JP6131018B2 - シャント抵抗器およびその実装方法 - Google Patents

Description

本発明は、抵抗温度係数を低く抑えたシャント抵抗器に関する。

温度の変化幅の大きな環境で利用される電子部品において、シャント抵抗器の抵抗値の温度特性、すなわち、抵抗温度係数（ＴＣＲ）の絶対値は小さいことが望ましい。特許文献１には、シャント抵抗器の抵抗体として無電解のニッケル−レニウム−リン（Ｎｉ−Ｒｅ−Ｐ）合金の薄膜が提案されている。また、特許文献２には、大電流に対応するため、薄膜抵抗体ではなく、抵抗体にＮｉ−Ｐ系合金のメッキを施す形態が示されている。

特開平４−２９７００１号公報 特開２０１１−２４９４７５号公報

しかしながら、抵抗体をリードフレームやＭＯＳＦＥＴ等の接続対象と接続する際に用いられるはんだがシャント抵抗器全体としてのＴＣＲを上昇させる要因となってしまっていた。これは、はんだに含まれるスズ（Ｓｎ）がＮｉ−Ｐ合金に較べて、極めて高いＴＣＲを有することによる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、大電流に対応したシャント抵抗器において抵抗温度係数を低く抑えることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、電気的に分離された２つの接続対象（２１，３０）を電気的に接続する抵抗体（１１）を有し、該抵抗体が、一方の接続対象（３０）と接続される第１接続部（１３）、および、他方の前記接続対象（２１）と接続される第２接続部（１４）と、第１接続部および第２接続部から離れて形成される架橋部（１５）と、第１接続部と架橋部とを連結する第１連結部（１６）、および、第２接続部と架橋部とを連結する第２連結部（１７）、とを有するシャント抵抗器であって、
抵抗体の表面における、第１接続部、第２接続部、架橋部、第１連結部および第２連結部における両面の全面に、アモルファスＮｉ−Ｐ合金のメッキ層（１２）が形成され、
はんだを介して接続対象に接続される第１接続部の接続面（１３ａ）と、第１連結部のうち、第１接続部の接続面と連続する第１内面（１６ａ）との成す角（Ｘ）が、９０度より大きく、且つ１００度以下とされ、
はんだを介して接続対象に接続される第２接続部の接続面（１４ａ）と、第２連結部のうち、第２接続部の接続面と連続する第２内面（１７ａ）との成す角（Ｙ）が、９０度より大きく、且つ１００度以下とされることを特徴としている。

これによれば、第１接続部および第２接続部から架橋部へ向かう第１連結部および第２連結部の勾配が急峻であるため、はんだが、自身の表面張力により第１連結部および第２連結部に這い上がることを抑制することができる。このため、抵抗体の表面に占めるはんだの量、すなわち、Ｓｎの占める割合を抑制することができる。したがって、はんだを含めたシャント抵抗器全体におけるＴＣＲの絶対値を低く抑えることができる。

また、本発明の更なる特徴は、第１接続部および前記第２接続部は、接続対象に沿って延設され、第１接続部の接続面と反対の面（１３ｂ）、および、第２接続部の接続面と反対の面（１４ｂ）に、メッキ層が形成され、第１センスボンディングワイヤ（５０）が、第１接続部の接続面と反対の面に、電気的に接続され、第２センスボンディングワイヤ（５１）が、第２接続部の接続面と反対の面に、電気的に接続されることにある。

これによれば、延設方向において、センスボンディングワイヤ間の電流経路に存在するはんだに含まれるＳｎの量を抑制することができる。したがって、センスボンディングワイヤ間におけるＴＣＲの絶対値を小さくすることができる。

また、センスボンディングワイヤを有するシャント抵抗器について、その実装方法は、所定形状を有するシャント抵抗器を、接続対象にリフローはんだ付けするはんだ付け工程と、はんだ付け工程の後に、第１センスボンディングワイヤおよび第２センスボンディングワイヤをシャント抵抗器に電気的に接続するボンディング工程と、を有し、該ボンディング工程は、第１接続部における接続面と反対の面のうち、第１センスボンディングワイヤが接続される第１座標Ｑを決定するための原点Ｐを決定する原点決定工程と、該原点決定工程の後、原点に基づいて、第１座標を決定する第１座標決定工程と、該第１座標決定工程の後、第１座標から所定距離を有し、第２センスボンディングワイヤが接続される第２座標Ｒを決定する第２座標決定工程と、該第２座標決定工程の後、第１座標の位置に、第１センスボンディングワイヤを接続し、第２座標に第２センスボンディングワイヤを接続するワイヤ接続工程と、を備えることを特徴としている。

これによれば、センスワイヤ形成工程において、第１センスボンディングワイヤと第２センスボンディングワイヤの各ボンディング位置の間の距離のばらつきを小さくすることができる。すなわち、センスボンディングワイヤ間におけるＴＣＲのばらつきを抑制することができる。

第１実施形態に係るシャント抵抗器の斜視図である。 抵抗体形成工程を示す断面図である。 メッキ工程を示す断面図である。 接続対象を準備する工程を示す断面図である。 接続対象を準備する工程を示す断面図である。 シャント抵抗器を接続対象に接続する工程を示す断面図である。 抵抗温度係数（ＴＣＲ）の成す角Ｘ依存性を示すグラフである。 ＴＣＲのばらつきの成す角Ｘ依存性を示すグラフである。 第２実施形態に係るシャント抵抗器の断面図である。 抵抗体形成工程を示す断面図である。 はんだが抵抗体に這い上がる様子を示す断面図である。 第３実施形態に係るシャント抵抗器の断面図である。 原点決定工程、第１座標決定工程、第２座標決定工程を示す上面図である。 ワイヤ接続工程を示す上面図である。 その他の実施形態における抵抗体を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分に、同一符号を付与する。

（第１実施形態）
最初に、図１を参照して、本実施形態に係るシャント抵抗器１０の概略構成について説明する。

本実施形態におけるシャント抵抗器１０は、電気的に分離された２片のリードフレーム２０，２１間を電気的に接続する。２片のリードフレーム２０，２１のうち、一方のリードフレーム（例えば図１に示すリードフレーム２０）は、縦型のパワーＭＯＳトランジスタ３０を介して、シャント抵抗器１０に接続されている。他方のリードフレーム２１は、その他素子を介することなくシャント抵抗器１０と接続されている。なお、リードフレーム２０とパワーＭＯＳトランジスタ３０とは、はんだ４０を介して電気的に接続されている。また、パワーＭＯＳトランジスタ３０とシャント抵抗器１０とは、はんだ４１を介して接続されている。また、リードフレーム２１とシャント抵抗器１０とは、はんだ４２を介して接続されている。本実施形態におけるリードフレーム２１およびパワーＭＯＳトランジスタ３０は、特許請求の範囲に記載の接続対象に相当する。

本実施形態におけるシャント抵抗器１０は、抵抗体１１と、抵抗体１１の表面にメッキ層１２を有する厚膜型の金属抵抗器である。

抵抗体１１は、一方の接続対象（パワーＭＯＳトランジスタ３０）にはんだ４１を介して接続される第１接続部１３と、他方の接続対象（リードフレーム２１）とはんだ４２を介して接続される第２接続部１４と、を有する。また、抵抗体１１は、第１接続部１３および第２接続部１４と離れて形成された架橋部１５を有する。そして、第１接続部１３と架橋部１５とを連結する第１連結部１６と、第２接続部１４と架橋部１５とを連結する第２連結部１７と、を有する。本実施形態における抵抗体１０は、第１接続部１３、第１連結部１６、架橋部１５、第２連結部１７、および、第２接続部１４がこの順で連続的に連なった一体の導体板で形成されている。なお、抵抗体１１は例えば、ＴＣＲの小さいＣｕ−Ｍｎ合金からなる。

第１接続部１３は、パワーＭＯＳトランジスタ３０に対向する接続面１３ａを有し、この接続面１３がパワーＭＯＳトランジスタ３０素子の一面とはんだ４０を介して接続されている。そして、第１接続部１３の接続面１３ａと、第１連結部１６の表面のうち接続面１３ａに連続する第１内面１６ａと、の成す角Ｘが略１００度とされている。また、第２接続部１４は、リードフレーム２１に対向する接続面１４ａを有し、この接続面１４ａがリードフレーム２１の一面とはんだ４２を介して接続されている。そして、第２接続部１４の接続面１４ａと、第２連結部１７のうち接続面１４ａに連続する第２内面１７ａと、の成す角Ｙが略１００度とされている。架橋部１５は、第１連結部１６と第２連結部１７とを繋ぐように、両部１６，１７と一体的に形成されている。

メッキ層１２は、抵抗体１１の表面に形成される。本実施形態では、抵抗体１１の表面のうち、接続対象に対向する側の面と、その反対の面に略一様にメッキ層１２が形成されている。すなわち、側面を除く表面にメッキ層１２が形成されている。メッキ層１２は、ＮｉとＰを含むアモルファスの合金（Ｎｉ−Ｐ系合金）から構成することができる。本実施形態におけるメッキ層１２の厚さは、略５μｍとすることができるが、メッキ層１２の厚さは特に限定されるものではない。アモルファスのＮｉ−Ｐ系合金はＴＣＲが負の値を有し、厚いほどＴＣＲを減少させることができる。

次に、図２〜図６を参照して、本実施形態に係るシャント抵抗器１０の製造方法および、シャント抵抗器１０を接続対象に接続する方法について説明する。

最初にシャント抵抗器１０の製造方法について説明する。

先ず、抵抗体形成工程を実施する。本実施形態では、Ｃｕ−Ｍｎ合金からなる導体板を用意し、所定形状に打ち抜いて曲げ加工することで、上記した抵抗体１１を形成する。すなわち、図２に示すように、第１接続部１３、第１連結部１６、架橋部１５、第２連結部１７、および、第２接続部１４が形成されるように、一体の導体板の所定箇所を曲げて加工する。この曲げ加工では、第１接続部１３と第１連結部１６との間の成す角Ｘ（図１における接続面１３ａと第１内面１６ａとの成す角に同じ）が略１００度となるようにする。また、第２接続部１４と第２連結部１７との間の成す角Ｙ（図１における接続面１４ａと第２内面１７ａとの成す角に同じ）が略１００度となるようにする。なお、本実施形態では、架橋部１５が第１接続部１３および第２接続部１４と略平行になるようにする。

次いで、図３に示すように、抵抗体１１にメッキ層１２を形成するメッキ工程を実施する。メッキの方法としては、一般的に知られる電解メッキや無電解メッキ等を用いることができる。メッキ層１２の構成材料としては、シャント抵抗器１０全体としてのＴＣＲをゼロに近づけるため、負のＴＣＲを有するもの、例えばＮｉ−Ｐ系合金を用いることが好ましい。

これにより、シャント抵抗器１０（抵抗体１１とメッキ層１２）を製造することができる。

次いで、シャント抵抗器１０を接続する接続対象を準備する工程について説明する。

図４に示すように、電気的に分離された２片のリードフレーム２０，２１を用意し、一方のリードフレーム２０上にはんだ４０を介して縦型のパワーＭＯＳトランジスタ３０を配置する。なお、この工程の時点におけるはんだ４０はペースト状であり、後述するはんだ付け工程によって溶融・凝固させる。

次いで、図５に示すように、パワーＭＯＳトランジスタ３０のチップ表裏の電極のうち、リードフレーム２０と接続されていない面にはんだ４１を塗布する。また、リードフレーム２１上にもはんだ４２を塗布する。なお、この工程の時点におけるはんだ４１およびはんだ４２はペースト状であり、後述するリフローの工程によって溶融・凝固させる。

次いで、抵抗体１１を接続対象に配置する工程を実施する。本実施形態における接続対象は、リードフレーム２１と、リードフレーム２０に接続されたパワーＭＯＳトランジスタ３０である。図６に示すように、はんだ４１に第１接続部１３の接続面１３ａが接触するように、また、はんだ４２が第２接続部１４の接続面１４ａに接触するように、抵抗体１１を配置する。より具体的には、接続面１３ａがパワーＭＯＳトランジスタ３０の一面と対向するように、また、接続面１４ａがリードフレーム２１の一面と対向するようにして抵抗体１１を接続対象に配置する。これにより、抵抗体１１はメッキ層１２およびはんだ４１を介してパワーＭＯＳトランジスタ３０上に配置される。また、抵抗体１１はメッキ層１２およびはんだ４２を介してリードフレーム２１上に配置される。

その後、はんだ付け工程を実施する。この工程では、はんだ４０，４１，４２を溶融・凝固させることにより、リードフレーム２０とリードフレーム２１とを、パワーＭＯＳトランジスタ３０およびシャント抵抗器１０を介して電気的に接続する。

次に、図７および図８を参照して、本実施形態に係るシャント抵抗器１０の作用効果について説明する。

本実施形態の特徴は、上記したように、曲げ加工された抵抗体１１の角度Ｘと角度Ｙが、９０度≦Ｘ，Ｙ≦１００度とされていることである。すなわち、第１接続部１３および第２接続部１４から架橋部１５へ向かう第１連結部１６および第２連結部１７の勾配（Ｘ，Ｙ）が急峻であるため、シャント抵抗器１０と接続対象とを接続するはんだ４１，４２が、各連結部１６，１７に這い上がることを抑制することができる。

一般的に、はんだにはＳｎ（スズ）が含まれ、ＳｎはＴＣＲが略４０００ｐｐｍ／Ｋと、抵抗体１１を構成するＣｕ−Ｍｎ合金よりも遥かに大きい。このため、はんだ４１，４２がシャント抵抗器１０に這い上がると、はんだ４１，４２を含めたシャント抵抗器１０全体のＴＣＲが上昇してしまう。本実施形態における抵抗体１１の構成によれば、はんだ４１，４２の這い上がりを抑制できるため、シャント抵抗器１０の表面に占めるはんだ４１，４２の量、すなわち、Ｓｎの占める割合を抑制することができる。したがって、はんだ４１，４２を含むシャント抵抗器１０全体におけるＴＣＲの絶対値を低く抑えることができる。

発明者は、ＴＣＲの曲げ角度Ｘ（またはＹ）依存性について実測した。図７は、抵抗体１１としてＣｕとＭｎを含むＣｕ−Ｍｎ合金を用い、メッキ層１２としてリンの濃度を９〜１１ｗｔ％としたＮｉ−Ｐ系合金を用いた場合の、角度Ｘに対するＴＣＲの実測データを示すグラフである。角度Ｘが小さくなるほど、すなわち、はんだ４１，４２の這い上がる角度、が急峻になるほどＴＣＲがゼロに近づく傾向にある。とくに、９０度≦Ｘ，Ｙ≦１００度とすることにより、他の測定点であるＸ＝１３０度やＸ＝１５０度の水準に較べて、ＴＣＲを大幅に低減することができる。

ところで、ＴＣＲが角度Ｘ（またはＹ）に依存するのは、角度Ｘによってはんだ４１，４２がシャント抵抗器１０の表面を這い上がって濡れ広がる量が変化することによる。そして、はんだ４１，４２の濡れ広がる量が変化するとは、はんだ４１，４２に含まれ、ＴＣＲの高い成分であるＳｎの、シャント抵抗器１０の表面に占める面積が変化することを示している。したがって、９０度≦（Ｘ，Ｙ）≦１００度なる条件は、はんだ４１，４２の這い上がる量が抑制される好適な条件である。

また、発明者は、ＴＣＲのばらつき（３σ：σは標準偏差）の曲げ角度Ｘ（またはＹ）依存性についても確認した。図８に示すように、ＴＣＲのばらつきは、角度Ｘが小さくなるほど抑制される傾向にある。したがって、９０度≦（Ｘ，Ｙ）≦１００度なる条件は、他の測定点であるＸ＝１３０度やＸ＝１５０度の水準に較べて、ＴＣＲのばらつきを抑制することができる。

また、本実施形態では、抵抗体１１の表面にＮｉ−Ｐ系合金からなるメッキ層１２を有する。Ｎｉを含む合金は、はんだ接合に適するとともに、後述するアルミニウムなどからなるセンスボンディングワイヤのボンディング性にも優れる。また、上記したように、アモルファスのＮｉ−Ｐ系合金は、負のＴＣＲを有するため、メッキ層１２の形成位置や、厚さを調節することにより、シャント抵抗器１０全体のＴＣＲを所望の値に調節することができる。

また、一般に、シャント抵抗器は平板状の抵抗体と、銅等からなる平板状の電極とを界面の拡散結合により張り合わせたクラッドであり工程が増加する原因となっていた。これに対して、本実施形態における抵抗体１１は、導体板を打ち抜き、および、曲げ加工することのみによって形成される。このため、クラッドに較べて形成が容易であり、低コスト化することができる。

また、本実施形態では、抵抗体１１の構成材料としてＣｕ−Ｍｎ合金を採用している。Ｃｕ−Ｍｎ合金からなる抵抗体１１の抵抗値は電流依存性が小さく、電流−電圧特性としてほぼリニアな関係を得ることができる。また、Ｃｕ−Ｍｎ合金を用いることにより、ＴＣＲの絶対値をほぼゼロに近づけることができる。具体的には、Ｃｕ−Ｍｎ−Ｎｉ合金であって、Ｃｕが５０〜８５ｗｔ％、Ｍｎが１２〜３０ｗｔ％、Ｎｉが２〜１６ｗｔ％の範囲において、全体として１００％を超えないような合金とすることで、ＴＣＲを略１ｐｐｍ／Ｋまで小さくすることができる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、抵抗体１１のうち、はんだ４１，４２が這い上がり易い箇所、例えば、第１内面１６ａや第２内面１７ａ、が平面である様態を示した。これに対して、本実施形態では、第１内面１６ａおよび第２内面１７ａが非平面形状をなす様態を例に示す。なお、抵抗体１１の第１内面１６ａおよび第２内面１７ａを除く部分については第１実施形態と同一の構成であるため、詳細の記載を省略する。

本実施形態における抵抗体１１は、図９に示すように、第１内面１６ａが、第１壁面１６ｂと、第２壁面１６ｃと、第１壁面１６ｂと第２壁面１６ｃとをつなぐ第１連結面１６ｄと、を有する。また、第２内面１７ａが、第３壁面１７ｂと、第４壁面１７ｃと、第３壁面１７ｂと第４壁面１７ｃとをつなぐ第２連結面１７ｄと、を有する。

第１壁面１６ｂは、架橋部１５の表面のうち、架橋部１５の下面１５ａに連続する面である。また、第２壁面１６ｃは、第１接続部１３の接続面１３ａに連続する面である。そして、第１連結面１６ｄは、第１壁面１６ｂと第２壁面１６ｃとを連結している。この第１連結面１６ｄは、架橋部１５の下面１５ａと対向して形成されている。なお、本実施形態における第１連結面１６ｄは下面１５ａ、ひいては接続面１３ａと略平行にされている。

第３壁面１７ｂは、架橋部１５の下面１５ａに連続する面である。また、第４壁面１７ｃは、第２接続部１４の接続面１４ａに連続する面である。そして、第２連結面１７ｄは、第３壁面１７ｂと第４壁面１７ｃとを連結している。この第２連結面１７ｄは、架橋部１５の下面１５ａと対向して形成されている。なお、本実施形態における第２連結面１７ｄは下面１５ａ、ひいては接続面１４ａと略平行にされている。

本実施形態における抵抗体１１は、第１実施形態に記載の抵抗体形成工程において、用意する導体板を、予め所定の形状に加工しておくことにより形成することができる。具体的には、図１０に示すように、導体板の板厚方向において、エッチング等の方法により一面から所定深さの凹部１１ａを形成する。そして、所定の大きさに打ち抜いた後、凹部１１ａの底部が架橋部１５の下面１５ａ、第１壁面１６ａ、および、第３壁面１７ａに相当するように曲げ加工する。本実施形態では、図９に示すように、接続面１３ａと第２壁面１６ｃとの成す角Ｘと、接続面１４ａと第４壁面１７ｃとの成す角Ｙが、９０度≦（Ｘ，Ｙ）≦１００度を満たすように加工する。

本実施形態のような構成とすることにより、図１１に示すように、はんだ４１が第１内面１６ａに這い上がった場合であっても、第１内面１６ａ全体に濡れ広がることを抑制することができる。これは、本実施形態における第１内面１６ａには、第１連結面１６ｄと第２壁面１６ｃによってエッジ１８が形成されていることによる。抵抗体１１とパワーＭＯＳトランジスタ３０の間に配置されたはんだ４１が第２壁面１６ｃを這い上がっても、はんだ４１の有する表面張力によってエッジ１８付近に留まるようにすることができる。これにより、はんだ４１が第１連結面１６ｄや第１壁面１６ｂに濡れ広がることを抑制することができる。したがって、はんだ４１に含まれるＳｎの、抵抗体１１表面に占める面積を小さくすることができ、ＴＣＲの増加を抑制することができる。

なお、図１１では、抵抗体１１のうち、接続対象であるパワーＭＯＳトランジスタ３０側に接続されるはんだ４１について図示したが、リードフレーム２１側のはんだ４２についても同様の効果を奏する。また、メッキ層１２の図示を省略している。

（第３実施形態）
本実施形態では、シャント抵抗器１０に、メッキ層１２を介してセンスボンディングワイヤ５０，５１が接続された例を示す。

最初に、図１２を参照して、本実施形態における、センスボンディングワイヤ５０，５１が接続されたシャント抵抗器１０の概略構成について説明する。なお、シャント抵抗器１０自体およびシャント抵抗器１０が接続される接続対象２１，３０の構成は第１実施形態と同一であるので詳細の記載を省略する。

本実施形態におけるシャント抵抗器１０は、抵抗体１１の表面のうち、第１接続部１３の接続面１３ａと反対の面１３ｂに、第１センスボンディングワイヤ５０がワイヤボンディング法（圧接や超音波振動による合金化）により接続されている。また、第２接続部１４の接続面１４ａと反対の面１４ｂに、第２センスボンディングワイヤ５１が溶接により接続されている。なお、本実施形態におけるセンスボンディングワイヤ５０，５１はアルミニウム（Ａｌ）により構成されている。

次に、図２〜図６、図１３、図１４を参照して、本実施形態におけるシャント抵抗器１０（接続対象に接続されたシャント抵抗器１０）の実装方法について説明する。なお、図１３および図１４は上面図であるが、便宜上ハッチングを付している。

まず、抵抗体形成工程（図２）を実施する。その後、抵抗体１１にメッキ層１２を形成するメッキ工程（図３）を実施する。その後、抵抗体１１を接続する接続対象を準備する工程を実施し、その後はんだ付け工程を行う。これらの工程は第１実施形態と同一であるため詳述しない。

次いで、本実施形態の特徴部分であるセンスボンディングワイヤ５０，５１を接続するボンディング工程を実施する。この工程には、センスボンディングワイヤ５０，５１の接続位置を決定するための原点決定工程、第１座標決定工程、第２座標決定工程と、センスボンディングワイヤ５０，５１を電気的に接続するワイヤ接続工程と、が含まれる。

まず、原点決定工程を実施する。図１３に示すように、抵抗体１１および接続対象を上面からカメラ等で撮影し、抵抗体１１とはんだ４１，４２およびリードフレーム２０，２１との境界線のエッジ検出を行うことにより、ボンディング装置に抵抗体１１の位置を認識させる。そして、センスボンディングワイヤ５０の接続位置を決定するための原点Ｐの座標を確定させる。本実施形態では、図１３に示すように、第１接続部１３の面１３ｂのうち、一つの角を原点Ｐとして確定させる。

次いで、第１座標決定工程を実施する。この工程では、原点Ｐの座標に基づいて、第１センスボンディングワイヤ５０の接続位置Ｑ（第１座標）をボンディング装置に記憶させる。本実施形態では、図１３に示すように、原点Ｐから、抵抗体１１の、リードフレーム２０，２１間に延びる延設方向に距離ａ、延設方向に直交する方向に距離ｂだけ離れた位置であって、第１接続部１３の面１３ｂ上の一点を第１センスボンディングワイヤ５０の接続位置である第１座標Ｑとして確定させる。

次いで、第２座標決定工程を実施する。この工程では、第１座標Ｑの座標に基づいて、第２センスボンディングワイヤ５１の接続位置Ｒ（第２座標）をボンディング装置に記憶させる。本実施形態では、図１３に示すように、第１座標Ｑを基準とし、第１座標Ｑから所定距離ｃだけ離れた位置に第２座標Ｒを設定する。

次いで、ワイヤ接続工程を実施する。図１４に示すように、ボンディング装置に記憶させた第１座標Ｑおよび第２座標Ｒに基づいて、各座標の位置にそれぞれセンスボンディングワイヤ５０および５１を電気的に接続する。

以上の工程を経て、センスボンディングワイヤ５０，５１をシャント抵抗器１０に接続する。なお、ワイヤ接続工程において、センスボンディングワイヤ５０，５１の接続と同時に、図示しない他のボンディングワイヤ（例えば、パワーＭＯＳトランジスタ３０のゲート電極に接続されるボンディングワイヤなど）を形成することができる。

次に、本実施形態に係るシャント抵抗器１０およびその製造方法における作用効果について説明する。

従来、メッキ層１２を有しない構成では、抵抗体１１として、ＴＣＲが比較的小さいＣｕ−Ｍｎ合金を用いると、アルミニウムのボンディング性が悪く、センスボンディングワイヤを抵抗体１１に直接接続できないことがあった。これに対して、本実施形態におけるシャント抵抗器１０はメッキ層１２を有する。メッキ層１２はＮｉ−Ｐ系合金であり、メッキ層１２を有しない構成に較べてセンスボンディングワイヤ５０，５１の構成材料であるアルミニウムのボンディング性を向上させることができる。このため、メッキ層１２を有する本実施形態の構成においては、センスボンディングワイヤ５０，５１を、メッキ層１２を介して抵抗体１１に直接接続することができる。これによれば、第１センスボンディングワイヤ５０と第２センスボンディングワイヤ５１との間に介在するはんだ４１，４２の量を少量に抑えることができる。例えば、第２センスボンディングワイヤ５１を抵抗体１１に直接接続できない場合には、第２センスボンディングワイヤ５１をリードフレーム２１に接続することになる。この場合、センスボンディングワイヤ５０、５１間を流れる電流の経路に、はんだ４２全体が含まれる。これに対して、本実施形態のように、第２センスボンディングワイヤ５１を抵抗体１１に接続すれば、電流経路（抵抗体１１の長手方向におけるセンスボンディングワイヤ５０，５１の間の部分）に含まれるはんだ４２を少量にすることができる。したがって、ＴＣＲの値がはんだ４１，４２に含まれるＳｎの影響を受けにくくすることができ、より正確に（ＴＣＲが小さく、温度に影響されない状態で）リードフレーム２０，２１間に流れる電流をモニタすることができる。

本実施形態のシャント抵抗器１０の実装方法においては、センスボンディングワイヤ５０，５１の接続位置の決定方法に特徴を有する。

従来、センスボンディングワイヤ５０，５１の接続位置（第１座標Ｑおよび第２座標Ｒ）は、シャント抵抗器１０が実装される面内の任意の一点として定義される原点を基準として決定される。この方法では、原点Ｐから各座標Ｑ，Ｒまでの距離はある程度正確に制御することができるが、第１座標Ｑと第２座標Ｒとの間の距離は、ボンディング装置のボンディング精度のばらつきにより、製造ばらつきが大きくなる虞があった。

これに対して、本実施形態に係るシャント抵抗器１０の製造方法では、第２座標Ｒの位置を、第１座標Ｑに基づいて決定する。このため、第１座標Ｑと第２座標Ｒとの間の距離、すなわち、第１センスボンディングワイヤ５０と第２センスボンディングワイヤ５１との間の距離を、従来の方法に較べてより正確に制御することができる。

ところで、センスボンディングワイヤ５０，５１の接続位置によって、シャント抵抗器１０の見かけのＴＣＲは変化する。これは、シャント抵抗器１０の長手方向において、センスボンディングワイヤ５０，５１間の電流経路に介在するはんだ４１，４２に含まれるＳｎが影響している。本実施形態では、第１センスボンディングワイヤ５０と第２センスボンディングワイヤ５１との間の距離を、従来の方法に較べてより正確に制御することができる。これによって、Ｓｎの影響がもっとも受けにくいボンディング位置、すなわち、抵抗体１１およびメッキ層１２により規定される真のＴＣＲにより近づく位置にセンスボンディングワイヤ５０，５１を接続することを容易にすることができる。なお、Ｓｎの影響を受けにくいボンディング位置（センスボンディングワイヤ５０，５１間の距離ｃ）は、角度Ｘ，Ｙに依存するため、所定の角度Ｘ，Ｙにおいて予め決定しておく。

（その他実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。また、各実施形態の様態を組み合わせて実施することが可能である。

上記した各実施形態では、角度Ｘ＝Ｙ＝１００度とする例を示したが、角度Ｘ，Ｙは９０度≦（Ｘ，Ｙ）≦１００度を満たす範囲内で任意に決定することができる。

第２実施形態において、はんだ４１，４２の這い上がり抑制構造として、第１内面１６および第２内面１７を非平面形状とする例を示した。とくに、第２実施形態では、エッチング等の方法により、予め第１連結面１６ｄおよび第２連結面１７ｄに相当する部分が形成されるように加工しておいた導体板を用意する例を示した。しかしながら、非平面形状を形成する方法としては、平板状の導体板を、図１５に示すように、第１内面１６と第２内面１７とが非平面形状となるように曲げて形成してもよい。換言すれば、予め第１連結面１６ｄおよび第２連結面１７ｄに相当する部分が形成されるように曲げ加工してもよい。もしくは、図９または図１５に示す断面形状に導体板を打ち抜くことにより抵抗体を形成してもよい。この場合、導体板の板厚方向が抵抗体の短手方向となる。

また、這い上がり抑制構造としては、第１内面１６および第２内面１７にエポキシ樹脂等からなるレジストを塗布してもよい。このような構成では、第１内面１６および第２内面１７のはんだ濡れ性を低減することができ、はんだ４１，４２の這い上がりを抑制することができる。

また、上記した各実施形態では、抵抗体１１の構成材料として、Ｃｕ−Ｍｎ−Ｎｉ合金を用いる例を示したが、これに限定されるものではない。Ｃｕ−Ｍｎ合金の他、Ｆｅ−Ｃｒ合金やＣｕ−Ｎｉ合金を用いることができる。Ｆｅ−Ｃｒ合金においては、広いＣｒの組成範囲でＴＣＲが０ｐｐｍ／Ｋとなる材料が得られる。具体的には、Ｃｒが２０〜３０ｗｔ％、Ａｌが４〜５ｗｔ％含まれる合金を用いることができる。また、Ｃｕ−Ｎｉ合金においては、Ｎｉの含有量が４２ｗｔ％となる合金において、ＴＣＲが０ｐｐｍ／Ｋとなる材料が得られる。

また、第１実施形態にて記載したＴＣＲの曲げ角度Ｘ（またはＹ）依存性について、メッキ層１２の構成材料として、Ｎｉ−９〜１１ｗｔ％Ｐ合金を用いた場合のデータを示した。しかしながら、リンの含有量は任意である。例えば、リンの含有量が、５〜１３ｗｔ％であっても、図７および図８に示した結果と同様の傾向となる。ただし、リンの含有量が９〜１１ｗｔ％であれば、その他の含有量に較べて低融点となり、センスボンディングワイヤ５０，５１のボンディング性を向上させることができる。

また、上記した各実施形態では、抵抗体１１の表面のうち、接続対象に対向する側の面と、その反対の面に略一様にメッキ層１２が形成された例を示した。しかしながら、メッキ層１２は、センスボンディングワイヤ５０，５１が接続される第１座標Ｑおよび第２座標Ｒ近傍、第１接続部１３の接続面１３ａ、および、第２接続部１４の接続面１４ａ、に少なくとも形成されていれば、ボンディング性およびはんだ付け性の向上に寄与することができる。ただし、シャント抵抗器１０全体としてのＴＣＲの絶対値をゼロに近づけるために、側面を含めた抵抗体１１表面の全体に亘って被覆されることが好ましい。

また、第３実施形態において、第１座標Ｑを決定するための原点Ｐの位置を、抵抗体１１に含まれる一点とする例を示したが、原点Ｒは、抵抗体１１との相対位置が変化しない点であれば任意で決定することができる。

また、第３実施形態では、センスボンディングワイヤ５０，５１の構成材料として、Ａｌを用いる例を示したが、ＣｕやＡｕ（金）を用いることもできる。ただし、Ａｌは常温加工が可能である。また、Ａｌはセンスボンディングワイヤ５０，５１以外のボンディングワイヤの構成材料となることも多いため、センスボンディングワイヤ５０，５１にＡｌを用いることで、他のボンディングワイヤと同一工程で形成することができる。

また、上記した各実施形態では、シャント抵抗器１０の接続対象がパワーＭＯＳトランジスタ３０とリードフレーム２１である例を示したが、パワーＭＯＳトランジスタ３０は絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などの他のパワーデバイスでもよいし、パワーデバイスを介さずともよい。

１０・・・シャント抵抗器，１１・・・抵抗体，１２・・・メッキ層
１３・・・第１接続部，１３ａ・・・接続面
１４・・・第２接続部，１４ａ・・・接続面
１５・・・架橋部
１６・・・第１連結部，１６ａ・・・第１内面
１７・・・第２連結部，１７ａ・・・第２内面
２０，２１・・・リードフレーム
３０・・・パワーＭＯＳトランジスタ，４０，４１，４２・・・はんだ

Claims (7)

1. 電気的に分離された２つの接続対象（２１，３０）を電気的に接続する抵抗体（１１）を有し、
   該抵抗体が、
   一方の前記接続対象（３０）と接続される第１接続部（１３）、および、他方の前記接続対象（２１）と接続される第２接続部（１４）と、
   前記第１接続部および前記第２接続部から離れて形成される架橋部（１５）と、
   前記第１接続部と前記架橋部とを連結する第１連結部（１６）、および、前記第２接続部と前記架橋部とを連結する第２連結部（１７）、とを有するシャント抵抗器であって、
   前記抵抗体の表面における、前記第１接続部、前記第２接続部、前記架橋部、前記第１連結部および前記第２連結部における両面の全面に、アモルファスＮｉ−Ｐ合金のメッキ層（１２）が形成され、
   はんだを介して前記接続対象に接続される前記第１接続部の接続面（１３ａ）と、前記第１連結部のうち、前記第１接続部の接続面と連続する第１内面（１６ａ）との成す角（Ｘ）が、９０度より大きく、且つ１００度以下とされ、
   はんだを介して前記接続対象に接続される前記第２接続部の接続面（１４ａ）と、前記第２連結部のうち、前記第２接続部の接続面と連続する第２内面（１７ａ）との成す角（Ｙ）が、９０度より大きく、且つ１００度以下とされることを特徴とするシャント抵抗器。
2. 前記第１内面が、第１壁面（１６ｂ）と、該第１壁面よりも前記第１接続部側に位置する第２壁面（１６ｃ）と、前記第１壁面と前記第２壁面とを連結する第１連結面（１６ｄ）と、を有し、前記第１連結面は、前記第１接続部の接続面に沿う方向に長さを有するとともに、前記架橋部のうち、前記第１内面と連続する下面（１５ａ）に対向するように設けられ、
   前記第２内面が、第３壁面（１７ｂ）と、該第３壁面よりも前記第２接続部側に位置する第４壁面（１７ｃ）と、前記第３壁面と前記第４壁面とを連結する第２連結面（１７ｄ）と、を有し、前記第２連結面は、前記第２接続部の接続面に沿う方向に長さを有するとともに、前記架橋部のうち、前記第２内面と連続する下面に対向するように設けられることを特徴とする請求項１に記載のシャント抵抗器。
3. 前記抵抗体は屈曲した状態であり、
   前記第１接続部、前記第１連結部、前記架橋部、前記第２連結部、および、前記第２接続部が、一体的に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシャント抵抗器。
4. 前記抵抗体は、Ｆｅ−Ｃｒ合金、Ｃｕ−Ｎｉ合金およびＣｕ−Ｍｎ−Ｎｉ合金のいずれかであることを特徴とする請求項３に記載のシャント抵抗器。
5. 前記第１接続部および前記第２接続部は、前記接続対象に沿って延設され、
   前記第１接続部の接続面と反対の面（１３ｂ）、および、前記第２接続部の接続面と反対の面（１４ｂ）に、前記メッキ層が形成され、
   第１センスボンディングワイヤ（５０）が、前記第１接続部の接続面と反対の面に、電気的に接続され、
   第２センスボンディングワイヤ（５１）が、前記第２接続部の接続面と反対の面に、電気的に接続されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のシャント抵抗器。
6. 前記第１センスボンディングワイヤおよび第２センスボンディングワイヤは、ＡｌまたはＡｌ合金からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のシャント抵抗器。
7. 請求項５に記載のシャント抵抗器の実装方法であって、
   所定形状を有する前記シャント抵抗器を、前記接続対象にリフローはんだ付けするはんだ付け工程と、
   該はんだ付け工程の後に、前記第１センスボンディングワイヤおよび前記第２センスボンディングワイヤを前記シャント抵抗器に電気的に接続するボンディング工程と、を有し、
   該ボンディング工程は、
   前記第１接続部における接続面と反対の面のうち、前記第１センスボンディングワイヤが接続される第１座標を決定するための原点を決定する原点決定工程と、
   該原点決定工程の後、前記原点に基づいて、前記第１座標を決定する第１座標決定工程と、
   該第１座標決定工程の後、前記第１座標から所定距離を有し、第２センスボンディングワイヤが接続される第２座標を決定する第２座標決定工程と、
   該第２座標決定工程の後、前記第１座標の位置に、前記第１センスボンディングワイヤを接続し、前記第２座標に前記第２センスボンディングワイヤを接続するワイヤ接続工程と、を備えることを特徴とするシャント抵抗器の実装方法。

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