JP2008270599A - 金属板抵抗器 - Google Patents

Abstract

【課題】抵抗器自体の発熱が、抵抗器の周囲に配置される部品へ影響を及ぼすことを抑制するように、該抵抗器の表面温度を低減することができる金属板抵抗器を提供する。
【解決手段】抵抗合金材料からなる板体状の抵抗体１１と、抵抗体１１の両端部下面に設けた高導電率金属材料からなる板体状の一対の電極１２，１３とを備えた金属板抵抗器であって、抵抗体１１の上面側に、絶縁層１７を介して板体状の金属板１８が固定され、該金属板１８は前記板体状の抵抗体１１を被覆し、さらにその上に板体状の絶縁部材２０が配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、大電流を高精度で検出する電流検出用抵抗器に係り、特に銅ニッケル合金等の抵抗合金材料からなる板体状の抵抗体を用いた金属板抵抗器に関する。

従来から、銅ニッケル合金等の抵抗合金材料からなる板体状の抵抗体の両端部下面に銅板等の電極板を設け、該電極板下面にめっき層を設けた金属板抵抗器が知られている（例えば、特許文献１）。この金属板抵抗器は、抵抗体と電極とは拡散接合等により強固に接合されており、抵抗体には抵抗調整用の切り込みがなく、低抵抗値を示し、ＴＣＲ値、抵抗値変化率が小さく、大電流を精度よく測定するのに適している。
特開２００２−５７００９号公報

しかしながら、上記金属板抵抗器は抵抗体が表面に露出しているか、或いは抵抗体の表面に塗装だけがされている。そのため、モールドパッケージに収納された金属板抵抗器と比較して、同じ発熱量に対して抵抗器の表面温度が高いという問題がある。すなわち、モールドパッケージに収納された金属板抵抗器はモールドパッケージ内で発熱量が分散され、表面温度が低くなるのに対し、上記金属板抵抗器は抵抗体表面が露出しているために、その表面温度が高くなってしまうという問題がある。金属板抵抗器の表面温度が高くなると、その周囲の温度が上昇し、その周辺に配置される部品に影響を及ぼす場合がある。

本発明は上述した事情に基づいてなされたもので、抵抗体が表面に露出しているか、或いは抵抗体の表面に塗装だけがされている金属板抵抗器において、抵抗器自体の発熱が、抵抗器の周囲に配置される部品へ影響を及ぼすことを抑制するように、該抵抗器の表面温度を低減することができる金属板抵抗器を提供することを目的とする。

本発明の金属板抵抗器は、抵抗体と、少なくとも一対の電極とを備えた金属板抵抗器であって、前記抵抗体の上面側に、絶縁層を介して金属板が固定され、さらにその上に絶縁部材が配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、金属板は抵抗体に生じる発熱の均一分散の役割を果たし、絶縁部材は、金属板と大気間で熱抵抗の役割を果たし、抵抗器の表面温度を低減し、抵抗器自体の発熱が、抵抗器の周囲に配置される部品へ影響を及ぼすことを抑制することができる。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の金属板抵抗器を示す。なお、各図中、同一の部材または要素には、同一の符号を付して説明する。

この金属板抵抗器は、銅ニッケル系合金等の抵抗合金材料からなる板体状の抵抗体１１と、その両端部下面に接合された銅等の高導電率金属材料からなる板体状の一対の電極１２，１３を備えている。電極１２，１３の下面にはハンダ層を備え、回路基板への面実装が可能な構造となっている。抵抗体１１の下面で電極１２，１３の間には、エポキシ系樹脂等からなる保護膜１５を備え、実装時にハンダが抵抗体１１に付着し、抵抗器としての抵抗値が変動することを防止している。

抵抗体１１の上面には、エポキシ樹脂等の接着材からなる絶縁層１７を用いて接合された板体状の金属板１８を備える。金属板１８は、板体状の抵抗体１１を被覆するように配置され、熱伝導性の良好な銅板が好ましいが、アルミ板、鉄板等を用いることができる。さらに、金属板１８の上面に、エポキシ樹脂等の接着材からなる固定層１９を用いて固定された絶縁部材２０が配置されている。絶縁部材２０は、金属板１８を被覆するように設けられ、セラミック板等を用いることが好ましいが、セラミック成分が多く含まれる保護コートを厚く塗布するようにしてもよい。従って、金属板１８および絶縁部材２０は、抵抗体１１と電極１２，１３の接合個所の上側を含んで、抵抗体１１と同一形状に形成されている。さらに、絶縁部材２０の上に、エポキシ樹脂等で、保護膜２１が必要に応じて配置される。

次に、この金属板抵抗器の動作について説明する。この金属板抵抗器は、銅ニッケル系合金等の抵抗合金材料からなる板体状の抵抗体１１と、その両端部下面に接合された銅等の高導電率金属材料からなる板体状の一対の電極１２，１３と、電極１２，１３の下面にはハンダ層を備えているので、１ｍΩ程度の低抵抗値の電流検出用抵抗器を得ることができ、ＴＣＲ値、抵抗値変化率が小さく、大電流を精度よく測定するのに適している。

そして、金属板１８は、発熱の均一分散の役割を果たす。金属板抵抗器に大電流が流れると抵抗体１１が発熱するが、この発熱による温度分布の対比を図２に示す。図２（ａ）は従来の金属板抵抗器における抵抗体１１の表面を示し、図２（ｂ）に示すように、抵抗体１１の表面温度分布は、抵抗体１１の中央で最も高くなり、両端部で低くなるが、抵抗体と電極との異種金属の接触による熱起電力の影響を受け、熱起電力がプラスに作用する電極１３側で、熱起電力がマイナスに作用する電極１２側よりも高くなり、温度分布は非対称となる。

これに対して、図２（ｃ）は本発明の金属板抵抗器における金属板１８の表面を示し、図２（ｄ）に示すように、金属板１８では、その熱伝導性により抵抗体１１の発熱が均一分散され、金属板１８の表面温度分布が均一になり、電極１３の接合個所の上側と、抵抗体１１の中央部と、反対側の電極１２の接合個所の上側とで略等しい温度分布となる。

さらに、絶縁部材２０は、金属板１８の温度上昇を低減し、抵抗器の表面温度を下げる役割を果たす。すなわち、絶縁部材２０は、金属板１８と大気間で熱抵抗の役割を果たし、抵抗器の表面（保護膜２１の表面）温度を金属板１８の温度と比較して低減することができる。例えば、電極１２，１３の厚さを２００μｍ、抵抗体１１の厚さを４００μｍ、金属板（銅板）１８の厚さを２００μｍ、絶縁部材（セラミック板）の厚さを２００μｍとしたときに、本発明の金属板抵抗器では、従来の金属板抵抗器と比較して、その表面温度を２０％程度低減できる。

これにより、高密度実装の回路基板においても、この形式の金属板抵抗器の表面温度が低減するので、その周辺の搭載部品に熱の影響を及ぼすことなく、大電流の検出機能を果たすことができる。特に、金属板抵抗器の周囲に熱に弱い部品を配置したい場合や、回路基板全体をパッケージ化する際に温度上昇が制限されている場合などに有効である。

次に、この金属板抵抗器の製造方法の一例について、図３を参照して説明する。
まず、例えば銅ニッケル系合金等の抵抗合金板１１ａと銅等の金属板１２ａとを貼り合わせたクラッド材を準備する（（ａ）参照）。次に、銅等の金属板を切削加工することで、電極１２，１３を分離する（（ｂ）参照）。次に、エポキシ樹脂等の接着材を抵抗体１１の表面に塗布し、金属板１８を貼り付け、加温硬化させることで絶縁層１７上に金属板１８を固定する（（ｃ）参照）。金属板１８は、熱伝導性の良好な銅板が好ましいが、アルミ板、鉄板等の各種の金属板を用いることができる。

次に、エポキシ樹脂等の接着材を金属板１８の表面に塗布し、セラミック板などの絶縁部材２０を貼り付け、加温硬化させることで固定層１９上に絶縁部材２０を固定する（（ｄ）参照）。さらに、必要に応じてエポキシ樹脂等で保護膜２１を形成し（（ｅ）参照）、抵抗体１１の下面で電極１２，１３の間に、エポキシ系樹脂等からなる保護膜１５を形成する（（ｆ）参照）。これにより、図１に示す金属板抵抗器が完成する。

図４（ａ）は、本発明の第２の実施形態の金属板抵抗器を示す。この実施形態では、図４（ｂ）に示すように、抵抗体１１として銅ニッケル合金等の抵抗合金材料からなる箔を用いたものである。箔は、５〜１００μｍ程度の厚さを有し、これを図示するように電流経路を長くするようにジグザグに加工し、その両端部下面に電極１２，１３を備えることで、比較的抵抗値の高い電流検出用抵抗器が得られる。

この実施形態においても、抵抗体１１の上面には、絶縁層１７を介して金属板１８が接合され、さらに、金属板１８の上面に、固定層１９を介して絶縁部材２０が配置されている構成は第１の実施形態と同様である。これにより、金属板１８が抵抗体１１の発熱の均一分散の役割を果たし、絶縁部材２０が熱抵抗の役割を果たし、抵抗器の表面温度を低減することができる。

この金属板抵抗器の製造方法の一例について、図５を参照して説明する。
まず、銅ニッケル系合金等の抵抗合金箔１１ａと銅等の金属板１２ａとを貼り合わせたクラッド材を準備する（（ａ）参照）。次に、打ち抜き加工によりクラッド材をパターニングすることで、抵抗合金箔からなる抵抗体１１とその下面に接合された金属板１２ａの打ち抜きパターンが得られる（（ｂ）参照）。次に、エポキシ樹脂等の接着材を抵抗体１１の表面に塗布し、金属板１８を貼り付け、加温硬化させることで絶縁層１７上に金属板１８を固定する（（ｃ）参照）。そして、銅等の金属板１２ａをエッチング加工することで、電極１２，１３を分離する（（ｄ）参照）。次に、エポキシ樹脂等の接着材を金属板１８の表面に塗布し、セラミック板等の絶縁部材２０を貼り付け、加温硬化させることで絶縁層１９上に絶縁部材２０を固定する（（ｅ）参照）。さらに、必要に応じ、エポキシ樹脂等で絶縁部材２０上に保護膜２１を形成し（（ｆ）参照）、抵抗体１１の下面で電極１２，１３の間に、エポキシ系樹脂等からなる保護膜１５を形成する（（ｇ）参照）。これにより、図４に示す金属板抵抗器が完成する。

上記実施形態において、絶縁部材２０として、セラミック板またはセラミック成分が多く含まれる保護コートを用いる例について説明したが、樹脂材料を用いるようにしても勿論よい。

これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

本発明の第１の実施形態の金属板抵抗器の斜視図である。 （ａ）（ｂ）は従来の金属板抵抗器における抵抗体の温度分布を示す図であり、（ｃ）（ｄ）は本発明の金属板抵抗器における金属板の温度分布を示す図である。 上記金属板抵抗器の製造工程を示す断面図である。 （ａ）は本発明の第２の実施形態の金属板抵抗器の斜視図であり、（ｂ）は抵抗体のパターン例を示す平面図である。 上記金属板抵抗器の製造工程を示す図であり、（ａ）−（ｃ）は平面図と断面図であり、（ｄ）−（ｇ）は断面図である。

符号の説明

１１ 抵抗体
１１ａ 抵抗合金板
１２，１３ 電極
１２ａ 金属板
１５，２１ 保護膜
１７ 絶縁層
１８ 金属板
１９ 固定層
２０ 絶縁部材

Claims (6)

1. 抵抗体と、少なくとも一対の電極とを備えた金属板抵抗器であって、
   前記抵抗体の上面側に、絶縁層を介して金属板が固定され、さらにその上に絶縁部材が配置されていることを特徴とする金属板抵抗器。
2. 前記電極は、前記抵抗体の下面に接合固定されていることを特徴とする請求項１記載の金属板抵抗器。
3. 前記金属板および前記絶縁部材は、前記抵抗体と前記電極の接合個所の上側を含んで形成されていることを特徴とする請求項１記載の金属板抵抗器。
4. 前記絶縁部材は、セラミック板であることを特徴とする請求項１記載の金属板抵抗器。
5. 前記金属板は、銅板であることを特徴とする請求項１記載の金属板抵抗器。
6. 抵抗合金材料からなる板体状の抵抗体と、前記抵抗体の両端部下面に設けた高導電率金属材料からなる板体状の一対の電極とを備えた金属板抵抗器であって、
   前記抵抗体の上面側に、絶縁層を介して板体状の金属板が固定され、該金属板は前記板体状の抵抗体を被覆し、さらにその上に板体状の絶縁部材が配置されていることを特徴とする金属板抵抗器。

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