KR101710818B1 - 전류 센서 - Google Patents

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아사히 가세이 일렉트로닉스 가부시끼가이샤
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Abstract

절연 내성이 우수한 전류 센서를 제공하는 것이다. 전류 센서(1)는, 도체(10)와, 신호 처리 IC(20)를 지지하기 위한 지지부(30)와, 신호 처리 IC(20)와 전기적으로 접속 가능하게 구성됨과 함께 도체(10)에 흐르는 전류로부터 발생하는 자계를 검출하도록 도체(10)의 갭(10a)에 배치된 자전 변환 소자(13)와, 자전 변환 소자(13)를 지지하는 절연 부재(14)를 구비한다.

Description

전류 센서 {CURRENT SENSOR}
본 발명은, 자전 변환 소자를 갖는 전류 센서에 관한 것이다.
전류 센서는, 예를 들어 자전 변환 소자를 갖고, 도체에 흐르는 전류에 의해 발생하는 자장에 비례하는 크기의 신호를 출력하는 것이 알려져 있다. 예를 들어 특허문헌 1에서는, 기판과, 기판에 설치된 자장 변환기, 즉 자전 변환 소자와, 전류 도체를 구비하고, 자전 변환 소자가, 전류 도체에 흐르는 전류를 검출하는 전류 센서가 개시되어 있다.
국제 공개 제2006/130393호 팸플릿
그러나, 특허문헌 1의 전류 센서에서는, 자전 변환 소자를 갖는 기판이 절연체를 개재하여 리드 프레임 상에 배치되어 있지만, 기판과 리드 프레임 사이의 클리어런스가 작아지므로, 절연 내성의 저하가 우려된다(특허문헌 1의 도 1).
또한, 특허문헌 1의 다른 전류 센서에서는, 전류 도체부를 갖는 도전성 고정구의 일단부가 고정되어, 도전성 고정구의 타단부에 갖는 전류 도체부와 자전 변환 소자 사이의 클리어런스가 정해진다(특허문헌 1의 도 7). 그러나, 도전성 고정구의 일단부만이 고정되는 상황하에서는, 전류 도체부의 높이에 변동이 발생하여, 전류 도체부와 자전 변환 소자 사이의 클리어런스가, 그 변동의 영향을 받기 쉬워진다. 따라서, 절연 내성이 저하될 우려가 있었다.
본 발명은, 이러한 상황하에 비추어 이루어진 것이며, 그 목적은, 절연 내성이 우수한 전류 센서를 제공하는 것에 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 전류 센서는, 갭을 갖는 도체와, 평면에서 보아 상기 도체와 전기적으로 절연하기 위한 간극을 갖는 신호 처리 IC를 지지하기 위한 지지부와, 상기 신호 처리 IC와 전기적으로 접속 가능하게 구성됨과 함께, 상기 도체에 흐르는 전류로부터 발생하는 자계를 검출하도록 상기 도체의 상기 갭에 배치된 자전 변환 소자와, 상기 자전 변환 소자를 지지하는 절연 부재를 구비한다.
여기서, 상기 전류 센서는, 리드 단자를 갖는 신호 단자부를 더 구비하고, 상기 지지부는 상기 신호 단자부와 전기적으로 접속 가능하게 구성하도록 해도 된다.
상기 도체는, 상기 절연 부재와 접촉하지 않도록 배치해도 된다.
상기 도체는 단차를 갖고 있고, 상기 도체는, 상기 단차에 의해, 상기 도체가 상기 절연 부재와 접촉하지 않도록 배치해도 된다.
상기 도체와, 상기 절연 부재의 사이가 수지로 충전되어 있어도 된다.
본 발명에 따르면, 우수한 절연 내성을 갖는 전류 센서를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전류 센서의 일례를 도시하는 상면도이다.
도 2는 도 1의 전류 센서의 측면도이다.
도 3은 신호 처리 IC의 내부의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 전류 센서의 일례를 도시하는 측면도이다.
도 5는 일반적인 수지 페이스트를 사용하여 자전 변환 소자가 절연 부재 상에 고착되는 경우의 고착 상태의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 전류 센서의 일례를 도시하는 상면도이다.
도 7은 도 6의 전류 센서의 측면도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 전류 센서의 일례를 도시하는 상면도이다.
<제1 실시 형태>
이하, 본 발명의 전류 센서의 일 실시 형태를 도 1∼도 3을 참조하여 설명한다. 실시 형태에 관한 전류 센서(1)는, 예를 들어 홀 소자 등의 자전 변환 소자를 갖고, 전류에 의해 발생하는 자속 밀도에 기초하여 전류를 검출하는 센서이다.
도 1은, 제1 실시 형태에 관한 전류 센서(1)의 구성예를 도시하는 상면도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 이 전류 센서(1)는, 예를 들어 12개의 리드 단자(12a, 12b)를 갖는 피계측 전류를 흘리기 위한 도체(10)와, 신호 처리 IC(20)와, 신호 처리 IC(20)를 지지하기 위한 지지부(30)와, 예를 들어 12개의 리드 단자(41)를 갖는 신호 단자부(42)를 구비한다. 또한, 리드 단자(12a, 12b, 41)의 수는, 도 1에 도시한 예에 한정되지 않고, 변경될 수도 있다.
이 실시 형태에서는, 도체(10)는, 리드 단자(12a)측으로부터, 리드 단자(12b)측으로 전류 I가 흐르는 전류 경로(11)를 갖는다. 그리고, 이 전류 경로(11)의 형상을 따르도록, 리드 단자(12a, 12b) 사이에는 갭(10a)이 형성되어 있다. 이 실시 형태에서는, 전류 경로(11)는, 예를 들어 U자 형상으로 하지만, 후술하는 자전 변환 소자(13)에 있어서 전류 검출이 가능하면, 도 1에 도시한 형상에 한정되지 않고, 일단부가 폐쇄된 형상이면 된다. 도체(10)의 전류 경로(11)의 형상으로서, 예를 들어 V자 형상, C자 형상 등을 적용하는 것도 가능하다. 또한, U자 형상, V자 형상, C자 형상에 준한 형상도 U자 형상, V자 형상, C자 형상에 포함되는 것으로 한다.
도체(10)의 갭(10a) 내에는, 자전 변환 소자(13)가 배치되어 있다. 자전 변환 소자(13)로서는, 예를 들어 홀 소자, 자기 저항 소자, 홀 IC, 자기 저항 IC가 있다. 이 실시 형태의 전류 센서(1)에서는, 도체(10), 신호 단자부(42), 신호 처리 IC(20) 및 자전 변환 소자(13)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 수지(80)로 밀봉되어, 동일한 패키지로서 형성된다. 수지(80)는, 에폭시 수지 등의 몰드 수지이다.
이 전류 센서(1)에 있어서, 도체(10)에 전류 I가 흐르면, 전류 경로(11)에 형성된 U자 형상을 흐르는 전류량 및 전류 방향에 따른 자계가 발생한다. 여기서, 자전 변환 소자(13)는, U자 형상의 전류 경로(11) 근방의 갭(10a) 내에 배치되므로, 상술한 전류에 의해 발생하는 자속 밀도를 검출하여, 자속 밀도에 따른 전기 신호를 신호 처리 IC(20)에 출력하게 된다.
갭(10a) 내의 자전 변환 소자(13)는, 갭(10a)에 의해 도체(10)와 이격되어 배치되어 있고, 항상 도체(10)와 접촉하지 않는 상태로 되어 있다. 이에 의해, 도체(10)와 자전 변환 소자(13) 사이는 전기적으로 도통하지 않고, 절연을 유지하기 위한 간극(클리어런스)이 확보된다.
또한, 자전 변환 소자(13)는, 절연 부재(14)(도 1에 있어서 파선으로 나타냄)에 의해 지지된다. 절연 부재(14)로서는, 예를 들어 절연 내압이 높은 폴리이미드재로 이루어지는 절연 테이프가 사용된다. 또한, 이 절연 부재(14)로서, 폴리이미드 테이프에 한정되지 않고, 예를 들어 폴리이미드재나 세라믹재 등에 접착제를 도포한 절연 시트를 적용할 수도 있다.
도체(10)의 이면에는, 예를 들어 코이닝에 의해 형성된 단차(101)(도 1에 있어서 사선으로 나타냄)가 형성되어 있고, 이 단차(101)에 의해, 도체(10)는 절연 부재(14)와 이격되어 배치된다. 이 점은 후술로 상세하게 설명한다.
도 1에 있어서, 도체(10) 및 신호 처리 IC(20)는, 각각이 겹치지 않도록 배치되어 있고, 도체(10)와 신호 처리 IC(20)의 사이에는, 각각이 전기적으로 절연하기 위한 간극이 형성되어 있다. 또한, 도체(10)와 지지부(30)의 사이에도, 각각이 전기적으로 절연하기 위한 간극이 형성되어 있다.
자전 변환 소자(13)는, 와이어(금속선)(60)를 통해 신호 처리 IC(20)와 전기적으로 접속되고, 신호 처리 IC(20)는, 와이어(금속선)(50)를 통해 신호 단자부(42)와 전기적으로 접속된다.
신호 처리 IC(20)는, 예를 들어 LSI(Large Scale Integration)로 구성되고, 이 실시 형태에서는, 예를 들어 메모리, 프로세서, 바이어스 회로, 보정 회로 및 증폭 회로 등을 구비한다. 이 신호 처리 IC(20)의 회로 구성에 대해서는, 후술로 상세하게 설명한다.
도 2는, 전류 센서(1)의 측면도이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 절연 부재(14)는 지지부(30)의 이면(30A)의 일부와 접합되어, 자전 변환 소자(13)를 지지하도록 형성된다. 여기서, 지지부(30)의 이면이라 함은, 지지부(30)의 신호 처리 IC(20)가 배치되어 있지 않은 측의 면을 가리킨다.
갭(10a)을 구획 형성하는 도체(10)의 일부의 이면에는, 단차(101)가 형성되어 있고, 이 단차(101)에 의해, 도체(10)는 항상 절연 부재(14)와 접촉하지 않도록 배치된다. 도 2에 도시하는 단차(101)는, 절연 부재(14)의 높이보다도 높아지도록 형성되어 있다. 이것은, 절연 부재(14)와 도체(10) 사이에 있어서, 절연물이 도전성 재료와 접할 때에 형성되는 연면을 갖지 않도록 하기 위함이다.
도 2에 있어서, 도체(10)의 이면과 절연 부재(14)의 사이는, 몰드 수지로 충전되어 있다.
본 실시 형태의 전류 센서(1)에 있어서, 가령, 절연 부재(14)와 도체(10)가 접하도록 구성된 경우, 상술한 연면이 전류 센서(1)의 1차측에 형성되므로, 절연 부재(14)와 도체(10)가 접하지 않도록 구성한 경우에 비해 내압 성능은 저하된다. 또한, 히트 사이클 등의 열부하가 가해지면, 그 연면(재료의 계면)에 박리가 발생하기 쉬워져, 내압 성능은 더욱 열화될 수 있다.
이로 인해, 본 실시 형태의 전류 센서(1)에서는, 상술한 단차(101)를 도체(10)에 형성함으로써, 절연 부재(14)와 도체(10)가 접하지 않도록, 도체(10)의 단차(101) 부분이 절연 부재(14)보다도 상방에 위치하도록 하고 있다. 이에 의해, 절연 부재(14)는 도체(10)와는 접촉하지 않아, 전류 센서(1)의 1차측(도체(10)측)에는 연면이 형성되지 않는다. 따라서, 전류 센서(1)의 1차측에 연면이 형성되지 않으므로, 전류 센서(1)에 있어서의 내압 성능이 유지되고, 또한 동작 환경 변화에 의한 내압 열화의 발생을 억제할 수 있다.
절연 부재(14)는, 예를 들어 내압성이 우수한 폴리이미드재의 절연 테이프로 이루어지고, 도 2에 도시하는 바와 같은 상태로, 지지부(30)의 이면(30A)에 부착되어, 자전 변환 소자(13)를 이면으로부터 지지한다.
도 2에 있어서, 도체(10)와 자전 변환 소자(13)는, 절연 부재(14)의 동일면 상에 설치된다. 또한, 자전 변환 소자(13)는, 도체(10)의 갭(10a)에, 도체(10)의 두께 d만큼 낮게 하여 배치되어 있다. 이에 의해, 전류 센서(1)에서는, 자전 변환 소자(13)의 감자면(13A)의 높이 위치가, 도체(10)의 두께 중심 위치에 근접하므로, 자전 변환 소자(13)의 감자면(13A)에서는, 도체(10)에 흐르는 전류 I에 의해 발생하는 자속을 보다 많이 집속하는 것이 가능해져, 그 결과, 전류 검출 감도가 향상된다.
다음으로, 다시 도 1을 참조하여, 도체(10) 및 지지부(30)의 형상에 대해 상세하게 설명한다.
지지부(30)는, 평면에서 보아 도체(10)측을 향해 당해 지지부(30)의 중앙 부분이 오목하게 들어간 오목 형상부(31)를 갖고 있고, 지지부(30)의 양측은, 도체(10)측을 향해 돌출되는 돌출부(32)를 갖는다. 도 1의 예에서는, 오목 형상부(31)는 예를 들어 2단계로 오목하게 들어가는 오목 형상부(31a, 31b)를 갖도록 형성되어 있다.
도체(10)는, 평면에서 보아, 지지부(30)의 오목 형상부(31) 및 돌출부(32)를 따르도록 형성된 볼록 형상부(15)를 갖는다. 즉, 볼록 형상부(15)는, 평면에서 보아, 지지부(30)측을 향해 도체(10)의 중앙 부분이 돌출되도록 형성되어 있다. 도 1의 예에서는, 오목 형상부(31)가 2단계로 오목하게 들어가는 오목 형상부(31a, 31b)를 갖도록 되어 있으므로, 볼록 형상부(15)도, 2단계로 돌출되는 볼록 형상부(15a, 15b)를 갖도록 형성되어 있다.
그리고, 도 1에서는, 절연 부재(14)는, 도체(10)측이 아니라, 지지부(30) 이면의 적어도 돌출부(32)에 의해 지지된다. 또한, 절연 부재(14)는 돌출부(32) 이외의 지지부(30) 이면(예를 들어 오목 형상부(31a) 양측의 측부 또는/및 오목 형상부(31a)의 저부)에 의해 지지되도록 해도 된다.
또한, 볼록 형상부(15) 및 오목 형상부(31)는, 예를 들어 2단계로 형상이 변화되는 경우에 대해 예시하였지만, 예를 들어 1단계 또는 3단계 이상으로 되도록 단계적으로 구성해도 된다. 혹은, 볼록 형상부(15)는 서서히, 또는 연속적으로 도체(10)의 중앙 부분(갭(10a) 주변 부분)이 돌출되도록 해도 되고, 오목 형상부(31)는 그 도체(10)의 돌출 형상을 따르도록 서서히, 또는 연속적으로 오목부를 형성하도록 해도 된다.
도 1에서는, 도체(10)의 볼록 형상부(15)(15a, 15b)도, 지지부(30)의 오목 형상부(31)(31a, 31b)의 형상에 맞추어, 다단 형상(2단계 형상)을 갖고 있다. 그것에 의해, 도체(10)에 전류가 흘렀을 때, 자전 변환 소자(13)의 부위에 생성되는 자속의 영향이 비교적 작은 일부의 도체(10)의 폭이 넓어지게 되므로, 도체(10) 전체의 저항값을 작게 할 수 있다.
도 3은, 신호 처리 IC(20)의 일례의 회로도이다. 이 신호 처리 IC(20)는, 바이어스 회로(201), 보정 회로(202) 및 증폭 회로(203)를 구비한다. 바이어스 회로(201)는, 자전 변환 소자(13)와 접속되고, 자전 변환 소자(13)에 전원을 공급하도록 되어 있다. 바꾸어 말하면, 바이어스 회로(201)는, 자전 변환 소자(13)에 여기 전류를 인가(유입)하기 위한 회로이다.
보정 회로(202)는, 예를 들어 동작 온도에 기초하여, 미리 메모리에 기억되어 있는 온도 보정 계수에 따라서 자전 변환 소자(13)의 출력값을 보정하도록 되어 있다. 이로 인해, 온도 의존성이 적고 고정밀도의 전류 검출이 가능해진다.
증폭 회로(203)는, 보정 회로(202)로부터의 출력값을 증폭하도록 되어 있다.
다음으로, 본 실시 형태의 전류 센서(1)의 제작 방법의 개략에 대해 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.
우선, 리드 프레임에 접착된 절연 부재(14) 상에 자전 변환 소자(13)를 다이 본딩함과 함께(도 2) 신호 처리 IC(20)를 지지부(30) 상에 다이 본딩한다. 그리고, 자전 변환 소자(13) 및 신호 처리 IC(20)를 와이어(50, 60)에 의해 와이어 본딩한다(도 1). 다음으로, 도체(10), 자전 변환 소자(13), 신호 처리 IC(20) 및 신호 단자부(42)를 수지(80)로 몰드하여 리드 커트를 행한다(도 1). 다음으로, 포밍에 의해 고압측의 리드 단자(12a, 12b) 및 저전압측의 리드 단자(41)를 형성한다(도 1).
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 전류 센서(1)에 의하면, 도체(10)와 신호 처리 IC(20)는, 전기 센서(1)를 상면으로부터 보아, 전기적으로 절연하기 위한 간극을 가지므로, 우수한 절연 내성을 갖는다.
또한, 절연 부재(14)는, 도체(10)와는 접촉하지 않고, 지지부(30)에 의해서만 지지되므로, 도체(10)와 절연 부재(14) 사이에서는 연면이 형성되지 않아, 전류 센서(1)의 내압이 저하되기 어려워진다.
<제2 실시 형태>
다음으로, 제2 실시 형태에 대해 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.
도 2에 도시한 전류 센서(1)에서는, 자전 변환 소자(13)는, 절연 부재(14) 상에 설치되어 있지만, 본 실시 형태의 전류 센서(1A)에서는, 자전 변환 소자(13)가, 다이 어태치 필름을 사용하여, 절연 부재(14) 상에 설치됨으로써, 연면의 형성을 보다 확실하게 방지하는 점에 특징이 있다.
도 4는, 제2 실시 형태에 관한 전류 센서(1A)의 구성예를 도시하는 측면도이다. 이 전류 센서(1A)에서는, 자전 변환 소자(13)가, 다이 어태치 필름(70)을 사용하여, 절연 부재(14) 상에 고착된다. 그 이외의 구성은, 제1 실시 형태와 동일하다.
다이 어태치 필름(70)은, 웨이퍼의 다이싱 전에, 웨이퍼의 이면에 부착하므로, 후술하는 절연 페이스트나 도전성 페이스트를 사용하여 자전 변환 소자(13)를 고정하는 경우와 달리, 자전 변환 소자(13)를 둘러싸는 도체(10)를 향해 끝단 부분이 형성되도록 연면이 신장되는 일이 없으므로, 전류 센서의 내압이 보다 향상된다.
일반적으로, 자전 변환 소자(13)는, 다이 본드재를 사용하여 절연 부재(14) 상에 고착되게 되지만, 이 다이 본드재로서, 도전성 페이스트를 사용한 경우는, 페이스트의 끝단 부분에 의해 자전 변환 소자(13)와 도체(10)의 절연 거리가 줄어든다. 또한, 다이 본드재로서 절연 페이스트를 사용한 경우라도, 페이스트의 끝단 부분에 의해 연면이 형성될 수 있다. 이 모습을 도 5에 도시한다.
도 5에서는, 절연 페이스트(80)를 사용하여 자전 변환 소자(13)가 절연 부재(14) 상에 고착된 경우에, 절연 페이스트(80)의 끝단 부분이 도체(10)와 접촉하고 있다. 이 경우, 절연 페이스트(80)의 끝단 부분이 전술한 연면을 형성하게 되므로, 이 연면에 있어서, 히트 사이클 등의 열부하에 의해 박리가 발생하기 쉬워져, 전류 센서의 내압이 저하를 일으킬 수 있다.
<제3 실시 형태>
이하, 본 발명의 전류 센서의 일 실시 형태를 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다. 실시 형태에 관한 전류 센서(1)는, 예를 들어 홀 소자 등의 자전 변환 소자를 갖고, 전류에 의해 발생하는 자속 밀도에 기초하여 전류를 검출하는 센서이다.
도 6은, 제3 실시 형태에 관한 전류 센서(1)의 구성예를 도시하는 상면도이다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 이 전류 센서(1)는 예를 들어 12개의 리드 단자(12a∼12l)를 갖는 피계측 전류를 흘리기 위한 도체(10)와, 신호 처리 IC(20)와, 신호 처리 IC(20)를 지지하기 위한 지지부(30)와, 예를 들어 12개의 리드 단자(41a∼41l)를 갖는 신호 단자부(42)를 구비한다. 또한, 리드 단자(12a∼12l, 41a∼41l)의 개수는 변경해도 된다.
이 실시 형태에서는, 도체(10)는 리드 단자(12a∼12f)측으로부터, 리드 단자(12g∼12l)측으로 전류 I가 흐르는 전류 경로(11)를 갖는다. 그리고, 이 전류 경로(11)의 형상을 따르도록, 리드 단자(12a∼12f)와, 리드 단자(12g∼12l) 사이에는 갭(10a)이 형성되어 있다. 이 실시 형태에서는, 전류 경로(11)는, 예를 들어 U자 형상으로 하지만, 후술하는 자전 변환 소자(13)에 있어서 전류 검출이 가능하면, 도 6에 도시한 형상에 한정되지 않고, 일단부가 폐쇄된 형상이면 된다. 도체(10)의 전류 경로(11)의 형상으로서, 예를 들어 V자 형상, C자 형상 등을 적용하는 것도 가능하다. 또한, U자 형상, V자 형상, C자 형상에 준한 형상도 U자 형상, V자 형상, C자 형상에 포함되는 것으로 한다.
도체(10)의 갭(10a)에는, 자전 변환 소자(13)가 배치되어 있다. 자전 변환 소자(13)로서는, 예를 들어 홀 소자, 자기 저항 소자, 홀 IC, 자기 저항 IC가 있다. 이 실시 형태의 전류 센서(1)에서는, 도체(10), 신호 단자부(42), 신호 처리 IC(20) 및 자전 변환 소자(13)는 도 6에 도시하는 바와 같이, 수지(80)로 밀봉되어, 동일한 패키지로서 형성되어 있다.
이 전류 센서(1)에 있어서, 도체(10)에 전류 I가 흐르면, 전류 경로(11)에 형성된 U자 형상을 흐르는 전류량 및 전류 방향을 따른 자계가 발생한다. 여기서, 자전 변환 소자(13)는, U자 형상의 전류 경로(11) 근방의 갭(11a)에 배치되므로, 상술한 전류에 의해 발생하는 자속 밀도를 검출하여, 자속 밀도에 따른 전기 신호를 신호 처리 IC(20)에 출력하게 된다.
자전 변환 소자(13)는, 도체(10)의 이면에 형성된 절연 부재(14)(도 6에 있어서 파선 및 실선으로 나타냄)에 의해 지지되고, 전기적으로 절연되어 있다. 이 실시 형태에서는, 절연 부재(14)는, 도체(10)의 전류 경로(11)의 U자 형상의 부분과, 자전 변환 소자(13)를 덮도록 형성되어 있다. 그로 인해, 도체(10)와 자전 변환 소자(13) 사이는 전기적으로 도통하지 않고, 절연을 유지하기 위한 간극(클리어런스)이 확보된다. 이에 의해, 전류 센서(1)의 패키지 내부에 있어서의 높은 절연 내압을 실현할 수 있다. 절연 부재(14)로서는, 예를 들어 절연 내압이 높은 폴리이미드재로 이루어지는 절연 테이프가 사용된다. 또한, 이 절연 부재(14)로서, 폴리이미드 테이프에 한정되지 않고, 예를 들어 폴리이미드 테이프나 세라믹재 등에 접착제를 도포한 절연 시트를 적용할 수도 있다.
또한, 도 6의 상면도(평면시)에 있어서, 도체(10)와 신호 처리 IC(20) 및 도체(10)와 지지부(30)는, 겹치지 않도록 전기적으로 절연하기 위한 간극을 두고 배치되어 있다. 이에 의해, 우수한 절연 내성을 갖는 전류 센서(1)를 실현할 수 있다.
자전 변환 소자(13)는, 금속선(60)을 통해 신호 처리 IC(20)와 전기적으로 접속되고, 또한 신호 처리 IC(20)는, 금속선(50)을 통해 신호 단자부(42)와 전기적으로 접속된다.
신호 처리 IC(20)는, 예를 들어 LSI(Large Scale Integration)로 구성되고, 이 실시 형태에서는, 예를 들어 메모리, 프로세서, 바이어스 회로, 보정 회로 및 증폭 회로 등을 구비한다. 바이어스 회로는, 자전 변환 소자(13)와 접속되고, 자전 변환 소자(13)에 전원을 공급하도록 되어 있다. 바꾸어 말하면, 바이어스 회로는, 자전 변환 소자(13)에 여기 전류를 인가(유입)하기 위한 회로이다.
보정 회로는, 예를 들어 동작 온도에 기초하여, 미리 메모리에 기억되어 있는 온도 보정 계수에 따라서 자전 변환 소자(13)의 출력값을 보정하도록 되어 있다. 이로 인해, 온도 의존성이 적고 고정밀도의 전류 검출이 가능해진다.
증폭 회로는, 보정 회로로부터의 출력값을 증폭하도록 되어 있다.
도 7은 도 6의 전류 센서(1)의 측면도이다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 절연 부재(14)는 도체(10)의 이면(10A)에 형성되어 있다. 이 실시 형태에서는, 절연 부재(14)는 예를 들어 내압성이 우수한 폴리이미드재의 절연 테이프로 이루어지고, 도 7에 도시하는 바와 같은 상태로, 도체(10)의 이면에 부착되어 있다.
이 실시 형태에서는, 도체(10)와 자전 변환 소자(13)는, 절연 부재(14)의 동일면 상에 설치된다. 또한, 자전 변환 소자(13)는 도체(10)의 갭(10a)에, 도체(10)의 두께 d만큼 낮게 하여 배치되어 있다. 이에 의해, 전류 센서(1)에서는, 자전 변환 소자(13)의 감자면(13A)의 높이 위치가, 도체(10)의 두께 중심 위치에 근접하므로, 자전 변환 소자(13)의 감자면(13A)에서는, 도체(10)에 흐르는 전류 I에 의해 발생하는 자속을 보다 많이 집속하는 것이 가능해져, 그 결과, 전류 검출 감도가 향상된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 전류 센서(1)에 의하면, 도체(10)와 신호 처리 IC(20)는, 전기 센서(1)를 상면으로부터 보아, 전기적으로 절연하기 위한 간극을 가지므로, 우수한 절연 내성을 갖는다.
<제4 실시 형태>
다음으로, 전류 센서의 일 실시 형태로서, 전류 검출 감도를 향상시키도록 한 전류 센서(1A)에 대해 설명한다. 이 전류 센서(1A)는, 전체의 구성은 도 6에 도시한 실시 형태의 것과 거의 마찬가지이지만, 자성 재료를 갖는 구성이 실시 형태의 것과 다르다. 이하에서는, 본 변형예에 있어서의 전류 센서(1A)의 구성에 대해, 실시 형태의 것과의 차이를 중심으로 설명한다.
도 8은 제4 실시 형태에 관한 전류 센서(1A)의 구성예를 도시하는 상면도이다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 이 전류 센서(1A)에서는, 도 6에 도시한 것과 마찬가지로, 예를 들어 12개의 리드 단자(12a∼12l)를 갖는 도체(10)와, 도체(10)와 전기적으로 절연하기 위한 간극을 두고 배치된 신호 처리 IC(20)와, 신호 처리 IC(20)를 지지하기 위한 지지부(30)와, 예를 들어 12개의 리드 단자(41a∼41l)를 갖는 신호 단자부(42)를 구비한다. 그리고, 전류 센서(1A)는, 도체(10)의 갭(10a)에 있어서, 절연 부재(14)에 지지되는 자전 변환 소자(13)를 구비한다. 이러한 구성에 의해, 전류 센서(1A)도, 우수한 절연 내성을 갖는다.
한편, 도 6에 도시한 것과 달리, 이 실시 형태에서는, 자전 변환 소자(13) 상(감자면(13A) 상)에, 예를 들어 자성체 도금에 의해 자성 재료(71)가 형성되어 있다. 또한, 자성 재료(71)의 구성예로서, 페라이트 등의 자성체 칩이어도 된다. 이에 의해, 도체(10)에 전류 I가 흐르면, 전류 I에 의해 발생하는 자속이 자전 변환 소자(13)의 감자부(13A)에 집속되기 쉬워진다. 따라서, 전류 센서(1A)의 전류 검출 감도가 향상된다.
[변형예]
상술한 각 실시 형태에 관한 전류 센서(1, 1A)는 예시에 불과하며, 이하에 나타내는 바와 같은 변경을 행하는 것이 가능하다.
제1 및 제2 실시 형태의 전류 센서(1, 1A)에 있어서, 도체(10)에 단차(101)를 형성하는 경우에 대해 설명하였지만, 도체(10)의 높이를 절연 부재(14)보다도 높아지도록 구성함으로써, 단차(101)를 형성하지 않도록 해도 된다. 이와 같이 구성함으로써도, 절연 부재(14)는, 도체(10)와는 접촉하지 않고, 지지부(30)에 의해서만 지지되므로, 도체(10)와 절연 부재(14) 사이에서는 연면이 형성되지 않아, 전류 센서(1)의 내압이 저하되기 어려워진다.
제1∼제4 실시 형태의 전류 센서(1, 1A)에서는, 1개의 자전 변환 소자(13)를 적용한 경우에 대해 설명하였지만, 예를 들어 2개 이상의 자전 변환 소자를 갖도록 해도 된다.
제1∼제4 실시 형태의 전류 센서(1, 1A)는, 반도체 패키지에 적용해도 되고, 1칩으로 구성해도 된다.
1, 1A : 전류 센서
10 : 도체
10a : 갭
11 : 전류 경로
12a, 12b, 41, 41a∼41l : 리드 단자
13 : 자전 변환 소자
14 : 절연 부재
20 : 신호 처리 IC
30 : 지지부
42 : 신호 단자부
70 : 다이 어태치 필름
71 : 자성 재료

Claims (21)

  1. 갭을 갖는 도체와,
    평면에서 보아 상기 도체와 전기적으로 절연하기 위한 간극을 갖는, 신호 처리 IC를 지지하기 위한 지지부와,
    상기 신호 처리 IC와 전기적으로 접속 가능하게 구성됨과 함께, 상기 도체에 흐르는 전류로부터 발생하는 자계를 검출하도록 상기 도체의 상기 갭에 배치된 자전 변환 소자와,
    상기 자전 변환 소자를 지지하는 절연 부재를 구비하고,
    상기 자전 변환 소자는 측면에서 볼 때 상기 자전 변환 소자의 적어도 일부가 상기 도체와 동일 평면 상에 위치하도록 배치되고,
    상기 절연 부재는 측면에서 볼 때 상기 도체의 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 전류 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    리드 단자를 갖는 신호 단자부를 더 구비하고,
    상기 지지부는 상기 신호 단자부와 전기적으로 접속 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전류 센서.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 도체는, 상기 절연 부재와 접촉하지 않도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전류 센서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 도체는 단차를 갖고 있고,
    상기 도체는, 상기 단차에 의해, 상기 도체가 상기 절연 부재와 접촉하지 않도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전류 센서.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 도체와, 상기 절연 부재의 사이가 수지로 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 전류 센서.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 절연 부재는 상기 도체와 접촉하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전류 센서.
  7. 삭제
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 도체는, U자 형상, V자 형상 또는 C자 형상의 전류 경로를 갖는 것을 특징으로 하는 전류 센서.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 자전 변환 소자는, 상기 U자 형상, V자 형상 또는 C자 형상의 전류 경로의 갭에 배치되는 것을 특징으로 하는 전류 센서.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 U자 형상, V자 형상 또는 C자 형상의 전류 경로는, 평면에서 보아 상기 지지부가 있는 방향과는 반대의 방향으로 개구되어 있는 것을 특징으로 하는 전류 센서.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 자전 변환 소자는, 상기 절연 부재에 지지됨으로써, 상기 도체와 전기적으로 절연되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전류 센서.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 절연 부재와 상기 자전 변환 소자 사이에 점착제층 또는 접착제층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전류 센서.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 절연 부재는, 점착제 또는 접착제가 도포된 절연 테이프 또는 절연 시트인 것을 특징으로 하는 전류 센서.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 자전 변환 소자는, 다이 어태치 필름을 사용하여 상기 절연 부재와 다이 본드되어 있는 것을 특징으로 하는 전류 센서.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 자전 변환 소자는, 홀 소자 또는 자기 저항 소자인 것을 특징으로 하는 전류 센서.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 자전 변환 소자는, 상기 도체의 상기 갭에 당해 도체의 두께만큼 낮게 하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전류 센서.
  17. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 자전 변환 소자는, 상기 자전 변환 소자의 감자면(感磁面)이 상기 도체의 높이와 동등해지도록 상기 절연 부재 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 전류 센서.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 자전 변환 소자는, 상기 자전 변환 소자의 감자면이 상기 도체의 두께 방향의 중심 높이와 동등해지도록 상기 절연 부재 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 전류 센서.
  19. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 지지부는, 평면에서 보아 상기 도체측을 향해 당해 지지부의 중앙이 오목하게 들어가는 오목 형상부가 형성되어 있고, 상기 오목 형상부의 양측은, 상기 도체측을 향해 돌출되는 돌출부를 갖고,
    상기 도체는, 평면에서 보아, 상기 지지부의 상기 오목 형상부 및 상기 돌출부를 따르는 볼록 형상부를 갖고, 상기 절연 부재는, 상기 돌출부의 이면에 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 전류 센서.
  20. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 신호 처리 IC는, 상기 자전 변환 소자에 여기 전류를 인가하기 위한 바이어스 회로, 상기 자전 변환 소자로부터 얻어지는 신호를 보정하는 보정 회로 및 상기 보정된 신호를 증폭하기 위한 증폭 회로를 갖는 것을 특징으로 하는 전류 센서.
  21. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 자전 변환 소자의 감자면 상에 형성되는 자성 재료를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전류 센서.
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