JP2002184601A

JP2002184601A - 抵抗器

Info

Publication number: JP2002184601A
Application number: JP2000380723A
Authority: JP
Inventors: Keiji Nakamura; 圭史仲村
Original assignee: Koa Corp
Current assignee: Koa Corp
Priority date: 2000-12-14
Filing date: 2000-12-14
Publication date: 2002-06-28

Abstract

(57)【要約】【課題】特性の良好な大電流測定用の抵抗器を提供す
る。【解決手段】抵抗器１００は、金属合金等から作製さ
れる抵抗体１１０、電極１２１と１２２、絶縁層１４１
と１４２および絶縁層１４１と１４２から構成されてい
る。絶縁層１４１は、電極１２１と１２２を溶融はんだ
材１３１と１３２で被覆する際に誤って抵抗体１１０へ
低抵抗のはんだが付着するのを防止する。そのため、所
定の抵抗値を有する抵抗器１００を安定して製造でき
る。また、抵抗体１００に絶縁層１４１と１４２を被覆
することで、抵抗体１００の外部露出面積が減少し、外
部環境の影響を受けて抵抗体１００が劣化するのを低減
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、抵抗器に関し、例
えば、電流検出に適する低抵抗素子部と導電率の高い金
属導体よりなる電極を有する抵抗器に関する。

【０００２】

【従来の技術】電流の検出用にミリオーム程度の極めて
小さい抵抗値を有する抵抗器を用いることは良く知られ
ている。この抵抗器を用いた電流Ｉ（Ａ）の検出では、
既知の低抵抗値Ｒ（Ω）に、電流Ｉ（Ａ）を流した時の
抵抗器の両端における電圧降下Ｖ（Ｖ）を測定し、Ｉ＝
Ｖ／Ｒを用いて電流値Ｉ（Ａ）を算出する。

【０００３】抵抗器の一例を図４に示す。抵抗器１００
０は、金属製の抵抗部１４００および２つの電極部１１
００から構成されている。抵抗部１４００は、例えば、
Ｃｕ−Ｎｉ合金（例えば、ＣＮ４９Ｒ）などの金属合金
が用いられる。電極１１００には、はんだ付け性を考慮
してはんだめっき１２００が施されている。

【０００４】ここで、抵抗器の特性は、例えば、抵抗値
や所定条件下でこの抵抗器を長時間使用した場合の使用
前後における抵抗値変化などを用いて評価される。例え
ば、１０００時間における寿命試験後の抵抗値の変化
（ΔＲ／Ｒ）は、（１）式を用いて評価される。

【０００５】 ΔＲ／Ｒ＝（Ｒ_１０００−Ｒ_０）／Ｒ_０（１）Ｒ_１０００：１０００時間の寿命試験後の抵抗値（Ω）Ｒ_０：寿命試験前の抵抗値（Ω）

【発明が解決しようとする課題】ところで、抵抗器を用
いて電流を精度よく測定するためには、使用時における
抵抗値の変化を小さく抑える必要がある。しかるに図４
に示した抵抗器１０００は、抵抗部１４００の金属合金
が外部に露出しているため抵抗値変化を生じる場合があ
る。例えば、抵抗器１０００の抵抗部１４００や電極１
１００に対して外部から種々のほこりやゴミが飛散して
それらの上面に蓄積する場合には、蓄積したほこりやゴ
ミによって抵抗器１０００の抵抗値が変化したり、場合
によっては、抵抗器１０００が他部品と電気的に接触し
て損傷することも考えられる。また例えば、抵抗器１０
００を高温、高湿の環境下で使用すると、抵抗部１４０
０の金属合金の酸化等により抵抗値が変化する可能性も
ある。

【０００６】また、上記の抵抗器１０００では、基板の
所定部品等に流れる電流を測定するために基板に実装す
る際に、実装時のはんだが上記抵抗体１０００の抵抗部
１４００へ上昇することにより抵抗値が変化する場合が
ある。

【０００７】例えば、基板に上記抵抗器１０００を実装
する際には、電極１２００の表面に溶融はんだ材等を用
いてはんだ材の膜を形成してから上記抵抗器１０００を
基板上の所定回路パターンと接合する。この際、溶融は
んだ材が溶融し上記抵抗体１０００の抵抗部１４００へ
上昇し、低抵抗の溶融はんだ材が抵抗部１４００の表面
に付着すると、抵抗器１０００の抵抗値が変化してしま
うため、抵抗器１０００は、所定の抵抗値を示すことが
できなくなる。

【０００８】本発明は、上述の問題点を解決するために
なされたものであり、その目的は、特性の良好な電流測
定用の抵抗器を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の抵抗器は、以下の構成を有する。すなわち、
略板状の抵抗用合金からなる抵抗体と、前記抵抗体の一
面に形成された高導電率の金属よりなる互いに分離した
少なくとも２つの電極と、前記抵抗体の少なくとも前記
電極を形成した面を被覆する絶縁層と、を有することを
特徴とする。

【００１０】また例えば、前記抵抗体の前記電極を形成
した面に対向する面を被覆する絶縁層を更に有すること
を特徴とする。

【００１１】また例えば、前記絶縁層は、絶縁材料を前
記抵抗体の所定の位置に塗布して形成されることを特徴
とする。

【００１２】また例えば、前記絶縁層は、絶縁材料から
なる層を前記抵抗体の所定の位置に接着して形成される
ことを特徴とする。

【００１３】また例えば、前記絶縁層は、エポキシ樹
脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、シリ
コーン樹脂およびポリイミドのなかから選ばれた絶縁材
料によって形成されることを特徴とする。

【００１４】また例えば、前記抵抗用合金は、銅・ニッ
ケル合金、ニッケル・クロム合金、鉄・クロム合金、マ
ンガン・銅・ニッケル合金、白金・パラジウム・銀合
金、金・銀合金、金・白金・銀合金、のいずれかである
ことを特徴とする。

【００１５】また例えば、前記電極は、銅または銅を含
む合金であることを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
に係る好適な実施の形態例である抵抗器１００について
詳細に説明する。

【００１７】なお、本実施の形態例に記載されている抵
抗器の抵抗体として用いられる合金組成や絶縁層に使用
される絶縁材料は、一例であり、特に特定的な記載がな
い限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨
のものではなく、作製する抵抗器の必要特性や仕様に応
じて決定されるものである。

【００１８】［抵抗器の構造］図１に、基板１５０の導
体パターン１６１、１６２上にはんだ付けされた本実施
の形態である抵抗器１００を示す。抵抗器１００は、１
１０の金属製の抵抗体、接続端子である電極１２１、１
２２および絶縁体層１４１、１４２から構成されてい
る。

【００１９】抵抗器１００は、直方体形状を有する抵抗
体１１０に直方体形状の電極１２１、１２２が図１に示
すように接合された構造となっており、さらに、抵抗体
１１０の上下面１４０、１４１には、抵抗器１００に対
して高抵抗を有する絶縁材料によって被覆された絶縁層
１４１、１４２が形成されている。

【００２０】抵抗体の厚さは、約１００〜１０００μ
ｍ、各電極１２１、１２２の厚さは、約１０〜３００μ
ｍであり、絶縁層１４１、１４２の厚さは、約数〜数１
０μｍである。また、各電極１２１、１２２の表面に
は、約２〜１０μｍのはんだ膜が形成されている。

【００２１】抵抗体１１０用材料としては、例えば、Ｃ
ｕ−Ｎｉ合金（ＣＮ４９Ｒなど）や図２に示す各種金属
合金および各種貴金属合金が用いられ、仕様に応じて決
定される比抵抗、ＴＣＲ、抵抗値変化などの各種特性に
適合する金属合金や貴金属合金などが図２より適宜選択
されて使用される。また図２以外にも、例えば、マンガ
ン・銅・ニッケル合金などを使用しても良い。

【００２２】また、図２に示すように、貴金属合金を使
用する場合には、約２〜約７μΩ・ｃｍと極めて低い電
気抵抗を有する抵抗体１１０が得られ、例えば、これら
の貴金属合金を抵抗体１１０として使用する場合には、
図１に示す構造の抵抗器１００の抵抗値は、約０．０４
〜０．１５ｍΩとなる。

【００２３】また電極１２１および１２２の材料として
は、電気抵抗が抵抗体１１０に比べて小さい銅材料（例
えば、１．５μΩ・ｃｍ程度）が用いられ、抵抗体１１
０と電極１２１あるい抵抗体１１０と電極１２２とはク
ラッド接合により接合される。２つの電極１２１および
１２２の電極面は、高電流を測定する際に発生する熱を
放熱しやすくするため、基板１５０方向に熱が伝達され
やすいように電極面積を広くとるように設計されてお
り、熱伝導性の良い銅の厚板を用い、接合面積を大きく
取ることを特徴としている。

【００２４】また絶縁層１４１、１４２は、抵抗体１１
０よりも高い比抵抗を有する絶縁材料を抵抗体１１０に
塗布して形成したり、予めこの絶縁材料を用いて作製さ
れたテープなどを抵抗体１１０に接着することによって
形成される。なお絶縁層は、図１における抵抗体１１０
の上下面である１４１および１４２に限ることはなく、
必要に応じて図１に示す抵抗体１１０の側面部を被覆す
るようにして形成しても良い。

【００２５】絶縁材料としては、種々の絶縁性を有する
材料を使用することができる。一例を示せば、例えば、
エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、フェノール
樹脂、シリコーン樹脂およびポリイミドなどから選ばれ
た耐熱性の樹脂を単独あるいは混合して使用することが
できる。また上記樹脂の代わりに絶縁性を有する耐熱材
料であればどのような材料であっても使用することがで
きる。

【００２６】上記樹脂を使用する場合には、予め溶剤に
樹脂を溶かしてから抵抗体１１０の所定部分に印刷など
の種々の方法で塗布する。あるいは樹脂を塗布する代わ
りに、予め上記樹脂を用いて作製された接着テープを抵
抗体１１０の所定部分に接着する方法によって、抵抗体
１１０の所定部分に絶縁層を被覆してもよい。

【００２７】また電極１２１および１２２の表面には、
基板の導体パターンへのはんだ付け性を向上するため
に、例えば、溶融はんだ材（Ｓｎ：Ｐｂ＝９：１）また
は鉛フリーはんだ材の膜１３１および１３２が形成され
ている。溶融はんだ材は、銅材の電極１２１または１２
２との間に拡散層を有するため、電極の接合強度および
電気的信頼性は、向上する。

【００２８】なお抵抗器１００において抵抗体１１０に
絶縁層１４１、１４２を形成するのは、下記に示す２つ
の理由からである。

【００２９】第１の理由は、製造時における製品の歩留
まりを向上させるためである。

【００３０】すなわち、上記の抵抗器１００を基板の所
定部品等に流れる電流を測定するために基板に実装する
際に、絶縁層１４１が無いと実装時のはんだが上記抵抗
体１００の抵抗部１１０へ上昇することにより抵抗値が
変化する場合がある。

【００３１】例えば、基板１５０の導体パターン１６
１、１６２に上記抵抗器１００を実装する際には、電極
１２１、１２２の表面に溶融はんだ材または鉛フリーは
んだ材の膜１３１、１３２をはんだ形成工程にて形成し
てから上記抵抗器１００を基板上の所定回路パターンと
接合する。

【００３２】この抵抗器１００を基板１５０への実装中
に、溶融はんだ材等の膜１３１、１３２が溶融すると、
溶融したはんだ材などは上昇し抵抗体１１０の表面に付
着する。その結果、抵抗器１０００の抵抗値は変化する
ため、所定の抵抗値を示すことができなくなる。

【００３３】しかしながら、図１に示すように予め抵抗
体１１０表面に絶縁層１４１を形成しておくと、上記実
装中に抵抗体１１０表面の絶縁層１４１に溶融はんだ材
等が付着しても抵抗器１００の抵抗値は低下しない。

【００３４】その結果、抵抗体１１０の表面に絶縁層１
４１を形成しない場合に厳しく制御されていたようなラ
ンドパターン形状の厳密な設計が緩和されたり、あるい
は、はんだ形成工程におけるはんだ量、はんだ時間の調
整などの厳密な管理の必要が無くなりはんだ形成工程に
おける作業が容易になり、製品の歩留まり改善にも役立
つことになる。したがって、抵抗値１００を製造する際
の歩留まりを向上させるには、特に抵抗体１１０の１４
１に示す表面部に絶縁層を被覆するのが有効である。

【００３５】第２の理由は、使用時における抵抗器１０
０の安全性の向上および特性の安定性の改善のためであ
る。すなわち、図１のように取り付けた抵抗器１００を
プリント基板などに搭載して長期間使用する場合、抵抗
体１１０表面が絶縁体１４２で被覆されていない場合に
は抵抗体１１０を構成する金属合金が表面部に露出して
いるため抵抗値変化を生じる場合がある。

【００３６】例えば、抵抗体１００上に外部から種々の
ほこりやゴミが飛散してに蓄積する場合には、蓄積した
ほこりやゴミによって抵抗器１００の抵抗値が変化した
り、場合によっては、抵抗器１００が蓄積したほこりや
ゴミを介して他部品と電気的に接触することにより損傷
を受ける場合も考えられる。また例えば、抵抗器１００
０を高温、高湿などの過酷な環境下で長期間使用する
と、抵抗体１１０の金属合金が酸化されるなどして抵抗
値変化を生じる。

【００３７】しかしながら、予め抵抗体１１０表面に絶
縁層１４２を形成しておくと、上記のように蓄積したほ
こりやゴミに起因する抵抗器１００の抵抗値変化を抑制
することができる。また、絶縁層１４１、１４２を有す
る抵抗器１０００を高温、高湿の環境下で長期間使用す
る場合でも抵抗体１１０における外部に露出する面積を
低減できるため金属合金の酸化等による抵抗値の変化を
抑制可能である。

【００３８】その結果、絶縁層で被覆されていない抵抗
体に比べ、絶縁層１４１、１４２で被覆されている抵抗
体１１９を有する抵抗器１００は、劣悪条件下で使用さ
れても絶縁層１４１、１４２により外部環境の影響を受
けにく、安定した抵抗値を有する良好な電流測定用抵抗
器を提供することができる。

【００３９】なお抵抗器１００は、放熱しやすいように
設計されており、プリント配線板などに実装する際の基
板１５０としては、例えばアルミ基板などが用いられ、
その基板１５０もヒートシンクなどに接続された構造と
なっている。

【００４０】すなわち、高電流を測定する際に抵抗器１
００に発生する熱は、基板１５０方向に伝達されるため
に、抵抗器１００と基板１５０との接合面が重要であ
り、抵抗器１００は、基板１５０との接合面である電極
１２１、１２２に熱伝導の良い銅の厚板を用い、接合面
積を大きく取ることを特徴としている。

【００４１】また、高電流を測定するときの電流は、例
えば基板１５０のパターン１６１より抵抗器１００の一
方の電極１２１を介して抵抗体１１０に流れ、さらに抵
抗体１１０から他の１つの電極１２２を介して基板１５
０のパターン１６２へと流れる。また、高電流を流した
ときの電極１２１と電極１２２間、すなわち抵抗器１０
０の両端における電圧降下を測定する。このため図１の
構造を有する抵抗器１００は、大電流での使用が可能で
ある。

【００４２】なお、抵抗器１００の特徴は、抵抗体１１
０が平板からなる単純構造となっており、抵抗値変化
（ΔＲ／Ｒ）は、約０．１％以下に抑えることができ、
切れ込みがある場合の抵抗値変化（ΔＲ／Ｒ）数〜２０
％に比べて抵抗値変化を１／数１０〜１／２００程度に
低減できる。また、抵抗体１１０に約２〜７μΩ・ｃｍ
の極めて低い電気抵抗を有する貴金属合金を使用する
と、抵抗器１００の抵抗値は、約０．０４〜０．１５ｍ
Ωとなるため、高電流の測定に適した抵抗器が得られ
る。

【００４３】［抵抗器の諸特性］図２の各種金属合金お
よび各種貴金属合金を用いて作製した抵抗器１００の抵
抗値の一例を以下に説明する。例えば、図２に示す約２
〜約７μΩｃｍの低抵抗の貴金属合金を使用した場合の
図１に示す構造の抵抗器の抵抗値は、約０．０５〜０．
１４ｍΩ程度であり、低抵抗値を有する抵抗器が得られ
る。

【００４４】次に、図２の各種金属合金および各種貴金
属合金を用いて作製した絶縁層１４１、１４２を被覆し
た抵抗器１００の抵抗値を、絶縁層を被覆しないで同一
のはんだ形成条件で作製した比較用の抵抗器の抵抗値を
比較した。その結果、図３に示すように、絶縁層１４
１、１４２を有する抵抗器１００における抵抗値のばら
つきは、比較用の絶縁層の無い抵抗器における抵抗値の
ばらつきに比べ大きく低減していることがわかった。こ
のことから、はんだ形成工程における抵抗値のばらつき
を低減するためには、絶縁層１４１、１４２の抵抗体１
１０への被覆が有効であることがわかった。

【００４５】また、図２の各種金属合金および各種貴金
属合金を用いて作製した抵抗器１００を用いて高温多湿
条件下での１０００時間の寿命試験を行い、その寿命試
験前後の抵抗値変化を調べた。なお、上述の絶縁層を被
覆しないで同一のはんだ形成条件で作製した抵抗器につ
いても比較として上記の１０００時間の寿命試験を行
い、その寿命試験前後の抵抗値変化を調べた。

【００４６】それらの抵抗値変化を比較した結果、図３
に示すように、絶縁層１４１、１４２を有する抵抗器１
００における抵抗値変化は、絶縁層の無い抵抗器におけ
る抵抗値変化に比べ大きく低減していることがわかっ
た。このことから、高温多湿条件下などの劣悪環境下に
おける抵抗器の特性低下（例えば、寿命試験前後の抵抗
値変化）の防止には、絶縁層１４１、１４２の抵抗体１
１０への被覆が有効であることがわかった。

【００４７】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、抵抗器を作製する際に貴金属合金などの低抵抗材料
を抵抗体として用い、抵抗体を電極と結合してから電極
表面にはんだを形成する前に抵抗体の表面に絶縁体を形
成することにより、はんだ形成工程における抵抗値のば
らつきを低減でき、さらに、外部環境の影響を受けに
く、安定した抵抗値を有する良好な電流測定用抵抗器を
提供することができる。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明により特性
の良好な大電流測定用の抵抗器を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施の形態例である抵抗器の概
略構造図である。

【図２】抵抗体の種類を示す図である。

【図３】本発明に係る一実施の形態である抵抗器及び比
較抵抗器の特性比較を示す図である。

【図４】従来の抵抗器の概略構造図である。

【符号の説明】

１００抵抗器１１０抵抗体１２１電極１２２電極１３１溶融はんだ材１３２溶融はんだ材１４１絶縁層１４２絶縁層１５０基板１６１導体パターン１６２導体パターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】略板状の抵抗用合金からなる抵抗体と、前記抵抗体の一面に形成された高導電率の金属よりなる
互いに分離した少なくとも２つの電極と、前記抵抗体の少なくとも前記電極を形成した面を被覆す
る絶縁層と、を有することを特徴とする抵抗器。
【請求項２】前記抵抗体の前記電極を形成した面に対向
する面を被覆する絶縁層を更に有することを特徴とする
請求項１に記載の抵抗器。
【請求項３】前記絶縁層は、絶縁材料を前記抵抗体の所
定の位置に塗布して形成されることを特徴とする請求項
１または請求項２に記載の抵抗器。
【請求項４】前記絶縁層は、絶縁材料からなる層を前記
抵抗体の所定の位置に接着して形成されることを特徴と
する請求項１または請求項２に記載の抵抗器。
【請求項５】前記絶縁層は、エポキシ樹脂、アクリル樹
脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂およ
びポリイミドのなかから選ばれた絶縁材料によって形成
されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれ
か１項に記載の抵抗器。
【請求項６】前記抵抗用合金は、銅・ニッケル合金、ニ
ッケル・クロム合金、鉄・クロム合金、マンガン・銅・
ニッケル合金、白金・パラジウム・銀合金、金・銀合
金、金・白金・銀合金、のいずれかであることを特徴と
する請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の抵抗
器。
【請求項７】前記電極は、銅または銅を含む合金である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項
に記載の抵抗器。