JP2017133928A - Shunt resistor, manufacturing method of the same, and current detector using the same - Google Patents
Shunt resistor, manufacturing method of the same, and current detector using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017133928A JP2017133928A JP2016013765A JP2016013765A JP2017133928A JP 2017133928 A JP2017133928 A JP 2017133928A JP 2016013765 A JP2016013765 A JP 2016013765A JP 2016013765 A JP2016013765 A JP 2016013765A JP 2017133928 A JP2017133928 A JP 2017133928A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wire
- resistor
- shunt resistor
- alloy
- resistance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 24
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 22
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 17
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910003336 CuNi Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 54
- 239000000463 material Substances 0.000 description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910000896 Manganin Inorganic materials 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 239000010944 silver (metal) Substances 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 2
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 229910017566 Cu-Mn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000570 Cupronickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017871 Cu—Mn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000914 Mn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018651 Mn—Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018104 Ni-P Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018536 Ni—P Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ZUPBPXNOBDEWQT-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ni].[Cu] Chemical compound [Si].[Ni].[Cu] ZUPBPXNOBDEWQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- HPDFFVBPXCTEDN-UHFFFAOYSA-N copper manganese Chemical compound [Mn].[Cu] HPDFFVBPXCTEDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YOCUPQPZWBBYIX-UHFFFAOYSA-N copper nickel Chemical compound [Ni].[Cu] YOCUPQPZWBBYIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IUYOGGFTLHZHEG-UHFFFAOYSA-N copper titanium Chemical compound [Ti].[Cu] IUYOGGFTLHZHEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- GJMUCSXZXBCQRZ-UHFFFAOYSA-N geraniin Natural products Oc1cc(cc(O)c1O)C(=O)OC2OC3COC(=O)c4cc(O)c(O)c(O)c4c5cc(C(=O)C67OC3C(O6)C2OC(=O)c8cc(O)c(O)c9OC%10(O)C(C(=CC(=O)C%10(O)O)C7=O)c89)c(O)c(O)c5O GJMUCSXZXBCQRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930194078 geranin Natural products 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
本発明はシャント抵抗器等に関する。 The present invention relates to a shunt resistor and the like.
回路の電流を検出するためのシャント抵抗器は、従来、例えば板状の金属合金に電極を形成して、基板上にはんだ実装することで製造していた。このようにすると、ヒートサイクル等による繰り返し応力によって、実装部のはんだにクラックが発生する場合があった。特に、セラミック製の基板上に、板状の金属合金を母材とするシャント抵抗器を実装する場合は、両者の線膨張差が大きいため、はんだ実装部にクラックが生じやすかった。 Conventionally, a shunt resistor for detecting a circuit current has been manufactured by, for example, forming an electrode on a plate-like metal alloy and mounting it on a substrate by soldering. If it does in this way, the crack of the solder of a mounting part may generate | occur | produce by the repetitive stress by a heat cycle etc. In particular, when a shunt resistor whose base material is a plate-like metal alloy is mounted on a ceramic substrate, cracks are likely to occur in the solder mounting portion because the difference in linear expansion between the two is large.
はんだを用いないシャント抵抗器として、特許文献1には、アルミワイヤを抵抗体として用いた技術が記載されている。
As a shunt resistor not using solder,
しかしながら、特許文献1において示されたアルミワイヤの材料であるアルミニウムは、抵抗率が低く、抵抗温度係数(TCR)が高い等、高精度の電流検出には不向きであるという問題がある。
However, aluminum, which is the material of the aluminum wire shown in
本発明は、抵抗体と電極との接合部の信頼性を高め、高精度の電流検出に適したシャント抵抗器およびそれを用いた電流検出装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a shunt resistor suitable for high-precision current detection and a current detection device using the same, by improving the reliability of the junction between the resistor and the electrode.
本発明の一観点によれば、基板上に形成され、電流を流す少なくとも2つの第1のランドと、前記第1のランド間を接続する抵抗体用の金属材料からなるワイヤ状の抵抗体と、を有することを特徴とするシャント抵抗器が提供される。 According to one aspect of the present invention, at least two first lands formed on a substrate and through which a current flows, and a wire-shaped resistor made of a metal material for a resistor that connects between the first lands, A shunt resistor is provided.
前記ワイヤ状の抵抗体の側面に前記金属材料とは異なる金属材料からなる金属膜が形成されていることが好ましい。前記金属材料とは異なる金属材料とは、例えば前記第1のランドに対する熱膨張係数などの特性が近い電極材料である。このようにすると、第1のランドへのワイヤ状の抵抗体の接続が容易になるとともに、経時変化に対する信頼性が増す。 It is preferable that a metal film made of a metal material different from the metal material is formed on a side surface of the wire-shaped resistor. The metal material different from the metal material is an electrode material having similar characteristics such as a thermal expansion coefficient with respect to the first land. This facilitates the connection of the wire-like resistor to the first land, and increases the reliability against changes with time.
前記ワイヤ状の抵抗体の導体抵抗に対して、前記金属膜の導体抵抗が20倍以上であることが好ましい。金属膜の抵抗率は低い場合が一般的であるが、金属膜の厚さを薄くして、導体抵抗を20倍以上にしておけば、抵抗体の抵抗値変動を抑制することができる。 It is preferable that the conductor resistance of the metal film is 20 times or more than the conductor resistance of the wire-shaped resistor. In general, the resistivity of the metal film is low. However, if the thickness of the metal film is reduced and the conductor resistance is set to 20 times or more, the resistance value fluctuation of the resistor can be suppressed.
前記金属膜は、前記ワイヤ状の抵抗体に沿って間欠的に形成されているようにしても良い。例えば、前記金属膜を、ワイヤーボンディング予定領域のみに行うことで、前記金属膜の導体抵抗の影響をより低減することができる。 The metal film may be formed intermittently along the wire-like resistor. For example, the influence of the conductor resistance of the metal film can be further reduced by performing the metal film only on the wire bonding scheduled region.
前記抵抗体用の金属材料は、NiCr系合金、CuNi系合金、CuMn系合金、CuTi系合金、CuNiTi系合金、CuNiSi系合金のうちのいずれかであることが好ましい。一方、前記金属膜は、Au、Ag、Ni、Cuのいずれか又はこれらを含む合金であることが好ましい。 The metal material for the resistor is preferably any one of a NiCr alloy, a CuNi alloy, a CuMn alloy, a CuTi alloy, a CuNiTi alloy, and a CuNiSi alloy. On the other hand, the metal film is preferably any one of Au, Ag, Ni, and Cu or an alloy containing these.
また、本発明は、上記に記載のシャント抵抗器と、前記第1のランドより引き出した電圧検出用の端子と、を備えた電流検出装置である。 The present invention is also a current detection device including the shunt resistor described above and a voltage detection terminal drawn from the first land.
ここで、基板上に、前記第1のランドとは異なる少なくとも2つの第2のランドを備え、前記第1のランドと前記第2のランドとが、前記電圧検出用の端子としてのワイヤ状の配線により接続されているようにすることができる。 Here, at least two second lands different from the first lands are provided on the substrate, and the first lands and the second lands are wire-shaped as the voltage detection terminals. They can be connected by wiring.
本発明によれば、シャント抵抗器における、抵抗体とランドとの接合部の信頼性を高めることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the reliability of the junction part of a resistor and a land in a shunt resistor can be improved.
本発明の発明者は、抵抗体(抵抗合金)用の金属材料をワイヤ状にしてシャント抵抗器の抵抗体とすることを検討した。以下に、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。 The inventor of the present invention studied that a metal material for a resistor (resistance alloy) is formed into a wire shape to form a resistor of a shunt resistor. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態によるシャント抵抗器の一構成例を示す図であり、図1(a)はシャント抵抗器の断面図、図1(b)は、ワイヤーボンディング位置を示す平面図であり、図1(c)はシャント抵抗器の平面図である。図2(a)は、シャント抵抗器の製造工程例を示すフローチャート図である。
(First embodiment)
1A and 1B are diagrams showing a configuration example of a shunt resistor according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a sectional view of the shunt resistor, and FIG. 1B is a wire bonding position. FIG. 1C is a plan view of the shunt resistor. FIG. 2A is a flowchart showing an example of the manufacturing process of the shunt resistor.
図1(a)に示すシャント抵抗器は、基板1上に形成されたCu、Alなどからなる一対の電極(ランド)3、5と、電極3、5間にワイヤーボンディングなどにより形成された、電極3、5間に懸架された、抵抗体用の金属材料(抵抗合金等)からなるワイヤ状の抵抗体7と、を有している。基板1は、FR4などのプリント基板、セラミック基板、メタル基板などであり、これに電極3、5を含む配線パターンが形成されている。図1(c)に示すように、ワイヤ状の抵抗体7の両端は、それぞれ、電極3上の位置P1と電極5上の位置P2とにおいて電極3、5と接続されている。ワイヤ状の抵抗体7の両端と、電極3、5表面とは、圧接、超音波などにより接続(ボンディング)し、電気的に導通させることができる。抵抗合金は、ニクロム系合金、銅ニッケル系合金、銅マンガン系合金、銅チタン系合金、銅ニッケルシリコン系合金などを用いることができる。
The shunt resistor shown in FIG. 1 (a) is formed by wire bonding or the like between a pair of electrodes (lands) 3, 5 made of Cu, Al, etc., formed on the
図1(b)に示すように、ワイヤ状の抵抗体7の両端と電極3、5との接続位置、例えばP12をP12xに変更することで、ワイヤ状の抵抗体7の長さを、電極3、5の配置方向に長くするように調整し、抵抗器の抵抗値を調整することができる。
As shown in FIG. 1 (b), the connection position between the ends and the
図2(a)に示すように、製造工程が開始され(ステップS1: Start)、ステップS2において、基板1を準備する。ステップS3において、基板1に、電極3、5を形成する。ステップS4において、例えば、ワイヤーボンディング技術を利用して、ワイヤ状の抵抗体7により、電極3、5間を接続し、シャント抵抗器が完成する(End: ステップS5)。
As shown in FIG. 2A, the manufacturing process is started (step S1: Start), and the
ワイヤーボンディングは、例えば、公知のウェッジボンディング装置を応用して行うことができる。例えば、ウェッジボンディング装置のウェッジの先端を超音波振動させ、被接合物(電極)にボンディングワイヤを押し付け超音波と荷重の少なくともいずれか一方により接合する。ウェッジボンディング装置は、通常、回転台(ワイヤを張る方向と超音波振動の方向を合せる)とX−Yテーブル(ツールの上下動及びワイヤのコントロールを行うボンディング ヘッド又は試料の移動を行う)などにより構成される。その他の公知の装置を利用してワイヤーボンディングを行っても良い。 Wire bonding can be performed, for example, by applying a known wedge bonding apparatus. For example, the tip of the wedge of the wedge bonding apparatus is ultrasonically vibrated, and a bonding wire is pressed against an object (electrode) to be bonded to be bonded by at least one of an ultrasonic wave and a load. A wedge bonding device usually uses a rotating table (which aligns the direction of wire tension and the direction of ultrasonic vibration) and an XY table (bonding head or sample that moves the tool up and down and moves the wire). Composed. You may perform wire bonding using another well-known apparatus.
図3は、上記のシャント抵抗器技術を利用した四端子の電流検出装置の一構成例を示す斜視図である。図3に示すように、基板1上には、図1に示す構成に加えて、電極3、5にそれぞれ配線により接続する接続用バッド3a、5aが設けられている。接続用バッド3a、5aにおいて例えばプローブ測定により、ワイヤ状の抵抗体7を介した電極3、5間の電流を検出することができる。
FIG. 3 is a perspective view showing a configuration example of a four-terminal current detection device using the shunt resistor technique described above. As shown in FIG. 3, on the
このように、ワイヤ状の抵抗体7を電極3、5にワイヤーボンディングし、シャント抵抗器とする。そして、電極3a、5aから配線により電圧引出を行うことによって、四端子の電流検出装置を形成することができる。
Thus, the wire-
尚、図4に示すように、配線に代えて、Alワイヤ11a、11bにより電極3a、5aへ電圧引出を行うことによって、シャント抵抗器を利用した四端子の電流検出装置を実現するようにしても良い。
In addition, as shown in FIG. 4, instead of wiring, voltage extraction is performed to the
また、図4の構造では、ワイヤ状の抵抗体7と、Alワイヤ11a、11bとは、異なる材料としているが、ワイヤ11a、11bをワイヤ状の抵抗体7と同じ材料で形成しても良い。その場合には、電極3、5と接続用パッド3a、5aとの距離、すなわちワイヤ長さを短くしたり、ワイヤ太さを太くしたり、後述する金属メッキ膜により低抵抗化したワイヤを用いたりしても良い。また、図3、4では、基板に電極3、5を形成してボンディングを行っているが、他の部品上に電極3、5を形成してボンディングを行ってもよい。
In the structure of FIG. 4, the wire-
この際、ボンディングを行う電極3、5は、電位差が均一になるように、できるだけ厚い電極(例えば厚さ200μmの銅箔など)を使用するのが好ましい。
At this time, it is preferable to use electrodes as thick as possible (for example, a copper foil having a thickness of 200 μm) as the
以上に説明したように、本発明の実施の形態によれば、はんだ実装を用いないシャント抵抗器およびシャント抵抗器を利用した電流検出装置を提供することができる。 As described above, according to the embodiment of the present invention, it is possible to provide a shunt resistor that does not use solder mounting and a current detection device that uses the shunt resistor.
図5は、本実施の形態のシャント抵抗器の変形例を示す斜視図である。ワイヤ状の抵抗体7の材質、太さ、本数を変数として、様々な所望の抵抗値を得ることができる。また、ワイヤ状の抵抗体7を電極3、5に接続する位置を変更したり、高さを変更したりして、シャント抵抗器の抵抗値を微調整することが可能である。
FIG. 5 is a perspective view showing a modification of the shunt resistor of the present embodiment. Various desired resistance values can be obtained by using the material, thickness, and number of the wire-shaped
図5(a)は、ワイヤ状の抵抗体7を並列に複数本形成することで、低抵抗化を行った例である。図5(b)は、ワイヤーボンディングの位置をP2、P3のように、電極3、5の配置方向と直交する方向にずらして微調整することで、ワイヤの長さを微調整し、抵抗値を変更する例を示す図である。図5(c)は、ワイヤ状の抵抗体7の太さを調整して抵抗値を調整する例を示しており、図では、例示的にワイヤ状の抵抗体7の径を小さくする細線化により高抵抗化を行った例を示す図である。そのほか、懸架するワイヤの高さを変えることで、ボンディング位置間のワイヤの長さを調整するようにしても良い。
FIG. 5A shows an example in which the resistance is reduced by forming a plurality of wire-
図6は、ワイヤ状の抵抗体の断面形状を変更する例を示す図である。シャント抵抗器においては、抵抗体の抵抗値を低くして多くの電流を流す必要が生じる場合が多い。ワイヤ状のシャント抵抗では、大電流によって溶断してしまう可能性がある。そこで、大電流を流しても問題が生じないように、同じ直径でも電流密度低くする(断面積を大きくする)と良い。 FIG. 6 is a diagram illustrating an example of changing the cross-sectional shape of the wire-shaped resistor. In a shunt resistor, it is often necessary to reduce the resistance value of the resistor and pass a large amount of current. With a wire-like shunt resistor, there is a possibility of fusing by a large current. Therefore, it is preferable to reduce the current density (increase the cross-sectional area) even with the same diameter so that no problem occurs even when a large current is applied.
例えば、断面の形状を必要に応じて変化させて対応することができる。種々の断面形状は、抵抗材料を、ダイスと呼ばれる金型を通して材料を引き抜く加工(異形加工)方法により作製することができる。 For example, the cross-sectional shape can be changed as necessary. Various cross-sectional shapes can be produced by a processing method (profile processing) in which the resistance material is drawn through a die called a die.
図6(a)は、ワイヤ状の抵抗体7の断面7cが円形であり、図6(b)では、ワイヤ状の抵抗体7の断面7dが矩形である。同じ径であれば、円形の断面よりも矩形の断面の方が多くの電流を流すことができる。
6A, the
このように、断面の異なるワイヤ状の抵抗体7を選定することで、シャント抵抗器の抵抗値を変更したり、電流密度を調整したりすることができる。抵抗線の断面は必要に応じて(許容電流量によって選定)、丸形、四角形、六角形以上の多角形などの断面形状に加工することができる。
Thus, by selecting the wire-shaped
以上に説明したように、本実施の形態によれば、高精度の電流検出に適したシャント抵抗器における、抵抗体と電極との接合部の信頼性を高めることができる。電極にワイヤーボンディングをする工程においてワイヤの形状やワイヤーボンディングの位置等を工夫することで、様々な抵抗値に対応しやすいという利点がある。 As described above, according to the present embodiment, the reliability of the junction between the resistor and the electrode in the shunt resistor suitable for highly accurate current detection can be increased. There is an advantage that it is easy to cope with various resistance values by devising the shape of the wire, the position of wire bonding, etc. in the process of wire bonding to the electrode.
ワイヤ状の合金シャント抵抗は、通常のシャント抵抗とは異なり、はんだ付けをして使用するのでなく、直接ボンディング加工で接続しているため、はんだ接合部にクラックが入って壊れるという従来の問題を解消できる。 Unlike ordinary shunt resistors, wire-shaped alloy shunt resistors are not used by soldering, but are connected by direct bonding, which causes the conventional problem of cracks in the solder joints. Can be resolved.
従って、高い信頼性を有する抵抗器又はそれを含む電子部品を提供することができる。特に、金属合金との線膨張差の大きい、アルミ基板、セラミック基板で使用されるシャント抵抗器であっても接続の信頼性を高めることができるという効果を有する。 Accordingly, a highly reliable resistor or an electronic component including the resistor can be provided. In particular, even a shunt resistor having a large difference in linear expansion from a metal alloy and used in an aluminum substrate or a ceramic substrate has an effect of improving the connection reliability.
(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態においては、ワイヤ状の抵抗体の表面(ワイヤの側面)に加工を行った例を示す。一般的には、抵抗体材料はボンディングし難い。そこで、実装性を確保するために、以下のような工夫を施した。
(Second Embodiment)
In the second embodiment of the present invention, an example is shown in which processing is performed on the surface of the wire-shaped resistor (side surface of the wire). In general, the resistor material is difficult to bond. Therefore, the following measures were taken to ensure mountability.
本実施の形態では、図7に示すように、接続するCuやAlなどの金属電極(3、5)に対してワイヤーボンディング(電極への接続)がしやすいように、ワイヤ状の抵抗体7の延在方向の側面(表面)に、接続する電極(3、5)と熱膨張係数などの特性が近い電極材料による金属膜を、例えば、メッキ加工を施してメッキ膜(メッキ皮膜)21として形成している。以下、金属膜としてメッキ膜21を用いた場合を例として説明するが、形成方法はメッキに限定されない。形成方法は、電解メッキ、無電解メッキ、スパッタリング、蒸着、電着などを用いることができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the wire-
メッキ膜21としては、例えば、Au、Ag、Ni、Cuなどの易ボンディング材料をメッキすることができる。これらを含む合金でもよく、Ni−Pなどでもよい。膜厚は、0.1μm、もしくはそれ以下であることが好ましい。
As the
メッキ工程の例である図2(b)に示すように、処理を開始し(ステップS11: Start)、ステップS12において、ワイヤ状の抵抗体(抵抗材料ワイヤー)7を準備する。ステップS13において、ワイヤ状の抵抗体7の表面に、Auなどのメッキ膜21を施し、図1(a)のステップS4に進む(ステップS14、end)。
As shown in FIG. 2B, which is an example of the plating process, processing is started (Step S11: Start), and a wire-like resistor (resistance material wire) 7 is prepared in Step S12. In step S13, a
メッキ膜21の形成を行う場合には、その材料の抵抗がワイヤ状の抵抗体7を構成する抵抗材料(抵抗合金)の抵抗より10倍以上高くなるように、メッキ膜21の厚を薄くするように調整することが好ましい。
When the
メッキ膜21による抵抗材料の被膜部分の比抵抗が高くなるように薄くすることで、メッキ膜21による抵抗値の変動を抑制することができる。メッキ膜21の膜厚は、例えば、0.1μmもしくはそれ以下の膜厚であることが好ましい。
By making the specific resistance of the coating portion of the resistance material due to the
以下に、メッキの膜厚についての検討結果を示す。表1は、メッキ材の比抵抗率ρと、TCRの値を示し、表2は、抵抗材料の例として、Cu−Mn−Ni系、例えば商標名マンガニン(CuMn12Ni)と、Cu−Mn−Sn系、例えば商標名ゼラニン(CuMn7Sn)との比抵抗率ρと、TCRの値を示す。 Below, the examination result about the film thickness of plating is shown. Table 1 shows the specific resistivity ρ of the plating material and the value of TCR, and Table 2 shows Cu-Mn-Ni-based materials such as manganin (CuMn 12 Ni) and Cu-Mn as examples of resistance materials. The specific resistance ρ of the Sn system, for example, the trade name zeranin (CuMn 7 Sn), and the TCR value are shown.
表3は、抵抗体であるマンガニンのワイヤ(0.1mmφ)に金属の被膜を形成した場合の、被膜(メッキ膜)21の厚みと、導体抵抗倍率、合成抵抗率、合成TCRの計算値を示す表である。被膜(メッキ膜)21として、Cu、Ni、Au、Agとした場合について、算出している。導体抵抗倍率は、芯材(抵抗体)に対して被膜(メッキ膜)21が何倍の抵抗値であるかを示す。合成導体抵抗は、芯材(抵抗体)と被膜(メッキ膜)21とからなるワイヤの抵抗値を示す。合成TCRは、当該ワイヤのTCRである。 Table 3 shows the calculated values of the thickness of the coating (plating film) 21, the conductor resistance magnification, the combined resistivity, and the combined TCR when a metal coating is formed on the manganin wire (0.1 mmφ) that is a resistor. It is a table | surface which shows. Calculation is made for the case where the coating (plating film) 21 is Cu, Ni, Au, or Ag. The conductor resistance magnification indicates how many times the resistance value of the coating film (plating film) 21 is with respect to the core material (resistor). The synthetic conductor resistance indicates a resistance value of a wire composed of a core material (resistor) and a coating (plating film) 21. The composite TCR is the TCR of the wire.
表3より、ハッチで示した領域において、即ち、導体抵抗倍率が20以上となる被膜(メッキ膜)21の厚み領域において、電流検出に用いるのに好適な、合成TCRが200ppm/℃以下の良好な値が得られることがわかる。 From Table 3, in the area indicated by hatching, that is, in the thickness area of the coating (plating film) 21 in which the conductor resistance magnification is 20 or more, the composite TCR suitable for use in current detection is excellent with a synthetic TCR of 200 ppm / ° C. or less. It can be seen that the correct value is obtained.
抵抗体であるゼラニンのワイヤ7(0.1mmφ)の表面に、Cu、Ni、Au、Agをそれぞれメッキした場合の導体抵抗倍率、合成抵抗率、合成TCRを計算した値を表4に示す。表4より、ハッチで示した領域、即ち、導体抵抗倍率が20以上となる被膜(メッキ膜)21の厚み領域において、電流検出に用いるのに好適な、合成TCRが200ppm/℃以下のメッキの影響が抑制された良好な値を有するメッキ付きワイヤ状抵抗材料を得ることができる。 Table 4 shows values obtained by calculating the conductor resistance magnification, the combined resistivity, and the combined TCR when Cu, Ni, Au, and Ag are plated on the surface of the geranin wire 7 (0.1 mmφ) that is a resistor. From Table 4, in the area indicated by hatching, that is, in the thickness area of the coating (plating film) 21 where the conductor resistance magnification is 20 or more, the composite TCR suitable for use in current detection is plated with a synthetic TCR of 200 ppm / ° C. or less. It is possible to obtain a plated wire resistance material having a good value with suppressed influence.
表1にも示されているように、メッキ膜21の金属材料の抵抗率は、抵抗体7の金属材料の抵抗率に比べて低いため、抵抗体の特性を十分に生かすためには、抵抗率の値が低いメッキ膜21の厚さは薄い方が好ましい。尚、表1に示すように、抵抗率の高いNiであれば、ある程度の厚さがあっても、高精度の電流検出装置用の抵抗器として利用することができる。
As shown in Table 1, since the resistivity of the metal material of the
表5、表6は、マンガニンのワイヤ7の表面にCuメッキを施した場合の、マンガニンのワイヤ7の径依存性を示す表である。表5は、0.5mmφ、表6は1.0mmφの場合のTCR等の値を示す表である。これらの表より、マンガニンのワイヤ7の表面にCuメッキを施した場合に、ワイヤ状の抵抗体の導体抵抗に対して、金属膜の導体抵抗が20倍以上であることが好ましいことがわかる。ワイヤ状の抵抗体の抵抗に対する薄い金属膜の抵抗の倍率(導体抵抗倍率)が20倍以上であれば(0.5mmφの場合はメッキ厚みが0.2μm以下の厚み。1.0mmφの場合は0.4μm以下の厚み。)、合成TCRが200ppm/℃以下の値が得られるため、抵抗値およびTCR値に関する金属膜(メッキ材料)の影響は抑制できる。さらに温度特性が必要な場合は、導体抵抗倍率は40倍以上とし、合成TCRが100ppm/℃程度以下が得られるメッキ厚み0.1μm以下、もしくは0.2μm以下が好適である。
Tables 5 and 6 are tables showing the diameter dependence of the
尚、ワイヤ状の抵抗体7の径が太いほど、厚いメッキ膜21でも合成TCRが200ppm/℃以下の良好な値が得られることもわかる。また、メッキ膜21の厚さは薄い程、特性的には良い値が得られるが、あまり薄くなると、ワイヤーボンディングがしやすいという効果が得にくくなるため、ある程度の厚さは必要である。例えば、0.005μm以上のメッキ厚さであれば、ワイヤーボンディングがしやすいという効果が得られる。
It can also be seen that the thicker the plated
本実施の形態によれば、ワイヤ状の抵抗体の表面に金属膜を形成することで、ワイヤーボンディングをしやすくすることができる。また、耐環境特性を向上させることができる。 According to the present embodiment, it is possible to facilitate wire bonding by forming the metal film on the surface of the wire-shaped resistor. Moreover, environmental resistance characteristics can be improved.
尚、ワイヤ状の抵抗体の表面のメッキの領域は、必ずしもワイヤ状の抵抗体の表面全周の領域でなくても良く、例えば、半周の領域、1/4周の領域であっても良い。例えば、全周にわたってメッキ処理を行った後に半周の領域のメッキ膜を除去したりしても良い。 Note that the plating region on the surface of the wire-shaped resistor does not necessarily have to be a region around the entire surface of the wire-shaped resistor, and may be, for example, a half-circle region or a quarter-circle region. . For example, after the plating process is performed over the entire circumference, the plating film in the half circumference area may be removed.
(第3の実施の形態)
本発明の第3の実施の形態は、第2の実施の形態におけるワイヤ状の抵抗体の表面(ワイヤに沿った表面)に加工を行った例において、線状の抵抗体のうち、例えば、ワイヤーボンディングにより電極と接続するための領域にのみ低抵抗率の金属膜を形成しておく例である。
(Third embodiment)
In the example in which the third embodiment of the present invention performs processing on the surface of the wire-shaped resistor (surface along the wire) in the second embodiment, among the linear resistors, for example, This is an example in which a low resistivity metal film is formed only in a region for connecting to an electrode by wire bonding.
図8は、本実施の形態によるワイヤ状の抵抗体の一構成例を示す側面図である。図8に示すように、例えば、ワイヤ状の抵抗体7の表面のうち、ワイヤーボンディングを行う予定領域にのみメッキ加工を行ってメッキ膜21を形成している。それ以外の領域には、抵抗材の表面が露出している。このメッキ膜21は、ワイヤーボンディングを行う前に電極に接続する領域を決定する際の目印とすることもできる。
FIG. 8 is a side view showing a configuration example of a wire-shaped resistor according to the present embodiment. As shown in FIG. 8, for example, the
図8は、メッキ膜21を間欠的に形成する例である。メッキ膜21を施して電極と接続するための領域は、ある程度の余裕を持たせて広めに取るのが好ましい。メッキ膜21を形成する位置は、必ずしも等間隔でなくても良い。例えば、ワイヤーボンディングを行う電極の位置に応じて、調整するようにしても良い。電極間距離とメッキ膜形成位置との調整により、抵抗体の長さを調整し、抵抗値を調整できるようにすることもできる。
FIG. 8 shows an example in which the
図9は、本実施の形態によるワイヤ状の抵抗体を電極にワイヤーボンディングした様子を示す図である。図9に示すように、ウェッジボンディング装置のウェッジツールの先端部31を、基板1上の電極5に接触させ、メッキ膜21により被覆された領域を電極5に接着させる。メッキ膜21が形成される位置は、電極3、5間の距離等を考慮して予め決めておいても良いし、メッキ膜21が形成される位置で電極3に接着できるように、ワイヤーボンディングを行うようにしても良い。余裕を持って、メッキ領域を長めに形成しても良い。
FIG. 9 is a diagram illustrating a state in which the wire-shaped resistor according to the present embodiment is wire-bonded to the electrode. As shown in FIG. 9, the tip 31 of the wedge tool of the wedge bonding apparatus is brought into contact with the
以上に説明したように、線状の抵抗体のうち、ワイヤーボンディングを行う領域にのみ金属によるメッキを行うようにすることで、第2の実施の形態において検討した導体合成抵抗と合成TCRに対するメッキ膜による影響を、より一層低減することができる。従って、メッキ膜21を厚めにして、電極3、5との接続性を良好にすることができる。
As described above, the conductor combined resistance and the composite TCR studied in the second embodiment are plated by performing metal plating only on the region where wire bonding is performed among the linear resistors. The influence of the film can be further reduced. Accordingly, the
尚、表面メッキを形成した領域は、必ずしもワイヤ状の抵抗体の表面のうちメッキ加工を行う予定領域のみに行うのではなく、全周にわたってメッキ処理を行った後にメッキ加工予定領域以外の領域におけるメッキを除去するようにしても良い。 The area where the surface plating is formed is not necessarily performed only on the area where the plating process is to be performed on the surface of the wire-like resistor, but in the area other than the area where the plating process is scheduled after the plating process is performed over the entire circumference. The plating may be removed.
(第4の実施の形態)
次に、本発明の第4の実施の形態について説明する。
図10は、本発明の第4の実施の形態であって、ワイヤ状の抵抗体を用いたシャント抵抗器の応用形態の一例を示す図である。図10は、大電流検出装置の利用例を示す図であり、図10(a)は表面構造、図10(b)は裏面構造の一例を示す斜視図である。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 10 is a diagram showing an example of an application form of a shunt resistor using a wire-shaped resistor according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 10 is a diagram illustrating an example of use of the large current detection device, in which FIG. 10A is a perspective view illustrating an example of a front surface structure, and FIG.
図10に示すように、本実施の形態による大電流検出装置は、例えば、10mm角程度の無機質の高熱伝導基材(セラミック基板等)1と、高熱伝導基材1に形成された一対の電極からなる電流端子(ランド)3、5と、電流端子3、5間に形成された少なくとも1本のワイヤ状の抵抗体7(図では3本)と、を有する抵抗器を含む。さらに、本実施の形態による大電流検出装置は、高熱伝導基材1に形成された電圧検出用の端子3a、5aと、電圧信号を増幅するアンプ61と、アンプ61の出力に接続される電圧信号端子51と、を有している。電圧信号端子51は、電源電圧供給端子51a(Vcc)、信号出力端子51b(Vout)、接地端子51c(GND)を有する。
As shown in FIG. 10, the large current detection device according to the present embodiment includes, for example, an inorganic high heat conductive base material (such as a ceramic substrate) 1 of about 10 mm square and a pair of electrodes formed on the high heat
尚、電流端子3、5と、電圧信号端子51とは、基板1の表面から基板1の裏面まで形成されているブロック状の端子として大電流に対応できるようにすることが好ましい。
Note that the
このように、本実施の形態によれば、集積化に適した大電流検出装置を安価に提供することができる。 Thus, according to the present embodiment, a large current detection device suitable for integration can be provided at low cost.
また、シャント抵抗器のシャントをワイヤーボンディング工程により形成することで、線膨張差を吸収することができる。はんだ付けでなくワイヤーボンディングでシャントを形成することで、信頼性が高くなる。尚、ワイヤーボンディング時のワイヤの長さ調整を行うことで、抵抗値を微調整することも可能である。 Further, the difference in linear expansion can be absorbed by forming the shunt of the shunt resistor by the wire bonding process. Reliability is increased by forming the shunt by wire bonding instead of soldering. The resistance value can be finely adjusted by adjusting the length of the wire during wire bonding.
以上のように、電極部に抵抗線をボンディング加工してシャント抵抗器を作製する際に、部品形状に用意された電極にボンディングを行っても良いし、使用する基板のランドパターンに直接ボンディングを行っても良い。この際、ボンディングを行う電極は電位差が均一になる様ななるべく厚い電極(例えば200μmの銅箔など)を使用するのが好ましい。 As described above, when fabricating a shunt resistor by bonding a resistance wire to the electrode portion, bonding may be performed to the electrode prepared in the component shape, or bonding may be performed directly to the land pattern of the substrate to be used. You can go. At this time, it is preferable to use an electrode (for example, a 200 μm copper foil) as thick as possible so that the potential difference becomes uniform.
抵抗体をボンディングした電極から、直接、アルミ等のワイヤで電圧引出のボンディング加工を行うことによって四端子のシャント抵抗器を実現することができる。
本発明には、シャント抵抗器等を製造するための製造方法も含まれる。
A four-terminal shunt resistor can be realized by directly performing voltage extraction bonding with a wire made of aluminum or the like from an electrode to which a resistor is bonded.
The present invention also includes a manufacturing method for manufacturing a shunt resistor or the like.
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。 In the above-described embodiment, the configuration and the like illustrated in the accompanying drawings are not limited to these, and can be appropriately changed within a range in which the effect of the present invention is exhibited. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the object of the present invention.
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。 Each component of the present invention can be arbitrarily selected, and an invention having a selected configuration is also included in the present invention.
本発明は、抵抗器に利用可能である。 The present invention is applicable to resistors.
1…基板、3、5…電極(第1のランド)、3a、5a…四端子構造の電極(接続用パッド: 第2のランド)、7…ワイヤ状の抵抗体、21…メッキ膜(メッキ皮膜)。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記第1のランド間を接続する抵抗体用の金属材料からなるワイヤ状の抵抗体と
を有することを特徴とするシャント抵抗器。 At least two first lands formed on the substrate and carrying a current;
A shunt resistor having a wire-like resistor made of a metal material for a resistor connecting the first lands.
前記第1のランドより引き出した電圧検出用の端子と
を備えた、電流検出装置。 A shunt resistor according to any one of claims 1 to 6,
A current detection device comprising: a voltage detection terminal drawn from the first land.
前記第1のランドと前記第2のランドとが、前記電圧検出用の端子としてのワイヤ状の配線により接続されている請求項7に記載の電流検出装置。 On the substrate, provided with at least two second lands different from the first lands,
The current detection device according to claim 7, wherein the first land and the second land are connected by a wire-like wiring as the voltage detection terminal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016013765A JP6652393B2 (en) | 2016-01-27 | 2016-01-27 | Shunt resistor and current detection device using shunt resistor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016013765A JP6652393B2 (en) | 2016-01-27 | 2016-01-27 | Shunt resistor and current detection device using shunt resistor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017133928A true JP2017133928A (en) | 2017-08-03 |
JP6652393B2 JP6652393B2 (en) | 2020-02-19 |
Family
ID=59503807
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016013765A Active JP6652393B2 (en) | 2016-01-27 | 2016-01-27 | Shunt resistor and current detection device using shunt resistor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6652393B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021235302A1 (en) * | 2020-05-20 | 2021-11-25 | Koa株式会社 | Current detection device |
WO2023026809A1 (en) * | 2021-08-27 | 2023-03-02 | Koa株式会社 | Shunt resistor |
-
2016
- 2016-01-27 JP JP2016013765A patent/JP6652393B2/en active Active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021235302A1 (en) * | 2020-05-20 | 2021-11-25 | Koa株式会社 | Current detection device |
WO2023026809A1 (en) * | 2021-08-27 | 2023-03-02 | Koa株式会社 | Shunt resistor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6652393B2 (en) | 2020-02-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4138215B2 (en) | Manufacturing method of chip resistor | |
US6794985B2 (en) | Low resistance value resistor | |
US10976355B2 (en) | Shunt resistor mounting structure and mounting board | |
US7385828B2 (en) | Electronic shunt resistor assembly | |
DE102008059130A1 (en) | Arrangement with a shunt resistor and a method for producing a device with a shunt resistor | |
JP4503122B2 (en) | Low resistor for current detection and method for manufacturing the same | |
WO2003107361A1 (en) | Chip resistor having low resistance and its producing method | |
JP6652393B2 (en) | Shunt resistor and current detection device using shunt resistor | |
US20170287602A1 (en) | Chip resistor and method for making the same | |
US11842830B2 (en) | Current detection resistor | |
JP4189005B2 (en) | Chip resistor | |
JP2005072268A (en) | Metallic resistor | |
JP2011089859A (en) | Temperature sensor | |
JP4542608B2 (en) | Manufacturing method of current detection resistor | |
JP2002289412A (en) | Method for manufacturing resistor | |
JP4712943B2 (en) | Method for manufacturing resistor and resistor | |
JP2005164469A (en) | Resistance apparatus for detecting electric current and its manufacturing method | |
JP5845392B2 (en) | Chip resistor and manufacturing method thereof | |
JP6709584B2 (en) | Conductive material for resistance value measurement, resistance value measuring device for conductive material, and current detecting device | |
JP3670593B2 (en) | Electronic component using resistor and method of using the same | |
JP6959406B2 (en) | Current detector | |
JP6364169B2 (en) | Shunt resistor and its resistance value measuring method | |
JP7216603B2 (en) | Mounting structure of current detection resistor and current detection resistor | |
JP2001116771A (en) | Low resistance resistor for current detection and its manufacturing method | |
JPH024143B2 (en) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20181206 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20191011 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20191023 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20191218 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200114 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200123 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6652393 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |