WO2023026809A1 - シャント抵抗器 - Google Patents

Abstract

シャント抵抗器１０は、抵抗体１４と、抵抗体１４に接合されアルミニウムを主成分として形成された電極１６，１８とを備える。また、シャント抵抗器１０は、少なくとも抵抗体１４及び電極１６，１８の接合部２０，２２を覆うとともに抵抗体１４よりも比抵抗が高いめっきで構成されためっき部３０を備える。

Description

シャント抵抗器

　本発明は、シャント抵抗器に関する。

　ＪＰ２００３－０３１４０１Ａには、抵抗体と、抵抗体の両端部に設けられた第１の端子及び第２の端子とを備えた抵抗器が示されている。この抵抗器の第１の端子及び第２の端子は、アルミニウム等の金属で形成される。

　また、ＪＰ２０１９－１６１２２５Ａには、アルミ合金と銅合金との異種金属の接触部分をコーティングして異種金属接触によるガルバニック腐食を抑制するシャント抵抗器が示されている。このコーティングには、金属の薄膜を被覆するめっき処理を採用できる旨が記載されている。

　しかしながら、金属製のめっきが電極と抵抗体とに架渡されると、抵抗特性に影響を与える虞がある。

　本発明は、抵抗特性への影響を抑制可能とすることを目的とする。

　本発明のある態様によれば、抵抗体と、抵抗体に接合され、アルミニウムを主成分として形成された電極と、少なくとも抵抗体及び電極の接合部を覆うとともに、抵抗体よりも比抵抗が高いめっきで構成されためっき部と、を備える。

　本態様によれば、抵抗体及び電極の接合部は、抵抗体よりも比抵抗が高いめっき部で覆われる。このため、抵抗体よりも比抵抗が低いめっきが電極と抵抗体とに架渡される場合と比較して、めっき部に流れる電流が抑えられるので、めっき部がシャント抵抗器の抵抗特性に与える影響を抑制することが可能となる。

図１は、一実施形態に係るシャント抵抗器を示す斜視図である。 図２は、一実施形態に係るシャント抵抗器におけるめっき部の範囲と効果との関係の説明に用いる説明図である。 図３は、一実施形態で用いためっき材のリンの添加量と比抵抗との関係、及びリンの添加量と抵抗温度係数との関係を示す線図である。

　近年、環境対応のため、各国で排ガス規制が強化されており、電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）の開発が進んでいる。

　電気自動車においては、一回の充電で走行できる距離を延ばすため、軽量化が要求されている。このため、電気自動車の部品を構成する部材がアルミニウムに置き換えられている。電気自動車で用いられる部品としては、バッテリの電極及び電線が挙げられ、バッテリの電極の材料及び電線の材料をアルミニウムに置き換えることが検討されている。

　そこで、発明者は、電気自動車に用いられる電流検出用の抵抗器であるシャント抵抗器についても、アルミニウムを主成分とした材料でシャント抵抗器を構成することで、シャント抵抗器の軽量化を図ることを考えた。

　ここで、異種金属を接続すると、標準電極電位の違いにより、その接点で局部電池を形成し、水分等の存在によりガルバニック腐食が発生する虞がある。このガルバニック腐食は、金属がアルミニウムの場合に顕著に表れる。

　アルミニウムを主成分とした材料で電極を構成した場合、アルミニウムの標準電極電位と電位差が大きい抵抗体材料で抵抗体が構成されていると、異種金属接触によるガルバニック腐食が生じ得る。ガルバニック腐食が生ずる抵抗体材料としては、例えば銅、クロム、及び鉄などが想定される。

　そこで、発明者は、軽量化を図りつつ、ガルバニック腐食を抑制できるシャント抵抗器を案出した。

　以下、本発明の一実施形態ついて説明する。なお、本実施形態で示すシャント抵抗は、電気自動車で用いられるシャント抵抗器に限定されるものではなく、一般的なシャント抵抗器として用いることができる。

　［シャント抵抗器］
　図１は、一実施形態に係るシャント抵抗器１０を示す斜視図である。図１には、説明の都合上、後述するめっき部３０が除かれたシャント抵抗器１０が示されている。

　図１に示すように、シャント抵抗器１０の抵抗器本体１２は、抵抗体１４と、抵抗体１４に接合され抵抗体１４と並んで配置される電極１６，１８とを備える。電極は、抵抗体１４の一端に接合された第一電極１６と、抵抗体１４の他端に接合された第二電極１８とを含む。第一電極１６には、第一穴１６ａが形成されており、第二電極１８には、第二穴１８ａが形成されている。

　抵抗体１４と第一電極１６との接合部分には、第一接合部２０が形成される。抵抗体１４と第二電極１８との接合部分には、第二接合部２２が形成される。

　ここで、抵抗体１４と各電極１６、１８とを接合する方法としては、被接合材料同士が溶融して接合される融接と、被溶接材料を金属原子の拡散により接合される圧接と、被溶接材料をロウ材などの導電材料を介して接合されるロウ接がある。

　本実施形態においては、ロウ材などの導電材料を介して接合するロウ接は使用することなく、抵抗体１４と各電極１６、１８とは、融接又は圧接によって接合される。融接の一例としては、レーザ溶接又は電子ビーム溶接が挙げられる。

　これにより本実施形態では、抵抗体１４と各電極１６，１８との間にロウ材などの導電材料が介在しておらず、抵抗体１４と各電極１６，１８とが互いに接合されているので、シャント抵抗器１０の抵抗特性の向上が図られる。

　抵抗体１４は、長方形の板状である。各電極１６、１８も、長方形の板状である。抵抗体１４及び各電極１６、１８の幅は、略同寸法に設定されている。これにより、抵抗体１４と各電極１６、１８とが接合されたシャント抵抗器１０は、各電極１６、１８及び抵抗体１４の並び方向ＮＨに長い長方形の板状に形成される。

　（導電材料）
　各電極１６、１８は、アルミニウム（Ａｌ）を主成分とした導電材料で構成される。アルミニウムを主成分とするとは、各電極１６、１８の全質量に対してアルミニウムの含有量が５０質量％以上であることを意味する。アルミニウムの含有量は、８０質量％以上が好ましく、９０質量％以上がより好ましい。

　アルミニウムを主成分とする導電材料としては、例えば、純度が９９％以上の純アルミニウム、又はアルミニウム合金が挙げられる。

　（抵抗体材料）
　抵抗体１４を構成する抵抗体材料としては、例えば、銅マンガン合金、銅ニッケル合金（例えば銅ニッケル１種、洋白、コンスタンタンなど）、ニクロム合金（ニクロム１種、エバノーム、ＮｉＣｒＭｏ鋼など）、又は鉄クロム合金が挙げられる。

　シャント抵抗器１０は、めっき部３０を備える（図２参照）。このめっき部３０は、少なくとも抵抗体１４及び各電極１６、１８の各接合部２０、２２を覆うとともに、抵抗体１４よりも比抵抗が高いめっきで構成される。めっき部３０は、各接合部２０、２２に密着して設けられる。めっき部３０は、各接合部２０、２２を、防水及び防湿し、異種金属で構成された抵抗体１４と各電極１６、１８と各接合部２０、２２のガルバニック腐食を抑制する。

　図２は、一実施形態に係るシャント抵抗器におけるめっき部３０の範囲と効果との関係の説明に用いる説明図である。

　図２に示すように、めっき部３０を有しないシャント抵抗器１０Ａにおいては、各接合部２０、２２に水分が付着するとガルバニック腐食が生じ得る。

　しかし、抵抗体１４及び各電極１６、１８の各接合部２０、２２を、上面、下面、左側面、及び右側面からめっき部３０で覆ったシャント抵抗器１０Ｂにおいては、各接合部２０、２２のガルバニック腐食を抑制することができる。

　また、各接合部２０、２２と各電極１６、１８全体をめっき部３０で覆ったシャント抵抗器１０Ｃでは、次のような効果が得られる。すなわち、各電極１６、１８に接続される例えば、バスバーが、各電極１６、１８と異なる金属である銅（Ｃｕ）で構成された場合、各電極１６、１８とバスバーとの接触部分でのガルバニック腐食をさらに抑制することができる。また、各電極１６、１８にバスバーをロウ付けするロウ材に含まれるスズ（Ｓｎ）の拡散をめっき部３０によって抑制することができる。

　さらに、抵抗体１４及び各電極１６、１８の表面全体をめっき部３０で覆ったシャント抵抗器１０Ｄにおいては、抵抗体１４表面の腐食及び変色等を抑制することができる。

　ここで、シャント抵抗器１０の一部にめっきを施す場合、マスキング等の追加工程および追加部材が必要となり、コストアップの要因となる。そこで、シャント抵抗器１０の表面全体にめっきを施し、シャント抵抗器１０の表面全体をめっき部３０で覆うことで、製造コストを抑えることができる。

　（めっき部）
　少なくとも各接合部２０、２２を覆うめっき部３０の厚みは、０．５μｍ以上１０．０μｍ以下とする。

　各電極１６、１８の比抵抗に対するめっき部３０の比抵抗の倍率は、各電極１６、１８の比抵抗に対する抵抗体１４の比抵抗の倍率よりも大きい。また、めっき部３０の抵抗値は、抵抗体１４の抵抗値の５０倍以上である。

　ここで、めっき部３０の抵抗値は、抵抗体１４の抵抗値の１００倍以上とすることが望ましい。さらに、めっき部３０の抵抗値は、抵抗体１４の抵抗値の１０００倍以上であることがさらに好ましい。

　また、めっき部３０は、リン（Ｐ）又はホウ素（Ｂ）を含む合金めっきで構成される。リン（Ｐ）を含む合金めっきとしては、Ｎｉ－Ｐめっき又はＮｉ－Ｐ－Ｗめっきが挙げられる。また、リン（Ｐ）を含むその他の合金めっきとしては、Ｎｉ－Ｐ－Ｍｏめっき、Ｎｉ－Ｐ－Ｃｒめっき、又はＮｉ－Ｐ－Ｒｅめっきが挙げられる。

　そして、ホウ素（Ｂ）を含む合金めっきとしては、Ｎｉ－Ｂめっき、Ｎｉ－Ｂ－Ｗめっき、Ｎｉ－Ｂ－Ｍｏめっき、Ｎｉ－Ｂ－Ｃｒめっき、Ｎｉ－Ｂ－Ｒｅめっき又はＮｉ－Ｂ－Ｐ系の合金めっきが挙げられる。

　めっき部３０の抵抗温度係数（ＴＣＲ）は、２００ｐｐｍ／℃以下であり、比抵抗は、１１０μΩ・ｃｍ以上であることが好ましい。

　抵抗温度係数（ＴＣＲ）は、抵抗値の変化率と温度変化量とに基づいて求められる。例えば、第一温度Ｔ１で第一抵抗値Ｒ１を示す物体を第二温度Ｔ２に変化させた際に物体が第二抵抗値Ｒ２となる場合、抵抗温度係数ＴＣＲ［ｐｐｍ／℃］は、次の演算式で求められる。

　ＴＣＲ＝｛（Ｒ２－Ｒ１）／Ｒ１｝×１００００００／｛（Ｔ２－Ｔ１）｝

　このようなめっき部３０を構成するめっきの選定について具体的に説明する。

　めっき部３０を構成するめっきは、ニッケル（Ｎｉ）系の合金めっきが用いられる。めっき部３０を構成するニッケル（Ｎｉ）系の合金めっきのニッケル（Ｎｉ）の標準電極電位は、－０．２６Ｖであり、銅（Ｃｕ）と比較して、アルミニウム（Ａｌ）との標準電極電位の差が小さい。このため、めっき部３０と各電極１６、１８との接触部におけるガルバニック腐食を生じ難くする。

　なお、各電極１６、１８を構成するアルミニウム（Ａｌ）の標準電極電位は、－１．７０Ｖである。また、一般的な電極の材料となるとともに抵抗体１４の主成分である銅（Ｃｕ）の標準電極電位は、＋０．３４９Ｖである。

　また、ニッケル（Ｎｉ）系の合金めっきは、プラスチックと比べて薄く形成することができる。これにより、外観形状を損なうことなく、シャント抵抗器１０の全面を覆うことができる。

　また、ニッケル（Ｎｉ）系の合金めっきは、金属材料に対する密着性も良く、各電極１６、１８を構成するアルミニウム（Ａｌ）と抵抗体１４を構成する銅（Ｃｕ）との各接合部２０、２２に密着する。

　このため、各接合部２０、２２をプラスチックで覆う構造上、プラスチックと金属との接触界面から水分が侵入する可能性がある場合と比較して、防湿及び防水効果を高めることができるとともに、各接合部２０、２２を均一に覆うことができる。

　また、高温で使用する場合であっても、プラスチックを用いる場合と比較して、溶けたり、燃えたりすることを防止することができる。

　ここで、めっき部３０は、導電性を有する。このため、各電極１６、１８と抵抗体１４との間にめっき部３０が架渡されると、めっき部３０にも電流が流れるので、シャント抵抗器１０の電気的特性に影響を与える。このため、めっき部３０を構成する合金めっきは、めっき部３０に流れる電流を小さくする観点から、比抵抗が高いめっき材を用いることが好ましい。

　また、シャント抵抗器１０の温度特性を向上するために、めっき部３０を構成する合金めっきは、抵抗温度係数（ＴＣＲ）が低いめっき材を用いることが好ましい。

　そこで、本実施形態では、比抵抗が高く、抵抗温度係数（ＴＣＲ）が低いニッケル（Ｎｉ）合金めっきのうち、Ｎｉ－Ｐめっき又はＮｉ－Ｐ－Ｗめっきを、めっき部３０を構成するめっき材とする。

　なお、比抵抗が高く、抵抗温度係数（ＴＣＲ）が低いめっき部３０を構成するめっき材は、Ｎｉ－Ｐめっき又はＮｉ－Ｐ－Ｗめっきに限定されるものではない。めっき部３０を構成するめっき材としては、前述したように、Ｎｉ－Ｂ系の合金めっき、Ｎｉ－Ｐ－Ｍｏめっき、Ｎｉ－Ｐ－Ｃｒめっき、又はＮｉ－Ｐ－Ｒｅめっきを用いることができる。また、シャント抵抗器１０の接合部２０、２２をめっき以外で覆う場合、接合部２０、２２をＮｉ－Ｃｒ膜などで覆うこともできる。

　図３は、本実施形態で用いたＮｉ－Ｐめっき材においてリン（Ｐ）の添加量と比抵抗との関係、及びリン（Ｐ）の添加量と抵抗温度係数との関係を示す線図である。

　（Ｎｉ－Ｐめっき）
　無電解めっき処理で用いるＮｉ－Ｐめっきに加えるリン（Ｐ）の添加量を変化させ、各添加量のＮｉ－Ｐめっきで形成されためっき部３０の比抵抗の測定結果４０と、抵抗温度係数（ＴＣＲ）の測定結果４２とが図３に示されている。

　この図から、Ｎｉ－Ｐめっきの全質量に対して、リン（Ｐ）の添加量が、９質量％以上になると、めっき部３０の比抵抗が、約１１０μΩ・ｃｍとなり、抵抗温度係数（ＴＣＲ）が、２００ｐｐｍ／℃以下となる。この場合、めっき部３０の比抵抗は、一般的に抵抗体１４として用いられるＮｉ－Ｃｒ合金（ニクロム）の比抵抗１０８μΩ・ｃｍよりも高くなる。

　ここで、Ｎｉ－Ｐめっきで形成されるめっき部３０のめっき厚を、２μｍ以上１０μｍ未満とする。めっき厚を、２μｍ以上とした際には、めっき部３０の抵抗値を抵抗体１４の抵抗値の１０００倍以上とすることができる。また、めっき厚を、１０μｍ未満とした際には、めっき部３０の抵抗値を抵抗体１４の抵抗値の２００倍とすることができる。これにより、めっき部３０がシャント抵抗器１０の抵抗特性に与える影響を低減することができる。

　このため、Ｎｉ－Ｐめっきの全質量に対して、リン（Ｐ）の添加量が、９質量％以上のＮｉ－Ｐめっきでめっき部３０を形成することが好ましい。これにより、めっき部３０の比抵抗を、１１０μΩ・ｃｍ以上とすることができ、抵抗温度係数（ＴＣＲ）を、２００ｐｐｍ／℃以下とすることができる。

　この場合、シャント抵抗器１０全体の抵抗温度係数（ＴＣＲ）に及ぼす影響を大幅に低減することでき、シャント抵抗器１０の抵抗特性への影響を大幅に抑制することができる。

　したがって、Ｎｉ－Ｐめっきの全質量に対して、リン（Ｐ）の添加量が、９質量％以上のＮｉ－Ｐめっきでめっき部３０を形成することが望ましい。

　なお、Ｎｉ－Ｐめっきにおいて、Ｎｉ－Ｐめっきの全質量に対して、リン（Ｐ）の添加量を、９質量％以上とした場合、このＮｉ－Ｐめっきで形成されためっき部３０の抵抗温度係数（ＴＣＲ）は、２００ｐｐｍ／℃であり、比抵抗は、１１０μΩ・ｃｍであった。

　一般的な抵抗体として用いられるＮｉ－Ｃｒ合金（ニクロム）の比抵抗は、１０８μΩ・ｃｍであり、めっき部３０の比抵抗は、Ｎｉ－Ｃｒ合金（ニクロム）の比抵抗と同等以上である。このため、リン（Ｐ）の添加量が９質量％以上のＮｉ－Ｐめっきは、めっき部３０を構成するめっき材に適している。

　一方、めっき部３０を形成するＮｉ－Ｐめっきにおいて、Ｎｉ－Ｐめっき全質量に対して、リン（Ｐ）の添加量が、１３質量％の場合、比抵抗が、２５０μΩ・ｃｍであり、抵抗温度係数（ＴＣＲ）は、２０ｐｐｍ／℃である。

　このめっき部３０を、例えば、最低厚みが０．５ｍｍであり、比抵抗が４４μΩ・ｃｍのＣｕ－Ｍｎ－Ｎｉ合金（マンガニン：登録商標）で形成された抵抗体１４を備えるシャント抵抗器に適用する。この場合、めっき部３０のめっき厚を、仮に１０μｍとしても、シャント抵抗器１０全体の抵抗温度係数（ＴＣＲ）に及ぼす影響を、０．１ｐｐｍ／℃以下に抑えることができることになる。

　このように、シャント抵抗器１０の抵抗体１４の厚みと、めっき部３０のめっき厚との関係から、抵抗体１４の比抵抗とめっき部３０の比抵抗との関係を考慮して、めっき部３０がシャント抵抗器１０に及ぼす影響を抑えた設計が可能となる。

　また、Ｎｉ－Ｐめっき全質量に対して、リン（Ｐ）の添加量が、６質量％のＮｉ－６Ｐ合金のめっきでめっき部３０を構成した場合、めっき部３０の比抵抗は、７０μΩ・ｃｍであり、抵抗温度係数（ＴＣＲ）は、７００ｐｐｍ／℃である。

　このＮｉ－６Ｐ合金のめっきで構成されるめっき部３０の比抵抗は、比抵抗が２．７μΩ・ｃｍであるアルミニウム（Ａｌ）よりも２０倍以上高く、比抵抗が、４４μΩ・ｃｍのＣｕ－Ｍｎ－Ｎｉ合金（マンガニン：登録商標）よりも、１．５倍高い。

　このように、シャント抵抗器１０の抵抗体１４の抵抗値と比較して、Ｎｉを主成分とした合金めっきで構成されるめっき部３０の抵抗値を、１０００倍以上とすることができるので、シャント抵抗器１０の抵抗特性への影響を大幅に抑制することができる。

　また、めっき部３０の抵抗値を、シャント抵抗器１０の抵抗体１４の抵抗値の１０００倍以上にすることで、めっき部３０を流れる電流を、シャント抵抗器１０を流れる電流の１／１０００以下にすることができる。これにより、めっき部３０の電気的な影響度を、シャント抵抗器１０全体の１／１０００以下に抑えることができ、抵抗温度係数（ＴＣＲ）の影響を、一桁ｐｐｍ／℃以下に抑えることができる。

　このため、めっき部３０の抵抗値は、シャント抵抗器１０の抵抗体１４の抵抗値の１０００倍以上にすることが好ましい。

　ここで、めっき部３０の抵抗値は、抵抗体１４の抵抗値の５０倍以上であれば、めっき部３０がシャント抵抗器１０の抵抗特性に与える影響を抑制することができる。また、めっき部３０の抵抗値は、抵抗体１４の抵抗値の１００倍以上であれば、シャント抵抗器１０の抵抗特性への影響を二桁ｐｐｍ／℃に抑制することができることが確認されている。

　そして、好ましくは、めっき部３０の抵抗温度係数（ＴＣＲ）を、２００ｐｐｍ／℃以下にする。

　ここで、めっき部３０の抵抗値は、シャント抵抗器１０の抵抗体１４の抵抗値の１０００倍以上とされており、めっき部３０がシャント抵抗器１０に与える電気的な影響は、シャント抵抗器１０全体の１／１０００以下である。

　このため、シャント抵抗器１０の抵抗温度係数（ＴＣＲ）への影響を、０．２ｐｐｍ／℃以下に抑えることができる。

　なお、Ｎｉ－Ｐめっきの全質量に対して、リン（Ｐ）の添加量が、４質量％未満になると、一般的に抵抗体１４として用いられるＣｕ－Ｍｎ－Ｎｉ合金（マンガニン：登録商標）の比抵抗である４４μΩ・ｃｍと同等以下となる。このため、リン（Ｐ）の添加量が４質量％未満のＮｉ－Ｐめっきは、めっき部３０のめっき材に適さない。

　また、Ｎｉ－Ｐめっきの全質量に対して、リン（Ｐ）の添加量が、１３質量％を超えると、Ｎｉ－Ｐめっきへのリン（Ｐ）の含有量の制御が難しくなる。このため、リン（Ｐ）の添加量が１３質量％を超えるＮｉ－Ｐめっきは、めっき部３０のめっき材に適さない。

　ここで、各電極１６、１８を構成するアルミニウム（Ａｌ）の比抵抗は、２．７μΩ・ｃｍである。また、めっき部３０の比抵抗は、Ｎｉ－Ｐめっきの全質量に対して、リン（Ｐ）の添加量が、６質量％であっても、７０μΩ・ｃｍ以上にすることができる。

　このように、各電極１６、１８の比抵抗に対するめっき部３０の比抵抗の倍率は、各電極１６、１８の比抵抗に対する抵抗体１４の比抵抗の倍率よりも大きい。

　なお、Ｎｉ－Ｐ－Ｗめっきでめっき部３０を構成する場合、Ｎｉ－Ｐ－Ｗめっきにおいても、Ｎｉ－Ｐめっきの場合と同様に、リン（Ｐ）の添加量を調整するものとする。また、Ｎｉ－Ｐ－Ｗめっきにおいて、タングステン（Ｗ）の添加量の増加に伴って、抵抗温度係数（ＴＣＲ）が下がることが分かっている。

　（Ｎｉ－Ｐ－Ｗめっき）
　Ｎｉ－Ｐ－Ｗめっきについて具体的に説明する。

　Ｎｉ－Ｐ－Ｗめっきにおいて、Ｎｉ－Ｐ－Ｗめっきの全質量に対して、リン（Ｐ）の添加量を１２質量％、タングステン（Ｗ）の添加量を２．５質量％としたＮｉ－Ｐ－Ｗめっきを用いてめっき部３０を形成した。このＮｉ－Ｐ－Ｗめっきで形成されるめっき部３０の抵抗温度係数（ＴＣＲ）は、１００ｐｐｍ／℃であり、比抵抗は１５５μΩ・ｃｍであった。

　このめっき部３０の比抵抗は、一般的な抵抗体１４として用いられるＮｉ－Ｃｒ合金（ニクロム）の比抵抗と同等以上である。このため、リン（Ｐ）の添加量が１２質量％であり、タングステン（Ｗ）の添加量が２．５質量％のＮｉ－Ｐ－Ｗめっきは、めっき部３０を構成するめっき材に適している。

　（めっき厚）
　一般的なシャント抵抗器１０では、シャント抵抗器１０の最低厚みが約０．５ｍｍである。このため、シャント抵抗器１０に形成されるめっき部３０のめっき厚は、０．５ｍｍの１／１０００である、０．５μｍが理想である。

　ここで、めっき部３０で腐食等を抑制する場合、めっき部３０に孔が開いていると腐食抑制効果が低下する。めっき部３０に形成される孔の数は、めっき厚が、０．５μｍ以上となると大きく減少することが知られている。このため、めっき厚は、めっき部３０による保護性能を確保するために、０．５μｍ以上とすることが好ましい。

　このように、めっき厚を、０．５μｍ以上としても、前述したように、めっき部３０の比抵抗が抵抗体１４の比抵抗と同じであれば、１０００倍の抵抗値を確保することができる。

　このため、めっき部３０の抵抗温度係数（ＴＣＲ）が数千ｐｐｍ／℃程度であったとしても、シャント抵抗器１０の抵抗温度係数（ＴＣＲ）に及ぼす影響を一桁ｐｐｍ／℃以下に抑えることができる。

　一方、最低厚みが０．５ｍｍの一般的なシャント抵抗器１０の抵抗体１４に、めっき厚が、１０μｍのめっき部３０を形成した場合、シャント抵抗器１０の抵抗体１４に対するめっき部３０の厚みは、１／５０となる。この場合、例えば抵抗体１４とめっき部３０との比抵抗を同じとすると、めっき部３０の抵抗値は、抵抗体１４の抵抗値の５０倍となる。

　ここで、一般的なめっき部３０の比抵抗は、抵抗体１４の比抵抗よりも低い。例えば、めっき部３０を亜鉛（Ｚｎ）めっきで構成する場合、亜鉛（Ｚｎ）めっきで構成されるめっき部３０の比抵抗は、６μΩ・ｃｍである。また、抵抗体１４を構成するＣｕ－Ｍｎ－Ｎｉ合金（マンガニン：登録商標）の比抵抗は、４４μΩ・ｃｍであり、めっき部３０の比抵抗は、抵抗体１４の比抵抗の１／７程度となる。

　また、亜鉛（Ｚｎ）めっきの抵抗温度係数（ＴＣＲ）は、３７００ｐｐｍ／℃である。この亜鉛（Ｚｎ）めっきでめっき部３０を構成した場合、めっき部３０が、シャント抵抗器１０全体の抵抗温度係数（ＴＣＲ）に及ぼす影響は、５２８ｐｐｍ／℃（３７００×（１／７））となる。

　そして、めっき部３０は、抵抗体１４の上面及び下面に形成される。このため、めっき部３０がシャント抵抗器１０の抵抗温度係数（ＴＣＲ）に与える影響は、約二倍となる。

　このように、抵抗体１４よりも比抵抗が低いめっきでめっき部３０を構成すると、めっき厚を考慮しても、シャント抵抗器１０の抵抗特性に及ぼす影響が大きい。このため、抵抗体１４よりも比抵抗が低い一般的なめっきは、めっき部３０のめっき材として適さない。

　このため、めっき部３０の比抵抗を抵抗体１４と同等以上とし、めっき部３０の抵抗温度係数（ＴＣＲ）を、２００ｐｐｍ／℃以下にすることが望ましい。この場合、シャント抵抗器１０全体の抵抗温度係数（ＴＣＲ）に及ぼす影響を、４ｐｐｍ／℃（２００×（１／５０））に抑えることができる。

　その一例として、比抵抗が１０８μΩ・ｃｍであるＮｉ－Ｃｒ合金（ニクロム）で抵抗体１４を形成した場合、めっき部３０の比抵抗を、１１０μΩ・ｃｍとし、抵抗温度係数（ＴＣＲ）を、２００ｐｐｍ／℃とする。この場合、めっき部３０のめっき厚を、１０μｍとしても、０．５ｍｍ厚のシャント抵抗器１０全体の抵抗温度係数（ＴＣＲ）に及ぼす影響を、４ｐｐｍ／℃程度に抑えることができる。

　これにより、めっき部３０のめっき厚を、５μｍ程度まで抑えることが困難であり、めっき厚が、５μｍよりも厚くなる場合であっても、抵抗特性の維持が可能となる。

　（作用及び効果）
　次に、第一実施形態による作用効果について説明する。

　本実施形態のシャント抵抗器１０は、抵抗体１４と、抵抗体１４に接合されアルミニウムを主成分として形成された電極１６，１８とを備える。また、シャント抵抗器１０は、少なくとも抵抗体１４及び電極１６，１８の接合部２０，２２を覆うとともに抵抗体１４よりも比抵抗が高いめっきで構成されためっき部３０を備える。

　この構成によれば、抵抗体１４と、アルミニウムを主成分とした電極１６，１８との接合部２０，２２は、めっき部３０で覆われている。このため、接合部２０，２２が露出する場合と比較して、抵抗体１４と電極１６，１８とが異なる金属で形成された場合に生じ得るガルバニック腐食を抑制することができる。

　また、接合部２０，２２は、抵抗体１４よりも比抵抗が高いめっき部３０で覆われる。このため、抵抗体１４よりも比抵抗が低いめっきで接合部２０，２２が覆われ、このめっきが電極１６，１８と抵抗体１４とに架渡される場合と比較して、めっき部３０がシャント抵抗器１０の抵抗特性に与える影響を抑制することが可能となる。

　また、めっき部３０は抵抗体１４よりも比抵抗が高い。このため、比抵抗が低いめっき部３０を用いる場合と比較して、シャント抵抗器１０の抵抗特性に与える影響を抑えつつ、めっき厚を厚くすることができる。これにより、めっき厚の調整代を大きくすることができる。

　ここで、めっきが合金で形成される場合、添加物の固溶量の増加に伴って比抵抗が高くなると共に抵抗温度係数（ＴＣＲ）が低下する傾向にある。

　そこで、本実施形態では、めっき部３０を抵抗体１４よりも比抵抗が高いめっきで構成することで、めっき部３０の抵抗温度係数（ＴＣＲ）を、抵抗体１４の抵抗温度係数（ＴＣＲ）よりも低くすることができる。これにより、めっき部３０がシャント抵抗器１０の温度特性に与える影響を抑制することが可能となる。

　また、本実施形態のシャント抵抗器１０において、電極１６，１８の比抵抗に対するめっき部３０の比抵抗の倍率は、電極１６，１８の比抵抗に対する抵抗体１４の比抵抗の倍率よりも大きい。

　すなわち、シャント抵抗器１０の抵抗値を設計する場合、電極１６，１８の比抵抗に対して抵抗体１４の比抵抗の倍率が大きい方が望ましい。また、接合部２０，２２を覆うめっき部３０は、抵抗体１４よりも比抵抗が高く、かつ電極１６，１８の比抵抗に対するめっき部３０の比抵抗の倍率が電極１６，１８の比抵抗に対する抵抗体１４の比抵抗の倍率よりも大きいことが望ましい。

　このため、このような構成とすることによって、めっき部３０がシャント抵抗器１０の抵抗特性に与える影響の抑制効果をより高めることができる。

　また、本実施形態のシャント抵抗器１０において、めっき部３０の抵抗値は、抵抗体１４の抵抗値の５０倍以上である。

　この構成によれば、めっき部３０の抵抗値が抵抗体１４の抵抗値の５０倍以上であるため、めっき部３０がシャント抵抗器１０の抵抗特性に与える影響をさらに抑制することができる。

　また、本実施形態のシャント抵抗器１０において、めっき部３０は、リン（Ｐ）又はホウ素（Ｂ）を含む合金めっきで構成される。

　この構成によれば、比抵抗が高く、かつ抵抗温度係数（ＴＣＲ）が低いめっき部３０を形成することができる。

　また、本実施形態のシャント抵抗器１０において、抵抗体１４及び電極１６，１８は、ロウ材などの導電材料を介さずに接合される。

　この構成によれば、抵抗体１４と電極１６，１８と間にロウ材などの導電材料が介在する場合と比較して、シャント抵抗器１０の抵抗特性を向上することができる。また、接合部２０，２２を覆うめっき部３０の固定性が向上するとともに、めっき部３０表面をより均一に形成することができる。

　また、本実施形態のシャント抵抗器１０において、めっき部３０は、抵抗体１４及び電極１６，１８の表面全体を覆う。

　この構成によれば、例えば電極１６，１８にアルミニウムと異なる金属からなるバスバーが接続される場合に生じ得るガルバニック腐食の抑制が可能となる。

　また、本実施形態のシャント抵抗器１０において、めっき部３０は、抵抗温度係数（ＴＣＲ）が２００ｐｐｍ／℃以下であり、比抵抗が１１０μΩ・ｃｍ以上である。

　この構成によれば、例えば抵抗体１４に比較的比抵抗が高いニクロムを用いた場合であっても、めっき厚を確保しつつ、抵抗温度係数（ＴＣＲ）を抑制することができる。

　また、本実施形態のシャント抵抗器１０において、めっき部３０は、Ｎｉ－Ｐめっき又はＮｉ－Ｐ－Ｗめっきで構成される。

　この構成によれば、Ｎｉ系の合金めっきでめっき部３０を構成することで、銅と比較して、電極１６，１８を構成アルミニウムとの標準電極電位の差が抑えられる。これにより、めっき部３０と電極１６，１８との接触部分におけるガルバニック腐食を抑制することができる。

　また、Ｎｉ系の合金めっきで形成されるめっき部３０は、プラスチックで被膜を形成する場合と比較して、金属に対する密着性が良く、薄肉に形成することができる。これにより、シャント抵抗器１０の形状を損なうこと無く、接合部２０，２２を覆うことができる。

　そして、めっき部３０を構成するＮｉ－Ｐめっき又はＮｉ－Ｐ－Ｗめっきは、比抵抗が高く、抵抗温度係数（ＴＣＲ）が低い。このため、めっき部３０がシャント抵抗器１０の電気的特性に与える影響を抑制することができる。

　また、本実施形態のシャント抵抗器１０において、めっき部３０の厚みは、０．５μｍ以上１０．０μｍ以下である。

　この構成によれば、めっき部３０の厚みを、０．５μｍ以上とすることで、めっき部３０に形成され得る孔の数を抑制することができる。これにより、めっき部３０による保護性能を高まることができる。

　また、めっき部３０の厚みを、１０．０μｍ以下とすることで、抵抗温度係数（ＴＣＲ）を抑えることができる。

　なお、本実施形態では、長方形板状のシャント抵抗器１０を例に挙げて説明したが、シャント抵抗器１０は、この形状に限定されるものではない。

　例えば、シャント抵抗器１０は、抵抗体１４の下面に各電極が設けられた形状であったり、抵抗体１４の端面にＬ字状の電極が設けられた形状であったり、抵抗体１４の端面に設けられた電極が抵抗体１４よりも下方へ突出する形状であってもよい。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

　本願は、２０２１年８月２７日に日本国特許庁に出願された特願２０２１－１３９１８０に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

　１０　　シャント抵抗器
　１４　　抵抗体
　１６　　第一電極
　１８　　第二電極
　２０　　第一接合部
　２２　　第二接合部
　３０　　めっき部
 

Claims (9)

1. 　抵抗体と、
   　前記抵抗体に接合され、アルミニウムを主成分として形成された電極と、
   　少なくとも前記抵抗体及び前記電極の接合部を覆うとともに、前記抵抗体よりも比抵抗が高いめっきで構成されためっき部と、
   　を備えたシャント抵抗器。
2. 　請求項１に記載のシャント抵抗器であって、
   　前記電極の比抵抗に対する前記めっき部の比抵抗の倍率は、前記電極の比抵抗に対する前記抵抗体の比抵抗の倍率よりも大きい、
   　シャント抵抗器。
3. 　請求項１又は請求項２に記載のシャント抵抗器であって、
   　前記めっき部の抵抗値は、前記抵抗体の抵抗値の５０倍以上である
   　シャント抵抗器。
4. 　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のシャント抵抗器であって、
   　前記めっき部は、リン又はホウ素を含む合金めっきで構成される、
   　シャント抵抗器。
5. 　請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のシャント抵抗器であって、
   　前記抵抗体と前記電極との間は、導電材料を介さずに互いに接合される、
   　シャント抵抗器。
6. 　請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のシャント抵抗器であって、
   　前記めっき部は、前記抵抗体及び前記電極の表面全体を覆う、
   　シャント抵抗器。
7. 　請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のシャント抵抗器であって、
   　前記めっき部は、抵抗温度係数が２００ｐｐｍ／℃以下であり、比抵抗が１１０μΩ・ｃｍ以上である、
   　シャント抵抗器。
8. 　請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のシャント抵抗器であって、
   　前記めっき部は、Ｎｉ－Ｐめっき又はＮｉ－Ｐ－Ｗめっきで構成される、
   　シャント抵抗器。
9. 　請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のシャント抵抗器であって、
   　前記めっき部の厚みは、０．５μｍ以上１０．０μｍ以下である、
   　シャント抵抗器。

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