JP6709584B2 - 抵抗値測定用導電材、導電材の抵抗値測定装置、および電流検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、各種導電材の体積抵抗率等の抵抗値測定に適した導電材の形状、該導電材を用いた抵抗値測定装置、および該導電材を用いた電流検出装置に関する。

リードフレーム、バスバー、電極材、抵抗材などのように、電子機器に各種導電材が用いられている。具体的には、Ｃｕ系、Ｃｕ−Ｎｉ系、Ｃｕ−Ｍｎ系、Ｎｉ−Ｃｒ系など、耐熱性、導電性、抵抗温度係数特性など、必要な特性に応じて様々な合金が存在する。このような非鉄金属の体積抵抗率及び導電率を測定する標準として、日本工業規格（ＪＩＳ−）Ｈ０５０５「非鉄金属材料の体積抵抗率及び導電率測定方法」が知られている。

ＪＩＳ−Ｈ０５０５では、「体積抵抗率及び導電率は、試験片の電気抵抗、平均断面積及び電気抵抗測定間の長さから算出する平均断面積法、または試験片の電気抵抗、質量、比重、試験片の長さ及び電気抵抗測定間の長さから算出する重量法によって求める。測定対象である試料から採取する試験片は、長さ３５０ｍｍ以上で、電気抵抗１０μΩ以上のものとする。」と規定されている。

上記規格の体積抵抗率の測定方法によると、サンプル形状が長さ３５０ｍｍ以上であり、このため測定システムもこれに合わせる必要がある。つまり、サンプルが入れられる程度の大きさの温度槽が必要であり、効率化のため複数サンプルを同時に測定する場合は、さらに大型の測定システムが必要となる。サンプル自体を小型にすれば測定システムの小型化も可能だが、小型サンプルだと電圧検出用プローブを当てる位置が少しずれただけで測定値が異なってしまい、測定精度のばらつきを生じる。

本発明は、上述の事情に基づいてなされたもので、小型サンプルで体積抵抗率等の抵抗値を精度良く効率的に測定でき、且つ測定にかかるサンプル素材の使用量の削減を図ることができる抵抗値測定用導電材、導電材の抵抗値測定装置、および電流検出装置を提供することを目的とする。

本発明の導電材の抵抗値測定装置は、所定の導電材からなる長尺の本体部と、該本体部の長さ方向の両端部を通電のための一対の通電接続部とし、一対の通電接続部の間に、電圧を検出するための少なくとも一対の検出端子接続部を備えた抵抗値測定用導電材と、前記通電接続部に接続され、電源と接続された電流配線と、前記検出端子接続部に接続され、本体部の電圧降下を測定するための検出端子と、を備え、
前記本体部と通電接続部と検出端子接続部は、前記所定の導電材により一体形成されたものであり、
前記検出端子接続部は、前記通電接続部の配置方向に延在し前記本体部と離間した一対の第１端子部と、それぞれの第１端子部と前記本体部とを接続する第２端子部とによりＬ字状に形成され、
前記検出端子は、Ｌ字状の検出端子接続部において、前記第１端子部に接続される、ことを特徴とする。

本発明の抵抗値測定用導電材によれば、本体部と通電接続部と検出端子接続部は、所定の導電材により一体形成されたものであり、検出端子接続部は、通電接続部の配置方向に延在し本体部と離間した一対の第１端子部と、それぞれの第１端子部と本体部とを接続する第２端子部と、からなるので、通電接続部に電流配線を接続して電流を供給し、電圧を検出する検出端子を第１端子に接続するのみで、小型サンプルで体積抵抗率等の抵抗値を精度良く効率的に測定でき、且つ測定にかかるサンプル素材の使用量の削減を図ることができる。

本発明の一実施例の抵抗値測定用導電材の、（ａ）は平面図であり、（ｂ）および（ｃ）は両側面図である。 本発明の一実施例の導電材の抵抗値測定装置の斜視図である。 上記抵抗値測定装置の分解斜視図である。 電圧を検出するための検出端子接続部における電位分布を示す図であり、（ａ）は比較例としてのＩ字状端子部の電位分布を示し、（ｂ）は本発明のＬ字状端子部の電位分布を示す。 本発明の一実施例の抵抗値測定用導電材の製造方法の説明図である。 本発明の他の実施例の抵抗値測定用導電材の製造方法の説明図である。 本発明の他の実施例の抵抗値測定用導電材の平面図である。 上記導電材を用いた抵抗値測定装置の斜視図である。 検出端子接続部の他の構成例を示す平面図である。 本発明の抵抗値測定装置を電気回路の電流検出回路として構成した例を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について、図１乃至図９を参照して説明する。なお、各図中、同一または相当する部材または要素には、同一の符号を付して説明する。

図１は本発明の一実施例の抵抗値測定用導電材を示す。この導電材１０は、例えばＣｕ系、Ｃｕ−Ｎｉ系、Ｃｕ−Ｍｎ系、Ｎｉ−Ｃｒ系などの所定の金属からなる長尺の本体部１１と、該本体部の長さ方向の両端部を通電のための一対の通電接続部１２としている。ここには、電流配線との接続のために貫通孔１４ａが設けられている。

そして、一対の通電接続部１２の間に、本体部より延出し、電圧を検出するための少なくとも一対の検出端子接続部１３を備える。ここで、本体部１１と通電接続部１２と検出端子接続部１３は、前記所定の導電材により一体形成されたものである。検出端子接続部１３は、通電接続部の配置方向に延在し本体部と離間した一対の第１端子部１３ａと、それぞれの第１端子部と本体部とを接続する第２端子部１３ｂと、からなる。

図２は、本発明の一実施例の導電材の抵抗値測定装置を示す。この装置は、上記抵抗値測定用導電材１０を電流配線パターン２１に、固定ネジ１４により測定台２０に組み付けた抵抗値測定装置である。すなわち、抵抗値測定用導電材１０の通電接続部１２が電源と接続された電流配線パターン２１に接続され、電流Ｉが本体部１１に流れ、検出端子接続部１３間の本体部の長さＬｄに生じた電圧Ｖが図示しないプローブを介して電圧検出装置により検出される。

ここで、本体部１１の幅と厚みは一定に製作され、本体部に沿って、一定の断面積Ｓが得られる。検出端子接続部１３間の電圧Ｖと、電流Ｉと、本体部１１の断面積Ｓ（ｃｍ^２）と、検出端子接続部１３間の長さＬｄ（ｃｍ）とから、体積抵抗率ρが、以下の関係式から算出され、導電率σがその逆数として算出される。
ρ＝（Ｖ／Ｉ)×（Ｓ／Ｌｄ） ［Ω・ｃｍ］

図３はこの抵抗値測定装置の分解図である。絶縁体からなる測定台２０には、Ｃｕの板材等により形成された電流配線パターン２１が固定され、この電流配線パターン２１は図示しない電源に接続され、抵抗値測定用導電材１０の本体部１１に電流Ｉが供給される。導電材１０の通電接続部１２には孔１４ａを備え、測定台２０にもネジ孔１４ｂを備え、固定用ネジ１４をこれらの孔に固定することで、抵抗値測定用導電材１０が電流配線パターン２１に接続され、測定台２０に固定される。

図中の破線で示す部分２２には、測定台２０に埋め込まれた電圧検出用プローブの先端２３が突出して配置されている。固定ネジ１４で導電材１０を測定台２０に固定することで、導電材１０の第１端子部１３ａが電圧検出用プローブの先端２３に当接し、図示しない電圧検出装置により、本体部の長さＬｄに生じた電圧Ｖが検出される。すなわち、この導電材の抵抗値測定装置によれば、導電材１０を測定台に固定し、電流Ｉを通電するだけで、接続端子部１３間に生じる電圧Ｖを効率的に測定でき、上記計算式に従って、導電材１０の体積抵抗率等の抵抗値を直ちに算出できる。本発明は、電気抵抗値が低いもの、例えば１００ｍΩ以下の測定をするのに特に有用である。

図４は電圧を検出するための検出端子接続部における電位分布を示す。図４（ａ）は比較例として、検出端子接続部１３の端子部１３ｘをＩ字状（直線状）に形成した場合を示す。この場合には、図中破線で示す電位分布が形成され、端子部１３ｘの本体部１１に近い部分（概ね２ｍｍの範囲）では電位分布が生じており、プローブの先端の当接位置がずれると検出電圧に誤差が生じ、誤差電圧となる。

端子部１３ｘを伸ばせば、プローブの先端の当接位置がずれても、誤差電圧は生じなくなるが、後述するように板材から抵抗値測定用導電材１０を切り出して製作するため、端子部１３ｘを伸ばすと図中ハッチングＸで示す部分迄の板材部分が無駄になる。

これに対して、図４（ｂ）は本発明の実施例として、通電接続部の配置方向に延在し前記本体部と離間した一対の第１端子部１３ａと、それぞれの第１端子部と前記本体部とを接続する第２端子部１３ｂとからなるように、端子部をＬ字状に折り曲げて形成したものである。これにより、第１端子部１３ａ内は略同電位になるため、プローブの接触を容易にするべく大きく形成しても検出位置ズレによる検出誤差がなくなり、且つ図４（ａ）に示すＩ字状に形成するのに対して、板材部分の無駄が減少する。

図５Ａは抵抗値測定用導電材１０の製造方法の一例を示す。まず、体積抵抗率の測定対象とする長方形の板材３０を準備し、図中破線で示す形状に切り出す。切り出された部分が抵抗値測定用導電材１０となる。切り出しは、ワイヤ放電加工によるカット、プレスによる打ち抜き、エッチング加工等により行う。図中、検出端子接続部１３の端子部をＬ字状に形成しているため、長方形の板材３０の寸法を最小限にすることができ、材料の無駄を少なくすることができる。

好ましい寸法としては、長方形の板材３０の長さＬが４０−７０ｍｍ程度であり、幅Ｗが６−８ｍｍ程度であり、本体部１１の幅Ｍが２ｍｍ程度であり、本体部と第１端子部１３ａとは、１ｍｍから３ｍｍの間隔Ｐで離間していて、第２端子部１３ｂの幅Ｑは２ｍｍ以下である。第１端子部１３ａの大きさは電圧検出のプローブが接触できるのに十分な寸法とすべきである。通電端子接続部１２は本実施例では、ネジ止めにより導電材１０を電流配線パターン２２に接続している。このため、本体部１１と通電端子接続部１２との幅が異なる。

本体部１１が通電接続部１２より細いため、本体部内の電位分布が安定し、検出誤差が少なくなる。また、一方の通電接続部から他方の通電接続部まで、本体部１１は同じ幅と厚みを有する。これによっても、検出誤差を少なくすることができる。仮に、幅と厚みが変化する形状であると、電位分布が歪み、検出誤差を生じる。

図５Ｂは抵抗値測定用導電材１０の製造方法の他の例を示す。この例は、複数枚の板材３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを重ねて、一括して放電加工ワイヤ３１により、図中破線で示すパターンに沿って、抵抗値測定用導電材１０を切り出すようにしたものである。この例によれば、複数の板材３０を重ねて加工できるので、効率的に精密な加工が可能となる。そして、放電加工であるので、プレス等の打ち抜きに比べて、加工歪みも無く、抵抗値等の特性測定に好適な導電材１０が得られる。

図６は本発明の他の実施例の抵抗値測定用導電材１０Ａを示し、図７はこの導電材１０Ａを用いた抵抗値測定装置の例を示す。この導電材１０Ａは通電接続部１２ａを本体部１１ａよりも細くすることで、通電点の位置ズレを抑制した例である。検出端子接続部１３は図１に示す導電材１０と同様の構成である。

すなわち、通電接続部１２ａを通電クリップ２５で挟み、電流を本体部１１ａに供給することで、電流は本体部よりも細く且つ中央に配置された通電接続部１２ａから本体部１１ａ内に均一に供給され、通電点の位置ズレを抑制することができる。なお、この実施例では、電圧検出クリップ２６が第１端子部１３ａの同一電位エリアを挟むことで、検出端子接続部１３間の電圧を検出する。

この導電材の抵抗値測定装置においても、導電材１０Ａの通電接続部１２ａを電源に接続した電流クリップ２５で挟み、電流Ｉを通電し、第１端子部１３ａを電圧検出回路に接続した電圧検出クリップ２６で挟むだけで、接続端子部１３間に生じる電圧Ｖを効率的且つ高精度で安定に測定でき、前記計算式に従って、導電材１０Ａの体積抵抗率等の抵抗値を直ちに算出できる。

図８は検出端子接続部の他の構成例を示す。（ａ）は第１端子部１３ａが第２端子部１３ｂから同一方向に折り曲げられた例を示す。（ｂ）は第１端子部１３ａが第２端子部１３ｂからそれぞれ内向に折り曲げられた例を示す。（ｃ）は第２端子部１３ｂを斜めに形成した例を示す。これら端子部の各構成例の作用効果は図４に説明したとおりであり、いずれも電位が均一な広い第１端子部１３ａを本体部１１の近傍に備えることで、電圧検出端子との接続を容易に効率的に行え、且つ材料の無駄を排除できる。

図９は抵抗値測定用導電材を用いた導電材の抵抗値測定装置を電気回路の電流検出回路として構成した例を示す。抵抗値測定用導電材１０は、この実施例では抵抗温度係数（ＴＣＲ）が小さいＣｕ−Ｎｉ系、Ｃｕ−Ｍｎ系、Ｎｉ−Ｃｒ系などの抵抗合金材料を用いることが好ましい。この導電材１０は、長尺の本体部１１と、該本体部の長さ方向の両端部を通電のための一対の通電接続部１２とし、一対の通電接続部の間に、電圧を検出するための少なくとも一対の検出端子接続部１３を備える。

本体部１１と通電接続部１２と検出端子接続部１３は、所定の導電材により一体形成されたものであり、検出端子接続部１３は、通電接続部の配置方向に延在し本体部と離間した一対の第１端子部１３ａと、それぞれの第１端子部と前記本体部とを接続する第２端子部１３ｂとを備える。さらに、通電接続部１２に接続され、電源と接続されたバスバーからなる通電配線２７と、検出端子接続部１３に接続され、本体部１１の電圧降下を測定するためのボンディングワイヤからなる検出端子２８を備え、該検出端子２８は、第１端子部１３ａに接続される。

従って、この電気回路における電流検出装置は、本体部１１の両検出端子接続部１３間の抵抗値Ｒが既知であり、電源と接続されたバスバーからなる通電配線２７に流れる電流Ｉが本体部１１に流れ、両検出端子接続部１３間に生じる電圧Ｖがボンディングワイヤからなる検出端子２８を介して図示しない電圧検出装置で検出され、既知の抵抗値Ｒから電流Ｉが検出される。

それ故、この電流検出装置によれば、体積抵抗率等の抵抗値測定用導電材１０を用い、その既知の抵抗値Ｒから、電気回路における電流検出が可能となる。

これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。例えば、抵抗値等の測定対象としての導電材としてＣｕ系などの金属を例示したが、導電性ポリマーや、Ａｇ系等の金属材とガラス等を混合した導電ペーストを用いて形成された導電性被膜や、所定の金属材をスパッタリング法により堆積させて形成された導電性被膜、電解めっき法または無電解めっき法により形成された導電性被膜など、電気を通す材料であれば、本発明を適用することができる。

本発明は、導電材料の体積抵抗率等の抵抗値測定に好適に利用可能である。

Claims (3)

1. 所定の導電材からなる長尺の本体部と、該本体部の長さ方向の両端部を通電のための一対の通電接続部とし、一対の通電接続部の間に、電圧を検出するための少なくとも一対の検出端子接続部を備えた抵抗値測定用導電材と、
   前記通電接続部に接続され、電源と接続された電流配線と、
   前記検出端子接続部に接続され、本体部の電圧降下を測定するための検出端子と、を備え、
   前記本体部と通電接続部と検出端子接続部は、前記所定の導電材により一体形成されたものであり、
   前記検出端子接続部は、前記通電接続部の配置方向に延在し前記本体部と離間した一対の第１端子部と、それぞれの第１端子部と前記本体部とを接続する第２端子部とによりＬ字状に形成され、
   前記検出端子は、前記第１端子部に接続される、導電材の抵抗値測定装置。
2. 前記本体部と第１端子部とは、１ｍｍから３ｍｍの範囲で離間している、請求項１に記載の導電材の抵抗値測定装置。
3. 前記第２端子部の幅は２ｍｍ以下である、請求項１に記載の導電材の抵抗値測定装置。

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