JP2017505899A - 電流測定素子及び電流測定素子アセンブリの製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、電流測定素子及び電流測定素子アセンブリの製造方法に関し、より詳細には、レーザー又は電子ビーム溶接で抵抗素子と接続片を接合させるので、溶接変形を極力防止することができ、測定端子をプレス及びベンディングする簡単な工程で製造することができる電流測定素子及び電流測定素子アセンブリの製造方法に関する。【選択図】 図１

Description

本発明は、電流測定素子及び電流測定素子アセンブリの製造方法に係り、より詳細には、レーザー又は電子ビーム溶接により抵抗素子と接続片を接合させるので、溶接変形を極力防止することができ、測定端子をプレス及びベンディングする簡単な工程で製造することができる電流測定素子及び電流測定素子アセンブリの製造方法に関する。

一般に、電流を検出するために使用する電流測定素子（ｓｈｕｎｔ ｒｅｓｉｓｔｏｒ）は、ＤＣ大電流を測定するときに分配抵抗として使用され、電圧降下及び電力損失を防止するために１Ω未満の低い抵抗値を使用することが有利である。

このような電流測定素子としては、ＰＲＮ、ＳＭＷ（ｎｏｎ−ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ ｗｉｒｅ ｗｏｕｎｄ ｒｅｓｉｓｔｏｒ）、ＭＰＲ（ｎｏｎ−ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ ｍｅｔａｌ ｐｌａｔｅ ｒｅｓｉｓｔｏｒ）、ＣＳＲ（ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｅｎｓｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔｏｒ）、大電力ＣＳＲ（ｈｉｇｈ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｅｎｓｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔｏｒ）などがある。

そのうち大電力ＣＳＲは、自動車バッテリーの電圧、電流、温度を精密に測定し、バッテリーの充電状態、老化状態、始動能力を予測できるようにし、電子制御装置（ＥＣＵ）にバッテリー状態情報を送信して、バッテリーと繋がっている各種装置が正しく作動できるように誘導する役割を果たす。

一方、特許文献１には、低−抵抗電流−感応抵抗器のような電子部品１が開示されている。

図１１は、従来の電流測定素子を示す断面図であり、これを参照すると、低−抵抗電流−感応抵抗器は、少なくとも１つのプレート状の接続部２，３、及び前記少なくとも１つのプレート状の接続部２，３の接触のための少なくとも１つの接続接点７，８を含み、前記少なくとも１つの接続接点７，８は、前記少なくとも１つのプレート状の接続部２，３にエンボシング部によって形成される。ここで、２つの接続接点７，８は、抵抗素子にわたって降下する電圧を測定する機能をする。

ただし、前記公開特許は、エンボシング部が貫通孔を含むように構成されることによって、接続接点が抵抗素子と必然的に離隔しなければならないため、離隔距離だけ電圧測定誤差が発生するという問題がある。

そして、前記公開特許には、プレート状の接続部と抵抗器に接合方式が具体的に開示されておらず、電流測定素子の特性に合う接合方法が必要な実情である。

大韓民国公開特許１０−２０１２−００４７９２５号

そこで、本発明は、上記のような問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、レーザー又は電子ビーム溶接により抵抗素子と接続片とを接合させることによって溶接変形を極力防止することができる電流測定素子及び電流測定素子アセンブリの製造方法を提供することである。

また、本発明の目的は、測定端子をプレス及びベンディングする簡単な工程で製造することができる電流測定素子及び電流測定素子アセンブリの製造方法を提供することである。

そのために、本発明に係る電流測定素子の製造方法は、抵抗素子及び第１，２接続片を設け、前記抵抗素子の両端に前記第１，２接続片をそれぞれ接合するステップＳ１；受け部及び測定突起からなる測定端子をプレス加工した後、前記測定突起を前記受け部から上向きにベンディング（ｂｅｎｄｉｎｇ：屈曲）するステップＳ２；及び前記受け部を前記第１，２接続片の上面に接合するステップＳ３；を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る電流測定素子の製造方法のステップＳ１は、レーザー（Ｌａｓｅｒ）を用いて前記抵抗素子と第１，２接続片を溶接してなることを特徴とする。

また、本発明に係る電流測定素子の製造方法のステップＳ１は、第１，２接続片の上面をそれぞれ圧着部材で圧着した状態でレーザー溶接が行われることを特徴とする。

また、本発明に係る電流測定素子の製造方法のステップＳ１は、前記抵抗素子の両端に前記第１，２接続片をそれぞれ接合した後、前記接合された抵抗素子及び第１，２接続片の後面を加熱するステップＳ１０をさらに含むことを特徴とする。

また、本発明に係る電流測定素子の製造方法のステップＳ１は、電子ビーム（Ｅ−Ｂｅａｍ）を用いて前記抵抗素子と第１，２接続片を溶接してなることを特徴とする。

また、本発明に係る電流測定素子の製造方法のステップＳ１は、少なくとも１０^-5Ｔｏｒｒの真空雰囲気で１００，０００〜１５０，０００Ｖｏｌｔの電子ビームを用いて行われることを特徴とする。

また、本発明に係る電流測定素子の製造方法のステップＳ１の第１，２接続片の一面にそれぞれ収容溝部を形成し、前記ステップＳ３は、前記収容溝部に伝導性接合部材（ソルダークリーム）を塗布して接合することを特徴とする。

また、本発明に係る電流測定素子アセンブリの製造方法は、抵抗素子及び第１，２接続片を設け、前記抵抗素子の両端に前記第１，２接続片をそれぞれ接合するステップＳ１；受け部及び測定突起からなる測定端子をプレス加工した後、前記測定突起を前記受け部から上向きにベンディング（ｂｅｎｄｉｎｇ）するステップＳ２；前記受け部を前記第１，２接続片の上面に接合して電流測定素子を製造するステップＳ３；前記電流測定素子をインサート射出してケーシングを形成するステップＳ４；及び前記ケーシングに、測定部が搭載された基板を結合するステップＳ５；を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る電流測定素子アセンブリの製造方法のステップＳ４で、前記測定突起は前記ケーシングの内部空間に露出するようにインサート射出が行われ、前記ステップＳ５は、前記測定部に挿入された状態で接続が行われることを特徴とする。

以上のような構成の本発明に係る電流測定素子及び電流測定素子アセンブリの製造方法は、レーザー又は電子ビーム溶接により抵抗素子と接続片を接合させるので、溶接変形を極力防止することができる効果がある。

また、本発明に係る電流測定素子及び電流測定素子アセンブリの製造方法は、測定端子をプレス及びベンディングする簡単な工程で製造することができる効果がある。

本発明に係る電流測定素子の製造方法を示す工程図である。 本発明に係る第１，２接続片及び抵抗素子を示す斜視図である。 本発明に係る第１，２接続片及び抵抗素子がレーザー溶接される様子を示す概念図である。 本発明のレーザー溶接時に圧着部材を使用する様子を示す断面図である。 接合された抵抗素子及び第１，２接続片の後面を加熱する様子を示す断面図である。 本発明の接合された抵抗素子及び第１，２接続片を示す斜視図である。 本発明に係る第１，２接続片及び抵抗素子が真空チャンバー内で電子ビーム（Ｅ−Ｂｅａｍ）で溶接される様子を示す断面図である。 ３つの真空チャンバーを用いて電子ビーム接合が連続的に行われる様子を示す断面図である。 本発明に係る測定端子をプレス加工した様子を示す展開図である。 本発明に係る測定端子をベンディングした様子を示す斜視図である。 本発明に係る電流測定素子を示す斜視図である。 本発明に係る測定端子を接続片に結合する様子を示す断面図である。 本発明に係る電流測定素子アセンブリの製造方法の一実施例を示す工程図である。 本発明の電流測定素子をインサート射出してケーシングが形成された様子を示す断面図である。 本発明のケーシングに測定部が搭載された様子を示す断面図である。 従来の電流測定素子を示す断面図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明すると、次の通りである。

本発明を説明するにおいて、関連する公知機能あるいは構成に関する具体的な説明が、本発明の要旨を不必要に曖昧にすると判断される場合、その詳細な説明は省略する。また、後述する用語は、本発明での機能を考慮して定義された用語であって、これは、使用者の意図又は判例などによって変わり得る。したがって、その定義は、本明細書全般にわたる内容に基づいて行われるべきである。

図１は、本発明に係る電流測定素子の製造方法を示す工程図である。

図１を参照すると、本発明に係る電流測定素子の製造方法は、大きく、抵抗素子と第１，２接続片を接合するステップＳ１、測定端子をプレス加工し、ベンディング（ｂｅｎｄｉｎｇ：屈曲）するステップＳ２、及び前記測定端子を第１，２接続片に接合するステップＳ３を含むことができる。

図２は、本発明に係る第１，２接続片及び抵抗素子を示す斜視図である。

図２を参照すると、前記ステップＳ１は、測定される電流を流入及び流出する第１，２接続片１２０，１２０ａ、及び前記第１接続片１２０と前記第２接続片１２０ａとの間に配置される抵抗素子１１０を設け、前記抵抗素子１１０の両端に前記第１，２接続片１２０，１２０ａをそれぞれ接合するものである。

前記第１，２接続片１２０，１２０ａは、導電性素材、例えば、銅からなることができる。

前記抵抗素子１１０は、前記第１接続片１２０と前記第２接続片１２０ａとの間に配置され、電圧降下が起こるようにするものであって、前記第１，２接続片よりも大きい比抵抗（ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ：特別な抵抗）を有する低い抵抗値の素材、具体的にＣｕ、Ｍｎ、Ｎｉなどを含有した合金からなることを例示できる。

前記抵抗素子１１０と前記第１，２接続片１２０，１２０ａは、レーザー溶接（ｌａｓｅｒ ｗｅｌｄｉｎｇ）又は電子ビーム溶接（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｗｅｌｄｉｎｇ）により接合されることを例示できる。

図３は、本発明に係る第１，２接続片及び抵抗素子がレーザー溶接される様子を示す概念図である。

図３を参照すると、本発明のステップＳ１は、第１，２接続片１２０，１２０ａと抵抗素子１１０をレーザー溶接することができる。

前記レーザー溶接は、第１，２接続片１２０，１２０ａと抵抗素子１１０をジグ（Ｚ）上に装着させた状態で、ウェルディングオプティック（ｗｅｌｄｉｎｇ ｏｐｔｉｃ）で第１，２接続片と抵抗素子との間を溶接する。

レーザー溶接は、１０３０ｎｍ〜１０７０ｎｍの波長のレーザーを用いて行われることを例示できる。

レーザー溶接は、レーザー発振器を介して出力されるレーザーが、反射シャッターで反射され、光ケーブルとウェルディングオプティック（ｗｅｌｄｉｎｇ ｏｐｔｉｃ）を経て放射されながら溶接が行われることを例示できる。

このようなレーザー溶接は、後述する電子ビーム溶接と比較すると、以下の通りである。

（１）レーザー溶接装置は、電子ビーム溶接装置に比べて約１／６程度の低いコストで設置することができる。

（２）そして、レーザー溶接は、常圧で行われる一方、電子ビーム溶接装置は、真空を維持した状態で駆動されるため、多くのコストがかかる。

（３）但し、レーザー溶接は、電子ビーム溶接に比べて、溶接が行われる領域の曲げ現象が発生することがある。

したがって、本発明では、レーザー溶接時に、このような曲げ現象を除去できるように圧着部材を使用することができる。

図４Ａは、本発明のレーザー溶接時に圧着部材を使用する様子を示す断面図であり、図４Ｂは、接合された抵抗素子及び第１，２接続片の後面を加熱する様子を示す断面図であり、図４Ｃは、本発明の接合された抵抗素子及び第１，２接続片を示す斜視図である。

図４Ａを参照すると、本発明では、レーザー溶接時に発生し得る曲げ現象を極力防止するために、第１，２接続片１２０，１２０ａを圧着部材Ｂで圧着した状態でレーザー溶接を行うことによって、応力によって溶接部位が変形することを防止することができる。

図４Ｂを参照すると、本発明の前記ステップＳ１は、前記抵抗素子１１０の両端に前記第１，２接続片１２０，１２０ａをそれぞれ接合した後、前記接合された抵抗素子１１０及び第１，２接続片１２０，１２０ａの後面を加熱するステップＳ１０をさらに含むことができる。

前記ステップＳ１０において、熱処理は、銅（融点１０８４℃）乃至銅を含む合金の融点を基準として２５％前後である２５０℃〜３００℃で行うことができる。

図４Ｃを参照すると、抵抗素子１１０及び第１，２接続片１２０，１２０ａは、溶接が完了すると、製品仕様に合わせて切断し、貫通孔１２３及び収容溝部１２１を加工し、タンブリングを用いて洗浄する。

図５Ａは、本発明に係る第１，２接続片及び抵抗素子が真空チャンバー内で電子ビーム（Ｅ−Ｂｅａｍ）で溶接される様子を示す断面図であり、図５Ｂは、３つの真空チャンバーを用いて電子ビーム接合が連続的に行われる様子を示す断面図である。

図５Ａを参照すると、本発明のステップＳ１の電子ビーム溶接は真空チャンバー内で行われ、前記真空チャンバーは、少なくとも１０^-5Ｔｏｒｒの真空雰囲気に維持され、放射される電子ビームは１００，０００〜１５０，０００Ｖｏｌｔのエネルギーを有する。

電子ビーム溶接は、真空状態で行われるので溶接部位の酸化を防止することができ、高密度エネルギー（１００ｋｗ／ｍｍ²）が瞬間的に加わるため、溶接変形が極めて小さい。

図５Ｂを参照すると、電子ビーム溶接は、メインチャンバーＣ２を中心に両側に第１，２サブチャンバーＣ１，Ｃ３が配置された構造の電子ビーム溶接装置を用いて行われてもよい。

前記メインチャンバーＣ２及び第１，２サブチャンバーＣ１，Ｃ３は、いずれも真空吸入装置が設置され、互いに連通している。

前記抵抗素子１１０及び第１，２接続片１２０，１２０ａは、前記第１サブチャンバーＣ１を介して連続的に供給され、前記メインチャンバーＣ２で電子ビーム溶接が行われ、第２サブチャンバーＣ３を介して排出される。

前記抵抗素子及び第１，２接続片は、ロール状に巻回されて連続的に前記真空装置に供給され、溶接が行われる。

前記第１，２サブチャンバーは、外部から溶接対象材料が連続的に供給されてもメインチャンバー内を真空に維持させる役割を果たす。

図６Ａは、本発明に係る測定端子をプレス加工した様子を示す展開図であり、図６Ｂは、本発明に係る測定端子をベンディングした様子を示す斜視図である。

図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、本発明に係るステップＳ２は、受け部と測定突起からなる測定端子をプレス加工した後、前記測定突起を前記受け部から上向きにベンディングするステップである。

前記第１，２測定端子１３０，１３０ａは、前記抵抗素子１１０にわたって降下する電圧を測定する役割を果たすものであって、前記第１，２接続片１２０，１２０ａ上に結合する。

前記第１，２測定端子１３０，１３０ａは、それぞれ電圧の測定誤差を低減するために、前記抵抗素子１１０と近接して配置されることが好ましい。

前記第１，２測定端子１３０，１３０ａは、それぞれ前記第１，２接続片１２０，１２０ａの一面に接合される受け部１３１、及び前記受け部１３１と一体に形成され、前記受け部１３１から上向きにベンディング（ｂｅｎｄｉｎｇ：屈曲）される測定突起１３３からなることを例示できる。

前記受け部１３１は、相対的に前記測定突起１３３よりも広い平板状に構成することによって、物理的な結合力の向上を期待することができる。そして、前記受け部１３１は、ソルダリングを通じて前記第１，２測定端子１３０，１３０ａにそれぞれ結合することができる。

前記測定突起１３３は、後述する回路部に接続されて当該領域の電圧を検出する。

前記測定突起１３３は、前記受け部１３１から延び、前記受け部１３１の幅よりも狭く形成される支持部１３５、及び前記支持部１３５から延び、前記支持部１３５の幅よりも狭く形成される接続端部１３７からなることができる。

前記測定突起１３３は、前記抵抗素子１１０と近接した領域でベンディングが行われる。

前記支持部１３５は、前記接続端部１３７よりも相対的に広く形成することによって、ベンディング作業時にベンディング領域の破損を防止し、後述する基板を支持する役割を果たすことができる。

図７Ａは、本発明に係る電流測定素子を示す斜視図であり、図７Ｂは、本発明に係る測定端子を接続片に結合する様子を示す断面図である。

図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、本発明に係るステップＳ３は、ベンディングした測定端子の受け部を第１，２接続片の上面に接合するステップである。

一方、前記第１，２接続片１２０，１２０ａの上面には、前記第１，２測定端子１３０，１３０ａの受け部１３１を収容可能なように収容溝部１２１を形成することができる。

前記第１，２測定端子１３０，１３０ａが前記収容溝部１２１内でソルダリングされる場合、前記受け部１３１の下面はもちろん、収容溝部１２１の側面及び受け部１３１の側面までソルダリングが行われるので結合力を向上させることができる。

そして、前記収容溝部１２１は、前記第１，２測定端子１３０，１３０ａが結合する位置をガイドするので、不良率を低下させることができる。

このように、第１，２接続片に第１，２測定端子を接合させると、電流測定素子の製造が完了する。

以下では、添付の図面を参照して、本発明に係る電流測定素子アセンブリの製造方法を詳細に説明する。

図８は、本発明に係る電流測定素子アセンブリの製造方法の一実施例を示す工程図であり、図９は、本発明の電流測定素子をインサート射出してケーシングが形成された様子を示す断面図であり、図１０は、本発明のケーシングに測定部が搭載された様子を示す断面図である。（図８）（図７）
図１乃至図９を共に参照すると、本発明に係る電流測定素子アセンブリの製造方法は、抵抗素子１１０及び第１，２接続片１２０，１２０ａを設け、前記抵抗素子１１０の両端に前記第１，２接続片１２０，１２０ａをそれぞれ接合するステップＳ１、受け部１３１及び測定突起１３３からなる測定端子１３０をプレス加工した後、前記測定突起１３３を前記受け部１３１から上向きにベンディング（ｂｅｎｄｉｎｇ）するステップＳ２、前記受け部１３１を前記第１，２接続片１２０，１２０ａの上面に接合して電流測定素子１００を製造するステップＳ３、前記電流測定素子１００をインサート射出してケーシング２１０を形成するステップＳ４、及び前記ケーシング２１０に基板２３０を結合するステップＳ５を含むことができる。

ここで、ステップＳ１〜Ｓ３は既に詳述したので、その詳細は省略する。

本発明に係るステップＳ４は、前記電流測定素子１００にケーシング２１０をインサート射出して、抵抗素子１１０の全部、及び第１，２接続片１２０，１２０ａの一部を埋め込む。具体的に、そして、前記インサート射出を通じて、前記測定突起１３３のうち接続端部１３７は前記内部空間に露出され、前記支持部１３５は前記ケーシング２１０に埋め込まれる。

前記ケーシング２１０は、絶縁素材、例えば、プラスチックからなることができ、内部空間が形成される箱状からなり、開閉のために蓋２１１が形成されてもよい。

本発明に係るステップＳ５は、基板２３０に形成された結合孔２３１に前記接続端部１３７を挿入した後、前記接続端部１３７と基板２３０をソルダリングして接続させる。

そして、基板２３０には測定部２５０が搭載され得る。

前記測定部２５０は、測定突起を介して電圧値（Ｖ_R，Ｖ_R'）を測定し、測定された電圧値（Ｖ_R，Ｖ_R'）を用いて電流値（ｉ）に換算する役割を果たす。

一方、本発明の詳細な説明及び添付図面では具体的な実施例に関して説明したが、本発明は、開示された実施例に限定されず、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能である。したがって、本発明の範囲は、説明された実施例に限定されて定められてはならず、後述する特許請求の範囲だけでなく、この特許請求の範囲と均等なものを含むものと解釈しなければならない。

本発明は、レーザー又は電子ビーム溶接により抵抗素子と接続片を接合させるので、溶接変形を極力防止することができ、測定端子をプレス及びベンディングする簡単な工程で製造することができる電流測定素子及び電流測定素子アセンブリの製造方法に関する。

１０：電流測定素子アセンブリ
１００：電流測定素子 １１０：抵抗素子
１２０：接続片 １２１：収容溝部
１２３：貫通孔 １２５：段差
１３０：測定端子 １３１：受け部
１３３：測定突起 １３５：支持部
１３７：接続端部
２００：回路部 ２１０：ケーシング
２１１：蓋 ２３０：基板
２３１：結合孔 ２５０：測定部

Claims (9)

1. 抵抗素子及び第１，２接続片を設け、前記抵抗素子の両端に前記第１，２接続片をそれぞれ接合するステップＳ１と、
   受け部及び測定突起からなる測定端子をプレス加工した後、前記測定突起を前記受け部から上向きにベンディング（ｂｅｎｄｉｎｇ）するステップＳ２と、
   前記受け部を前記第１，２接続片の上面に接合するステップＳ３とを含む、
   ことを特徴とする電流測定素子の製造方法。
2. 前記ステップＳ１は、レーザーを用いて前記抵抗素子と第１，２接続片を溶接してなる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電流測定素子の製造方法。
3. 前記ステップＳ１は、第１，２接続片の上面をそれぞれ圧着部材で圧着した状態でレーザー溶接が行われる、
   ことを特徴とする請求項２に記載の電流測定素子の製造方法。
4. 前記ステップＳ１は、前記抵抗素子の両端に前記第１，２接続片をそれぞれ接合した後、前記接合された抵抗素子及び第１，２接続片の後面を加熱するステップＳ１０をさらに含む、
   ことを特徴とする請求項２に記載の電流測定素子の製造方法。
5. 前記ステップＳ１は、電子ビーム（Ｅ−Ｂｅａｍ）を用いて前記抵抗素子と第１，２接続片を溶接してなる、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の電流測定素子の製造方法。
6. 前記ステップＳ１は、少なくとも１０^-5Ｔｏｒｒの真空雰囲気で１００，０００〜１５０，０００Ｖｏｌｔの電子ビームを用いて行われる、
   ことを特徴とする請求項５に記載の電流測定素子の製造方法。
7. 前記ステップＳ１の第１，２接続片の一面にそれぞれ収容溝部を形成し、
   前記ステップＳ３は、前記収容溝部に伝導性接合部材（ソルダークリーム）を塗布して接合する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電流測定素子の製造方法。
8. 抵抗素子及び第１，２接続片を設け、前記抵抗素子の両端に前記第１，２接続片をそれぞれ接合するステップＳ１と、
   受け部及び測定突起からなる測定端子をプレス加工した後、前記測定突起を前記受け部から上向きにベンディング（ｂｅｎｄｉｎｇ）するステップＳ２と、
   前記受け部を前記第１，２接続片の上面に接合して電流測定素子を製造するステップＳ３と、
   前記電流測定素子をインサート射出してケーシングを形成するステップＳ４と、
   前記ケーシングに、測定部が搭載された基板を結合するステップＳ５とを含む、
   ことを特徴とする電流測定素子アセンブリの製造方法。
9. 前記ステップＳ４で、前記測定突起は前記ケーシングの内部空間に露出するようにインサート射出が行われ、
   前記ステップＳ５は、前記測定部に挿入された状態で接続が行われる、
   ことを特徴とする、請求項８に記載の電流測定素子アセンブリの製造方法。

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