JP2022123429A - シャント抵抗器と電圧信号検出基板との接続方法、および電流検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シャント抵抗器と、電圧信号検出基板とを容易に接続することができる方法を提供する。【解決手段】シャント抵抗器２と電圧信号検出基板２０との接続方法は、抵抗体５および抵抗体５に接続された電極６，７を有するシャント抵抗器２と、電圧検出用の配線パターン２６，２７，２８，２９を有する電圧信号検出基板２０とを、板状の第１金属部品６１，６２を介して接続する。【選択図】図２

Description

本発明は、シャント抵抗器と電圧信号検出基板との接続方法、および電流検出装置に関する。

従来から、電流を抵抗体に流し、その両端の電圧から電流の大きさを検出するシャント抵抗器が回路基板に実装する部品として用いられている。シャント抵抗器は、電流検出用途に広く用いられている。一般に、このようなシャント抵抗器を用いた電流検出方法では、抵抗体の両端に接続された電極に、抵抗体の両端の電圧（電位差）を検出するための端子（電圧電出端子）を接続し、電圧検出端子を介して抵抗体の電圧が検出される。

このようなシャント抵抗器と電圧検出端子を用いた電流測定装置として、電極に立設されたピン状の電圧検出端子を電圧検出用の基板に接続した電流測定装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。このような電流測定装置では、電圧検出端子は、基板を貫通し、電圧検出端子は、はんだなどによって基板の表面に形成された電圧検出用の配線に接続されている。

特開２０１８－４２６３号公報

しかしながら、上述の電流測定装置では、電圧検出端子を立てるための穴を形成するといった事前の加工が必要になり、シャント抵抗器と基板とを容易に接続することができない。また、穴の加工精度が電流検出精度に大きく影響を及ぼす。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、シャント抵抗器を事前に加工することなく、シャント抵抗器と、電圧信号検出基板とを容易に接続することができる方法、およびそのような方法で接続されたシャント抵抗器と、電圧信号検出基板とを備えた電流検出装置を提供することを目的とする。

一態様では、抵抗体および前記抵抗体に接続された電極を有するシャント抵抗器と、電圧検出用の配線パターンを有する電圧信号検出基板とを、板状の第１金属部品を介して接続する、シャント抵抗器と電圧信号検出基板との接続方法が提供される。

一態様では、前記電圧信号検出基板は、貫通孔をさらに有し、前記シャント抵抗器と、前記電圧信号検出基板とを前記第１金属部品を介して接続する工程は、前記第１金属部品の一部が前記貫通孔と重なるように、前記第１金属部品を前記配線パターンに電気的に接続する工程と、前記電極と前記第１金属部品とを直接または間接的に接触させる工程と、前記貫通孔を通して前記第１金属部品を加熱する工程を含む。
一態様では、前記電極と前記第１金属部品とを直接または間接的に接触させる工程は、前記第１金属部品の一部が、前記抵抗体の上方に位置するように、前記電極と前記第１金属部品とを直接または間接的に接触させる工程である。
一態様では、前記方法は、前記電極の表面または前記第１金属部品の裏面にはんだペーストを塗布する工程をさらに備え、前記電極と前記第１金属部品とを直接または間接的に接触させる工程は、前記電極と前記第１金属部品とを前記はんだペーストを介して間接的に接触させる工程を含む。
一態様では、前記第１金属部品の一部が前記貫通孔と重なるように、前記第１金属部品を前記配線パターンに電気的に接続する工程は、前記第１金属部品の凸部の少なくとも一部が、前記貫通孔と重なるように、前記第１金属部品を前記配線パターンに電気的に接続する工程である。
一態様では、前記方法は、前記シャント抵抗器と、前記電圧信号検出基板とを、第２金属部品を介して接続する工程をさらに含み、前記電圧信号検出基板は、前記配線パターンと電気的に独立した第２金属部品用パッドをさらに有し、前記シャント抵抗器と、前記電圧信号検出基板とを前記第２金属部品を介して接続する工程は、前記第２金属部品の一部が前記貫通孔と重なるように、前記第２金属部品を前記第２金属部品用パッドに接続する工程と、前記電極と前記第２金属部品とを直接または間接的に接触させる工程と、前記貫通孔を通して前記第２金属部品を加熱する工程を含む。

一態様では、抵抗体および前記抵抗体に接続された電極を有するシャント抵抗器と、電圧検出用の配線パターンを有する電圧信号検出基板と、前記電極と、前記配線パターンとを電気的に接続する板状の第１金属部品と、を備え、前記第１金属部品は、前記シャント抵抗器と前記電圧信号検出基板との間に配置されている、電流検出装置が提供される。

一態様では、前記電圧信号検出基板は、貫通孔をさらに有し、前記第１金属部品は、その一部が前記貫通孔と重なるように配置されている。
一態様では、前記第１金属部品は、前記貫通孔と重なる凸部を有している。
一態様では、前記第１金属部品は、その一部が、前記電流検出装置の厚さ方向において、前記抵抗体と前記電圧信号検出基板との間に位置するように配置されている。
一態様では、前記電流検出装置は、前記電極と、前記電圧信号検出基板との間に配置された第２金属部品をさらに備え、前記第２金属部品は、その一部が前記貫通孔と重なるように配置されており、前記第２金属部品は、前記配線パターンと電気的に独立している。

本発明によれば、シャント抵抗器と電圧信号検出基板とは、板状の第１金属部品を介して接続される。結果として、シャント抵抗器を事前に加工することなく、シャント抵抗器と、電圧信号検出基板とを容易に接続することができる。

電流検出装置の一実施形態を模式的に示す平面図である。 図１のＡ－Ａ線断面図である。 図１および図２に示すシャント抵抗器の斜視図である。 図２のＢ－Ｂ線断面図である。 図１、図２、および図４に示す電圧信号検出基板の底面図である。 図６（ａ）は、第１金属部品の斜視図であり、図６（ｂ）は、第２金属部品の斜視図である。 図２に示す電圧信号検出基板、第１金属部品、および第２金属部品を裏側から見た図である。 シャント抵抗器からの電圧の検出位置（高さ）の違いによる電圧信号検出値を示すグラフである。 シミュレーションモデルを示す模式図である。 図１０（ａ）は、電極から立ち上がるピン状の電圧検出端子を介してシャント抵抗器と、電圧信号検出基板とを接続した電流検出装置における、シャント抵抗器を流れる電流が発生させる磁界の影響を受けやすい領域を示す図であり、図１０（ｂ）は、図１乃至図７を参照して説明した実施形態における、上記磁界の影響を受けやすい領域を示す図である。 シャント抵抗器と電圧信号検出基板との接続方法を説明するフローチャートである。 第１金属部品および第２金属部品が電圧信号検出基板の裏面に接続された状態を示す図である。 電極にはんだペーストが塗布された状態の一例を示す図である。 ステップ４の状態を示す図である。 電流検出装置の他の実施形態を模式的に示す断面図である。 図１５に示す電圧信号検出基板、第１金属部品、および第２金属部品を裏側から見た図である。 図１５および図１６に示す第１金属部品の斜視図である。 電流検出装置のさらに他の実施形態を模式的に示す断面図である。 図１８に示す電流検出装置を上から見た図である。 電圧信号検出基板の他の実施形態を示す底面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下で説明する図面において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

図１は、電流検出装置の一実施形態を模式的に示す平面図であり、図２は、図１のＡ－Ａ線断面図である。図１および図２に示すように、電流検出装置１は、シャント抵抗器２と、電圧信号検出基板２０と、第１金属部品６１，６２と、第２金属部品６４，６５とを備えている。第１金属部品６１，６２および第２金属部品６４，６５は、板状の形状を有しており、シャント抵抗器２と電圧信号検出基板２０との間に配置されている。

本明細書では、シャント抵抗器２を流れる電流の流れ方向（図１参照）に平行な方向を、第１方向（図１参照）と定義し、第１方向に垂直な方向を第２方向（図１参照）と定義し、第１方向と第２方向の両方に垂直な方向を、電流検出装置１の厚さ方向と定義する。言い換えれば、第１方向は、シャント抵抗器２の長手方向であり、第２方向は、シャント抵抗器２の幅方向である。本明細書において、上下方向（高さ方向）について言及するときは、シャント抵抗器２が電圧信号検出基板２０の下方に位置するように電流検出装置１を配置したときの上下方向（高さ方向）を意味する。また、本明細書において「接続」とは、直接的な接続だけでなく、他の構成要素を介した間接的な接続も含む。

図３は、図１および図２に示すシャント抵抗器２の斜視図である。図１乃至図３に示すように、シャント抵抗器２は、所定の厚みと幅を有する抵抗合金材からなる抵抗体５と、抵抗体５の両端に接合された高導電性金属からなる一対の電極６，７とを備えている。抵抗体５および電極６，７は、板状の形状を有している。抵抗体５の材料の一例として、マンガニンなどの合金が挙げられる。電極６，７の材料の一例として、銅（Ｃｕ）などの抵抗体５よりも導電性の高い材料が挙げられる。シャント抵抗器２の長手方向は、電極６、抵抗体５、および電極７がこの順に並ぶ方向である。

電極６，７は、抵抗体５の厚みよりも厚い厚みを有している。本実施形態では、電極６，７は、抵抗体５との接合面に、段差１２，１３をそれぞれ有している。抵抗体５上には、抵抗体５の表面および段差１２，１３によって空間ＳＰ１が形成されており、電極６，７の表面６ａ，７ａは、シャント抵抗器２の厚さ方向において、抵抗体５の表面よりも高い位置にある。電極６，７の裏面（表面６ａ，７ａの反対側の面）と、抵抗体５の裏面は、同一平面上にある。

図２に示すように、第１金属部品６１，６２の一方の面（表面）の一部は、電圧信号検出基板２０に接続されており、第１金属部品６１，６２他方の面（裏面）の一部は、電極６，７の表面６ａ，７ａにそれぞれ接続されている。具体的には、後述する第１金属部品６１，６２の凸部６３，６９が表面６ａ，７ａにそれぞれ接続されている。第２金属部品６４，６５の一方の面（表面）の一部は、電圧信号検出基板２０に接続されており、第２金属部品６４，６５他方の面（裏面）は、電極６，７の表面６ａ，７ａにそれぞれ接続されている。すなわち、シャント抵抗器２と、電圧信号検出基板２０とは、第１金属部品６１，６２および第２金属部品６４，６５を介して接続されている。シャント抵抗器２、第１金属部品６１，６２（または、第２金属部品６４，６５）、および電圧信号検出基板２０は、この順に積層されている。

図１および図２に示すように、電圧信号検出基板２０は、絶縁基板２１を備えており、電圧信号検出基板２０には、電圧信号検出基板２０を上下方向（電流検出装置１の厚さ方向）に貫通する貫通孔２３，２４が形成されている。貫通孔２３は、電極６の上方に位置しており、貫通孔２４は、電極７の上方に位置している。貫通孔２３，２４は、第１方向に配列されている。本実施形態では、貫通孔２３，２４は、長穴であり、貫通孔２３，２４の長手方向は、第１方向である。

図４は、図２のＢ－Ｂ線断面図である。図１、図２、および図４に示すように、絶縁基板２１の表面（上面）には、配線パターン２６，２７が形成されており、絶縁基板２１の裏面（下面、すなわちシャント抵抗器２を向いている面）には、配線パターン２８，２９が形成されている。配線パターン２６と、配線パターン２８とはビアホール３０を介して接続されており、配線パターン２７と、配線パターン２９とは、ビアホール３１を介して接続されている。配線パターン２６，２７，２８，２９は、電圧検出用の配線パターンである。具体的には、配線パターン２６，２７，２８，２９は、抵抗体５の両端（電極６，７との接合面）に発生する電圧（以下、単に抵抗体５の電圧という）を検出するための配線パターンである。本実施形態では、貫通孔２３，２４は、配線パターン２６，２７，２８，２９の外側（電極６，７側）に配置されている。

図１および図４に示すように、配線パターン２６は、ビアホール３０から所定の距離だけ斜めに延びた後、折れ曲がって第２方向に延びている。配線パターン２７は、ビアホール３１から第２方向に延びている。絶縁基板２１の表面には、樹脂等から成る保護膜５１が形成されており、絶縁基板２１の裏面には、樹脂等から成る保護膜５２が形成されている。配線パターン２６，２７の少なくとも一部は、保護膜５１に保護されており、配線パターン２８，２９の少なくとも一部は、保護膜５２に保護されている。

配線パターン２６，２８は、第１金属部品６１によって電極６に電気的に接続されており、配線パターン２７，２９は、第１金属部品６２によって電極７に電気的に接続されている。配線パターン２６，２７の端部は、電圧端子用のパッドを形成している。このような構成によれば、上記電圧端子用パッドからコネクタ等を介して抵抗体５の電圧を検出することができる。抵抗体５の電圧を検出することで、シャント抵抗器２に流れる電流を検出することができる。

図５は、図１、図２、および図４に示す電圧信号検出基板２０の底面図である。図５に示すように、絶縁基板２１の裏面（図２参照）には、２つの固定用パッド３４、２つの固定用パッド３５、接続パッド３８，３９、２つの第２金属部品用パッド４２、および２つの第２金属部品用パッド４３が形成されている。２つの固定用パッド３４は、第２方向に配列されている。同様に、２つの固定用パッド３５は、第２方向に配列されており、２つの第２金属部品用パッド４２は、第２方向に配列されており、２つの第２金属部品用パッド４３は、第２方向に配列されている。

接続パッド３８は、２つの固定用パッド３４の間に配置されており、固定用パッド３４、第２金属部品用パッド４２、および接続パッド３８は、貫通孔２３の周囲に配置されている。一方、接続パッド３９は、２つの固定用パッド３５の間に配置されており、固定用パッド３５、第２金属部品用パッド４３、および接続パッド３９は、貫通孔２４の周囲に配置されている。

配線パターン２８，２９の一端は、接続パッド３８，３９に接続されており、他端は、電圧信号検出基板２０の中央部に設けられたビアホール３０，３１に接続されている。ビアホール３０、３１は、抵抗体５の上方に配置されている。配線パターン２８は、抵抗体５の上方で第１方向および第２方向に対して傾いて延びており、配線パターン２９は、抵抗体５の上方で第１方向に延びている。

本実施形態では、ビアホール３０，３１は、第２方向に配列されている。ビアホール３０，３１をこのように配置することにより、後述するシャント抵抗器２を流れる電流が発生させる磁界の影響を受けやすい領域を小さくすることができる。

固定用パッド３４，３５および第２金属部品用パッド４２，４３は、配線パターン２６，２７，２８，２９に電気的に接続されていない。すなわち、固定用パッド３４，３５および第２金属部品用パッド４２，４３と、配線パターン２６，２７，２８，２９とは電気的に独立している。保護膜５２には、２つの開口５４、２つの開口５５、開口５６、開口５７、２つの開口５８、および２つの開口５９が形成されている。開口５４，５５，５６，５７，５８，５９を介して固定用パッド３４、固定用パッド３５、接続パッド３８、接続パッド３９、第２金属部品用パッド４２、および第２金属部品用パッド４３がそれぞれ露出している。

本実施形態では、固定用パッド３４，３５および第２金属部品用パッド４２，４３の表面は、矩形状であり、接続パッド３８，３９の表面は円形であるが、固定用パッド３４，３５、第２金属部品用パッド４２，４３、および接続パッド３８，３９の形状はこれらの形状に限られない。また、固定用パッド３４，３５、第２金属部品用パッド４２，４３の数は、本実施形態に限定されない。一実施形態では、固定用パッド３４と接続パッド３８は電気的に接続されていてもよく、固定用パッド３５と接続パッド３９は電気的に接続されていてもよい。

図６（ａ）は、第１金属部品６１の斜視図であり、図６（ｂ）は、第２金属部品６４の斜視図である。第１金属部品６２の形状および構成は、第１金属部品６１の形状および構成と同じであり、第２金属部品６５の形状および構成は、第２金属部品６４の形状および構成と同じである。以下の説明は、第１金属部品６１および第２金属部品６４に関するものであるが、第１金属部品６２および第２金属部品６５にも同様に適用される。

図６（ａ）に示すように、第１金属部品６１は、凸型の形状を有している。具体的には、第１金属部品６１は、板状の直方体の凸部６３と、板状の直方体の基部６６を有している。凸部６３は、基部６６の側面６６ａに形成されている。凸部６３と基部６６は一体に形成されている。図６（ｂ）に示すように、第２金属部品６４は、板状の直方体である。第１金属部品６１，６２および第２金属部品６４，６５の材料の一例として、銅（Ｃｕ）などの抵抗体５よりも導電性の高い材料が挙げられる。本実施形態では、凸部６３の断面は、矩形状の形状を有しているが、凸部６３の形状は、本実施形態に限定されない。一実施形態では、凸部６３は、曲面の側面を有していてもよい。

図７は、図２に示す電圧信号検出基板２０、第１金属部品６１，６２、および第２金属部品６４，６５を裏側（シャント抵抗器２側）から見た図である。第１金属部品６１の基部６６は、はんだ接続などの手段により、固定用パッド３４および接続パッド３８に接続されている。第１金属部品６２の基部７０は、はんだ接続などの手段により、固定用パッド３５および接続パッド３９に接続されている。本実施形態では、第１金属部品６１，６２は、はんだ６７，６８（図２参照）によって接続パッド３８，３９にそれぞれ接続されている。

第１金属部品６１，６２は、それらの一部が貫通孔２３，２４とそれぞれ重なるように配置されている。具体的には、第１金属部品６１は、第１金属部品６１の凸部６３の少なくとも一部が貫通孔２３の一部と上下方向（すなわち、電流検出装置１の厚さ方向）に重なるように配置されており、第１金属部品６２は、第１金属部品６２の凸部６９の少なくとも一部が貫通孔２４の一部と上下方向に重なるように配置されている。

第２金属部品６４は、はんだ接続などの手段により、第２金属部品用パッド４２に接続されており、第２金属部品６５は、はんだ接続などの手段により、第２金属部品用パッド４３に接続されている。第２金属部品６４，６５は、それらの一部が貫通孔２３，２４とそれぞれ重なるように配置されている。具体的には、第２金属部品６４は、その一部が貫通孔２３の一部と上下方向（すなわち、電流検出装置１の厚さ方向）に重なるように配置されており、第２金属部品６５は、その一部が貫通孔２４の一部と上下方向に重なるように配置されている。

第２金属部品用パッド４２，４３および第２金属部品６４，６５は、配線パターン２６，２７，２８，２９とは電気的に独立している。したがって、第２金属部品６４，６５は、電圧信号検出基板２０を、電極６，７に固定するために使用される。一実施形態では、機械的強度を保てるのであれば、第１金属部品６１，６２のみによって、電圧信号検出基板２０と、シャント抵抗器２とを接続してもよい。第１金属部品６１，６２だけでなく、第２金属部品６４，６５も使用して電圧信号検出基板２０とシャント抵抗器２とを固定することにより、電圧信号検出基板２０とシャント抵抗器２とをより強固に固定することができる。

本実施形態では、図２に示すように、第１金属部品６１，６２の一部は、抵抗体５の上方に位置しており、第１金属部品６１，６２は、第１の段差１２，１３に跨がって、抵抗体５上（第１の段差１２，１３によって形成された空間ＳＰ１）にはみ出して接続されている。具体的には、基部６６，７０が抵抗体５の上方に位置している。

言い換えれば、第１金属部品６１，６２は、その一部（具体的には、基部６６，７０）が、電流検出装置１の厚さ方向において、抵抗体５と電圧信号検出基板２０との間に位置するように配置されている。これにより、第１金属部品６１，６２と電極６，７との接続位置（すなわち、電圧信号検出位置）を電極６，７のエッジ部とすることができる。シャント抵抗器による電流検出において、電圧信号の検出位置や、シャント抵抗器２とシャント抵抗器２の上方を第１方向に延びる配線パターンとの距離は、電流検出装置の抵抗温度係数（ＴＣＲ）や周波数特性に大きく影響する。

図８は、シャント抵抗器からの電圧の検出位置（高さ）の違いによる電圧信号検出値を示すグラフである。図８は、図９に示すモデルのシミュレーション結果である。図９に示すように、シミュレーションモデルは、シャント抵抗器１３０と、ピン状の電圧検出端子１３１，１３２と、所定の抵抗値を有するダミー抵抗１３３から構成される。

シャント抵抗器１３０は、抵抗体１３５の両端に接合された一対の電極１３６，１３７を備えている。抵抗体１３５および電極１３６，１３７のそれぞれの厚みは、同じである。電圧検出端子１３１，１３２は、電極１３６，１３７に立設されている。ダミー抵抗１３３の一端は、電圧検出端子１３１に接続されており、他端は、電圧検出端子１３２に接続されている。ダミー抵抗１３３は、シャント抵抗器１３０を流れる電流の流れ方向に平行に配置されている。図９（ａ）乃至図９（ｃ）は、シャント抵抗器１３０からダミー抵抗１３３までの高さが異なるモデルを示している。

図８は、電極１３７から電極１３６に所定の交流電流を印加したときの、ダミー抵抗１３３の両端の電圧の測定結果を示している。グラフの横軸は、入力電流の周波数を示し、縦軸は、ダミー抵抗１３３の電圧の検出値（実効値）を示している。図８において、一点鎖線で表されたシミュレーション結果は、図９（ａ）のモデルのシミュレーション結果であり、点線で表されたシミュレーション結果は、図９（ｂ）のモデルのシミュレーション結果であり、実線で表されたシミュレーション結果は、図９（ｃ）のモデルのシミュレーション結果である。図８に示すように、シミュレーション結果は、ダミー抵抗１３３の位置（すなわち電圧の検出位置）が低いほど（ダミー抵抗１３３と抵抗体１３５との距離が短いほど）シミュレーションモデルの周波数特性が良好であることを示している。この結果は、言い換えれば、シャント抵抗器２とシャント抵抗器２の上方を第１方向に延びる配線パターンとの距離が短いほど電流検出装置１の周波数特性が良好になることを示している。

図１０（ａ）は、電極から立ち上がるピン状の電圧検出端子を介してシャント抵抗器と、電圧信号検出基板とを接続した電流検出装置（例えば、特許文献１参照）における、シャント抵抗器を流れる電流が発生させる磁界の影響を受けやすい領域を示す図であり、図１０（ｂ）は、図１乃至図７を参照して説明した実施形態における、上記磁界の影響を受けやすい領域を示す図である。

図１０（ａ）に示す電流検出装置１０１は、シャント抵抗器１０２と、電圧信号検出基板１２０と、ピン状の電圧検出端子１１１，１１２を備えている。シャント抵抗器１０２は、抵抗体１０５と、抵抗体１０５の両端に接合された一対の電極１０６，１０７を備えている。抵抗体１０５および電極１０６，１０７のそれぞれの厚みは、同じである。すなわち、抵抗体１０５の表面と、電極１０６，１０７の表面とは同一平面上に位置している。

電圧検出端子１１１，１１２は、電極１０６，１０７からそれぞれ立ち上がっており、電圧信号検出基板１２０を貫通している。電圧検出端子１１１，１１２は、電圧信号検出基板１２０の絶縁基板１２６の表面に形成された複数の配線パターン１２１に接続されている。配線パターン１２１の一部は、樹脂等の保護膜１２８に保護されている。

図１０（ａ）に示す実施形態では、配線パターン１２１は、電圧検出端子１１１，１１２を介して電極１０６，１０７に接続されるため、シャント抵抗器１０２の上方でシャント抵抗器１０２を流れる電流の流れ方向に平行に延びる配線パターンの位置は、絶縁基板１２６上となる。また、電圧検出端子１１１，１１２は、電極１０６，１０７に穴を空けて立てられるため、電圧検出端子１１１，１１２は、抵抗体１０５から離れて配置される必要がある。図１０（ａ）に示す実施形態では、シャント抵抗器１０２を流れる電流が発生させる磁界の影響を受けやすい領域は、電圧検出端子１１１，１１２、シャント抵抗器１０２の表面、および配線パターン１２１に囲まれた領域７１となる。

一方、図１乃至図７を参照して説明した実施形態では、表面６ａ，７ａは、抵抗体５の表面よりも高い位置に位置しているため、第１金属部品６１，６２を、第１の段差１２，１３に跨がって配置することができる。また、第１金属部品６１，６２を介してシャント抵抗器２と電圧信号検出基板２０を接続することにより、電圧信号検出基板２０の裏面（具体的には、絶縁基板２１の裏面）にシャント抵抗器２の上方を第１方向に延びる配線パターンを形成することができる。これにより、シャント抵抗器２の上方を第１方向に延びる配線パターン（配線パターン２９）と、シャント抵抗器２の表面（抵抗体５の表面）との距離を短くすることができる。

図１０（ｂ）では、図を見やすくするため、第１金属部品６１，６２の厚さや段差１２，１３の長さは誇張して描かれているが、製造時に抵抗体５、電極６，７、および第１金属部品６１，６２の厚みは任意に設定することができるので、段差１２，１３を短くし、第１金属部品６１，６２を薄くすることで、抵抗体５の表面と、露出パッド２８，２９との距離をさらに近付けることができる。

本実施形態では、シャント抵抗器２を流れる電流が発生させる磁界の影響を受けやすい領域は、抵抗体５の表面、段差１２，１３、および配線パターン２８，２９に囲まれた領域７２である。上述した構成によれば、領域７２を領域７１よりも小さくすることができる。シャント抵抗器を流れる電流が発生させる磁界の影響を受けやすい領域を小さくすることで、電流検出装置の抵抗温度係数（ＴＣＲ）の最適化や、検出電圧のノイズ低減、周波数特性の向上等に寄与することができる。

次にシャント抵抗器２と電圧信号検出基板２０との接続方法の一実施形態について、図１１に示すフローチャートに沿って説明する。ステップ１では、図１２に示すように、第１金属部品６１，６２および第２金属部品６４，６５を電圧信号検出基板２０の裏面（保護膜５２が形成されている側の面）に接続する。具体的には、第１金属部品６１，６２の一部（より具体的には、凸部６３，６９の少なくとも一部）が貫通孔２３，２４と上下方向（すなわち電圧信号検出基板２０の厚さ方向）に重なるように第１金属部品６１，６２を配線パターン２８，２９に電気的に接続し、かつ第２金属部品６４，６５の一部が貫通孔２３，２４と上下方向に重なるように第２金属部品６４，６５を第２金属部品用パッド４２，４３（図７等に図示）に接続する。

より具体的には、第１金属部品６１の基部６６をはんだ接続により、固定用パッド３４（図７等に図示）および接続パッド３８に接続し、かつ第１金属部品６２の基部７０をはんだ接続により、固定用パッド３５（図７等に図示）および接続パッド３９に接続し、かつ第２金属部品６４，６５をはんだ接続により、第２金属部品用パッド４２，４３に接続する。

ステップ２では、電極６，７の表面６ａ，７ａまたは、第１金属部品６１，６２および第２金属部品６４，６５の裏面（電圧信号検出基板２０に接続されている面の反対側の面）にはんだペーストを塗布する。はんだペーストは、はんだ粉末およびフラックスの混合物であり、クリームはんだとも呼ばれる。

電極６，７にはんだペーストを塗布する場合、電極６，７と第１金属部品６１，６２との接続位置、および電極６，７と第２金属部品６４，６５との接続位置にはんだペーストが塗布される。具体的には、後述するステップ３において、第１金属部品６１，６２の貫通孔２３，２４と重なっている部分の裏面および、第２金属部品６４，６５の貫通孔２３，２４と重なっている部分の裏面がはんだペーストに接触するように、電極６，７にはんだペーストが塗布される。

図１３は、電極６，７にはんだペーストが塗布された状態の一例を示す図である。図１３には、第１金属部品６１，６２の凸部６３，６９に接触させるためのはんだペースト７６，７７と、第２金属部品６４，６５に接触させるためのはんだペースト７８，７９が図示されている。

第１金属部品６１，６２および第２金属部品６４，６５の裏面にはんだペーストを塗布する場合、第１金属部品６１，６２をはんだペーストを介して電極６，７に接触させるための箇所、および第２金属部品６４，６５をはんだペーストを介して電極６，７に接触させるための箇所に、はんだペーストが塗布される。本実施形態において、はんだペーストが塗布される箇所は、第１金属部品６１，６２の貫通孔２３，２４と重なっている部分の裏面および、第２金属部品６４，６５の貫通孔２３，２４と重なっている部分の裏面を少なくとも含む。

ステップ３では、電極６，７の表面６ａ，７ａと電圧信号検出基板２０に接続された第１金属部品６１，６２とを直接または間接的に接触させ、かつ電極６，７の表面６ａ，７ａと電圧信号検出基板２０に接続された第２金属部品６４，６５とを直接または間接的に接触させる。

ステップ３では、第１金属部品６１，６２の少なくとも一部は、はんだペーストを介して間接的に電極６，７の表面６ａ，７ａに接触する。具体的には、凸部６３，６９の少なくとも一部が、はんだペーストを介して間接的に電極６，７の表面６ａ，７ａに接触する。同様に、第２金属部品６４，６５の少なくとも一部は、はんだペーストを介して間接的に電極６，７の表面６ａ，７ａに接触する。第１金属部品６１，６２の裏面のはんだペーストに接触しない部分の一部は、直接表面６ａ，７ａに接触する。同様に、第２金属部品６４，６５の裏面のはんだペーストに接触しない部分は、直接表面６ａ，７ａに接触する。

言い換えれば、ステップ３では、第１金属部品６１，６２をはんだペーストを介して電極６，７上に配置し、第２金属部品６４，６５をはんだペーストを介して電極６，７上に配置する。具体的には、第１金属部品６１，６２をはんだペーストを介して電極６，７上に配置する工程は、凸部６３，６９をはんだペーストを介して電極６，７上に配置する工程である。本実施形態では、第１金属部品６１，６２の一部（具体的には、基部６６，７０）が、抵抗体５の上方に位置するように、電極６，７と第１金属部品６１，６２とを直接または間接的に接触させる。

ステップ１～ステップ３の工程により、電圧信号検出基板２０およびシャント抵抗器２を上から見たとき、第１金属部品６１，６２の一部（具体的には、凸部６３，６９の少なくとも一部）が貫通孔２３，２４を介して露出し、第２金属部品６４，６５の一部が、貫通孔２３，２４を介して露出する。

ステップ４では、図１４に示すように、レーザ光源８２から貫通孔２３を通して第１金属部品６１の一部（第１金属部品６１の貫通孔２３を通して露出している部分）および第２金属部品６４の一部（第２金属部品６４の貫通孔２３を通して露出している部分）にレーザ光を照射する。同様に、レーザ光源８２から貫通孔２４を通して第１金属部品６２の一部（第１金属部品６２の貫通孔２４を通して露出している部分）および第２金属部品６５の一部（第２金属部品６５の貫通孔２４を通して露出している部分）にレーザ光を照射する。

これにより第１金属部品６１，６２および第２金属部品６４，６５の一部が局所的に加熱され、はんだペーストのはんだが溶融し、はんだが電極６，７、第１金属部品６１，６２、および第２金属部品６４，６５に固着する。このようにして、電圧信号検出基板２０とシャント抵抗器２とが接続される。一実施形態では、はんだを溶融、固着させるためのレーザ光源の出力は、５００Ｗ～２０００Ｗであり、レーザ光の波長は、３００ｎｍ～１１００ｎｍである。本実施形態では、第１金属部品６１，６２および第２金属部品６４，６５の加熱に１つのレーザ光源８２が使用されるが、複数のレーザ光源を使用して、同時に加熱してもよい。レーザ光源８２の例として、ＸｅＣｌエキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、ファイバーレーザ等が挙げられる。

本実施形態では、凸部６３，６９が局所的に加熱され、凸部６３，６９が電極６，７に接続される。一実施形態では、凸部６３および基部６６の一部を電極６に接続し、凸部６９および基部７０の一部を電極７に接続してもよいが、凸部６３，６９のみを電極６，７に接続することで、電圧信号検出位置の面積を小さくし、電流検出装置の抵抗温度係数（ＴＣＲ）の最適化や、検出電圧のノイズ低減、周波数特性の向上等に寄与することができる。

一実施形態では、はんだペーストに代えて電気的接続が取れるペースト（例えば導電性接着剤）を使用してもよい。さらに一実施形態では、はんだペーストや導電性接着剤を使用せず、第１金属部品６１，６２を電極６，７に直接接触させ、かつ第２金属部品６４，６５を電極６，７に直接接触させてもよい。すなわち、ステップ２の工程を省略してもよい。この場合、ステップ３では、第１金属部品６１，６２および第２金属部品６４，６５は、直接電極６，７上に配置される。この場合、ステップ４では、第１金属部品６１，６２および第２金属部品６４，６５の一部を局所的に加熱し、第１金属部品６１，６２および第２金属部品６４，６５の一部を溶融させる。これにより、第１金属部品６１，６２と電極６，７とが溶接される。同様に、第２金属部品６４，６５と電極６，７とが溶接される。一実施形態では、第１金属部品６１，６２および第２金属部品６４，６５を溶融させるためのレーザ光源の出力は、５００Ｗ～２０００Ｗであり、レーザ光の波長は、３００ｎｍ～１１００ｎｍである。

一実施形態では、機械的強度を保てるのであれば、第１金属部品６１，６２のみによって、電圧信号検出基板２０と、シャント抵抗器２とを接続してもよい。上述したステップ１～ステップ４の接続方法によれば、シャント抵抗器２と電圧信号検出基板２０とは、第１金属部品６１，６２を介して接続される。結果として、シャント抵抗器２を事前に加工することなく、シャント抵抗器２と、電圧信号検出基板２０とを容易に接続することができる。

本実施形態の接続方法によれば、レーザ光による局所加熱によって第１金属部品６１，６２（または、第２金属部品６４，６５）とシャント抵抗器２とが接続されるので、窒素式リフロー炉のような大型装置を用意する必要がない。また、リフローを必要としないため、耐熱性の低いコネクタや信号処理回路を、事前に電圧信号検出基板２０に実装することができる。

さらに、第１金属部品６１，６２および第２金属部品６４，６５は、局所的に加熱されるため、耐熱性の低いコネクタや信号処理回路にも影響を与えない。また、第１金属部品６１，６２と電極６，７との接続位置（すなわち、電圧信号検出位置）を電極６，７のエッジ部とすることで、上述したシャント抵抗器２を流れる電流が発生させる磁界の影響を受けやすい領域を小さくすることができ、検出位置の設計も容易となる。

例えば、電圧検出端子としてのワイヤをワイヤボンディングによってシャント抵抗器の電極に接続して、上記ワイヤから電圧を検出する場合、ボンディング位置の位置決め精度の他、ワイヤの形状やワイヤの配置によって測定精度が変化するが、本実施形態では、安定した電圧検出を行うことができる。

一実施形態では、ステップ１の工程は、リフローによって実行してもよい。この場合、上述したコネクタや信号処理回路は、ステップ１の後、電圧信号検出基板２０に実装される。

図１５は、電流検出装置１の他の実施形態を模式的に示す断面図であり、図１６は、図１５に示す電圧信号検出基板２０、第１金属部品６１，６２、および第２金属部品６４，６５を裏側（シャント抵抗器２側）から見た図である。特に説明しない本実施形態の構成および本実施形態の電圧信号検出基板２０とシャント抵抗器２との接続方法は、上述した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、抵抗体５および電極６，７のそれぞれの厚みは、同じである。したがって、本実施形態では、抵抗体５の表面と、表面６ａ，７ａとは同一平面上に位置している。

図１７は、図１５および図１６に示す第１金属部品６１の斜視図である。第１金属部品６２の形状および構成は、第１金属部品６１の形状および構成と同じである。本実施形態では、凸部６３は、基部６６の裏面（シャント抵抗器２に対向する面）６６ｂに形成されている。本実施形態では、基部６６，７０の裏面に形成された凸部６３，６９が直接またははんだを介して間接的に電極６，７に接触している。本実施形態の第２金属部品６４，６５の厚さは、凸部６３，６９が形成されている部分の第１金属部品６１，６２の厚さと同じである。

本実施形態によれば、互いに厚さが等しい抵抗体と一対の電極とを有するシャント抵抗器に対しても、第１金属部品６１，６２を実装することが可能となる。また、本実施形態においても、基部６６，７０を抵抗体５の上方に位置させることができる。シャント抵抗器２を流れる電流が発生させる磁界の影響を受けやすい領域を小さくするため、凸部６３，６９を電極６，７と抵抗体５との接続面の近傍に配置することが好ましい。

図１８は、電流検出装置１のさらに他の実施形態を模式的に示す断面図であり、図１９は、図１８に示す電流検出装置１を上から見た図である。図１９では、シャント抵抗器２の図示は省略されている。特に説明しない本実施形態の構成および本実施形態の電圧信号検出基板２０とシャント抵抗器２との接続方法は、図１乃至図１４を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。

本実施形態の電圧信号検出基板２０には、電圧信号検出基板２０を上下方向（電流検出装置１の厚さ方向）に貫通する貫通孔４５，４６がさらに形成されている。本実施形態の貫通孔２３，２４，４５，４６は、図１乃至図１４を参照して説明した実施形態の貫通孔２３，２４よりも小さい。

貫通孔４５は、電極６の上方に位置しており、貫通孔４６は、電極７の上方に位置している。貫通孔４５，２３，２４，４６は、この順に第１方向に配列されている。本実施形態では、固定用パッド３４、および接続パッド３８は、貫通孔２３の周囲に配置されており、固定用パッド３５および接続パッド３９は、貫通孔２４の周囲に配置されている。貫通孔４５は、２つの第２金属部品用パッド４２の間に配置されており、貫通孔４６は、２つの第２金属部品用パッド４３の間に配置されている。

本実施形態では、第１金属部品６１，６２は、それらの一部が貫通孔２３，２４と上下方向（すなわち、電流検出装置１の厚さ方向）にそれぞれ重なるように配置されている。具体的には、第１金属部品６１，６２の凸部６３，６９の一部および、基部６６，７０の一部が貫通孔２３，２４と重なっている。一実施形態では、凸部６３，６９の少なくとも一部のみが貫通孔２３，２４と重なっていてもよい。第２金属部品６４，６５は、それらの一部が貫通孔４５，４６と上下方向にそれぞれ重なるように配置されている。

本実施形態の電圧信号検出基板２０と、シャント抵抗器２との接続方法では、第２金属部品６４，６５の一部が貫通孔４５，４６と上下方向に重なるように第２金属部品６４，６５が第２金属部品用パッド４２，４３に接続され、貫通孔４５，４６を通して第２金属部品６４，６５の一部にレーザ光が照射される。本実施形態の構成は、図１５乃至図１７を参照して説明した実施形態にも適用することができる。

上述した実施形態では、第１金属部品６１，６２または第２金属部品６４，６５の加熱にレーザ光を用いたが、貫通孔２３，２４（または貫通孔４５，４６）を通して第１金属部品６１，６２または第２金属部品６４，６５を加熱できればよく、レーザ光による加熱の他、電子ビームや収束熱線による加熱でもよい。

図２０は、電圧信号検出基板２０の他の実施形態を示す底面図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図１乃至図１４を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態の電圧信号検出基板２０は、接続パッド３８，３９を備えていない。本実施形態では、配線パターン２８の一端が２つの固定用パッド３４のうちの一方に接続されており、配線パターン２９の一端が２つの固定用パッド３５のうちの一方に接続されている。本実施形態では、配線パターン２８は、第１方向に延び、配線パターン２９は、第１方向および第２方向に対して傾いて延びている。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１ 電流検出装置
２ シャント抵抗器
５ 抵抗体
６ 電極
７ 電極
１２，１３ 段差
２０ 電圧信号検出基板
２１ 絶縁基板
２３，２４ 貫通孔
２６，２７ 配線パターン
２８，２９ 配線パターン
３０，３１ ビアホール
３４，３５ 固定用パッド
３８，３９ 接続パッド
４２，４３ 第２金属部品用パッド
４５，４６ 貫通孔
５１，５２ 保護膜
５４，５５、５６，５７，５８，５９ 開口
６１，６２ 第１金属部品
６３ 凸部
６４，６５ 第２金属部品
６６ 基部
６７，６８ はんだ
６９ 凸部
７０ 基部
７１，７２ 領域
７６，７７，７８，７９ はんだペースト
８２ レーザ光源

Claims (11)

1. 抵抗体および前記抵抗体に接続された電極を有するシャント抵抗器と、電圧検出用の配線パターンを有する電圧信号検出基板とを、板状の第１金属部品を介して接続する、シャント抵抗器と電圧信号検出基板との接続方法。
2. 前記電圧信号検出基板は、貫通孔をさらに有し、
   前記シャント抵抗器と、前記電圧信号検出基板とを前記第１金属部品を介して接続する工程は、
   前記第１金属部品の一部が前記貫通孔と重なるように、前記第１金属部品を前記配線パターンに電気的に接続する工程と、
   前記電極と前記第１金属部品とを直接または間接的に接触させる工程と、
   前記貫通孔を通して前記第１金属部品を加熱する工程を含む、請求項１に記載の接続方法。
3. 前記電極と前記第１金属部品とを直接または間接的に接触させる工程は、前記第１金属部品の一部が、前記抵抗体の上方に位置するように、前記電極と前記第１金属部品とを直接または間接的に接触させる工程である、請求項２に記載の接続方法。
4. 前記方法は、前記電極の表面または前記第１金属部品の裏面にはんだペーストを塗布する工程をさらに備え、
   前記電極と前記第１金属部品とを直接または間接的に接触させる工程は、
   前記電極と前記第１金属部品とを前記はんだペーストを介して間接的に接触させる工程を含む、請求項２または３に記載の接続方法。
5. 前記第１金属部品の一部が前記貫通孔と重なるように、前記第１金属部品を前記配線パターンに電気的に接続する工程は、前記第１金属部品の凸部の少なくとも一部が、前記貫通孔と重なるように、前記第１金属部品を前記配線パターンに電気的に接続する工程である、請求項２乃至４のいずれか一項に記載の接続方法。
6. 前記方法は、前記シャント抵抗器と、前記電圧信号検出基板とを、第２金属部品を介して接続する工程をさらに含み、
   前記電圧信号検出基板は、前記配線パターンと電気的に独立した第２金属部品用パッドをさらに有し、
   前記シャント抵抗器と、前記電圧信号検出基板とを前記第２金属部品を介して接続する工程は、
   前記第２金属部品の一部が前記貫通孔と重なるように、前記第２金属部品を前記第２金属部品用パッドに接続する工程と、
   前記電極と前記第２金属部品とを直接または間接的に接触させる工程と、
   前記貫通孔を通して前記第２金属部品を加熱する工程を含む、請求項２乃至５のいずれか一項に記載の接続方法。
7. 抵抗体および前記抵抗体に接続された電極を有するシャント抵抗器と、
   電圧検出用の配線パターンを有する電圧信号検出基板と、
   前記電極と、前記配線パターンとを電気的に接続する板状の第１金属部品と、を備え、
   前記第１金属部品は、前記シャント抵抗器と前記電圧信号検出基板との間に配置されている、電流検出装置。
8. 前記電圧信号検出基板は、貫通孔をさらに有し、
   前記第１金属部品は、その一部が前記貫通孔と重なるように配置されている、請求項７に記載の電流検出装置。
9. 前記第１金属部品は、前記貫通孔と重なる凸部を有している、請求項７または８に記載の電流検出装置。
10. 前記第１金属部品は、その一部が、前記電流検出装置の厚さ方向において、前記抵抗体と前記電圧信号検出基板との間に位置するように配置されている、請求項７乃至９のいずれか一項に記載の電流検出装置。
11. 前記電極と、前記電圧信号検出基板との間に配置された第２金属部品をさらに備え、
    前記第２金属部品は、その一部が前記貫通孔と重なるように配置されており、
    前記第２金属部品は、前記配線パターンと電気的に独立している、請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の電流検出装置。

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