JP2016086129A

JP2016086129A - 電流検出用抵抗器の製造方法及び構造体

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Publication number: JP2016086129A
Application number: JP2014219577A
Authority: JP
Inventors: 耕介荒井; Kosuke Arai; 吉岡　忠彦; Tadahiko Yoshioka; 忠彦吉岡
Original assignee: Koa Corp
Current assignee: Koa Corp
Priority date: 2014-10-28
Filing date: 2014-10-28
Publication date: 2016-05-19
Anticipated expiration: 2034-10-28
Also published as: JP6386876B2

Abstract

【課題】突合せ構造の電流検出用抵抗器の量産に向く製造方法を提供する。【解決手段】抵抗材料からなるフープ状または板状の抵抗材と、抵抗材料よりも高導電率のフープ状または板状の電極材と、を準備する工程と、前記抵抗材に、厚みの厚い複数の第１部分と、第１部分よりも厚みの薄い第２部分とを形成する工程と、前記電極材に、複数の貫通孔を形成し、第１部分と前記貫通孔を嵌め合せて、抵抗材と電極材を接合する工程と、前記第１部分においてその両端に前記電極材が配置されるように打ち抜きまたは切断することで、前記第１部分の端面と前記電極材の端面とを突合して接合した電流検出用抵抗器を形成する工程とを有する電流検出用抵抗器の製造方法。【選択図】図７Ｈ

Description

本発明は、電流検出用抵抗器の製造方法等に関する。

電流の検出用にミリオーム程度の極めて抵抗値が小さいチップ抵抗器を用いることは良く知られている。抵抗体と電極との接合について開示した先行文献として以下の特許文献１がある。

特開２０００−１１４００９号公報

抵抗体と電極との端面同士を突き合せた突合せ構造を用いると、構造が簡単になる等の利点があるが、特許文献１には突合せ構造に関する開示はない。
本発明は、突合せ構造の電流検出用抵抗器の量産に適した製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一観点によれば、抵抗材料からなるフープ状または板状の抵抗材と、抵抗材料よりも高導電率のフープ状または板状の電極材と、を準備する工程と、前記抵抗材に、厚みの厚い複数の第１部分と、第１部分よりも厚みの薄い第２部分とを形成する工程と、前記電極材に、複数の貫通孔を形成し、第１部分と前記貫通孔を嵌め合せて、抵抗材と電極材を接合する工程と、前記第１部分においてその両端に前記電極材が配置されるように打ち抜きまたは切断することで、前記第１部分の端面と前記電極材の端面とを突合せて接合した電流検出用抵抗器を形成する工程とを有する電流検出用抵抗器の製造方法が提供される。嵌めあわせる部分のサイズは同程度に設定しておくと良い。

前記電極材に、前記貫通孔の深さよりも浅い第３部分を形成する工程を有することが好ましい。
前記抵抗材と前記電極材とを接合するときに、前記第２部分と前記第３部分とが嵌め合されるようにしても良い。嵌め合された構造として両面とも面一にすることができる。
前記第１部分と前記第２部分とを、ライン状又はマトリックス状に形成することが好ましい。

また、本発明は、抵抗材料からなるフープ状または板状の抵抗材を加工した第１の構造体であって、厚みの厚い複数の第１部分と、第１部分よりも厚みの薄い第２部分とが交互に整列配置されている第１の構造体である。
また、本発明は、電極材料からなるフープ状または板状の電極材を加工した第２の構造体であって、厚みの薄い複数の第１部分と、貫通孔とが交互に整列配置されている第２の構造体である。
また、本発明は、抵抗材料からなるフープ状または板状の抵抗材を加工した第１の構造体であって、厚みの厚い複数の第１部分と、第１部分よりも厚みの薄い第２部分とが交互に整列配置されている第１の構造体と、電極材料からなるフープ状または板状の電極材を加工した第２の構造体であって、厚みの薄い複数の第１部分と貫通孔とが交互に整列配置されている第２の構造体とが嵌め合わされている構造体であっても良い。

本発明によれば、突合せ構造の電流検出用抵抗器を量産することができる。

突合せ構造の抵抗器の一構成例を示す斜視図である。突合せ構造の抵抗器を実装した構成例を示す斜視図である。図２の変形例であり、電極の抵抗体側領域が上側に持ち上げられた構造を示す斜視図である。本発明の第１の実施の形態による抵抗器の電極材の斜視図である。図４Ａの電極材を加工した様子を示す斜視図である。抵抗器の抵抗材の斜視図である。図５Ａの抵抗材を加工した様子を示す斜視図である。抵抗器の抵抗材を電極材にはめ込む様子を示す斜視図である。抵抗器の抵抗材を電極材にはめ込んだ様子を示す斜視図である。図６Ｂの構造から電極、抵抗体、電極が、それぞれの側面が接合されている突出領域を複数形成する様子を示す斜視図である。図６Ｃの構造から電極-抵抗体-電極の抵抗器構造を切断した状態を示す斜視図である。図６Ｃに示す工程で切除した方の構造体の一例を示す斜視図である。本発明の第２の実施の形態による抵抗器の電極材の斜視図である。図７Ａの電極材を加工した様子を示す斜視図である。抵抗器の抵抗材を加工した様子を示す斜視図である。抵抗器の抵抗材を加工した様子を示す斜視図である。図７Ｂの第１の中間構造体と図７Ｃの第２の中間構造体とを組み合わせる様子を示す斜視図である。電極材と抵抗板とをはめ込んだ様子を示す斜視図である。電極材と抵抗板とをはめ込んだ様子を示す斜視図である。構造体を中心としてラインの前後方向に所定の領域を切り抜く様子を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態による電流検出用抵抗器の製造技術等について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、突合せ構造を有する抵抗器の一構成例を示す斜視図である。図１に示す抵抗器は、抵抗体１と、その両端面１ａ、１ｂにおいて、それぞれの一端面が接続されている電極５ａ、５ｂとを有している。

図２は、突合せ構造の抵抗器を実装した構成例を示す斜視図である。図１に示す抵抗器の電極５ａ、５ｂの底面が、ランド３ａ、３ｂにハンダなどにより接着されている。電圧検出配線１２ａ、１２ｂの先端と、抵抗器の両端の電圧検出位置とが、ボンディングワイヤー９ａ、９ｂにより接続される。抵抗器には検出電流Ｉが流れ、検出電流Ｉに抵抗器の抵抗値Ｒを乗じた電圧Ｖが電圧検出配線１２ａ、１２ｂから図示しない電圧検出回路に取り出される。
尚、図３は、図２の変形例であり、電極５ａ、５ｂの抵抗体１側領域が上側（ランド３ａ、３ｂとは反対側）に持ち上げられた構造を有しており、その段差が、例えばΔｈ_１で示される。
以上に説明した抵抗器は、高精度の電流検出に適した構造である。

以下に、上記のような突合せ構造を有する抵抗器を製造するための、本実施の形態による電流検出用抵抗器の製造方法について詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態による電流検出用抵抗器の製造方法について詳細に説明する。本実施の形態による製造方法によれば、突合せ構造をライン状に複数形成することができる。

図４Ａは、Ｃｕなどの電極材５の斜視図である。電極材５は、抵抗材料よりも高導電率なフープ状または板状の長尺材であり、厚さΔｔを有する。また、一側辺に沿って位置合わせ穴７１を備えている。図４Ｂは、図４Ａの電極材５を加工した後の構造体２１を示す斜視図である。例えば、電極材５において、位置合わせ穴７１が並んでいる方向（第１方向と称する。）と同じ方向に、プレス、切削、レーザー加工などの方法により構造体２１を形成する。

構造体２１は、例えば電極材５の一面（ベース領域）５ｃからみて、第１方向に、第１の構造部７ａ、第２の構造部７ｂが、交互に並んでいる。第１の構造部７ａは、構造体２１によって分かれた両側の帯状部分を連結する連結部である。第１の構造部７ａは、幅Ｗ１、長さＬ１の矩形の領域であり、電極材５の厚さΔｔを薄くしている（後述するように厚さΔｔ_１＜Δｔ）。第２の構造部７ｂは、幅Ｗ１、長さＬ２の矩形の領域であり、電極材５を貫通している貫通孔である。第１方向に沿って、第１の構造部７ａ（第３部分）、第２の構造部７ｂ、が交互に並んでいる。

図５Ａは、Ｃｕ−Ｍｎ系、Ｃｕ-Ｎｉ系、Ｎｉ-Ｃｒ系などの抵抗材１ｘの斜視図である。抵抗材１ｘは、厚さがΔｔで、幅がＷ１の細長い帯状材であり、例えば板状の抵抗材を幅Ｗ１に切断したり、線状の長尺材料を断面が角形になるように加工する等により形成することができる。
抵抗材１ｘに、厚みの厚い複数の第１部分と、第１部分よりも厚みの薄い第２部分とを交互に形成する。

図５Ｂは、図５Ａの抵抗材１ｘを加工した後の構造体３１を示す斜視図である。最終的に、構造体２１と組み合わせた際に、うまく嵌合するように、プレス、切削、レーザー加工などの方法により構造体３１を形成する。すなわち、構造体３１は、抵抗材１ｘの延在する方向に、第３の構造部１１ｂ（第２部分）、第４の構造部１１ａ（第１部分）が並ぶように（ライン状に）形成されている。第３の構造部１１ｂは、例えば幅がＷ１、長さがＬ１であり、厚さがΔｔ_２である（Δｔ_２＝Δｔ−Δｔ_１）。第４の構造部１１ａは、幅がＷ１、長さがＬ２であり、厚さがΔｔである。

以上のように、電極材５と抵抗材１ｘとについて中間構造体（図４Ｂ、図５Ｂ）を形成した後に、図６Ａに示すように、図４Ｂに示す第１の中間構造体と図５Ｂに示す第２の中間構造体とを組み合わせる。すなわち、構造体２１と構造体３１とが面方向にはめ込まれるように配置し、実際にはめ込み工程を行う。第１の構造部７ａと第３の構造部１１ｂが対面し（第２部分と第３部分のはめ合わせ）、第２の構造部７ｂである貫通孔内に第４の構造部１１ａがはめ込まれる。相対する部分の幅及び長さがほぼ同じになっているため、構造体３１を構造体２１に簡単にはめ込むことができる。すると、全ての領域で厚さがΔｔとなる。

図６Ｂは構造体２１と構造体３１を嵌め合せた構造体を示し、図６Ｂ（ａ）は図６Ａに対応する斜視図であり、図６Ｂ（ｂ）はその裏面側を示す。図６Ｂ（ｂ）には、第２の構造部７ｂ（貫通孔）から露出した第４の構造部１１ａが示されている。次いで、かかる構造体を構成した後、例えば、レーザービーム（Ｌ５１、Ｌ５２）又は電子ビームなどで接合部分の溶接を行う。レーザービーム（Ｌ５１、Ｌ５２）による溶接は図６Ｂ（ａ）に示す側から、構造体３１と構造体２１との接合部分に沿って照射する。または、図６Ｂ（ｂ）に示す側から、構造体３１と構造体２１との接合部分に沿って照射する。または、図６Ｂ（ａ）（ｂ）の両側から照射してもよい。他の方法として、構造体に対して上下方向（厚み方向）および／または左右方向（幅方向）から圧力を加え、圧延などにより接合するようにしても良い。特に、構造体２１と構造体３１との第１方向に沿う当接面を主として接合する。更には、第４の構造部１１ａにおける第１方向に沿った側面と構造体２１との良好な接合が行われるようにする。これにより、第３の中間構造体（図６Ｂ）が形成される。図示したように、かかる構造体の上下面は平坦である。また、第３の構造部１１ｂと第１の構造部７ａとが面で接触しているため、図６Ｂの第３の中間構造体のはめ込み構造における位置ずれ等を防止することができ、溶接前においても安定したはめ込み構造を維持することができる。

次いで、第１部分１１ａにおいてその両端に電極材が配置されるように打ち抜きまたは切断する。例えば、図６Ｃに示すように、構造体の配列方向である第１方向と直交する方向に突出するくし歯状の領域を残すように、第３の中間構造体を加工する。位置決め穴が形成されているベース領域５ｃから、電極５ｂ、抵抗体１１ａ、電極５ａが、それぞれの側面が接合されている突出領域が複数形成される。次いで、ベース領域５ｃから、電極５ｂ-抵抗体１１ａ-電極５ａの部分を切断して個片化することで、図６Ｄに示すように、図１と同様な突合せ構造の抵抗器を形成する。

尚、加工の順番や加工する領域等は適宜変更可能である。抵抗材と電極材の嵌め合わせる部分のサイズは同程度に設定しておくと良いが、接合部分をレーザー加工により形成する処理を行う場合と、圧接等の機械的なはめ込みにより接合処理を行う場合とで、前者より後者の方が、きつくはめ込まれるように寸法を設計するようにしても良い。

上記の製造工程によれば、突合せ構造の抵抗器を簡単な工程により多数製造することができる。量産が可能なため、製造コストを低減することができる。また、抵抗体と電極材とを固定した状態で抵抗器を切断するため、寸法精度の良い抵抗器を製造することができる。

図６Ｂの構造で、１１ｂの領域をあらかじめ除去しておくことも可能である。図３のような構造とする場合は、図６Ｃまたは図６Ｄの状態等からプレス加工等を行っても折り曲げても良い。

尚、図６Ｅは、図６Ｃに示す工程で除去された側の構造体の一例を示す斜視図である。こちらの構造体においても、ベース領域５ｄが形成されるようにする。電極５ａ、所望の厚さの抵抗体１１ａ、電極５ｂを備え、それぞれベース領域５ｄにより連結した突出領域Ｌｆが複数形成されている（図６Ｅ（ａ））。この構造体においては、抵抗材上の電極部分を選択的に除去することで（Ｌ１０１参照）、電極５ａ、５ｂに比べて抵抗体１１の高さがΔｈ_１ほど低くなっている抵抗器を製造することが可能である（図６Ｅ（ｂ）：図６Ｅ（ａ）のＶＩｂ-ＶＩｂ断面）。例えば、抵抗材上の電極部分を除去する際に、電極５ａ、５ｂの一部も除去されるが、等速で除去されるようにすることで両者の厚さの違いにより、図６Ｅ（ｃ）に示すように、電極５ａ’、５ｂ’を残すことができるため、抵抗材１１の両端面１１ａ’、１１ｂ’に電極５ａ、５ｂの端面がつき合わされている突合せ構造の抵抗器を作成することができ、抵抗材を無駄なく利用することもができる。なお、抵抗材１１に重なっている抵抗材料部分のみを、切削等により除去してもよい。この場合、電極５ａ，５ｂを抵抗体１１よりも厚くした構造の抵抗器を得ることができる。

（第２の実施の形態）
次に、本実施の第２の実施の形態による電流検出用抵抗器の製造方法について詳細に説明する。本実施の形態による製造方法では、突合せ構造を有する抵抗器をマトリックス状に複数形成することができる。図７Ａは、Ｃｕなどの電極材５の斜視図である。電極材５は、板状であり、厚さΔｔを有する。周辺に位置合わせ穴を備えていても良い。図７Ｂは、図７Ａの電極材５を加工した後の電極構造体５ｙを示す斜視図である。かかる電極構造体５ｙは、例えば、プレス、切削、レーザー加工などの方法により、ある第１方向に沿った帯状の構造領域３１ａを形成する。また、構造領域３１ａは、第１方向と直交する方向に、ある距離Ｌ６１だけ離れて並列して形成される。

構造領域３１ａは、例えば電極構造体５ｙの一面からみて、第１方向に、第１の構造部２７ａ、第２の構造部２７ｂが、交互に並んでいる。第１の構造部２７ａは電極部であり、厚さΔｔ１の電極材において、幅Ｗ１１、長さＬ１１の矩形の領域を残した構造である。第２の構造部２７ｂは、Ｗ１１、長さＬ１２の矩形領域の貫通孔であり、第１方向に第１の構造部２７ａを挟んで複数並んでいる。第１の構造部２７ａと電極構造体５ｙの外周に位置する領域２５ａは厚さがΔｔであり、その他の領域は厚さをΔｔ１として、Δｔよりも薄くされている（図７Ｂ参照）。マトリックス状に配列された第１の構造部２７ａは厚さΔｔ１の薄板部分（第３部分）により連結されている。

一方、図７Ｃ、図７Ｄは、Ｃｕ−Ｍｎ系、Ｃｕ-Ｎｉ系、Ｎｉ-Ｃｒ系などの抵抗構造体１ｙの斜視図である。図７Ｃは抵抗構造体１ｙの一方の平面側であり、図７Ｄはその裏側を示す。抵抗構造体１ｙは、厚さΔｔを有する板状の抵抗材（図省略）に対して、例えば、プレス、切削、レーザー加工などの方法により加工を施したものである。抵抗構造体１ｙは、ある第１方向に沿った構造領域５１ａを並列に形成したものである。構造領域５１ａは、第１方向と直交する方向にある距離Ｌ６１だけ離れて形成され、構造領域５１ａ同士は連結部（領域）３１ｙにより連結されている。
最終的に、電極材５と組み合わせた際に、組み合わせがうまくいくように、プレス、切削、レーザー加工などの方法により加工する。

構造領域５１ａは、第３の構造部４１ａ、第４の構造部４１ｂが、交互に並んでいる。第４の構造部４１ｂは、幅がＷ１１、長さがＬ１１である矩形の領域が貫通された貫通孔である。第３の構造部４１ａ（第１部分）は、第４の構造部４１ｂに挟まれ、幅がＷ１１、長さがＬ１２、厚さはΔｔである。第３の構造部４１ａ以外の領域３１ｙ（第２部分）は、厚さがΔｔ−Δｔ１となるように形成されている。第３の構造部４１ａ（第１部分）は抵抗構造体１ｙにおいてマトリックス状に形成されている。領域３１ｙ（第２部分）は抵抗構造体１ｙにおいてライン状またはマトリックス状に形成されている。

以上のように、電極材５と抵抗材１ｘとについてそれぞれの中間構造体を形成した後に、図７Ｅに示すように、図７Ｂの第１の中間構造体と図７Ｃ（図７Ｄ）の第２の中間構造体とを組み合わせる。すなわち、第１の構造部２７ａと第４の構造部４１ｂとを、また、第３の構造部４１ａ（図７Ｄ）と第２の構造部２７ｂとを、はめ込むように配置され、実際にはめ込みを行う。はめ込まれる構造部同士の幅及び長さとがほぼ同じになっているため、合致させてはめ込むことができる。図７Ｅは組み付け前の分解状態を示しており、図７Ｆは、はめ込んだ状態を示している。図７Ｆから、貫通孔である第４の構造部４１ｂから第１の構造部２７ａが露出していることがわかる。図７Ｇは、図７Ｆの裏側を示している。図７Ｇから、貫通孔である第２の構造部２７ｂから、第３の構造部４１ａが露出していることがわかる。この構造により、電極構造体５ｙと抵抗構造体１ｙとのはめ込み構造における位置ずれ等を防止することができ、溶接前においても安定したはめ込み構造を維持することができる。Ｌ５３、Ｌ５４に示すようなレーザービームや電子ビームなどにより、電極材と抵抗材との溶接を行う。また、構造体に対して上下方向（厚み方向）等から圧力を加え、圧延などにより接合するようにしても良い。特に、第３の構造部４１ａと第１の構造部２７ａとの当接面において良好な接合が行われるようにする。

次いで、図７Ｈに示すように、第３の構造部４１ａを中心としてその両側の第１の構造部２７ａを含めた所定の打ち抜き領域ＡＲ１（幅Ｗ１１以下、長さＬ２１）をレーザー加工などで切り抜いたりプレス加工などで打ち抜いたりすることで、抵抗体の両端面に電極５ａ、５ｂが配置された突合せ構造の抵抗器を複数作成することができる。切り取り方法がその他の方法でも良い。

上記の実施の形態では、各構造がライン状又はマトリックス状に整列配置された例を示したが、それとは異なる配置であっても良い。また、部分の配置の間隔をより密にして、無駄な部分を極力少なくするとよい。

上記の実施の形態において、添付図面に図示されている構成等については、これらに限定されるものではなく、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
また、本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれるものである。

本発明は、抵抗器の製造方法として利用できる。

１…抵抗体、１ａ、１ｂ…両端面、５ａ、５ｂ…電極、７ａ…第１の構造部（第３部分：連結部）、７ｂ…第２の構造部（貫通孔）、１１ｂ…第３の構造部（第２部分）、１１ａ…第４の構造部（第１部分）。

Claims

抵抗材料からなるフープ状または板状の抵抗材と、抵抗材料よりも高導電率のフープ状または板状の電極材と、を準備する工程と、
前記抵抗材に、厚みの厚い複数の第１部分と、第１部分よりも厚みの薄い第２部分とを形成する工程と、
前記電極材に、複数の貫通孔を形成し、第１部分と前記貫通孔を嵌め合せて、抵抗材と電極材を接合する工程と、
前記第１部分においてその両端に前記電極材が配置されるように打ち抜きまたは切断することで、前記第１部分の端面と前記電極材の端面とを突合して接合した電流検出用抵抗器を形成する工程と
を有する電流検出用抵抗器の製造方法。
前記電極材に、前記貫通孔の深さよりも浅い第３部分を形成する工程を有する請求項１に記載の電流検出用抵抗器の製造方法。
前記抵抗材と前記電極材とを接合するときに、前記第２部分と前記第３部分とが嵌め合される請求項２に記載の電流検出用抵抗器の製造方法。
前記第１部分と前記第２部分とを、ライン状又はマトリックス状に形成する請求項１から３までのいずれか１項に記載の電流検出用抵抗器の製造方法。
抵抗材料からなるフープ状または板状の抵抗材を加工した第１の構造体であって、
厚みの厚い複数の第１部分と、第１部分よりも厚みの薄い第２部分とが交互に整列配置されている第１の構造体。
電極材料からなるフープ状または板状の電極材を加工した第２の構造体であって、
厚みの薄い複数の第１部分と貫通孔とが交互に整列配置されている第２の構造体。
抵抗材料からなるフープ状または板状の抵抗材を加工した第１の構造体であって、
厚みの厚い複数の第１部分と、第１部分よりも厚みの薄い第２部分とが交互に整列配置されている第１の構造体と、
電極材料からなるフープ状または板状の電極材を加工した第２の構造体であって、
厚みの薄い複数の第１部分と貫通孔とが交互に整列配置されている第２の構造体と
が嵌め合わされている構造体。