JP2002203701A

JP2002203701A - 抵抗器

Info

Publication number: JP2002203701A
Application number: JP2000401544A
Authority: JP
Inventors: Mayumi Matsumoto; 真弓松本; Yuzo Saito; 祐蔵斎藤
Original assignee: SEIDEN TECHNO CO Ltd
Current assignee: SEIDEN TECHNO CO Ltd
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2002-07-19

Abstract

(57)【要約】【課題】強度をそれほど低下させることなく、所望の抵
抗値を得ることができ、熱の流れをスムーズにして、抵
抗によって発生するジュール熱をプリント基板等の回路
に逃がすとともに、抵抗器とプリント基板等との間の通
風を良好にして、温度上昇を低減することができるよう
にする。【解決手段】帯状の梁部３４と、該梁部３４の両端に一
体的に形成された脚部３５と、該脚部３５の梁部３４と
反対側の端に一体的に形成された取付用の端子部３６と
を有する電気抵抗用合金から成り、前記脚部３５は、前
記端子部３６の形成された側の端を結ぶ平面に対して起
立しているとともに、周縁が閉じた開口３２が形成され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、抵抗器に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、パワーモジュール内の回路素子の
制御、二次電池の残量表示、パワーステアリングの電気
制御等において回路に流れる電流を検出するために、プ
リント基板等の上に形成された回路に取り付ける抵抗器
が使用されている。

【０００３】図２は従来の電流検出用の抵抗器の斜視図
である。

【０００４】図に示されるように、電気抵抗用合金板、
例えば、マンガニン合金、銅ニッケル合金、ニッケルク
ロム合金等の金属材料を、金型を使用してほぼ「コ」字
形に曲げ、その両端を「Ｌ」字形に折り曲げた抵抗脚部
１１ａ、１１ｂを図示されないプリント基板の導体パタ
ーンにリフローはんだ付け法などによって取り付けるよ
うになっている（特開平７−１２２４０１号公報参
照）。

【０００５】図３は従来の抵抗器をプリント基板にはん
だ付けした実装状態の断面図である。

【０００６】図において、１１は電気抵抗用合金板を使
用して形成され、抵抗脚部１１ａ、１１ｂが形成された
抵抗素子、１２はプリント基板、１３ａ、１３ｂは該プ
リント基板１２に形成された導体パターン、１４ａ、１
４ｂは該導体パターン１３ａ、１３ｂと抵抗素子１１と
を接続するはんだである。

【０００７】図２及び３に示される従来例において、抵
抗脚部１１ａ、１１ｂ間にバッテリ電源などによって電
流Ｉがｔ秒間流入されると、抵抗素子１１は次の式Ｐ＝Ｉ×Ｉ×Ｒ×ｔから成るジュール熱によって発熱する。ここで、Ｒは前
記抵抗脚部１１ａ、１１ｂ間の抵抗値である。

【０００８】そして、このジュールの法則によって発生
した熱量は、抵抗素子１１の表面から空気中へ、また、
抵抗脚部１１ａ、１１ｂからはんだ１４ａ、１４ｂ及び
導体パターン１３ａ、１３ｂを介してプリント基板１２
へ放熱される。

【０００９】なお、抵抗器としては、図２及び図３に示
されるものの他にも、種々のものが知られている。

【００１０】図４は従来の他の抵抗器の斜視図である。

【００１１】図に示されるように、前述されたような電
気抵抗用合金板を、金型を使用して逆「Ｕ」字形に曲
げ、その両端に抵抗脚部２１ａ、２１ｂを形成し、該抵
抗脚部２１ａ、２１ｂを図示されないプリント基板に形
成したスルーホールに挿入し、はんだによってプリント
基板の配線パターンに接続するようになっている（特開
平９−２９３６０１号公報参照）。

【００１２】そして、前記従来の抵抗器においては、幅
が広い電気抵抗用合金板を金型によって切断し、プレス
曲げ加工することによって所定の幅と長さとを有するほ
ぼ「コ」字形や逆「Ｕ」字形の形状に成形するようにな
っている。ここで、抵抗値Ｒは電気抵抗用合金板の材質
による体積抵抗率ρ、厚さｔ、成形することによって得
られた幅Ｗ、及び長さＬによって、次の式（１）Ｒ＝ρ×Ｌ／（ｔ×Ｗ） ……（１）に基づいて決定される。

【００１３】次に、前述されたような金型を用いた成形
によって得られた金属抵抗体の抵抗値について説明す
る。

【００１４】図５は従来の抵抗器の具体的な寸法の例を
示す図である。

【００１５】図に示されるような金属抵抗体の形状にお
いて、体積抵抗率ρが４９［μΩｃｍ］の銅ニッケル合
金を使用した場合、金属抵抗体の高さが３〔ｍｍ〕であ
り、ほぼ「コ」字形の上部の長さが８〔ｍｍ〕、すなわ
ち、抵抗脚部１１ａの立ち上がり部から他方の抵抗脚部
１１ｂの立ち上がり部までの合計の長さＬが１４〔ｍ
ｍ〕であり、厚さｔが０．３〔ｍｍ〕であり、幅Ｗが６
〔ｍｍ〕である場合、前記式（１）によって約３．８
〔ｍΩ〕の抵抗値Ｒを有することになる。

【００１６】ここで、もう少し高い抵抗値Ｒ、例えば、
５〔ｍΩ〕の抵抗値Ｒにしたい場合は、前記式（１）に
よって抵抗脚部１１ａの立ち上がり部から他方の抵抗脚
部１１ｂの立ち上がり部までの合計の長さＬを１８．４
〔ｍｍ〕にすることによって所望の抵抗値Ｒを得ること
ができる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の抵抗器においては、寸法を変更することによって所
望の抵抗値Ｒを得るようにしているので、抵抗器を取り
付ける場所によっては、所望の抵抗値Ｒを得ることがで
きない場合がある。

【００１８】一般に、金属抵抗体の所望の大きさは、取
り付けられるプリント基板１２の導体パターン１３ａ、
１３ｂの寸法、実装密度、高さ制限等によって一定の制
限が課せられる。

【００１９】例えば、前記従来の抵抗器の場合、導体パ
ターン１３ａ、１３ｂの取付け寸法が一定の場合、１
８．４〔ｍｍ〕の長さを有する金属抵抗体を製作しよう
とすると、ほぼ「コ」字形の上部の長さを８〔ｍｍ〕よ
り長くすることができないので、高さを５．２〔ｍｍ〕
にすることによって、抵抗脚部１１ａの立ち上がり部か
ら他方の抵抗脚部１１ｂの立ち上がり部までの合計の長
さＬが１８．４〔ｍｍ〕になり、抵抗器の高さが２．２
〔ｍｍ〕高くなる。

【００２０】そのため、高さ制限がある場合には、金属
抵抗体の長さＬをある値以上長くすることはできないの
で、金属抵抗体の幅Ｗを狭くしたり、厚さｔを薄くした
りすることによって、所望の抵抗値Ｒを得る手段が採用
されている。

【００２１】また、金属抵抗体の一部分において両側又
は片側から切り込みを入れて、該部分の電流路の幅を狭
くすることによって、所望の抵抗値Ｒを得る手段も採用
されている（特開平７−１２２４０１号公報、特開平７
−１２２４０７号公報参照）。

【００２２】しかし、金属抵抗体の幅Ｗを狭くしたり、
厚さｔを薄くしたりすると、金属抵抗体の全体の表面積
は減小し、また、断面積も減小するので、形状変更前と
同じ電力を加えた場合、金属抵抗体の温度上昇が大きく
なり、材料の最高使用温度を超え、金属抵抗体の特性が
著しく劣化したり、金属抵抗体の温度上昇の影響を受け
てプリント基板１２が焼損したり、プリント基板１２上
の他の部品に悪影響を与えたりしてしまう。また、金属
抵抗体の一部分に切り込みを入れると、該部分の強度が
低下するので、外力などの物理的負荷がかかった場合に
破損してしまう。さらに、金属抵抗体を伝わる熱の流れ
も阻害されるので、金属抵抗体の温度上昇が大きくなっ
てしまう。

【００２３】本発明は、前記従来の抵抗器の問題点を解
決して、全体の形状を大きくすることなく、かつ、強度
をそれほど低下させることなく、所望の抵抗値を得るこ
とができ、しかも、金属抵抗体を伝わる熱の流れをスム
ーズにして、抵抗によって発生するジュール熱をプリン
ト基板等の回路に逃がすとともに、抵抗器とプリント基
板等との間の通風を良好にして、温度上昇を低減するこ
とができる抵抗器を提供することを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明の抵
抗器においては、帯状の梁部と、該梁部の両端に一体的
に形成された脚部と、該脚部の梁部と反対側の端に一体
的に形成された取付用の端子部とを有する電気抵抗用合
金から成り、前記脚部は、前記端子部の形成された側の
端を結ぶ平面に対して起立しているとともに、周縁が閉
じた開口の少なくとも一部が形成されている。

【００２５】本発明の他の抵抗器においては、さらに、
前記端子部は、形成された切り込みによって、複数に分
割されている。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。

【００２７】図１は本発明の第１の実施の形態における
抵抗器の斜視図である。

【００２８】図に示されるように、抵抗器３１は、帯状
の梁部３４と、該梁部３４の両端に一体的に形成された
脚部３５と、該脚部３５の梁部３４と反対側の端に一体
的に形成された取付用の端子部３６とを有する。なお、
本実施の形態における抵抗器３１は、一般に四端子形抵
抗器と呼ばれるタイプのものであって、端子部３６が、
切り込み３３によって、検出用端子部３６ａと通電用端
子部３６ｂとに分割されている。

【００２９】前記抵抗器３１は、パワーモジュール内の
回路素子の制御、二次電池の残量表示、パワーステアリ
ングの電気制御等において回路に流れる電流を検出する
ために、プリント基板等の上に形成された回路に取り付
けられて使用される。

【００３０】そして、前記抵抗器３１は、電気抵抗用合
金、例えば、マンガニン合金、銅ニッケル合金、ニッケ
ルクロム合金等の金属材料から成り、電気抵抗用合金の
板材を金型等を使用してほぼ「コ」字形に曲げて形成さ
れ、両方の端子部３６を図示されないプリント基板の導
体パターンにリフローはんだ付け法などによって取り付
けるようになっている。ここで、前記抵抗器３１の寸法
は従来例として図５に示される抵抗器１１と同等であ
り、脚部３５の高さが３〔ｍｍ〕であり、梁部３４の長
さが８〔ｍｍ〕、すなわち、一方の脚部３５の立ち上が
り部から他方の脚部３５の立ち上がり部までの合計の長
さＬが１４〔ｍｍ〕であり、厚さｔが０．３〔ｍｍ〕で
あり、幅が６〔ｍｍ〕である。また、前記電気抵抗用合
金が、例えば銅ニッケル合金である場合、体積抵抗率ρ
は４９［μΩｃｍ］程度である。

【００３１】また、前記梁部３４と脚部３５とに跨るよ
うに、周縁が閉じた開口３２が形成される。該開口３２
は、熱抵抗を少なくするために、脚部３５において端子
部３６に近接した位置に形成されることが望ましいが、
その一部が梁部３４に位置するように形成されてもよ
い。ここで、開口３２の幅は、金属抵抗体のすべての幅
が６〔ｍｍ〕であるのに対して３〔ｍｍ〕にする。ま
た、開口３２の長手方向（電流の流れる方向）の長さを
３〔ｍｍ〕にする。なお、開口３２は両方の脚部３５に
同様に形成されている。

【００３２】前記開口３２は、電気抵抗用合金の板材を
金型等を使用してほぼ「コ」字形に曲げて抵抗器３１を
形成する際に、前記金型等に開口を形成するための金型
部材を追加することによって形成してもよいし、前記板
材にエッチング、レーザー加工、ワイヤーカット等の処
理を施すことによって形成してもよい。

【００３３】そして、抵抗器３１のすべての抵抗値は、
開口３２が形成されない場合は、従来例において説明し
た式（１）から算出される。すなわち、抵抗値Ｒは電気
抵抗用合金板の材質による体積抵抗率ρ、厚さｔ、成形
することによって得られた幅Ｗ、及び長さＬによって、Ｒ＝ρ×Ｌ／（ｔ×Ｗ） ……（１）に基づいて決定される。そして、前述した寸法から、抵
抗器３１のすべての抵抗値は、開口３２が形成されない
場合、約３．８〔ｍΩ〕である。

【００３４】しかし、開口３２が形成された場合、前記
抵抗器３１のすべての抵抗値は約５．５〔ｍΩ〕にな
り、約１．４倍に抵抗値が増加する。これは、開口３２
の両端の幅の１．５〔ｍｍ〕の部分の抵抗値が前記式
（１）によって約３．３〔ｍΩ〕になり、開口３２を形
成しない部分の抵抗値が約２．２〔ｍΩ〕になり、抵抗
の直列接続の原理によって加算されるからである。

【００３５】ここで、前記抵抗器３１を実際に使用する
場合は、従来例として図３に示された実装状態のよう
に、はんだ１４ａ、１４ｂを介して導体パターン１３
ａ、１３ｂを有する絶縁性のプリント基板１２に実装さ
れる。

【００３６】本実施の形態において、検出用端子部３６
ａは電流検出装置に導通する導体パターンに接続され電
圧降下検出信号の取出用端子として機能する。一方、通
電用端子部３６ｂは測定対象電流の通電経路である導体
パターンに接続される。そして、抵抗器３１の抵抗値と
抵抗器３１における電圧降下の値とに基づいて、抵抗器
３１を含む通電経路を流れる電流値を測定することがで
きる（特開平８−１１５８０２号公報参照）。

【００３７】そして、前記抵抗器３１に電流が流れる
と、抵抗器３１はジュール熱が発生し、表面の温度が上
昇する。ここで、温度の上昇は金属板の断面積または表
面積が大きい箇所ほど低く、小さい箇所ほど高い。この
ため、開口３２を有する抵抗器３１の表面温度の上昇
は、断面積または表面積が小さい部分である開口３２の
両側の導通部分において高くなる。すなわち、開口３２
の両側の導通部分が抵抗器３１の主たる発熱部分とな
る。

【００３８】しかし、本実施の形態において、開口３２
は、抵抗器３１のヒートシンクとして機能するプリント
基板に近接した部分である脚部３５に形成されているの
で、開口３２の両側の導通部分で発生した熱がスムーズ
に導体パターンに流れ、温度があまり上昇しない。

【００３９】このように、本実施の形態においては、抵
抗器３１の脚部３５に開口３２が形成されているので、
開口３２の両側の導通部分で発生した熱がスムーズにプ
リント基板に流れ、温度があまり上昇しない。

【００４０】ここで、金属抵抗体の一部分において両側
又は片側から切り込みを入れて電流路の幅を狭くした従
来の抵抗器の場合、主たる発熱部分である幅の狭い導通
路が１本であるため、発生した熱が拡散し難く、熱の流
れがスムーズでないのに対して、本実施の形態の抵抗器
３１における幅の狭い導通路は開口３２の両側に分散さ
れて位置するため、発生した熱が拡散しやすく、熱の流
れがスムーズである。また、帯状の梁部３４とプリント
基板の間への通風の妨げとなりがちな脚部３５に開口３
２が形成されているので、前記梁部３４とプリント基板
の間の通風がスムーズとなり、前記梁部３４とプリント
基板からの放熱が促進される。

【００４１】なお、本実施の形態における抵抗器３１
は、四端子形抵抗器と呼ばれるタイプのものであって、
端子部３６が、切り込み３３によって、検出用端子部３
６ａと通電用端子部３６ｂとに分割されているので、開
口３２の両側の導通部分で発生した熱がスムーズに検出
用端子部３６ａと通電用端子部３６ｂとに流れ、温度が
ほとんど上昇しない。

【００４２】さらに、脚部は抵抗器の中でも物理的負荷
のかかる場所であり、従来の抵抗器のように脚部に両側
又は片側から切り込みを入れた場合には、幅の狭い部分
に物理的負荷が集中して強度が低下するだけでなく、切
り込みの端部に応力集中が起きるので、物理的に破損し
やすくなる。これに対して、本実施の形態の抵抗器３１
においては、周縁が閉じた開口３２が形成されているの
で、幅の狭い部分が両側に位置しており物理的負荷が集
中しないので強度が低下することなく、また、開口３２
の周縁が閉じているので応力に関する断面係数が高く、
かつ、応力集中も起きることがない。したがって、本実
施の形態の抵抗器３１においては、物理的負荷のかかる
場所である脚部の強度が低下することがない。

【００４３】なお、プリント基板の材質をアルミナ磁器
や窒化アルミ磁器または銅基板やアルミニウム基板など
の熱導電率の高いものにした場合、さらに効率よく放熱
される。

【００４４】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。なお、前記第１の実施の形態と同じものにつ
いては、その説明を省略する。

【００４５】図６は本発明の第２の実施の形態における
抵抗器の斜視図である。

【００４６】図に示されるように、抵抗器４１は、帯状
の梁部４４と、該梁部４４の両端に一体的に形成された
脚部４５と、該脚部４５の梁部４４と反対側の端に一体
的に形成された取付用の端子部４６とを有する。また、
前記梁部４４と脚部４５とに跨るように、周縁が閉じた
開口４２が形成される。なお、開口４２は両方の脚部４
５に同様に形成されている。

【００４７】本実施の形態の抵抗器４１においては、梁
部４４に複数の切り込み４７が形成され、また、前記開
口４２の両側にそれぞれ切り込み４３が形成される。そ
の他の構成については、前記第１の実施の形態と同様で
ある。

【００４８】このように、本実施の形態においては、抵
抗器４１の脚部４５に開口４２が形成され、かつ、前記
開口４２の両側にそれぞれ切り込み４３が形成されてい
るので、導通路の幅を極力狭くすることができるので、
幅の狭い導通路の抵抗値が高くなり、より高い抵抗値の
抵抗器４１を得ることができる。

【００４９】さらに、梁部４４に複数の切り込み４７を
形成して、幅の狭い導通路の数を多くすることによっ
て、所望の抵抗値を有する抵抗器４１を得ることができ
る。

【００５０】また、本実施の形態における抵抗器４１の
取付用の端子部４６を、前記第１の実施の形態の抵抗器
３１の取付用の端子部３６のように、切り込みによって
複数に分割して、四端子形の形状にすることもできる。

【００５１】次に、本発明の第３の実施の形態について
説明する。なお、前記第１及び第２の実施の形態と同じ
ものについては、その説明を省略する。

【００５２】図７は本発明の第３の実施の形態における
抵抗器の斜視図である。

【００５３】図７（ａ）は逆「Ｕ」字形に形成された抵
抗器の脚部における取付用の端子部５６に近接した部分
に開口部５２を形成した抵抗器５１を、図７（ｂ）は開
口部６２を形成した脚部６５の下端を取付用の端子部６
６に向かって幅が広くなるようにし、放熱性を高くした
抵抗器６１を、図７（ｃ）は脚部７５に開口７２を形成
し、かつ、梁部７４を「Ｍ」字形に折り曲げることによ
って梁部７４の長さを長くすることによって、抵抗値を
高くした抵抗器７１を示している。

【００５４】また、図７の（ａ）〜（ｃ）に示される抵
抗器５１、６１、７１の取付用の端子部を、前記第１の
実施の形態の抵抗器３１の取付用の端子部３６のよう
に、切り込みによって複数に分割して、四端子形の形状
にすることもできる。

【００５５】なお、本発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させ
ることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除す
るものではない。

【００５６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、抵抗器においては、帯状の梁部と、該梁部の両端
に一体的に形成された脚部と、該脚部の梁部と反対側の
端に一体的に形成された取付用の端子部とを有する電気
抵抗用合金から成り、前記脚部は、前記端子部の形成さ
れた側の端を結ぶ平面に対して起立しているとともに、
周縁が閉じた開口の少なくとも一部が形成されている。

【００５７】この場合、開口の両側の導通部分で発生し
た熱がスムーズに導体パターンに流れ、温度がほとんど
上昇しない。すなわち、金属抵抗体の一部分において両
側又は片側から切り込みを入れて電流路の幅を狭くした
従来の抵抗器の場合、主たる発熱部分である幅の狭い導
通路が１本であるため、発生した熱が拡散し難くく、熱
の流れがスムーズでないのに対して、本発明の抵抗器に
おける幅の狭い導通路は開口の両側に分散されて位置す
るため、発生した熱が拡散しやすく、熱の流れがスムー
ズである。また、帯状の梁部とプリント基板の間への通
風の妨げとなりがちな脚部に開口が形成されているの
で、前記梁部とプリント基板の間の通風がスムーズとな
り、前記梁部とプリント基板からの放熱が促進される。

【００５８】さらに、脚部は抵抗器の中でも物理的負荷
のかかる場所であり、従来の抵抗器のように脚部に両側
又は片側から切り込みを入れた場合には、幅の狭い部分
に負荷が集中して強度が低下するだけでなく、切り込み
の端部に応力集中が起きるので、物理的に破損しやすく
なる。これに対して、本発明の抵抗器においては、周縁
が閉じた開口が形成されているので、幅の狭い部分が両
側に位置しており物理的負荷が集中しないので強度が低
下することなく、また、開口の周縁が閉じているので応
力に関する断面係数が高く、かつ、応力集中も起きるこ
とがない。したがって、本発明の抵抗器においては、物
理的負荷のかかる場所である脚部の強度が低下すること
がない。

【００５９】他の抵抗器においては、さらに、前記端子
部は、形成された切り込みによって、複数に分割されて
いる。

【００６０】この場合、端子部が、切り込みによって、
複数の端子部に分割されているので、開口の両端の導通
部分で発生した熱がスムーズにそれぞれの端子部に流
れ、温度がほとんど上昇しない。

【００６１】以上説明した様に、抵抗体の発熱をプリン
ト基板に効率よく放熱することによって温度上昇の低減
が図れ、形状を大きくすることをせずに所望の抵抗値が
得られ、従来の抵抗器と比べて形状の小型化が図れる電
気抵抗用合金でできた電流検出用抵抗器を提供すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における抵抗器の斜
視図である。

【図２】従来の電流検出用の抵抗器の斜視図である。

【図３】従来の抵抗器をプリント基板にはんだ付けした
実装状態の断面図である。

【図４】従来の他の抵抗器の斜視図である。

【図５】従来の抵抗器の具体的な寸法の例を示す図であ
る。

【図６】本発明の第２の実施の形態における抵抗器の斜
視図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態における抵抗器の斜
視図である。

【符号の説明】

１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１抵抗器３４、４４、７４梁部３５、４５、６５、７５脚部３６、４６、５６、６６端子部３３、４３、４７切り込み３２、４２、６２、７２開口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）帯状の梁部と、該梁部の両端に一
体的に形成された脚部と、該脚部の梁部と反対側の端に
一体的に形成された取付用の端子部とを有する電気抵抗
用合金から成る抵抗器において、（ｂ）前記脚部は、前
記端子部の形成された側の端を結ぶ平面に対して起立し
ているとともに、周縁が閉じた開口の少なくとも一部が
形成されていることを特徴とする抵抗器。
【請求項２】前記端子部は、形成された切り込みによ
って、複数に分割されている請求項１に記載の抵抗器。