JP6364169B2 - シャント抵抗器及びその抵抗値測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、抵抗素子及びその抵抗値測定方法に関する。

近年、自動車の電装化の進歩に伴ってエンジン、エアコン等の制御を行うＥＣＵ（Electronic Control Unit）の搭載数が増大している。このため、ＥＣＵは小型化が要求されており、平面的な実装構造だけでは小型化に限界があるため、三次元的な実装構造が採用されてきている。

シャント抵抗器においては、ＰＣＢにはんだ実装され、ＰＣＢの配線パターン上に形成された擬似的なケルビン端子で電気特性を検出する方法がある一方、ＰＣＢにはんだ実装し、シャント抵抗器の端子上面にワイヤーボンディングを行って電気特性を検出することによって、ＥＣＵの小型化を実現しようとする方法が検討されている（特許文献１参照）。

また、抵抗器などのチップ形電子部品の抵抗値測定方法として以下の先行文献（特許文献２から４まで）がある。

特開２０１０−２３３７０６号公報 特開平０６−２８９０７５号公報 特開平１０−２２３４１８号公報 特開２００１−１４１７６６号公報

上記特許文献２から４までは、いずれも、電極の表面や裏面に測定用プローブを当てて抵抗値の計測をするものである。

図８は、シャント抵抗器Ｘの第１端子部１０３と第２端子部１０５の上面（例えば電圧端子）と下面（例えば電流端子）とにそれぞれプローブＰを当てた様子を示す図であり、４端子測定などの抵抗値測定を行う。図９は、抵抗値測定の後に、基板配線１０１ａ，１０１ｂにシャント抵抗器Ｘの第１端子部１０３と第２端子部１０５を配置し、電流監視ＩＣ１０６とシャント抵抗器Ｘの第１端子部１０３と第２端子部１０５とをボンディングワイヤ１０７により結線した様子を示す図である。このような従来の抵抗値の測定方式では、端子部の広い面である下面（実装面）や上面に測定用プローブを当てることによりプローブ打痕１１１がつくことが多い。このため、その実装面を基板配線に接着させたり、上面にワイヤでボンディングをしたりする際に、上面へのボンディングワイヤ１０７の密着強度や実装面の基板配線への接着力が低下するなどの問題があった。

本発明は、端子部の表面にプローブの痕が形成されないようにして、良好な表面状態を保持することができる、抵抗素子の抵抗測定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、本体部と、前記本体部の両端に設けられる第１及び第２端子部と、を備えた抵抗素子の抵抗値を測定する抵抗値測定方法であって、前記第１及び第２端子部の側面に、一対の第１接触端子を接触させて前記本体部に電流を流すことを特徴とする、抵抗素子の抵抗値測定方法が提供される。

端子部はそれぞれ、電流配線と接触する接触面と、接触面に隣接する一対の側部と、接触面に隣接する端部と、を備えており、これにより前記本体部の抵抗値を測定する際に、一対の第１接触端子を端子部の表面に当てずに側面に当てることで、表面に当て傷が生じない。

前記一対の第１接触端子による通電によって生じる電位差を計測するための一対の第２接触端子を前記側面に接触させることを特徴とする。

前記一対の第１接触端子と前記一対の第２接触端子とを、前記第１及び第２端子部のそれぞれの側面にそれぞれ１本ずつ接触させることを特徴とする。
例えば以下の通りである。

前記側面のうちの一方側に前記第１接触端子を接触させ、前記側面のうちの他方側には前記第２接触端子を接触させることを特徴とする。

前記側面のうちの一方側に第１接触端子の一方と前記第２接触端子の一方とを接触させ、前記側面のうちの他方側には前記第１接触端子の他方と前記第２接触端子の他方とを接触させることを特徴とする。

前記側面のうちの一方側の側面における前記第１接触端子又は前記第２接触端子の接触位置と前記側面のうちの他方側の側面における前記第１接触端子又は前記第２接触端子の接触位置とを（前記本体部の幅方向に）対向した位置とすることを特徴とする。

前記側面のうちの一方側の側面における前記第１接触端子又は前記第２接触端子の接触位置と前記側面のうちの他方側の側面における前記第１接触端子又は前記第２接触端子の接触位置とを対向していない位置とすることを特徴とする。

本発明の他の観点によれば、本体部（抵抗部）と、前記本体部の（長手方向）両端から延びる（面状の）第１及び第２端子部とを備えたチップ形抵抗素子であって、前記第１及び第２端子部の（前記両端間を結ぶ方向と面内方向で交差する方向に形成された前記第１及び第２端子部の側面）側面（短手方向に露出する側面）に電流を流すため又は電位差を計測するための接触端子による打ち傷が形成されていることを特徴とする抵抗素子が提供される。
前記第１及び第２端子部の表面は、金属被膜により被覆されていることを特徴とする。

さらに、電流監視ＩＣを有し、前記電流監視ＩＣと前記第１及び第２端子部の上面との間にワイヤが形成され、前記第１及び第２端子部の上面はスムーズな（打ち傷のない）面を有しているのが好ましい。

本発明によれば、端子部の表面に接触端子を接触させないため、表面に疵をつけることなく、抵抗素子の抵抗値を測定することができる。このため、例えば、ボンディングワイヤを端子部に接合する場合に、密着強度の低下を防止することができる等の効果がある。

本発明の実施の形態による抵抗素子について、シャント抵抗器を例にして説明するための図である。 図１のシャント抵抗器の側部に測定用のプローブを当てた様子を示す図である。 本実施の形態によるシャント抵抗器を基板配線に実装した様子を示す図である。 図４（Ａ）から図４（Ｃ）までは、４端子測定における、電圧端子と電流端子との抵抗素子への当て方の一例を示す図である。 シャント抵抗器の端子部の側部に電流端子、電圧端子（プローブ）を当てる方法の一例を示す図である。 本実施の形態による抵抗素子の抵抗値測定方法の流れを示すフローチャート図である。 本実施の形態によるシャント抵抗器の形状例を示す図である。 従来方法によりシャント抵抗器の端子部にプローブを当てた様子を示す図である。 基板配線にシャント抵抗器の端子部を配置し、電流監視ＩＣとシャント抵抗器の端子部とボンディングワイヤにより結線した従来の構造例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態による抵抗素子の抵抗値測定方法について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施の形態による抵抗素子について、シャント抵抗器を例にして説明するための図である。シャント抵抗器は、平板状またはリボン状の金属材を屈曲して抵抗体として用い、その両端に電極を配設したものであり、この低抵抗器は、放熱性が良好で電流容量が大きくとれるため、電流検出用抵抗器等に広く用いられている。抵抗素子の電極構造としては、上述した金属材にめっき電極を形成することが一般に行われている。

図１（ａ）の斜視図に示すように、シャント抵抗器Ａは、本体部１と、その長手方向の両端に位置する第１端子部３及び第２端子部５を有している。第１及び第２端子部３，５は、それぞれ下面３ｄ，５ｄ（第１接触面）、上面３ｃ，５ｃ（ワイヤなどの電流配線と接触する実装面：第２接触面）、長手方向の端部３ｅ，５ｅ、短手方向に露出する側部（側面）３ａ，３ｂ、側部（側面）５ａ，５ｂを有している。また、図１（ｂ）の断面図に示すように、本体部１、第１及び第２端子部３，５ともに、Ｃｕなどの金属材と、その表面を被覆するＮｉＰなどの被覆膜とを有している。

尚、本明細書において、長手方向、短手方向という用語は便宜上用いたものであり、長手方向とは抵抗器を利用する場合の電流が流れる方向であり、寸法により限定したものではない。

抵抗用材料としては、Ｃｕ、Ｃｕ−Ｎｉ系、Ｃｕ−Ｍｎ系などの金属の板材を用い、或いは、それに無電解めっき法によりＮｉ−Ｐ被膜を形成したものが用いられることができる。特に、端子部の表面（上面、下面）に被覆をすることで、金属材を保護することができる。Ｐの含有量により、耐薬品性を挙げたり、被膜硬度を上げたりすることができる。

図２は、図１のシャント抵抗器Ａの第１及び第２端子部３，５の側部にプローブ（接触端子）Ｐ_１からＰ_４までを当てて４端子測定を行う様子を示す図である。図３は、本実施の形態によるシャント抵抗器における４端子測定を行った後に、シャント抵抗器Ａを基板配線２に実装した様子を示す図であり、図９に対応する図である。図９の場合と異なり、第１及び第２端子部３，５の端子部の実装面（下面）や上面に測定用プローブを当てることに起因するプローブの当接による打ち傷がなく、側部３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂの少なくともいずれかの面にプローブ打痕１１が見られる。従って、電流監視ＩＣ６からのワイヤ７の端子部の上面への密着性や基板配線２への実装時の密着を確保し易いという利点がある。

図４は、本実施の形態によるシャント抵抗器Ａの抵抗を測定するための４端子測定の様子を模式的に示す図であり、図４（Ａ）は、電圧端子Ｐ_１、Ｐ_２を、側部３ｂ，５ｂ（図２、図３）に、電流端子Ｐ_３、Ｐ_４を、側部３ａ，５ａの電圧端子Ｐ_１、Ｐ_２の対向位置に当てて抵抗の４端子測定を行った図である。図４（Ｂ）は、電圧端子Ｐ_１、Ｐ_２を、側部３ｂ，５ｂに、電流端子Ｐ_３、Ｐ_４を、側部３ａ，５ａの電圧端子Ｐ_１、Ｐ_２と異なる対向する位置に当てて抵抗の４端子測定を行った図である。図４（Ｃ）は、電圧端子Ｐ_１、Ｐ_２を、側部３ｂ，５ａに、電流端子Ｐ_３、Ｐ_４を、側部３ａ，５ｂに当てて抵抗の４端子測定を行った図である。

いずれの場合にも、第１端子部３，第２端子部５の側部の面にプローブ端子Ｐをあてることにより、第１端子部３、第２端子部５の表面にはプローブの打ち疵がつかない。

端子部の上面又は下面にプローブを当てる従来方式では、例えば、端子部の裏面に電流端子を当てて、その反対側の表面に電圧端子を当てることもある。このような場合に、電流密度が高い部分において電圧端子を当てることになる可能性が高く、正確な電圧を測定することができないという問題点がある。本実施の形態による方式であれば、電圧測定時における電流（２１）の影響を受けにくい位置に電圧端子Ｐ_１，Ｐ_２をあてるために、より正確な電圧の検出が可能となる。

図５は、シャント抵抗器Ａの第１及び第２端子部３，５の側部３ａ，５ａ又は３ｂ，５ｂに電流端子、電圧端子（プローブ）を当てる方法の一例を示す図である。図５に示すように、プローブＰ_１、Ｐ_２（図４（ａ）の例）を備えたプローブ治具Ｔなどを用いて、シャント抵抗器Ａの第１及び第２端子部３，５の側部３ｂ，５ｂの面に垂直な方向にプローブＰ_１、Ｐ_２を平行移動等させて、側部３ｂ，５ｂの面にプローブＰ_１、Ｐ_２の先端を当接させるようにすれば良い。プローブ治具Ｔの構造を適宜変更することで、図４のプローブ端子の当て方に応じて精度の良い電圧測定を行うことができる。

すなわち、従来技術のような、端子部の上面又は下面にプローブを当てる方式では、チップの位置決めを、図４の上下左右から行う必要がある。一方、図４、図５に示すように、第１及び第２端子部３，５の側面にプローブを当てる本実施の形態による方式では、上下方向はプローブ治具ＴとプローブＰ_１、Ｐ_２の配置により予め位置決めが可能であり、図４の左右方向の位置決めのみを行えば良いため、検測工程において位置決めのための操作や処理が簡単になるという利点がある。さらに、第１及び第２端子部３，５の幅は決まっているため、電流端子と電圧端子を位置的に離れた側部の面に当てることで電流端子と電圧端子とを距離的に離すことができる。

図６は、本実施の形態による抵抗素子の抵抗値測定方法の流れを示すフローチャート図である。まず、ステップＳ１で処理を開始すると（Ｓｔａｒｔ）、ステップＳ２において、シャント抵抗器Ａを準備する。ステップＳ３で、プローブＰとシャント抵抗器Ａの左右方向（図４、図５）の位置決めを行い、ステップＳ４で、図４、図５に示すようにプローブの先端をシャント抵抗器Ａの端子部に当てる。ステップＳ５において、第１のプローブ対（Ｐ_３、Ｐ_４）に電流を流して第２のプローブ対（Ｐ_１、Ｐ_２）により電圧を測定する。ステップＳ６において、必要に応じて、本体部を加工等することで抵抗値を調整し、ステップＳ７で、図３に示すようにワイヤーボンディングを行う。以上のステップにより、シャント抵抗器Ａを基板配線に実装し、電流監視ＩＣとワイヤで接続することができる。

図７（ａ）は、本実施の形態によるシャント抵抗器Ａの形状例を示す図である。図７（ａ）に示す構造Ｂでは、本体部１が第１及び第２端子部３，５よりも隆起した構造となっており、かつ、第１端子部３と第２端子部５の下面の法線方向の位置がｔだけ差があるように構成されている。プローブを当てる場合には、ｔの差を考慮する必要がある。

尚、抵抗材料としては、例えば、Cu,Cu-Ni系、Cu-Mn系などの金属の板材を折り曲げ加工したものや、それらの板材に無電解めっき法によりNi-P被膜からなる金属被膜を形成したもの、電解めっき法によりＮｉ被膜からなる金属被膜したものなどを用いることができる。

また、本体部１と第１及び第２端子部３，５とは別部材で形成してもよい。例えば、本体部１としてはCu-Ni系、Cu-Mn系などの抵抗材を用い、第１及び第２端子部３，５としてはCuを用いて、本体部１と第１及び第２端子部３，５とを、レーザーや電子ビームなどにより溶接して図７（ａ）の構造を形成しても良い。

尚、図７（ｂ）に示す構造では、本体部と端子部との高さが変わらない構造となっており、このような構造に本発明を適用することもできる。その他の構造でも良い。

以上に説明したように、本発明の実施の形態によれば、本体部の両端に端子部を有するシャント抵抗器において、端子部表面（上面）へのボンディングワイヤを固定する場合には良好な密着を得ることができる。

本実施の形態において４端子法を用いた場合を説明したが、２端子法でも本発明を適用できる。

尚、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、抵抗素子に利用可能である。

Ａ、Ｘ…シャント抵抗器（抵抗素子）、１…本体部、２…基板配線、３…第１端子部、３ａ，３ｂ…側部、４…基板配線、５…第２端子部、５ａ，５ｂ…側部、６…電流監視ＩＣ、７…ワイヤ。

Claims (5)

1. 本体部と、前記本体部の両端に設けられる第１及び第２端子部と、を備えた平板状の金属材からなるシャント抵抗器の抵抗値を測定する抵抗値測定方法であって、
   前記第１及び第２端子部の側面に、一対の第１接触端子を接触させて前記本体部に電流を流すことを特徴とする、前記シャント抵抗器の抵抗値測定方法。
2. 前記一対の第１接触端子による通電によって生じる電位差を計測するための一対の第２接触端子を前記側面に接触させることを特徴とする請求項１に記載のシャント抵抗器の抵抗値測定方法。
3. 前記一対の第１接触端子と前記一対の第２接触端子とを、前記第１及び第２端子部のそれぞれの側面にそれぞれ１本ずつ接触させることを特徴とする請求項２に記載のシャント抵抗器の抵抗値測定方法。
4. 本体部と、前記本体部の両端から延びる第１及び第２端子部と、を備えた平板状の金属材からなるシャント抵抗器であって、
   前記第１及び第２端子部の側面に電流を流すため又は電位差を計測するための接触端子による打ち傷が形成されていることを特徴とするシャント抵抗器。
5. 前記第１及び第２端子部の表面は、金属被膜により被覆されていることを特徴とする請求項４に記載のシャント抵抗器。

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