JP6816815B2 - Current sensor and battery - Google Patents
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Description
本発明は、電流センサ及びバッテリーに関する。 The present invention relates to a current sensor and a battery.
従来、例えばハイブリッド電気自動車(HEV: Hybrid Electric Vehicle)や電気自動車(EV: Electric Vehicle)等のバッテリーの入出力電流の制御等に用いられる電流センサとして、ホールIC等の磁気検出素子を用いて、バッテリーに接続されたバスバー等の導体を流れる入出力電流を計測する電流センサが知られている。また、電流センサに用いられるホールICとして、磁気感度(出力電圧)や零磁場電圧等(以下これらをまとめて「出力信号」という場合がある。)の特性を調整可能なプログラマブルホールIC等が知られている。プログラマブルホールICにはEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)が内蔵され、このEEPROMに出力信号の特性を決定するパラメータが記憶されている。出力信号の特性の調整は、調整用パラメータをEEPROMに新たに入力したり(書き込んだり)、EEPROMに予め記憶されているパラメータを書き換えたりすること等によって行われる。 Conventionally, as a current sensor used for controlling the input / output current of a battery of, for example, a hybrid electric vehicle (HEV) or an electric vehicle (EV), a magnetic detection element such as a Hall IC is used. A current sensor that measures the input / output current flowing through a conductor such as a bus bar connected to a battery is known. Further, as Hall ICs used for current sensors, programmable Hall ICs and the like capable of adjusting characteristics such as magnetic sensitivity (output voltage) and zero magnetic field voltage (hereinafter, these may be collectively referred to as "output signals") are known. Has been done. An EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) is built in the programmable Hall IC, and parameters for determining the characteristics of the output signal are stored in this EEPROM. The characteristics of the output signal are adjusted by newly inputting (writing) the adjustment parameters to the EEPROM, rewriting the parameters stored in advance in the EEPROM, and the like.
ホールIC等の磁気検出素子を用いた電流センサにおいては、磁性体コアの透磁率や、磁気回路(例えば磁性体コア等)の位置や寸法等にバラツキが生じるのは避けがたい。そのため、予め出力信号の特性を調整したホールIC等の磁気検出素子を用いて電流センサを組み上げたとしても、電流センサを組み上げた後における磁気検出素子からの出力信号の特性が、所望の誤差範囲内に入らないことが多い。よって、電流センサの組み上げ後においても所望の出力信号が得られるようにするためには、電流センサを構成する各部品をある程度組み上げた中間部品(「半製品」という場合もある。)において、出力信号の特性を調整するのが望ましい。 In a current sensor using a magnetic detector element such as a Hall IC, it is unavoidable that the magnetic permeability of the magnetic core and the position and dimensions of the magnetic circuit (for example, the magnetic core) vary. Therefore, even if the current sensor is assembled using a magnetic detection element such as a Hall IC whose output signal characteristics are adjusted in advance, the characteristics of the output signal from the magnetic detection element after the current sensor is assembled have a desired error range. Often does not go inside. Therefore, in order to obtain a desired output signal even after the current sensor is assembled, the output is output in an intermediate component (sometimes referred to as a "semi-finished product") in which each component constituting the current sensor is assembled to some extent. It is desirable to adjust the characteristics of the signal.
ところで、各種のセンサには、外的要因により電源電圧が瞬間的に変化した場合であっても安定的に動作させるために、電源端子と接地端子との間に大容量のコンデンサ(キャパシタ)が設けられる場合がある。一方、ホールICを用いた電流センサの出力信号の特性を調整する場合、上記調整用パラメータとして書き込み信号(プログラミング信号)やプログラミング時の同期信号等がホールICの電源端子から入力されることがある。この場合に、コンデンサが電源端子と導通された状態で上記書き込み信号や同期信号等が電源端子から入力されると、これらの信号波形がコンデンサの影響で変形してしまい、出力信号の特性を調整することが困難となるおそれがある。 By the way, various sensors have a large-capacity capacitor between the power supply terminal and the ground terminal in order to operate stably even when the power supply voltage changes momentarily due to an external factor. It may be provided. On the other hand, when adjusting the characteristics of the output signal of the current sensor using the Hall IC, a write signal (programming signal), a synchronization signal at the time of programming, etc. may be input from the power supply terminal of the Hall IC as the above adjustment parameters. .. In this case, if the above write signal, synchronization signal, etc. are input from the power supply terminal while the capacitor is conducting with the power supply terminal, these signal waveforms will be deformed due to the influence of the capacitor, and the characteristics of the output signal will be adjusted. It can be difficult to do.
そこで、本発明は、コンデンサに影響されることなく、安定した特性の信号を出力可能な電流センサ、及び当該電流センサを備えるバッテリーを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a current sensor capable of outputting a signal having stable characteristics without being affected by a capacitor, and a battery including the current sensor.
上記課題を解決するために、本発明は、電源端子、接地端子及び所望の出力信号が出力される出力端子を有し、バスバーを流れる電流により生じる磁気を検出する磁気検出素子と、少なくとも第1の端子及び第2の端子を有する大容量のコンデンサと、前記電源端子及び前記第2の端子を電気的に接続するジャンパー線と、を備え、前記第1の端子は、前記接地端子に導通されており、前記磁気検出素子の前記出力信号の特性が調整された後に、前記電源端子と前記第2の端子とは、前記ジャンパー線を介して電気的に接続されている電流センサを提供する。 In order to solve the above problems, the present invention includes a power supply terminal, a ground terminal, and an output terminal from which a desired output signal is output, and a magnetic detection element that detects magnetism generated by a current flowing through a bus bar, and at least the first. A large-capacity capacitor having a terminal and a second terminal, and a jumper wire for electrically connecting the power supply terminal and the second terminal, and the first terminal is conducted to the ground terminal. After the characteristics of the output signal of the magnetic detection element are adjusted, the power supply terminal and the second terminal provide a current sensor that is electrically connected via the jumper wire.
上記電流センサは、第1面及び当該第1面に対向する第2面を有する回路基板をさらに備え、前記物理量検出素子及び前記コンデンサが、前記回路基板の前記第1面側に配置されており、前記回路基板には、当該回路基板の厚さ方向に貫通する第1の貫通孔と第2の貫通孔とが所定の間隔をあけて形成されており、前記第1面側における前記第1の貫通孔の開口周縁に、前記電源端子及び前記第2の端子の一方に導通可能な第1パッドが配置され、前記第2面側における前記第2の貫通孔の開口周縁に、前記電源端子及び前記第2の端子の他方に導通可能な第2パッドが配置されており、略コの字状の前記ジャンパー線の一端部が前記第1の貫通孔に挿通され、前記ジャンパー線の一端側が前記第1面側において前記第1パッドに電気的に接続されており、前記ジャンパー線の他端部が前記第2の貫通孔に挿通されており、前記ジャンパー線の他端側が前記第2面側において前記第2パッドに電気的に接続されていることが好ましい。 The current sensor further includes a circuit board having a first surface and a second surface facing the first surface, and the physical quantity detecting element and the capacitor are arranged on the first surface side of the circuit board. In the circuit board, a first through hole and a second through hole penetrating in the thickness direction of the circuit board are formed at a predetermined interval, and the first through hole on the first surface side is formed. A first pad that is conductive to one of the power supply terminal and the second terminal is arranged on the opening peripheral edge of the through hole, and the power supply terminal is located on the opening peripheral edge of the second through hole on the second surface side. A second pad that is conductive is arranged on the other side of the second terminal, one end of the jumper wire having a substantially U shape is inserted into the first through hole, and one end side of the jumper wire is inserted. The first surface side is electrically connected to the first pad, the other end of the jumper wire is inserted into the second through hole, and the other end side of the jumper wire is the second surface. It is preferable that the second pad is electrically connected to the second pad on the side.
上記電流センサにおいて、前記第2パッドは、前記第2面上における前記第2の貫通孔の開口周縁から径方向に離間した位置に設けられているのが好ましく、前記回路基板を保持する筐体をさらに備え、前記筐体は、第1筐体及び当該第1筐体の開口を覆う第2筐体を有し、前記回路基板が前記第1筐体に保持されたときに少なくとも前記第2パッドが前記第1筐体の開口の近傍又は当該開口から突出した位置に存在するように、前記第2の貫通孔が前記回路基板に形成されているのが好ましく、前記第1筐体及び前記第2筐体のそれぞれには、前記バスバーが挿通される挿通孔が互いに位置を合わせて連続するように形成されているのが好ましく、前記コンデンサは、1μF以上の容量を有するのが好ましい。 In the current sensor, the second pad is preferably provided at a position radially separated from the opening peripheral edge of the second through hole on the second surface, and is a housing that holds the circuit board. The housing further comprises a first housing and a second housing that covers the opening of the first housing, and at least the second housing when the circuit board is held in the first housing. The second through hole is preferably formed in the circuit board so that the pad exists in the vicinity of the opening of the first housing or at a position protruding from the opening, and the first housing and the said. Each of the second housings is preferably formed so that the insertion holes through which the bus bar is inserted are aligned with each other and continuous, and the capacitor preferably has a capacitance of 1 μF or more.
また、本発明は、上記電流センサを備えるバッテリーを提供する。 The present invention also provides a battery including the current sensor.
本発明によれば、コンデンサに影響されることなく、安定した特性の信号を出力可能な電流センサ、及び当該電流センサを備えるバッテリーを提供することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to provide a current sensor capable of outputting a signal having stable characteristics without being affected by a capacitor, and a battery including the current sensor.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部材の寸法、部材間の大きさの比等は、必ずしも現実のものと同一とは限らず、また、同じ部材等を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比が異なって表される場合もある。また、本明細書に添付した図面においては、理解を容易にするために、各部の形状、縮尺、縦横の寸法比等を、実物から変更したり、誇張したりしている場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the drawings are schematic or conceptual, and the dimensions of each member, the ratio of the sizes between the members, etc. are not necessarily the same as the actual ones, and may represent the same members, etc. However, the dimensions and ratios may differ from each other depending on the drawing. Further, in the drawings attached to the present specification, in order to facilitate understanding, the shape, scale, aspect ratio, etc. of each part may be changed or exaggerated from the actual product.
[センサ中間部品の概略構成]
図1は、本発明の一実施形態に係るセンサ中間部品の概略構成を示す斜視図であり、図2は、本発明の一実施形態に係るセンサ中間部品の回路構成を概略的に示す回路図であり、図3Aは、本発明の一実施形態における回路基板の第1面側を示す概略平面図であり、図3Bは、図3Aに示される回路基板の第1面に対向する第2面側を示す概略平面図であり、図3Cは、図3Aに示される回路基板の概略構成を概略的に示す切断端面図であり、図3Dは、図3Bに示される回路基板の破線で囲まれた部分の拡大図であり、図4は、図1に示されるセンサ中間部品の側面図である。
[Outline configuration of sensor intermediate parts]
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a sensor intermediate component according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram schematically showing a circuit configuration of a sensor intermediate component according to an embodiment of the present invention. 3A is a schematic plan view showing the first surface side of the circuit board according to the embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a second surface facing the first surface of the circuit board shown in FIG. 3A. FIG. 3C is a schematic plan view showing a side, FIG. 3C is a cut end view schematically showing a schematic configuration of the circuit board shown in FIG. 3A, and FIG. 3D is surrounded by a broken line of the circuit board shown in FIG. 3B. It is an enlarged view of the part, and FIG. 4 is a side view of the sensor intermediate component shown in FIG.
図1に示されるように、本実施形態に係るセンサ中間部品は、例えばハイブリッド電気自動車等のバッテリーの入出力電流等の制御のために、バッテリーに接続されたバスバーBB(破線部参照)に流れる入出力電流を計測する電流センサの中間部品1である。センサ中間部品1は、後述する磁気検出素子11やコンデンサ12が搭載される回路基板10、当該回路基板10を保持する略直方体形状の筐体14、所定の空隙を有する略C字状の磁性体コア15及びコネクタ16を備える。
As shown in FIG. 1, the sensor intermediate component according to the present embodiment flows to the bus bar BB (see the broken line portion) connected to the battery for controlling the input / output current of the battery of, for example, a hybrid electric vehicle. It is an intermediate component 1 of a current sensor that measures an input / output current. The sensor intermediate component 1 is a
筐体14は、回路基板10が収容される第1筐体14B、及び第1筐体14Bの開口を被覆可能な第2筐体14Cを有する。第1筐体14B及び第2筐体14Cのそれぞれには、平板状のバスバーBBが挿通される挿通孔14BH、14CHが互いに位置を合わせて連続するようにして形成されている。磁性体コア15は、挿通孔14BHを取り囲むように第1筐体14B内に収容されている(図1参照)。なお、図1に示されるように、挿通孔14BH、14CHは、バスバーBBの幅(短手方向の長さ)及び厚さに対応し、バスバーBBが挿通可能な孔形状を有する。本実施形態におけるセンサ中間部品1に備えられるバスバーBBの断面形状は、略長方形状であるが、これに限定されるものではなく、例えば略円形状等であってもよく、バスバーBBの断面積も特に限定されるものではない。また、挿通孔14BH、14CHの孔形状は、挿通されるバスバーBBの形状に応じて適宜設定され得る。
The
回路基板10は第1面10F及び第1面10Fに対向する第2面10Rを有し、第1面10F側に、磁気検出素子11、及びコンデンサ12(図1において不図示)が配置されている。回路基板10は、第1面10Fに配置されている磁気検出素子11が磁性体コア15の空隙に位置するように、第1筐体14B内に取り付けられている。コネクタ16は、回路基板10の第2面10R側に設けられ、螺子18により回路基板10に固定されている。
The
回路基板10には、後述するように、第1の貫通孔10H1及び第2の貫通孔10H2が形成され、第1の貫通孔10H1及び第2の貫通孔10H2に、略コの字状のジャンパー線13の一端部13A及び他端部13Bがそれぞれ挿通されている。後述するように、ジャンパー線13の一端部13A側に位置する接続部はコンデンサ12に導通されているが、他端部13B側に位置する接続部は磁気検出素子11の電源端子11VINに導通されていない。
As will be described later, a first through
磁気検出素子11は、バスバーBBを流れる入出力電流により発生する磁界に対応して出力信号(出力電圧)を出力するホール素子等の磁気センサと、信号処理ICとを含む。信号処理ICには、出力信号の特性を調整するための調整用パラメータ等を記憶する記憶部としてEEPROM等が内蔵されている。磁気検出素子11としては、例えば、プログラマブルホールICのようなホール素子と信号処理ICとが一体化されたものや、MR素子(AMR素子、GMR素子、TMR素子)と信号処理ICとがハイブリッド化されたもの等が用いられ得る。
The
本実施形態におけるセンサ中間部品1は、大容量のコンデンサ12を有する。本実施形態における「大容量」とは、例えば電子回路に流れる直流電流に混入することで電圧を変動させてICの誤動作等をもたらすノイズ(交流電流の一種とみなすことができる)等を除去したり、遮断したりする等の目的で回路基板上に配置されるバイパスコンデンサ等のような、一般的に静電容量が0.1μF以下であるコンデンサと比較した場合に、そのようなコンデンサの容量より大きい容量であることを意味する。コンデンサ12の静電容量は、電源系統のインピーダンスや、電源電圧の低下時間の程度に応じて適宜設定することができるところ、本実施形態においては、1μF以上であるのが好ましく、1〜100μFであるのがより好ましい。また、本実施形態におけるセンサ中間部品1から作製される電流センサにおいては、近年、小型化が要求されることが多いため、筐体14(回路基板10)への搭載スペースの制約の観点から、コンデンサ12として、チップ型コンデンサを用いるのが好ましい。
The sensor intermediate component 1 in this embodiment has a large-
ジャンパー線13は、一端部13A側におけるコンデンサ12に導通される部分及び他端部13B側における磁気検出素子11の電源端子11VINに導通される部分が露出し、それ以外の部分が絶縁体で被覆されているものであってもよいし、全体が露出している(絶縁体で被覆されていない)ものであってもよい。
In the
コネクタ16は、接続端子16Tを有し、回路基板10上の配線(不図示)を介して接続端子16Tと磁気検出素子11の後述する各端子とが接続されている。本実施形態におけるセンサ中間部品1において磁気検出素子11の出力信号の特性を調整する際に、コネクタ16にプログラミング装置(図示省略)が接続されることで、当該コネクタ16を介して磁気検出素子11とプログラミング装置とが接続され、後述する電源端子11VINから出力信号の特性を調整するための書き込み信号(プログラミング信号)又は同期信号が磁気検出素子11に入力され得る。コネクタ16は、センサ中間部品1においては書き込み信号又は同期信号の入力部として機能し得るが、電流センサにおいては磁気検出素子11から出力される出力信号の出力部として機能し得る。
The
[センサ中間部品の回路構成]
本実施形態におけるセンサ中間部品1の回路構成について図2を参照して説明する。磁気検出素子11は、電源端子11VIN、接地端子11GND及び出力端子11VOTを有する。コンデンサ12は、第1の端子12A及び第2の端子12Bを有する。ジャンパー線13は、一端部13A及び他端部13Bを有する。図2に示されるように、コンデンサ12の第1の端子12Aが接地端子11GNDに導通され、ジャンパー線13の一端部13A側に位置する接続部が電源端子11VINに導通されているが、ジャンパー線13の他端部13B側に位置する接続部はコンデンサ12の第2の端子12Bに導通されていない。すなわち、センサ中間部品1の回路において、コンデンサ12は電源端子11VINと導通されていない。本実施形態におけるセンサ中間部品1は、電源端子11VINと第2の端子12Bとが、ジャンパー線13を介して電気的に接続可能に構成されている。
[Circuit configuration of sensor intermediate parts]
The circuit configuration of the sensor intermediate component 1 in this embodiment will be described with reference to FIG. The
本実施形態においては、上記の通り、コンデンサ12が電源端子11VINに導通されていない。これにより、電源端子11VINから入力される書き込み信号又は同期信号の波形がコンデンサ12の影響により変形するのを防止することができるため、磁気検出素子11から出力される出力信号の特性をセンサ中間部品1において調整することができる。
In this embodiment, as described above, the
[ジャンパー線の接続状態]
本実施形態におけるジャンパー線13の接続状態の詳細について、図3A〜図3Dを参照して説明する。回路基板10には、その厚さ方向に貫通する第1の貫通孔10H1と第2の貫通孔10H2とが所定の間隔をあけて形成されている。また、回路基板10の第1面10F側における第1の貫通孔10H1の開口周縁に、電源端子11VINに導通する第1パッド10P1が配置され、回路基板10の第2面10R側における第2の貫通孔10H2の開口周縁に、第2の端子12Bに導通する第2パッド10P2が配置されている。
[Jumper wire connection status]
Details of the connection state of the
ジャンパー線13の一端部13Aが第1の貫通孔10H1に挿通され、ジャンパー線13の一端部13A側に位置する接続部が回路基板10の第1面10F側において第1パッド10P1に半田SLDにより電気的に接続されている(図3A及び図3C参照)。一方で、ジャンパー線13の他端部13Bが第2の貫通孔10H2に挿通されているが、ジャンパー線13の他端部13B側に位置する接続部は回路基板10の第2面10R側において第2パッド10P2に電気的に接続されていない(図3B及び図3C参照)。本実施形態におけるセンサ中間部品1は、電源端子11VINと第2の端子12Bとが、ジャンパー線13を介して電気的に接続可能に構成され得る。なお、ジャンパー線13の一端部13A側を第1パッド10P1に電気的に接続する方法としては、半田付けに限定されるものではなく、その他公知の方法を用いることができる。
One
本実施形態において、図3C及び図3Dに示されるように、第2パッド10P2が第2の貫通孔10H2の開口周縁から径方向に離間した位置に設けられている。これにより、第2の貫通孔10H2にジャンパー線13の他端部13Bが挿通された状態において、当該他端部13B側に位置する接続部が第2パッド10P2に短絡してしまうのを防止することができる。なお、第2の貫通孔10H2の開口周縁と第2パッド10P2との径方向の間隔は、第2の貫通孔10H2に挿通されたジャンパー線13の他端部13B側に位置する接続部を第2パッド10P2に短絡させ得ない程度であり、かつ磁気検出素子11の出力信号の特性を調整した後に、当該他端部13B側に位置する接続部と第2パッド10P2とを半田付け等により容易に接続させ得る程度であればよい。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 3C and 3D, the
また、図4の側面図で示されるように、本実施形態における回路基板10を第1筐体14Bに収容したときに第1パッド10P1(第1の貫通孔10H1)及び第2パッド10P2(第2の貫通孔10H2)が第1筐体14Bの開口から突出した位置に存在するように、第1の貫通孔10H1及び第2の貫通孔10H2が回路基板10に形成されている。これにより、第2パッド10P2が第1筐体14Bの開口から突出した位置に存在することになるため、ジャンパー線13の他端部13Bをその他端側において第2パッド10P2に半田等により接続し易くすることができる。なお、上記構成に限定されるものではなく、ジャンパー線13の他端部13Bを第2パッド10P2に半田等により接続し易くすることができる限りにおいて、例えば回路基板10が第1筐体14Bに収容されたときに、第2パッド10P2(第2の貫通孔10H2)のみが第1筐体14Bの開口から突出した状態で位置するように、第2の貫通孔10H2が回路基板10に形成されていてもよい。また、回路基板10が第1筐体14Bに収容されたときに少なくとも第2パッド10P2(第2の貫通孔10H2)が第1筐体14Bの開口の近傍に位置するように、第2の貫通孔10H2が回路基板10に形成されていてもよい。
Further, as shown in the side view of FIG. 4, when the
[センサ]
図5は、本発明の一実施形態に係るセンサの回路構成を概略的に示す回路図であり、図6は、本発明の一実施形態に係るセンサの回路基板を概略的に示す断面図である。本実施形態に係るセンサ1’は、上述したセンサ中間部品1の電源端子11VINとコンデンサ12の第2の端子12Bとが、ジャンパー線13を介して電気的に接続されることにより構成され得る(図5参照)。具体的には、第2の貫通孔10H2にジャンパー線13の他端部13Bが挿通された状態で、その他端部13B側に位置する接続部が半田SLDにより第2パッド10P2に電気的に接続され、それにより、センサ中間部品1の電源端子11VINとコンデンサ12の第2の端子12Bとが、ジャンパー線13を介して電気的に接続されている。上述したように、センサ中間部品1の状態において、ジャンパー線13の一端部13A側に位置する接続部が電源端子11VINに導通されているものの、ジャンパー線13の他端部13B側に位置する接続部はコンデンサ12の第2の端子12Bに導通されていない。また、後述するように、その状態で磁気検出素子11の出力信号の特性が調整された後、コンデンサ12の第2の端子12Bと電源端子11VINとがジャンパー線13を介して電気的に接続されることで、本実施形態におけるセンサ1’として構成され得る。そのため、本実施形態におけるセンサ1’によれば、安定した特性の信号を出力することができる。
[Sensor]
FIG. 5 is a circuit diagram schematically showing a circuit configuration of a sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a circuit board of a sensor according to an embodiment of the present invention. is there. The sensor 1'according to the present embodiment is configured by electrically connecting the
[センサの製造方法]
図7は、本発明の一実施形態に係るセンサの製造方法の工程を示すフローチャートである。図8Aは、図7に示される接続工程において、ジャンパー線の両端部が回路基板の各貫通孔に挿通される前の状態を概略的に示す断面図であり、図8Bは、図7に示される接続工程において、ジャンパー線の両端部が回路基板の各貫通孔に挿通され、ジャンパー線の一端側が回路基板の第1面側で半田付けされた後の状態を概略的に示す切断端面図であり、図8Cは、図7に示される接続工程において、ジャンパー線の他端側が回路基板の第2面側で半田付けされた状態を概略的に示す切断端面図である。図8Dは、本発明の他の実施形態に係るジャンパー線による接続方法を概略的に示す切断端面図である。
[Sensor manufacturing method]
FIG. 7 is a flowchart showing a process of a sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention. FIG. 8A is a cross-sectional view schematically showing a state before both ends of the jumper wire are inserted into the through holes of the circuit board in the connection step shown in FIG. 7, and FIG. 8B is shown in FIG. In the connection process, both ends of the jumper wire are inserted into each through hole of the circuit board, and one end side of the jumper wire is soldered to the first surface side of the circuit board. FIG. 8C is a cut end view schematically showing a state in which the other end side of the jumper wire is soldered to the second surface side of the circuit board in the connection step shown in FIG. 7. FIG. 8D is a cut end view schematically showing a connection method using jumper wires according to another embodiment of the present invention.
[回路基板準備工程]
まず、例えば紙フェノールやガラス・エポキシ等で構成された回路基板10を準備する(ステップS1)。回路基板10の第1面10F側には、出力信号の特性を調整可能な磁気検出素子11と、コンデンサ12とが実装されている。上述したように、磁気検出素子11は、電源端子11VIN、接地端子11GND及び出力端子11VOTを有し、コンデンサ12は第1の端子12A及び第2の端子12Bを有する(図2参照)。コンデンサ12の第1端子12Aは接地端子11GNDに導通されている。回路基板10には、略コの字状のジャンパー線13の一端部13Aを挿通可能な、厚さ方向に貫通する第1の貫通孔10H1と、他端部13Bを挿通可能な、厚さ方向に貫通する第2の貫通孔10H2とが所定の間隔をあけて形成されている(図8A参照)。回路基板10の第1面10F上における第1の貫通孔10H1の開口周縁に、電源端子11VINに導通する第1パッド10P1が設けられており、第2面10R上における第2の貫通孔10H2の開口周縁に、第2の端子12Bに導通する第2パッド10P2が設けられている。第2パッド10P2は、第2面10R上における第2の貫通孔10H2の開口周縁から径方向に離間した位置に設けられている。これにより、第2の貫通孔10H2にジャンパー線13の他端部13Bが挿通された状態において、当該他端部13B側に位置する接続部が第2パッド10P2に短絡してしまうのを防止することができる。
[Circuit board preparation process]
First, for example, a
ジャンパー線13の一端部13Aが第1の貫通孔10H1に挿通され、他端部13Bが第2の貫通孔10H2に挿通された後、ジャンパー線13の一端部13A側に位置する接続部が第1パッド10P1に半田付けにより電気的に接続される(図8B参照)。このとき、ジャンパー線13の他端部13B側に位置する接続部は第2パッド10P2と電気的に接続されない(図8B参照)。ジャンパー線13の一端部13A側に位置する接続部を第1パッド10P1に電気的に接続する方法としては、半田付けに限定されるものではなく、その他公知の接続方法が適宜選択され得る。
After the one
[調整工程]
次に、コネクタ16(図1参照)を介して磁気検出素子11とプログラミング装置(図示省略)とを接続し、電源端子11VINから書き込み信号を磁気検出素子11に入力することで、磁気検出素子11の出力信号の特性を調整する(ステップS2)。なお、上記に限定されるものではなく、コネクタ16を介して、電源端子11VINから同期信号を磁気検出素子11に入力するとともに、出力端子11VOTから書き込み信号を入力することで、磁気検出素子11の出力信号の特性を調整してもよい。本実施形態においては、上述の通り、出力信号の特性調整時において、コンデンサ12と電源端子11VINとが電気的に接続されていないことで、コンデンサ12に影響されることなく、出力信号の特性を安定的に調整することができる。
[Adjustment process]
Next, the
[接続工程]
次に、出力信号の特性を調整した後、ジャンパー線13の他端部13B側に位置する接続部と第2パッド10P2とを半田付けにより電気的に接続することで(図8C参照)、コンデンサ12の第2の端子12Bと電源端子11VINとを、ジャンパー線13を介して電気的に接続させる(ステップS3)。このとき、上述したように、第2パッド10P2(第2の貫通孔10H2)側が筐体14Bの開口近傍又は当該開口から突出した位置に存在するため、半田付けの作業スペースが確保され接続作業を容易に行うことができる。また、仮に、回路基板準備工程ではなく、本接続工程においてジャンパー線13を回路基板10に固定しようとする場合は、ジャンパー線13の両端部を各貫通孔に挿通した後、ジャンパー線13を手や冶具等で押さえておく必要がある等、作業が煩雑になってしまう。これに対して、本実施形態においては、上述したとおり、回路基板準備工程においてジャンパー線13の両端部が各貫通孔に挿通された後、一端部13A側に位置する接続部が第1パッド10P1に半田付けにより電気的に接続されることで、その接続部分においてジャンパー線13が回路基板10に固定される。次いで、調整工程を経た後、本接続工程において、他端部13B側に位置する接続部と第2パッド10P2とを半田付けにより電気的に接続するだけでよいため、ジャンパー線13の接続作業が容易になる。本実施形態におけるセンサの製造方法によれば、コンデンサ12に影響されることなく、磁気検出素子11の出力信号の特性を安定的に調整することができる。また、本実施形態におけるセンサの製造方法により製造されたセンサ1’は、ノイズ等により瞬間的に出力電圧が変動しても、安定して動作可能である。
[Connection process]
Then, after adjusting the characteristics of the output signal, and a
なお、上記の略コの字状のジャンパー線13に限定されるものではなく、図8Dに示されるような棒状のジャンパー線13’を用いて、回路基板10の第1面10Fにおける貫通孔10H3の開口周縁に設けられた第1パッド10P1とジャンパー線13’の一端部側とを電気的に接続した後、磁気検出素子11の出力信号の特性を調整し、その後、第2面10Rにおける貫通孔10H3の開口周縁に設けられた第2パッド10P2とジャンパー線13’の他端部側とを半田付けにより電気的に接続してもよい。この場合、棒状のジャンパー線13による接続箇所は、回路基板10とジャンパー線13との間の熱膨張率の違いにより、使用環境が高温や低温に晒された際、上記接続箇所における半田付けされた部分に熱応力が集中しやすくなる。これに対して、上述した略コの字状のジャンパー線13によれば、例えば使用環境が高温に晒されることで回路基板10が膨張し、それによって回路基板10が厚み方向に変形してしまうような場合でも、回路基板10の変形に追従するように略コの字状のジャンパー線13が3次元方向(幅方向、高さ方向、奥行き方向)に容易に変形する。ジャンパー線13が所望の3次元方向に変形することにより、半田付けされた部分にかかる熱応力が緩和される。その結果、ジャンパー線13による接続箇所への熱応力の集中が回避され、当該半田付けされた部分の接続信頼性(耐久性)をより向上させることができる。
Note that the
上述した本実施形態に係るセンサの製造方法によれば、磁気検出素子11の出力信号の特性を調整した後に、コンデンサ12を電源端子11VINに電気的に接続させるため、安定的な特性の信号を出力可能なセンサを、高い歩留まりで製造することができる。
According to the sensor manufacturing method according to the present embodiment described above, after adjusting the characteristics of the output signal of the
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。 The embodiments described above are described for facilitating the understanding of the present invention, and are not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
上述した本実施形態においては、磁気検出素子11を用いて、バスバーBB等の導体を流れる入出力電流を計測する電流センサのセンサ中間部品1の回路構成を例として説明したが、これに限定されるものではない。本実施形態におけるセンサ中間部品1の回路構成は、例えば、磁気検出素子11を用いて、自動車等におけるステアリングホイール等の回転体の回転位置の検出等を行う角度センサの中間部品の回路構成としても使用され得る。また、磁気検出素子11を用いた電流センサ等の中間部品1の回路構成に限定されるものではなく、本実施形態におけるセンサ中間部品1の回路構成は、所定の物理量検出素子を用いて、物体の傾き、物体の有無及び動き、物体までの距離、流体の圧力等を計測・判別するセンサの中間部品の回路構成としても使用され得る。物体の傾き等を計測・判別するセンサに用いられる物理量検出素子として、例えばMEMS(Micro Electro Mechanical System)技術を使用した半導体方式(静電容量検出方式、ピエゾ抵抗方式、熱検知方式等)の加速度検出素子や、ジャイロセンサ等の角速度検出素子や、フォトダイオード等の光検出素子や、圧電素子等の超音波検出素子や、種々の圧力検出素子等が挙げられる。
In the above-described embodiment, the circuit configuration of the sensor intermediate component 1 of the current sensor that measures the input / output current flowing through the conductor such as the bus bar BB by using the
また、本実施形態においては、出力信号を調整した後、ジャンパー線13の他端部13B側に位置する接続部が第2の貫通孔10H2の開口周縁に設けられた第2パッド10P2と電気的に接続されることで、コンデンサ12と磁気検出素子11の電源端子11VINとが導通される。一方、これに代えて、ジャンパー線13を使用せず、出力信号を調整した後にコンデンサ12を回路基板10に取り付ける方法が考えられ得る。但し、センサ1’を小型にするために、筐体14の容量や回路基板10の実装面積が相対的に小さくなると、搭載スペースの都合上、通常、チップ型のコンデンサが用いられる。しかし、チップ型コンデンサのような比較的小さいサイズのコンデンサを回路基板10に後付けする場合に取り付けミス等が生じ、他回路が搭載されている部位等に微小なサイズのコンデンサが入り込むと、他回路における短絡等の電気的な不良を発生させてしまう。電気的な不良が発生したセンサ中間部品は、製品として使用できなくなり、歩留まりが低下してしまう。この点、本実施形態においては、コンデンサ12が予め取り付けられた回路基板10において、磁気検出素子11の出力信号を調整した後に、ジャンパー線13を介して、コンデンサ12と磁気検出素子11の電源端子11VINとを導通させることから、チップ型コンデンサのような微小なサイズのコンデンサの取り付けミス等を防止することができる。その結果、歩留まりを向上させることができる。
In the present embodiment, after adjusting the output signal, the
1…センサ中間部品
10…回路基板
10F…第1面
10R…第2面
10H1…第1の貫通孔
10H2…第2の貫通孔
10P1…第1パッド
10P2…第2パッド
11…磁気検出素子
11VIN…電源端子
11GND…接地端子
11VOT…出力端子
12…コンデンサ
12A…第1の端子
12B…第2の端子
13…ジャンパー線
13A…一端部
13B…他端部
14…筐体
14B…第1筐体
14C…第2筐体
1 ... Sensor
Claims (7)
少なくとも第1の端子及び第2の端子を有する大容量のコンデンサと、
前記電源端子及び前記第2の端子を電気的に接続するジャンパー線と、を備え、
前記第1の端子は、前記接地端子に導通されており、
前記磁気検出素子の前記出力信号の特性が調整された後に、前記電源端子と前記第2の端子とは、前記ジャンパー線を介して電気的に接続されている
ことを特徴とする電流センサ。 A magnetic detector that has a power supply terminal, a ground terminal, and an output terminal that outputs a desired output signal, and detects magnetism generated by a current flowing through a bus bar.
A large-capacity capacitor with at least a first terminal and a second terminal,
A jumper wire for electrically connecting the power supply terminal and the second terminal is provided.
The first terminal is conductive to the ground terminal.
A current sensor characterized in that, after the characteristics of the output signal of the magnetic detector element are adjusted, the power supply terminal and the second terminal are electrically connected via the jumper wire.
前記磁気検出素子及び前記コンデンサが、前記回路基板の前記第1面側に配置されており、
前記回路基板には、当該回路基板の厚さ方向に貫通する第1の貫通孔と第2の貫通孔とが所定の間隔をあけて形成されており、
前記第1面側における前記第1の貫通孔の開口周縁に、前記電源端子及び前記第2の端子の一方に導通可能な第1パッドが配置され、前記第2面側における前記第2の貫通孔の開口周縁に、前記電源端子及び前記第2の端子の他方に導通可能な第2パッドが配置されており、
略コの字状の前記ジャンパー線の一端部が前記第1の貫通孔に挿通され、前記ジャンパー線の一端側が前記第1面側において前記第1パッドに電気的に接続されており、
前記ジャンパー線の他端部が前記第2の貫通孔に挿通されており、前記ジャンパー線の他端側が前記第2面側において前記第2パッドに電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項1に記載の電流センサ。 A circuit board having a first surface and a second surface facing the first surface is further provided.
The magnetic detector element and the capacitor are arranged on the first surface side of the circuit board.
In the circuit board, a first through hole and a second through hole penetrating in the thickness direction of the circuit board are formed at a predetermined interval.
A first pad conductive to one of the power supply terminal and the second terminal is arranged on the peripheral edge of the opening of the first through hole on the first surface side, and the second penetration on the second surface side. A second pad conductive to the other of the power supply terminal and the second terminal is arranged on the peripheral edge of the opening of the hole.
One end of the jumper wire having a substantially U shape is inserted into the first through hole, and one end side of the jumper wire is electrically connected to the first pad on the first surface side.
The other end of the jumper wire is inserted into the second through hole, and the other end side of the jumper wire is electrically connected to the second pad on the second surface side. The current sensor according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2に記載の電流センサ。 The current sensor according to claim 2, wherein the second pad is provided at a position radially separated from the opening peripheral edge of the second through hole on the second surface.
前記筐体は、第1筐体及び当該第1筐体の開口を覆う第2筐体を有し、
前記回路基板が前記第1筐体に保持されたときに少なくとも前記第2パッドが前記第1筐体の開口の近傍又は当該開口から突出した位置に存在するように、前記第2の貫通孔が前記回路基板に形成されている
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の電流センサ。 Further provided with a housing for holding the circuit board
The housing has a first housing and a second housing that covers the opening of the first housing.
The second through hole is provided so that at least the second pad is located near the opening of the first housing or at a position protruding from the opening when the circuit board is held in the first housing. The current sensor according to claim 2 or 3, wherein the current sensor is formed on the circuit board.
ことを特徴とする請求項4に記載の電流センサ。 The current according to claim 4, wherein the insertion holes through which the bus bar is inserted are formed in each of the first housing and the second housing so as to be aligned with each other and continuous. Sensor.
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の電流センサ。 The current sensor according to any one of claims 1 to 5, wherein the capacitor has a capacitance of 1 μF or more.
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