JP6528369B2 - シャント抵抗器およびその実装方法 - Google Patents

Description

本発明は、電極間に流れる電流値を検出するためのボンディングワイヤが接続されるシャント抵抗器に関する。

従来、シャント抵抗器にボンディングワイヤを接続する際には、ボンディングワイヤが接続される一面をカメラ等で撮影した上でその接続位置が決定される。具体的には、特許文献１に記載のように、撮影した画像をもとに、ボンディングワイヤが接続される一面とその下層に位置するはんだとの境界線のエッジを検出し、ワイヤボンダにシャント抵抗器の位置を認識させる。ワイヤボンダは、エッジ検出された境界線の一点を原点として、ワイヤをボンディングする位置を決定する。

特開２０１４−７８５３８号公報

しかしながら、はんだ、および、はんだと接触するシャント抵抗器の一部（特許文献１における第１接続部）の光の反射率が互いに近い値であったり、互いが近接している場合には、はんだと第１接続部との間のコントラストが十分に得られず、エッジの検出が正しく行われない虞がある。エッジの検出が不十分な場合、ワイヤボンダはシャント抵抗器の位置を正しく認識することができず、ワイヤのボンディング位置の決定に必要な原点を誤ってしまう虞がある。

本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、ワイヤボンダがワイヤのボンディング位置を正しく認識することのできるシャント抵抗器、およびその実装方法を提供することを目的とする。

ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するために、本発明は、２つの電極（２００）間を架橋して、電極間の電圧に基づいて電極間に流れる電流値を検出するためのボンディングワイヤ（４００）が接続されるシャント抵抗器であって、導電性接着材（３００）を介して電極に電気的に接続され、電流を入出力するための一対の電流用端子（１０）と、２つの電流用端子の間を板状に延設され架橋する架橋部（２０）と、を備え、ボンディングワイヤが接続される一面を正面視し、静止画として撮影されたとき、架橋部における導電性接着材とオーバーラップしない位置に、画像のエッジとなるエッジ辺（４０ａ〜４０ｃ）を少なくとも一箇所以上有し、エッジ辺におけるエッジは、電流用端子と導電性接着材との間に生じるエッジに較べて、エッジの強さが大きく、ボンディングワイヤが接続される一面を正面視したとき、架橋部における架橋部の延設方向に沿う側面であって、導電性接着材とオーバーラップしない位置に、角部（４０）を一つのみ有し、角部における有角の頂点がエッジ辺における端点となり、角部は、架橋部の側部から突出した矩形の凸部であることを特徴としている。

これによれば、導電性接着材とオーバーラップしない位置にエッジ辺を有し、このエッジ辺のエッジの強さが、電流用端子と導電性接着材との間に生じるエッジに較べて、大きくされているので、ワイヤボンダに対してエッジの位置を正しく認識させることができる。したがって、ワイヤボンダが、ボンディングワイヤの接続位置の決定に必要な原点の位置を正しく認識することができる。

第１実施形態にかかるシャント抵抗器の概略構成を示す斜視図である。 はんだ付け工程を示す上面図である。 原点決定工程、および、第１／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。 変形例にかかるシャント抵抗器の概略構成を示す斜視図である。 第２実施形態にかかるシャント抵抗器の概略構成を示す上面図である。 第３実施形態にかかるシャント抵抗器の概略構成を示す斜視図である。 撮像時の光源位置と影の位置を示す断面図である。 その他の実施形態にかかるシャント抵抗器の概略構成を示す斜視図である。

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。また、方向として、ｘ方向と、ｘ方向に直交するｙ方向と、ｘ方向とｙ方向により規定されるｘｙ平面に直交するｚ方向と、を定義する。つまり、ｘ方向、ｙ方向、および、ｚ方向は互いに一次独立である。

（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の概略構成について説明する。

図１に示すように、このシャント抵抗器１００は、ｘｙ平面に沿う面を有し、ｘ方向に並ぶ２つの電極２００を互いに電気的に接続する。ここで説明するシャント抵抗器１００は、一方の第１電極２００ａと他方の第２電極２００ｂとを接続している。

シャント抵抗器１００は、導電性接着材としてのはんだ３００を介して電極２００に接続される一対の電流用端子１０と、電流用端子１０間を架橋する架橋部２０と、電流用端子１０と架橋部２０とを繋ぐ仲介部３０とを備えている。

電流用端子１０は、図１に示すように、第１電極２００ａに接続される第１端子１０ａと、第２電極２００ｂに接続される第２端子１０ｂとを有している。電流用端子１０は、ｘｙ平面の沿う面状であり、はんだ３００と接触する面と反対の面１１は、図示しないボンディングワイヤが接続可能になっている。なお、この面は、ボンディングワイヤが接続される一面１１と記載することがある。

架橋部２０は、ｘｙ平面に沿う板状の部材であり、ｘ方向に延設されて第１端子１０ａと第２端子１０ｂとを電気的に接続している。架橋部２０は、ｚ方向において電流用端子１０よりも高い位置に形成されている。架橋部２０と電流用端子１０は仲介部３０を介して一体的に形成されている。すなわち、架橋部２０と第１端子１０ａは第１仲介部３０ａを介して接続され、架橋部２０と第２端子１０ｂは第１仲介部３０ｂを介して接続されている。このシャント抵抗器１００をｙ方向から正面視した場合、その形状は、架橋部２０を上底とし、仲介部３０を脚部とする略台形を成している。

また、架橋部２０は、ボンディングワイヤが接続される一面１１を正面視したとき、すなわちシャント抵抗器１００をｚ方向から正面視したとき、架橋部２０における、架橋部２０の延設方向（ｘ方向）に沿う側部２０ａであって、はんだ３００とオーバーラップしない位置に、少なくとも一箇所の角部を有している。本実施形態における角部は架橋部２０の側部２０ａからｙ方向に突出した矩形の凸部４０である。

この凸部４０は３辺から構成されている。具体的には、架橋部２０の側部２０ａに直交し、ｙ方向に沿う２辺４０ａ，４０ｂと、ｘ方向に沿う辺４０ｃと、から構成されている。そして、辺４０ａと辺４０ｃとの交点が有角（具体的には９０度）の頂点Ａを成し、辺４０ｂと辺４０ｃとの交点が有角の頂点Ｂを成している。ここに説明した辺４０ａ，４０ｂ，４０ｃが特許請求の範囲に記載のエッジ辺に相当し、点ＡおよびＢがエッジ辺における端点に相当する。

なお、このシャント抵抗器１００は、電流用端子１０、架橋部２０、仲介部３０、および、凸部４０が一体的に形成されており、プレス加工などの一般的な方法により成型することができる。

図示しないワイヤボンダは、シャント抵抗器１００に対して電極２００の反対側に設置されている。ワイヤボンダは、シャント抵抗器１００をｚ方向から撮影するとともに、撮影によって得られる静止画に基づいてボンディングワイヤの接続位置を決定し、ボンディングワイヤを電流用端子１０のｘｙ平面に沿う面に接続する。

次に、本実施形態に係るシャント抵抗器１００の作用効果について説明する。

ところで、はんだ３００は所謂フィレット形状を形成するため、ワイヤボンダによってｚ方向から撮影された静止画では、はんだ３００と電流用端子１０は平面的に隣接して撮像される。よって、はんだ３００および電流用端子１０の反射率が近い値となる場合には、互いの境界線が不明瞭になり、はんだ３００と電流用端子１０の間のコントラストが確保できない。このため、はんだ３００と電流用端子１０との境界線においてエッジを検出することが困難であり、ボンディングワイヤの接続位置の決定に必要な原点を誤ってしまう虞がある。

これに対して、このシャント抵抗器１００は凸部４０を有している。この凸部４０は、架橋部２０における、はんだ３００とオーバーラップしない位置に形成されている。このため、ワイヤボンダによってｚ方向から撮影された静止画において、はんだ３００と凸部４０が隣接することはない。よって、はんだ３００とシャント抵抗器１００、ひいては凸部４０の反射率が互いに近い値であっても、辺４０ａ，４０ｂ，４０ｃが画像のエッジを成すエッジ辺となり得る。すなわち、辺４０ａ，４０ｂ，４０ｃのエッジは、電流用端子１０とはんだ３００との間に生じるエッジに較べて、エッジの強さが大きいエッジとなる。したがって、ワイヤボンダは、エッジ辺の端点の一つをボンディングワイヤの接続位置の決定に必要な原点として、正しく認識することができる。なお、エッジの強さとは、隣接した２つの領域の境界において、境界をまたぐ２つの画素出力の値の変化の大きさを示す。エッジの強さが大きいとは、２つの画素出力の差が大きく、画素間の出力勾配が大きいことを示し、勾配が大きいほどコントラストが大きくなる。

さらに、本実施形態における架橋部２０は、ｚ方向において、電流用端子１０よりも高い位置に形成されている。換言すれば、架橋部２０は、電流用端子１０よりもワイヤボンダ側に位置している。ワイヤボンダに搭載される撮像装置の被写界深度を凸部４０に合わせ、ワイヤボンダから見て凸部４０の後方を被写界深度外になるようにすれば、凸部４０にピントが合い、凸部４０の後方は像がぼけた状態となる。これによって、辺４０ａ，４０ｂ，４０ｃは画像のエッジを成すエッジ辺となる。したがって、ワイヤボンダは、エッジ辺の端点の一つをボンディングワイヤの接続位置の決定に必要な原点として正しく認識することができる。

次に、図２〜図４を参照して、本実施形態に係るシャント抵抗器１００の実装方法について説明する。

まず、はんだ付け工程を実施する。はんだ付け工程は、電極２００にシャント抵抗器１００をはんだ３００を介して電気的に接続する工程である。図２に示すように、シャント抵抗器１００の第１端子１０ａと第１電極２００ａとをはんだ３００を挟んで溶着する。また、シャント抵抗器１００の第２端子１０ｂと第２電極２００ｂとをはんだ３００を挟んで溶着する。

次いで、ボンディング工程を実施する。ボンディングワイヤ４００をシャント抵抗器１００に接続する工程である。ボンディング工程は、原点決定工程と、第１座標決定工程と、第２座標決定工程と、ワイヤ接続工程と、を有している。

原点決定工程は、ボンディングワイヤ４００の接続位置、つまり座標を決定するための基準となる原点を決定する工程である。この工程では、まず、ワイヤボンダが、ｚ方向からボンディングワイヤ４００を接続する一面１１が見えるように、シャント抵抗器１００を静止画として撮影する。そして、撮影された静止画に画像処理を施す。具体的には、エッジ検出を行う。エッジ検出の具体的な方法はとくに問わないが、キャニー法や二次微分法を用いることが一般的に行われる。上記したように、このエッジ検出の処理により、エッジ辺に相当する辺４０ａ，４０ｂ，４０ｃにおいて強くエッジが検出される。ワイヤボンダは、図３に示すように、例えば、辺４０ａの端点であり、辺４０ｃの端点でもある頂点Ａを原点として決定する。

次いで、第１座標決定工程を実施する。この工程では、原点Ａの座標に基づいて、ボンディングワイヤ４００のうち第１ボンディングワイヤ４００ａの接続位置Ｐ（第１座標）をワイヤボンダに記憶させる。本実施形態では、図３に示すように、原点Ａから、ｙ方向に距離ａ、ｘ方向に距離ｂだけ離れた位置であって、第１端子１０ａの一面１１上の一点を第１ボンディングワイヤ４００ａの接続位置である第１座標Ｐ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Ｐの座標に基づいて、第２ボンディングワイヤ４００ｂの接続位置Ｑ（第２座標）をワイヤボンダに記憶させる。本実施形態では、図３に示すように、第１座標Ｐを基準とし、第１座標Ｐから所定距離ｃだけ離れた位置を第２座標Ｑとして確定させる。

次いで、ワイヤ接続工程を実施する。図４に示すように、ワイヤボンダに記憶させた第１座標Ｐおよび第２座標Ｑに基づいて、各座標の位置にそれぞれボンディングワイヤ４００を電気的に接続する。

以上の工程を経て、電極２００に接続されたシャント抵抗器１００に対して、正確な位置にボンディングワイヤ４００を接続することができる。

なお、原点として選択される点は点Ａに限定されず、点Ｂを原点して設定してもよい。また、側部２０ａと辺４０ａの交点、あるいは、側部２０ａと辺４０ｂの交点もエッジ辺の端点に相当し、これらの点を原点に選んでもよい。

（変形例）
上記形態では、角部として凸部４０を有する構成について説明した。ただし、角部の形状は凸部４０のような凸形状に限定されるものではなく、角部の一部の辺がエッジ辺となり、さらにエッジ辺における端点が原点と認識されるように構成されていればよい。

例えば、図５に示すように、角部は架橋部２０の側部２０ａに形成された切り欠き状の凹部５０であってもよい。この例における凹部５０は矩形であり、３辺から構成されている。具体的には、架橋部２０の側部２０ａに直交し、ｙ方向に沿う２辺５０ａ，５０ｂと、ｘ方向に沿う辺５０ｃと、から構成されている。そして、辺５０ａと辺５０ｃとの交点が有角（具体的には２７０度）の頂点Ｃを成し、辺５０ｂと辺５０ｃとの交点が有角の頂点Ｄを成している。ここに説明した辺５０ａ，５０ｂ，５０ｃが特許請求の範囲に記載のエッジ辺に相当し、点ＣおよびＤがエッジ辺における端点に相当する。

（第２実施形態）
第１実施形態およびその変形例では、角部が架橋部２０の一方の側部２０ａにのみ形成された例を説明した。しかしながら、角部は側部２０ａの反対の側部２０ｂに形成されてもよいし、側部２０ａおよび側部２０ｂのいずれにも形成されてもよい。

とくに、本実施形態では、図６に示すように、架橋部２０をｘ方向に貫く仮想線Ｌを対称軸として、角部が線対称に形成される例を説明する。本実施形態におけるシャント抵抗器１１０は、第１実施形態と同様の形状を成す凸部４１が側部２０ａに形成され、さらに、仮想線Ｌを挟んで反対側の側部２０ｂに凸部４２が形成されている。凸部４１と凸部４２は仮想線Ｌに対して線対称の形状をしている。

この形態においても、第１実施形態と同様に、凸部４１または凸部４２がそれぞれエッジ辺を有し、且つ、有角の頂点を有しているので、エッジ検出によってワイヤボンディングのための原点を決定することができる。さらに、シャント抵抗器１１０は、仮想線Ｌに対して線対称であるから、シャント抵抗器１１０をｘｙ平面において１８０度回転させても撮像時のシャント抵抗器１１０の形状を、回転前後で大きく変えることなくシャント抵抗器１１０を実装することができる。つまり、実装時のシャント抵抗器１１０の向きの制限を緩和することができる。

（第３実施形態）
第１実施形態および第２実施形態では、シャント抵抗器（１００，１１０）エッジ辺を構成する要素として角部（４０，４１，４２，５０）を有する構成について説明したが、エッジ辺を構成する要素が角部であることに限定されない。例えば、図７に示すように、シャント抵抗器１２０が、架橋部２０に孔部６０を有する構成としてもよい。

このような構成では、孔部６０の開口端を成す輪郭線６０ａがエッジ辺となる。具体的には、この孔部６０の輪郭線６０ａにおいて、架橋部２０を構成する面の向きが不連続となっており、エッジの強さを、電流用端子１０とはんだ３００との間に生じるエッジに較べて、大きくすることができる。

とくに、図８に示すように、ｚ方向に対して斜めに光源５００からの光を当てるようにすれば、孔部６０によって架橋部２０に影６０ｂを生じさせることができ、この影６０ｂによってコントラストを強調することができる。よって、孔部６０における輪郭線６０ａのエッジの強さを、より大きくすることができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記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。

上記した各実施形態では、シャント抵抗器１００，１１０，１２０をｙ方向から正面視した場合、その形状が、架橋部２０を上底とし、仲介部３０を脚部とする略台形を成している例を示した。しかしながら、これに限定されるものではない。例えば、図９に示すように、シャント抵抗器１３０は、仲介部３０を有さない平板状であっても良い。この例におけるシャント抵抗器１３０は、角部として、架橋部２０の側部２０ａからｙ方向に突出した凸部４３を有している。

また、第１実施形態および第２実施形態では、角部として、矩形の凸部４０，４１，４２や矩形の凹部５０を有する構成について示したが、矩形である必要はない。例えば、角部は、架橋部２０の側部２０ａから三角形状に突出していても良いし、くさび状に切り欠きが形成されても良い。また、第３実施形態では、孔部６０の輪郭線６０ａをエッジ辺とする例について示したが、必ずしも孔が穿たれている必要はなく、レーザによる印字によってエッジ辺が描画されても良いし、レジスト膜を塗布してエッジ辺を形成しても良い。すなわち、架橋部２０において、はんだ３００とオーバーラップしない位置に、画像のエッジとなるエッジ辺を少なくとも一箇所以上有し、該エッジ辺におけるエッジが、電流用端子１０とはんだ３００との間に生じるエッジに較べて、エッジの強さが大きくされていれば良い。

１０…電流用端子，２０…架橋部，３０…仲介部，４０…凸部（角部），４０ａ〜４０ｃ…エッジ辺，２００…電極，３００…はんだ（導電性接着材）

Claims (4)

1. ２つの電極（２００）間を架橋して、前記電極間の電圧に基づいて前記電極間に流れる電流値を検出するためのボンディングワイヤ（４００）が接続されるシャント抵抗器であって、
   導電性接着材（３００）を介して前記電極に電気的に接続され、電流を入出力するための一対の電流用端子（１０）と、
   ２つの前記電流用端子の間を板状に延設され架橋する架橋部（２０）と、を備え、
   前記ボンディングワイヤが接続される一面を正面視し、静止画として撮影されたとき、
   前記架橋部における前記導電性接着材とオーバーラップしない位置に、画像のエッジとなるエッジ辺（４０ａ〜４０ｃ）を少なくとも一箇所以上有し、
   前記エッジ辺におけるエッジは、前記電流用端子と前記導電性接着材との間に生じるエッジに較べて、エッジの強さが大きく、
   前記ボンディングワイヤが接続される一面を正面視したとき、
   前記架橋部における前記架橋部の延設方向に沿う側面であって、前記導電性接着材とオーバーラップしない位置に、角部（４０）を一つのみ有し、
   前記角部における有角の頂点が前記エッジ辺における端点となり、
   前記角部は、前記架橋部の側部から突出した矩形の凸部であることを特徴とするシャント抵抗器。
2. 前記ボンディングワイヤが接続される一面を正面視したとき、
   前記角部は、前記架橋部の延設方向に対して線対称に形成さ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. 請求項１又は２に記載のシャント抵抗器の実装方法であって、
   前記電流用端子を、前記電極に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、前記ボンディングワイヤのうち、第１ボンディングワイヤおよび第２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、を備え、
   該ボンディング工程は、
   前記ボンディングワイヤが接続される前記一面のうち、前記第１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ボンディングワイヤを接続し、前記第２座標に前記第２ボンディングワイヤを接続するワイヤ接続工程と、を有し、
   前記原点は、前記ボンディングワイヤが接続される一面を正面視したとき、前記エッジ辺の端点であることを特徴とするシャント抵抗器の実装方法。
4. 前記エッジ辺は、画像処理におけるエッジ検出により検出されることを特徴とする請求項３に記載のシャント抵抗器の実装方法。
   

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