörpers 11 gerichtete Strom fließt, gegenüberliegt. Daher werden der durch den zu der unteren Fläche 11a des Widerstandskörpers 11 gerichteten Strom in dem ersten Verdrahtungsmuster 43 erzeugte Magnetfluss und der durch den Strom, der die obere Fläche 11b des Widerstandskörpers 11 passiert hat, in dem ersten gegenüberliegenden Teil 15 erzeugte Magnetfluss aufgehoben. Infolgedessen ist es möglich, die durch das erste Verdrahtungsmuster 43 und den ersten gegenüberliegenden Teil 15 induzierte Induktivität zu reduzieren. Wie oben beschrieben, ist es durch Reduzieren der um den Shuntwiderstand 10 induzierten Induktivität möglich, die Stromerfassungsgenauigkeit zu verbessern, selbst wenn zum Beispiel der hochfrequente Strom, der gleich oder höher als 20 kHz ist, durch den Shuntwiderstand 10 fließt.
Obgleich oben die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben worden ist, veranschaulicht die oben erwähnte Ausführungsform nur einen Teil von Anwendungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, und der technische Umfang der vorliegenden Erfindung soll nicht auf die speziellen Konfigurationen der oben beschriebenen Ausführungsform beschränkt sein.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 17. April 2019 im japanischen Patentamt eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-78738 . Der gesamte Inhalt dieser Anmeldung ist hiermit durch Bezugnahme aufgenommen.
Bezugszeichenliste

100: Montagestruktur
10: Shuntwiderstand (Stromerfassungswiderstand)
11: Widerstandskörper
12: erster Elektrodenblock
13: zweiter Elektrodenblock
14: Elektrodenteil
15: erster gegenüberliegender Teil (gegenüberliegender Teil)
16: erster Verbindungsteil (Verbindungsteil)
17: zweiter Verbindungsteil
17a: zweiter gegenüberliegender Teil
40: Leiterplatte
43: erstes Verdrahtungsmuster (erste Verdrahtung)
44: zweites Verdrahtungsmuster (zweite Verdrahtung)
45: verzweigte Verdrahtung
45a: gerader Teil
46: erster Spannungsanschluss (erste Spannungsverdrahtung)
47: zweiter Spannungsanschluss (erste Spannungsverdrahtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2008170478 [0002]
JP 201978738 [0096]

Claims

Montagestruktur für einen Stromerfassungswiderstand, wobei der Stromerfassungswiderstand auf einer Verdrahtung montiert ist und wobei der Stromerfassungswiderstand mit Folgendem versehen ist: einem flachen Widerstandskörper; einem ersten Elektrodenblock, der auf einer unteren Fläche des Widerstandskörpers gestapelt ist; und einem zweiten Elektrodenblock, der auf einer oberen Fläche des Widerstandskörpers gestapelt ist, wobei die Montagestruktur des Stromerfassungswiderstands Folgendes umfasst: eine erste Verdrahtung, mit der der erste Elektrodenblock verbunden ist; und eine zweite Verdrahtung, mit der der zweite Elektrodenblock verbunden ist, wobei der zweite Elektrodenblock einen ersten gegenüberliegenden Teil aufweist, der sich so erstreckt, dass er der ersten Verdrahtung zwischen einem mit der oberen Fläche des Widerstandskörpers verbundenen Teil und einem mit der zweiten Verdrahtung verbundenen Teil gegenüberliegt.
Montagestruktur für den Stromerfassungswiderstand nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine verzweigte Verdrahtung, die von der ersten Verdrahtung verzweigt ist; eine erste Spannungsverdrahtung, die über die verzweigte Verdrahtung mit der ersten Verdrahtung verbunden ist; und eine zweite Spannungsverdrahtung, mit der der zweite Elektrodenblock verbunden ist, wobei der zweite Elektrodenblock einen zweiten gegenüberliegenden Teil aufweist, der sich so erstreckt, dass er der verzweigten Verdrahtung zwischen dem mit der oberen Fläche des Widerstandskörpers verbundenen Teil und dem mit der zweiten Spannungsverdrahtung verbundenen Teil gegenüberliegt.
Montagestruktur für den Stromerfassungswiderstand nach Anspruch 2, wobei sich der erste gegenüberliegende Teil und der zweite gegenüberliegende Teil in senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen erstrecken, und der zweite Elektrodenblock über einen Verbindungsteil mit der zweiten Verdrahtung verbunden ist, wobei sich der Verbindungsteil von dem ersten gegenüberliegenden Teil in einer gleichen Richtung wie der zweite gegenüberliegende Teil erstreckt.
Montagestruktur für den Stromerfassungswiderstand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Dicke des Widerstandskörpers dünner als 1 mm ist.
Auf einer Verdrahtung montierter Stromerfassungswiderstand, umfassend: einen flachen Widerstandskörper; einen ersten Elektrodenblock, der dazu konfiguriert ist, eine untere Fläche des Widerstandskörpers mit einer ersten Verdrahtung zu verbinden; und einen zweiten Elektrodenblock, der dazu konfiguriert ist, eine obere Fläche des Widerstandskörpers mit einer zweiten Verdrahtung zu verbinden, wobei der zweite Elektrodenblock einen ersten gegenüberliegenden Teil aufweist, der sich so erstreckt, dass er der ersten Verdrahtung zwischen einem mit der oberen Fläche des Widerstandskörpers verbundenen Teil und einem mit der zweiten Verdrahtung verbundenen Teil gegenüberliegt.