WO2023189093A1 - シャント抵抗器及びシャント抵抗器の製造方法 - Google Patents
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- H01C17/24—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for trimming by removing or adding resistive material
Definitions
- the present disclosure relates to a shunt resistor and a method for manufacturing a shunt resistor.
- Patent Document 1 For example, US Pat. No. 5,999,085 (Patent Document 1) describes a resistor.
- the resistor described in Patent Document 1 includes a resistance plate, a first pad, and a second pad.
- the resistance plate has a rectangular shape in plan view.
- the resistance plate has a first end and a second end that is the opposite end of the first end in a second direction that is orthogonal to the first direction that is the thickness direction of the resistance plate.
- the resistance plate has a third end and a fourth end opposite to the third end in a second direction perpendicular to the first direction and the second direction.
- a first slit is formed at the fourth end.
- a first pad and a second pad are joined to the first end and the second end.
- Each of the first pad and the second pad has a fifth end that is the end on the resistor plate side, and a sixth end that is the end on the opposite side of the fifth end.
- a second slit extending along the second direction toward the fifth end is formed at the sixth end.
- Each of the first pad and the second pad is divided into a current pad and a sense pad by a second slit.
- the resistor described in Patent Document 1 is a shunt resistor.
- the position of the second slit in the third direction is closer to the third end than the center of the resistance plate in the third direction.
- the behavior of the amount of heat generated and the temperature coefficient of resistance in the shunt resistor described in Patent Document 1 differs depending on whether the first slit is formed at the third end or the first slit is formed at the fourth end. More specifically, in the resistor described in Patent Document 1, since the first slit is formed at the fourth end, the amount of increase in the temperature coefficient of resistance is small, but the amount of increase in heat generation is large.
- the present disclosure has been made in view of the problems of the prior art as described above. More specifically, the present disclosure provides a shunt resistor that can suppress an increase in heat generation amount while suppressing an increase in the temperature coefficient of resistance.
- the shunt resistor of the present disclosure includes a resistor, a first terminal portion, and a second terminal portion.
- the resistor has a first end in a second direction that is perpendicular to the first direction, which is the thickness direction of the resistor, and a second end that is the opposite end to the first end. It has a third end and a fourth end that is the opposite end of the third end in a third direction that is orthogonal to the two directions.
- a first terminal portion and a second terminal portion are joined to the first end and the second end, respectively.
- a first slit is formed at the third end.
- Each of the first terminal portion and the second terminal portion has a fifth end that is the end on the resistor side, and a sixth end that is the end on the opposite side of the fifth end.
- a second slit extending along the second direction toward the fifth end is formed at the sixth end. The position of the second slit in the third direction is closer to the third end than the center of the resistor in the third direction.
- the shunt resistor of the present disclosure it is possible to suppress an increase in the temperature coefficient of resistance and an increase in the amount of heat generated.
- FIG. 1 is a perspective view of a shunt resistor 100.
- FIG. 1 is a plan view of a shunt resistor 100.
- FIG. 3 is a bottom view of shunt resistor 100.
- FIG. 1 is a front view of a shunt resistor 100.
- FIG. 3 is a manufacturing process diagram of the shunt resistor 100.
- FIG. It is a perspective view explaining welding process S12. It is a perspective view explaining punching process S131. It is a perspective view explaining bending process S132. It is a perspective view explaining slit formation process S14. It is a perspective view explaining trimming process S2. It is a perspective view explaining slit formation process S14 and trimming process S2 concerning a modification. It is a perspective view of shunt resistor 100A.
- FIG. 1 is a perspective view of the shunt resistor 100.
- FIG. 2 is a plan view of shunt resistor 100.
- FIG. 3 is a bottom view of shunt resistor 100.
- FIG. 4 is a front view of shunt resistor 100.
- shunt resistor 100 is a four-terminal shunt resistor.
- the shunt resistor 100 includes a resistor 10, a first terminal portion 21, and a second terminal portion 22.
- the resistor 10 has a flat plate shape.
- the thickness direction of the resistor 10 is defined as a first direction DR1.
- a direction perpendicular to the first direction DR1 is defined as a second direction DR2.
- a direction perpendicular to the first direction DR1 and the second direction DR2 is defined as a third direction DR3.
- the resistor 10 has, for example, a rectangular shape in plan view.
- the resistor 10 has a first end 10a and a second end 10b.
- the first end 10a and the second end 10b are both ends of the resistor 10 in the second direction DR2.
- the second end 10b is the end opposite to the first end 10a.
- the resistor 10 has a third end 10c and a fourth end 10d.
- the third end 10c and the fourth end 10d are both ends of the resistor 10 in the third direction DR3.
- the fourth end 10d is the end opposite to the third end 10c.
- a first slit 10e is formed at the third end 10c.
- the first slit 10e extends along the third direction DR3 toward the fourth end 10d.
- the first slit 10e passes through the resistor 10 along the first direction DR1.
- the resistor 10 is formed of a conductor.
- the resistor 10 is formed of, for example, gelanin (registered trademark, CuMn7Sn), CuMn3, manganin (registered trademark, CuMn12Ni), NiCrAl, or the like.
- the resistor 10 may be formed of materials other than these.
- the constituent material of the resistor 10 may be appropriately selected depending on the required characteristics such as specific resistance and temperature coefficient of resistance.
- the thickness of the resistor 10 is preferably 0.4 mm or more. Note that if the resistor 10 is made thicker, the first terminal portion 21 and the second terminal portion 22 must also be made thicker.
- the length is preferably 0.6 mm or less.
- the first terminal portion 21 is joined to the first end 10a.
- the second terminal portion 22 is joined to the second end 10b.
- the first terminal portion 21 and the second terminal portion 22 are joined to the resistor 10 by, for example, welding.
- Each of the first terminal section 21 and the second terminal section 22 has a fifth end 20a and a sixth end 20b.
- the fifth end 20a is the end on the resistor 10 side.
- the sixth end 20b is an end opposite to the fifth end 20a.
- a second slit 20c is formed in each of the first terminal portion 21 and the second terminal portion 22.
- the second slit 20c penetrates the first terminal portion 21 (second terminal portion 22) along its thickness direction.
- the width of the first terminal portion 21 in the third direction DR3 and the width of the second terminal portion 22 in the third direction DR3 are, for example, equal to the width of the resistor 10 in the third direction DR3.
- the position of the second slit 20c in the third direction DR3 is closer to the third end 10c than the center of the resistor 10 in the third direction DR3. That is, the width of the portion of the first terminal portion 21 (second terminal portion 22) located on one side (upper side in FIG. 3) of the third direction DR3 than the second slit 20c is smaller than that of the second slit 20c. The width is smaller than the width of the first terminal portion 21 (second terminal portion 22) on the other side (lower side in FIG. 3) in the direction DR3.
- a portion of the first terminal portion 21 (second terminal portion 22) located on one side of the second slit 20c in the third direction DR3 is a sense terminal of the first terminal portion 21 (second terminal portion 22).
- the value of the current flowing through the shunt resistor 100 is detected based on the value of the voltage between the sense terminal of the first terminal part 21 and the sense terminal of the second terminal part 22.
- the position of the tip of the first slit 10e in the third direction DR3 preferably overlaps with the position of the second slit 20c in the third direction DR3.
- the position of the tip of the first slit 10e in the third direction DR3 may be closer to the fourth end 10d than the position of the second slit 20c in the third direction DR3.
- Each of the first terminal portion 21 and the second terminal portion 22 is formed of a conductor.
- Each of the first terminal portion 21 and the second terminal portion 22 is made of copper or a copper alloy, for example.
- the resistor 10 has a first surface 10f and a second surface 10g.
- the first surface 10f and the second surface 10g are end surfaces of the resistor 10 in the first direction DR1.
- the second surface 10g is the opposite surface to the first surface 10f.
- Each of the first terminal section 21 and the second terminal section 22 is arranged such that the sixth end 20b of the first terminal section 21 and the sixth end 20b of the second terminal section 22 face each other with a gap in the second direction DR2. It is bent inward. Note that the sixth end 20b of the first terminal portion 21 and the sixth end 20b of the second terminal portion 22 face the second surface 10g with an interval in the first direction DR1.
- a third slit 10h may be formed at the fourth end 10d.
- the third slit 10h extends, for example, along the third direction DR3 toward the third end 10c.
- the length of the third slit 10h in the third direction DR3 is smaller than the length of the first slit 10e in the third direction DR3.
- the temperature coefficient of resistance (TCR) of the shunt resistor 100 is preferably -50 ppm/°C or more and 50 ppm/°C or less. Note that the temperature coefficient of resistance of the shunt resistor 100 is measured using, for example, RM3543 manufactured by Hioki Electric. The temperature coefficient of resistance of the shunt resistor 100 is measured, for example, while it is mounted on a substrate.
- This board includes, for example, a base material made of glass epoxy with a thickness of 1.6 mm, and a copper foil disposed on the base material and with a thickness of 35 ⁇ m.
- FIG. 5 is a manufacturing process diagram of the shunt resistor 100. As shown in FIG. 5, the method for manufacturing the shunt resistor 100 includes a preparation step S1 and a trimming step S2. The trimming step S2 is performed after the preparation step S1.
- the preparation step S1 includes a rolling step S11, a welding step S12, a pressing step S13, and a slit forming step S14.
- Welding process S12 is performed after rolling process S11.
- the pressing step S13 is performed after the welding step S12.
- the slit forming step S14 is performed after the pressing step S13.
- the pressing step S13 includes a punching step S131, a bending step S132, and a singulation step S133.
- the bending process S132 is performed after the punching process S131.
- the singulation process S133 is performed after the bending process S132.
- the first plate member 11, the second plate member 23, and the third plate member 24 are rolled, so that the first plate member 11, the second plate member 23, and the third plate member 24 are rolled.
- the thickness is adjusted.
- the warpage and bending of the first plate member 11, second plate member 23, and third plate member 24 are also corrected.
- the first plate member 11 is a plate member made of the same material as the resistor 10
- the second plate member 23 is a plate member made of the same material as the first terminal part
- the third plate member 24 is a plate member made of the same material as the first terminal part 21. It is a plate member made of the same material as .
- the longitudinal direction of the first plate member 11, the second plate member 23, and the third plate member 24 is along the third direction DR3.
- FIG. 6 is a perspective view illustrating the welding process S12. As shown in FIG. 6, in the welding step S12, the second plate member 23 and the third plate member 24 are welded to the first plate member 11. In the welding step S12, first, the first plate member 11, the second plate member 23, and the third plate member 24 are arranged along the second direction DR2. At this time, the first plate member 11 is sandwiched between the second plate member 23 and the third plate member 24.
- the boundary between the first plate member 11 and the second plate member 23 and the boundary between the first plate member 11 and the third plate member 24 are welded. This welding is performed, for example, by scanning the laser L1 along the boundary between the first plate member 11 and the second plate member 23 and the boundary between the first plate member 11 and the third plate member 24. be exposed.
- the first plate member 11, the second plate member 23, and the third plate member 24 are pressed.
- FIG. 7 is a perspective view illustrating the punching step S131.
- a plurality of second slits 20c are formed in the second plate member 23 and the third plate member 24.
- the plurality of second slits 20c are formed so as to be spaced apart from each other in the third direction DR3.
- the second plate member 23 is divided into a plurality of first terminal parts 21, and the third plate member 24 is divided into a plurality of second terminal parts 22.
- FIG. 8 is a perspective view illustrating the bending step S132.
- the sixth end 20b of the first terminal part 21 and the sixth end 20b of the second terminal part 22 are arranged so that they face each other with an interval in the second direction DR2.
- the first terminal portion 21 and the second terminal portion 22 are bent inward.
- the singulation step S133 the first plate member 11 is cut to obtain a plurality of shunt resistors 100.
- FIG. 9 is a perspective view illustrating the slit forming step S14.
- a first slit 10e is formed at the third end 10c of each of the plurality of shunt resistors 100.
- the first slit 10e is formed, for example, by irradiating the resistor 10 with a laser L2.
- the first slit 10e of each of the plurality of shunt resistors 100 is formed to have a constant length in the third direction DR3.
- FIG. 10 is a perspective view illustrating the trimming step S2.
- a third slit 10h is formed at the fourth end 10d of each of the plurality of shunt resistors 100, so that the electrical resistance value of the plurality of shunt resistors 100 is adjusted. be done.
- the lengths of the third slits 10h of the plurality of shunt resistors 100 in the third direction DR3 may be different from each other.
- the third slit 10h is formed, for example, by irradiating the resistor 10 with a laser L3.
- the shunt resistor 100 having the structure shown in FIGS. 1 to 4 is manufactured. Note that after the trimming step S2 is performed, the surface of the shunt resistor 100 may be subjected to cleaning or antirust treatment.
- FIG. 11 is a perspective view illustrating a slit forming step S14 and a trimming step S2 according to a modification.
- the slit forming step S14 and the trimming step S2 may be performed by press working between the punching step S131 and the bending step S132.
- the slit forming step S14 may be performed by press working between the punching step S131 and the bending step S132.
- FIG. 12 is a perspective view of the shunt resistor 100A. As shown in FIG. 12, in the shunt resistor 100A, a first slit 10e is formed at the fourth end 10d, and a third slit 10h is formed at the third end 10c. Except for this point, the configuration of shunt resistor 100A is common to the configuration of shunt resistor 100.
- FIG. 13 is a graph showing the relationship between the length of the first slit 10e, the surface temperature of the shunt resistor 100, and the surface temperature of the shunt resistor 100A. The graph in FIG. 13 is created based on data measured when 5 W of power is applied to the shunt resistor 100 and the shunt resistor 100A.
- FIG. 14 is a graph showing the relationship between the length of the first slit 10e and the temperature coefficient of resistance of the shunt resistor 100 and the temperature coefficient of resistance of the shunt resistor 100A. As shown in FIGS. 13 and 14, the amount of heat generated by the shunt resistor differs depending on whether the first slit 10e is formed at the third end 10c or the first slit 10e is formed at the fourth end 10d. The behavior of the temperature coefficient of resistance is different.
- the temperature coefficient of resistance does not easily increase even if the length of the first slit 10e becomes large. As the length increases, the amount of heat generated increases greatly. On the other hand, in the shunt resistor 100 in which the first slit 10e is formed at the third end 10c, the amount of heat generated is difficult to increase even if the length of the first slit 10e becomes large; As the value increases, the temperature coefficient of resistance increases significantly.
- FIG. 15 is a graph showing the relationship between the length of the second slit 20c and the temperature coefficient of resistance of the shunt resistor 100.
- the graph in FIG. 15 was calculated by CAE (Computer Aided Engineering) analysis.
- CAE Computer Aided Engineering
- the temperature coefficient of resistance of the shunt resistor 100 changes with the length of the second slit 20c. Therefore, in the shunt resistor 100, the increase in the temperature coefficient of resistance due to the increase in the length of the first slit 10e can be canceled by adjusting the length of the second slit 20c. Therefore, according to the shunt resistor 100, it is possible to suppress an increase in the temperature coefficient of resistance and an increase in the amount of heat generated.
- a third slit 10h is formed at the third end 10c to adjust the electrical resistance value. Therefore, in the shunt resistor 100A, the amount of increase in the temperature coefficient of resistance due to adjustment of the electrical resistance value is large. Similarly, in the shunt resistor 100, a third slit 10h is formed to adjust the electrical resistance value. However, in the shunt resistor 100, since the third slit 10h is formed at the fourth end 10d, the amount of increase in the temperature coefficient of resistance due to the formation of the third slit 10h is small. In this way, in the shunt resistor 100, even when the electrical resistance value is adjusted by forming the third slit 10h, it is possible to suppress an increase in the temperature coefficient of resistance.
- the electrical resistance value of the resistor 10 is calculated by specific resistance ⁇ width of the resistor 10 ⁇ (thickness of the resistor 10 ⁇ length of the resistor 10 in the second direction DR2). Therefore, the electrical resistance value of the resistor 10 can also be increased by reducing the thickness of the resistor 10 without forming the first slit 10e. However, when the thickness of the resistor 10 is reduced, the amount of heat generated in the resistor 10 increases. In the shunt resistor 100, the thickness of the resistor 10 is preferably 0.4 mm or more, so the amount of heat generated by the shunt resistor 100 is suppressed from this point of view as well.
- the first terminal part 21 and the second terminal part 22 are arranged inwardly so that the sixth end 20b of the first terminal part 21 and the sixth end 20b of the second terminal part 22 face each other with a gap between them.
- the shunt resistor 100 is bent, the area occupied by the shunt resistor 100 in plan view can be reduced.
- shunt resistor 100B A shunt resistor (shunt resistor 100B) according to the second embodiment will be described below. Here, points different from the shunt resistor 100 will be mainly explained, and duplicate explanations will not be repeated.
- FIG. 16 is a front view of the shunt resistor 100B.
- the shunt resistor 100B includes a resistor 10, a first terminal portion 21, and a second terminal portion 22.
- a first slit 10e is formed at the third end 10c
- a second slit 20c is formed at the sixth end 20b
- a third slit 10h is formed at the fourth end 10d. It is formed.
- the configuration of shunt resistor 100B is common to the configuration of shunt resistor 100.
- each of the first terminal portion 21 and the second terminal portion 22 has a first portion 20d and a second portion 20e.
- the first portion 20d is a portion of the first terminal portion 21 (second terminal portion 22) that is joined to the resistor 10 and includes the fifth end 20a.
- the second portion 20e is a portion of the first terminal portion 21 (second terminal portion 22) that continues to the first portion 20d from the side opposite to the resistor 10 and includes the sixth end 20b.
- the first portion 20d is bent such that the sixth end 20b is further away from the resistor 10 in the first direction DR1 than the fifth end 20a.
- the sixth end 20b of the first terminal portion 21 and the sixth end 20b of the second terminal portion 22 are located at both ends of the shunt resistor 100B in the second direction DR2, respectively. That is, in the shunt resistor 100B, the first terminal portion 21 and the second terminal portion 22 are bent outward.
- the configuration of shunt resistor 100B differs from the configuration of shunt resistor 100.
- the first terminal part 21 and the second terminal part 22 are bent outward, so compared to the shunt resistor 100 in which the first terminal part 21 and the second terminal part 22 are bent inward. By doing so, it is possible to reduce the height.
- the rotary blade when the rotary blade is brought into contact with the resistor 10 to form the first slit 10e and the third slit 10h, the rotary blade is bent inward to form the first terminal portion 21 and the second terminal. Since there is a risk of contact with the portion 22, it is difficult to form the first slit 10e and the third slit 10h by cutting with the rotary blade.
- the rotary blade can be used without contacting the first terminal part 21 and the second terminal part 22. It is possible to form a first slit 10e and a third slit 10h. In this way, according to the shunt resistor 100B, compared to the shunt resistor 100, it is possible to increase the degree of freedom in processing in the slit forming step S14 and the trimming step S2.
- 10 resistor 10a first end, 10b second end, 10c third end, 10d fourth end, 10e first slit, 10f first surface, 10g second surface, 10h third slit, 11 first plate member, 20a fifth end, 20b sixth end, 20c second slit, 20d first part, 20e second part, 21 first terminal part, 22 second terminal part, 23 second plate member, 24 third plate member, 100 Shunt resistor, 100A shunt resistor, 100B shunt resistor, DR1 first direction, DR2 second direction, DR3 third direction, L1, L2, L3 laser, S1 preparation process, S11 rolling process, S12 welding process, S13 press Process, S131 punching process, S132 process, S133 singulation process, S14 slit forming process, S2 trimming process.
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Abstract
シャント抵抗器は、抵抗体と、第1端子部及び第2端子部とを備える。抵抗体は、抵抗体の厚さ方向である第1方向に直交している第2方向において第1端と第1端の反対側の端である第2端を有するとともに、第1方向及び第2方向に直交している第3方向において第3端と第3端の反対側の端である第4端とを有する。第1端及び第2端には、それぞれ、第1端子部及び第2端子部が接合されている。第3端には、第1スリットが形成されている。第1端子部及び第2端子部の各々は、抵抗体側の端である第5端と、第5端の反対側の端である第6端とを有する。第6端には、第5端側に向かって第2方向に沿って延在している第2スリットが形成されている。第2スリットの第3方向における位置は、抵抗体の第3方向における中央よりも第3端の近くにある。
Description
本開示は、シャント抵抗器及びシャント抵抗器の製造方法に関する。
例えば、米国特許第5999085号明細書(特許文献1)には、抵抗器が記載されている。特許文献1に記載の抵抗器は、抵抗板と、第1パッド及び第2パッドとを有している。抵抗板は、平面視において、矩形状である。抵抗板は、抵抗板の厚さ方向である第1方向に直交している第2方向において、第1端と、第1端の反対側の端である第2端とを有している。抵抗板は、第1方向及び第2方向に直交している第2方向において、第3端と、第3端の反対側の端である第4端とを有している。第4端には、第1スリットが形成されている。
第1端及び第2端には、第1パッド及び第2パッドが接合されている。第1パッド及び第2パッドの各々は、抵抗体板側の端である第5端と、第5端の反対側の端である第6端とを有している。第6端には、第5端側に向かって第2方向に沿って延在している第2スリットが形成されている。
第1パッド及び第2パッドの各々は、第2スリットにより、電流パッドとセンスパッドとに区分されている。第1パッドのセンスパッドと第2パッドのセンスパッドとの間の電圧を測定することにより、特許文献1に記載の抵抗器を流れる電流が測定される。すなわち、特許文献1に記載の抵抗器は、シャント抵抗器である。第2スリットの第3方向における位置は、抵抗板の第3方向における中央よりも第3端側にある。
第1スリットを第3端に形成した場合と第1スリットを第4端に形成した場合とで、特許文献1に記載のシャント抵抗器における発熱量及び抵抗温度係数の挙動が異なる。より具体的には、特許文献1に記載の抵抗器では、第1スリットが第4端に形成されていることにより、抵抗温度係数の増加量が小さいが、発熱の増加量が大きい。
本開示は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本開示は、抵抗温度係数の増加を抑制しつつ、発熱量の増加も抑制することが可能なシャント抵抗器を提供するものである。
本開示のシャント抵抗器は、抵抗体と、第1端子部及び第2端子部とを備えている。抵抗体は、抵抗体の厚さ方向である第1方向に直交している第2方向において第1端と第1端の反対側の端である第2端を有するとともに、第1方向及び第2方向に直交している第3方向において第3端と第3端の反対側の端である第4端とを有する。第1端及び第2端には、それぞれ第1端子部及び第2端子部が接合されている。第3端には、第1スリットが形成されている。第1端子部及び第2端子部の各々は、抵抗体側の端である第5端と、第5端の反対側の端である第6端とを有する。第6端には、第5端側に向かって第2方向に沿って延在している第2スリットが形成されている。第2スリットの第3方向における位置は、抵抗体の第3方向における中央よりも第3端の近くにある。
本開示のシャント抵抗器によると、抵抗温度係数の増加を抑制しつつ、発熱量の増加も抑制することが可能である。
本開示の実施形態の詳細を、図面を参照しながら説明する。以下の図面では、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さないものとする。
(第1実施形態)
以下に、第1実施形態に係るシャント抵抗器(シャント抵抗器100)を説明する。
以下に、第1実施形態に係るシャント抵抗器(シャント抵抗器100)を説明する。
<シャント抵抗器100の構成>
以下に、シャント抵抗器100の構成を説明する。
以下に、シャント抵抗器100の構成を説明する。
図1は、シャント抵抗器100の斜視図である。図2は、シャント抵抗器100の平面図である。図3は、シャント抵抗器100の底面図である。図4は、シャント抵抗器100の正面図である。図1から図4に示されるように、シャント抵抗器100は、4端子のシャント抵抗器である。シャント抵抗器100は、抵抗体10と、第1端子部21と、第2端子部22とを有している。
抵抗体10は、平板状である。抵抗体10の厚さ方向を、第1方向DR1とする。第1方向DR1に直交している方向を、第2方向DR2とする。第1方向DR1及び第2方向DR2に直交している方向を、第3方向DR3とする。抵抗体10は、平面視において、例えば矩形状になっている。
抵抗体10は、第1端10aと第2端10bとを有している。第1端10a及び第2端10bは、第2方向DR2における抵抗体10の両端である。第2端10bは、第1端10aの反対側の端である。抵抗体10は、第3端10cと第4端10dとを有している。第3端10c及び第4端10dは、第3方向DR3における抵抗体10の両端である。第4端10dは、第3端10cの反対側の端である。
第3端10cには、第1スリット10eが形成されている。第1スリット10eは、例えば、第4端10dに向かって第3方向DR3に沿って延在している。第1スリット10eは、抵抗体10を第1方向DR1に沿って貫通している。
抵抗体10は、導体により形成されている。抵抗体10は、例えば、ゼラニン(登録商標、CuMn7Sn)、CuMn3、マンガニン(登録商標、CuMn12Ni)、NiCrAl等により形成されている。但し、抵抗体10は、これら以外の材料により形成されていてもよい。抵抗体10の構成材料は、求められる比抵抗、抵抗温度係数等の特性に応じて、適宜選択されればよい。抵抗体10の厚さは、好ましくは、0.4mm以上である。なお、抵抗体10を厚くすると第1端子部21及び第2端子部22も厚くする必要があるため、第1端子部21及び第2端子部22の加工性を考慮し、抵抗体10の厚さは、0.6mm以下であることが好ましい。
第1端子部21は、第1端10aに接合されている。第2端子部22は、第2端10bに接合されている。第1端子部21及び第2端子部22と抵抗体10との間の接合は、例えば、溶接により行われる。第1端子部21及び第2端子部22の各々は、第5端20aと、第6端20bとを有している。第5端20aは、抵抗体10側の端である。第6端20bは、第5端20aの反対側の端である。第1端子部21及び第2端子部22の各々には、第2スリット20cが形成されている。第2スリット20cは、第1端子部21(第2端子部22)をその厚さ方向に沿って貫通している。第1端子部21の第3方向DR3における幅及び第2端子部22の第3方向DR3における幅は、例えば、抵抗体10の第3方向DR3における幅と等しい。
第2スリット20cの第3方向DR3における位置は、抵抗体10の第3方向DR3における中央よりも、第3端10c側にある。すなわち、第2スリット20cよりも第3方向DR3の一方側(図3中の上側)にある第1端子部21(第2端子部22)の部分の幅は、第2スリット20cよりも第3方向DR3の他方側(図3中の下側)にある第1端子部21(第2端子部22)の部分の幅よりも小さくなっている。第2スリット20cよりも第3方向DR3の一方側にある第1端子部21(第2端子部22)の部分は、第1端子部21(第2端子部22)のセンス端子である。シャント抵抗器100は、第1端子部21のセンス端子と第2端子部22のセンス端子との間の電圧の値に基づいて、シャント抵抗器100を流れる電流の値が検知される。
第1スリット10eの先端の第3方向DR3における位置は、好ましくは、第2スリット20cの第3方向DR3における位置と重なっている。第1スリット10eの先端の第3方向DR3における位置は、第2スリット20cの第3方向DR3における位置よりも第4端10dの近くにあってもよい。第1端子部21及び第2端子部22の各々は、導体により形成されている。第1端子部21及び第2端子部22の各々は、例えば、銅又は銅合金より形成されている。
抵抗体10は、第1面10fと第2面10gとを有している。第1面10f及び第2面10gは、抵抗体10の第1方向DR1における端面である。第2面10gは、第1面10fの反対面である。第1端子部21及び第2端子部22の各々は、第1端子部21の第6端20bと第2端子部22の第6端20bとが第2方向DR2において間隔を空けて対向するように、内側に曲げられている。なお、第1端子部21の第6端20b及び第2端子部22の第6端20bは、第1方向DR1において、第2面10gと間隔を空けて対向している。
第4端10dには、第3スリット10hが形成されていてもよい。第3スリット10hは、例えば、第3端10cに向かって第3方向DR3に沿って延在している。第3スリット10hの第3方向DR3における長さは、第1スリット10eの第3方向DR3における長さよりも小さい。
シャント抵抗器100の抵抗温度係数(TCR:Temperature Coeffcient of Resistance)は、好ましくは、-50ppm/℃以上50ppm/℃以下である。なお、シャント抵抗器100の抵抗温度係数は、例えば、日置電機製のRM3543を用いて測定される。シャント抵抗器100の抵抗温度係数は、例えば、基板上に実装された状態で測定される。この基板は、例えば、厚さが1.6mmのガラスエポキシ製の基材と、当該基材上に配置され、かつ厚さが35μmの銅箔とを有している。
<シャント抵抗器100の製造方法>
以下に、シャント抵抗器100の製造方法を説明する。
以下に、シャント抵抗器100の製造方法を説明する。
図5は、シャント抵抗器100の製造工程図である。図5に示されるように、シャント抵抗器100の製造方法は、準備工程S1と、トリミング工程S2とを有している。トリミング工程S2は、準備工程S1の後に行われる。
準備工程S1では、複数のシャント抵抗器100が準備される。但し、準備工程S1において準備される複数のシャント抵抗器100では、第3スリット10hが形成されていない。準備工程S1は、圧延工程S11と、溶接工程S12と、プレス工程S13と、スリット形成工程S14とを有している。溶接工程S12は、圧延工程S11の後に行われる。プレス工程S13は、溶接工程S12の後に行われる。スリット形成工程S14は、プレス工程S13の後に行われる。
プレス工程S13は、打ち抜き工程S131と、曲げ工程S132と、個片化工程S133とを有している。曲げ工程S132は、打ち抜き工程S131の後に行われる。個片化工程S133は、曲げ工程S132の後に行われる。
圧延工程S11では、第1板部材11、第2板部材23及び第3板部材24に対して圧延が行われることにより、第1板部材11、第2板部材23及び第3板部材24の厚さの調整が行われる。この際に、第1板部材11、第2板部材23及び第3板部材24の反りや曲がりも矯正される。第1板部材11は、抵抗体10と同一材料の板部材であり、第2板部材23は第1端子部21と同一材料の板部材であり、第3板部材24は第2端子部22と同一材料の板部材である。第1板部材11、第2板部材23及び第3板部材24の長手方向は、第3方向DR3に沿っている。
図6は、溶接工程S12を説明する斜視図である。図6に示されるように、溶接工程S12では、第2板部材23及び第3板部材24が、第1板部材11に溶接される。溶接工程S12では、第1に、第1板部材11、第2板部材23及び第3板部材24が、第2方向DR2に沿って並べられる。この際、第1板部材11は、第2板部材23と第3板部材24との間に挟み込まれている。
第2に、第1板部材11と第2板部材23との間の境界及び第1板部材11と第3板部材24との間の境界が溶接される。この溶接は、例えば、第1板部材11と第2板部材23との間の境界及び第1板部材11と第3板部材24との間の境界に沿ってレーザL1を走査することにより行われる。
プレス工程S13では、第1板部材11、第2板部材23及び第3板部材24に対するプレス加工が行われる。
図7は、打ち抜き工程S131を説明する斜視図である。図7に示されるように、打ち抜き工程S131では、第1に、第2板部材23及び第3板部材24に複数の第2スリット20cが形成される。複数の第2スリット20cは、第3方向DR3において間隔を空けて並ぶように形成される。第2に、第2板部材23が複数の第1端子部21に分割されるとともに、第3板部材24が複数の第2端子部22に分割される。
図8は、曲げ工程S132を説明する斜視図である。図8に示されるように、曲げ工程S132では、第1端子部21の第6端20bと第2端子部22の第6端20bとが第2方向DR2において間隔を空けて対向するように、第1端子部21及び第2端子部22が内側に曲げられる。個片化工程S133では、第1板部材11が切断されることにより、複数のシャント抵抗器100が得られる。
図9は、スリット形成工程S14を説明する斜視図である。図9に示されるように、スリット形成工程S14では、複数のシャント抵抗器100の各々の第3端10cに第1スリット10eが形成される。第1スリット10eは、例えば、抵抗体10にレーザL2を照射することにより形成される。複数のシャント抵抗器100の各々の第1スリット10eは、第3方向DR3における長さが一定となるように形成される。
図10は、トリミング工程S2を説明する斜視図である。図10に示されるように、トリミング工程S2では、複数のシャント抵抗器100の各々の第4端10dに第3スリット10hが形成されることにより、複数のシャント抵抗器100の電気抵抗値が調整される。複数のシャント抵抗器100の各々の第3スリット10hの第3方向DR3における長さは、互いに異なっていてもよい。第3スリット10hは、例えば、抵抗体10にレーザL3を照射することにより形成される。以上により、図1から図4に示される構造のシャント抵抗器100が製造される。なお、トリミング工程S2が行われた後、シャント抵抗器100の表面に対しては、洗浄や防錆処理が行われてもよい。
図11は、変形例に係るスリット形成工程S14及びトリミング工程S2を説明する斜視図である。図11に示されるように、スリット形成工程S14及びトリミング工程S2は、打ち抜き工程S131と曲げ工程S132との間で、プレス加工により行われてもよい。図示されていないが、スリット形成工程S14が打ち抜き工程S131と曲げ工程S132との間でプレス加工により行われてもよい。
<シャント抵抗器100の効果>
以下に、シャント抵抗器100の効果を、比較例に係るシャント抵抗器と対比しながら説明する。比較例に係るシャント抵抗器を、シャント抵抗器100Aとする。図12は、シャント抵抗器100Aの斜視図である。図12に示されるように、シャント抵抗器100Aでは、第1スリット10eが第4端10dに形成されているとともに、第3スリット10hが第3端10cに形成されている。この点を除き、シャント抵抗器100Aの構成は、シャント抵抗器100の構成と共通している。
以下に、シャント抵抗器100の効果を、比較例に係るシャント抵抗器と対比しながら説明する。比較例に係るシャント抵抗器を、シャント抵抗器100Aとする。図12は、シャント抵抗器100Aの斜視図である。図12に示されるように、シャント抵抗器100Aでは、第1スリット10eが第4端10dに形成されているとともに、第3スリット10hが第3端10cに形成されている。この点を除き、シャント抵抗器100Aの構成は、シャント抵抗器100の構成と共通している。
図13は、第1スリット10eの長さとシャント抵抗器100の表面温度及びシャント抵抗器100Aの表面温度との関係を示すグラフである。図13のグラフは、シャント抵抗器100及びシャント抵抗器100Aに5Wの電力が加えられた状態で測定されたデータに基づいて作成されている。図14は、第1スリット10eの長さとシャント抵抗器100の抵抗温度係数及びシャント抵抗器100Aの抵抗温度係数との関係を示すグラフである。図13及び図14に示されるように、第1スリット10eが第3端10cに形成される場合と第1スリット10eが第4端10dに形成される場合とで、シャント抵抗器の発熱量及び抵抗温度係数の挙動が異なっている。
より具体的には、第1スリット10eが第4端10dに形成されるシャント抵抗器100Aでは、第1スリット10eの長さが大きくなっても抵抗温度係数が大きくなりにくいが、第1スリット10eの長さが大きくなると発熱量が大きく増加する。他方で、第1スリット10eが第3端10cに形成されるシャント抵抗器100では、第1スリット10eの長さが大きくなっても発熱量は増加しにくいが、第1スリット10eの長さが大きくなると抵抗温度係数が大きく増加する。
図15は、第2スリット20cの長さとシャント抵抗器100の抵抗温度係数との関係を示すグラフである。図15のグラフは、CAE(Computer Aided Engineering)解析により算出された。図15に示されるように、シャント抵抗器100の抵抗温度係数は、第2スリット20cの長さに伴って変化する。そのため、シャント抵抗器100では、第1スリット10eの長さが大きくなることに伴う抵抗温度係数の増加を、第2スリット20cの長さを調整することによりキャンセル可能である。そのため、シャント抵抗器100によると、抵抗温度係数の増加を抑制しつつ、発熱量の増加も抑制することが可能である。
シャント抵抗器100Aでは、電気抵抗値の調整のために第3スリット10hが第3端10cに形成される。そのため、シャント抵抗器100Aでは、電気抵抗値の調整に伴う抵抗温度係数の増加量が大きい。シャント抵抗器100でも、同様に電気抵抗値の調整のために第3スリット10hが形成される。しかしながら、シャント抵抗器100では第3スリット10hが第4端10dに形成されるため、第3スリット10hの形成に伴う抵抗温度係数の増加量が小さい。このように、シャント抵抗器100では、第3スリット10hの形成による電気抵抗値の調整が行われる場合でも、抵抗温度係数の増加を抑制することが可能である。
抵抗体10の電気抵抗値は、比抵抗×抵抗体10の幅÷(抵抗体10の厚さ×抵抗体10の第2方向DR2における長さ)により算出される。そのため、抵抗体10の電気抵抗値は、第1スリット10eを形成せずに抵抗体10の厚さを小さくすることによっても増加させることができる。しかしながら、抵抗体10の厚さを小さくなると、抵抗体10における発熱量が増加してしまう。シャント抵抗器100では、好ましくは抵抗体10の厚さが0.4mm以上となっているため、シャント抵抗器100の発熱量は、この観点からも抑制されることになる。
シャント抵抗器100において第1端子部21の第6端20bと第2端子部22の第6端20bとが間隔を空けて対向するように第1端子部21及び第2端子部22が内側に曲げられている場合、平面視におけるシャント抵抗器100の占有面積を小さくすることが可能となる。
(第2実施形態)
以下に、第2実施形態に係るシャント抵抗器(シャント抵抗器100B)を説明する。ここでは、シャント抵抗器100と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。
以下に、第2実施形態に係るシャント抵抗器(シャント抵抗器100B)を説明する。ここでは、シャント抵抗器100と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。
<シャント抵抗器100Bの構成>
以下に、シャント抵抗器100Bの構成を説明する。
以下に、シャント抵抗器100Bの構成を説明する。
図16は、シャント抵抗器100Bの正面図である。図16に示されているように、シャント抵抗器100Bは、抵抗体10と、第1端子部21及び第2端子部22とを有している。図16に図示されていないが、第3端10cには第1スリット10eが形成されており、第6端20bに第2スリット20cが形成されており、第4端10dに第3スリット10hが形成されている。これらの点に関して、シャント抵抗器100Bの構成は、シャント抵抗器100の構成と共通している。
シャント抵抗器100Bでは、第1端子部21及び第2端子部22の各々が、第1部分20dと、第2部分20eとを有している。第1部分20dは、抵抗体10に接合され、かつ第5端20aを含む第1端子部21(第2端子部22)の部分である。第2部分20eは、抵抗体10と反対側から第1部分20dに連なり、かつ第6端20bを含む第1端子部21(第2端子部22)の部分である。
第1部分20dは、第6端20bが第5端20aよりも第1方向DR1において抵抗体10から離れるように曲げられている。シャント抵抗器100Bでは、第1端子部21の第6端20b及び第2端子部22の第6端20bが、それぞれ、第2方向DR2におけるシャント抵抗器100Bの両端にある。すなわち、シャント抵抗器100Bでは、第1端子部21及び第2端子部22が外側に曲げられている。これらの点に関して、シャント抵抗器100Bの構成は、シャント抵抗器100の構成と異なっている。
<シャント抵抗器100Bの効果>
以下に、シャント抵抗器100Bの効果を説明する。
以下に、シャント抵抗器100Bの効果を説明する。
シャント抵抗器100Bでは、第1端子部21及び第2端子部22が外側に曲げられているため、第1端子部21及び第2端子部22が内側に曲げられているシャント抵抗器100と比較して、低背化が可能である。
シャント抵抗器100では、回転刃を抵抗体10に接触させて第1スリット10e及び第3スリット10hを形成しようとすると、当該回転刃が内側に曲げられている第1端子部21及び第2端子部22に接触してしまうおそれがあるため、第1スリット10e及び第3スリット10hを当該回転刃による切削加工により形成することが困難である。
他方で、シャント抵抗器100Bでは、第1端子部21及び第2端子部22が外側に曲げられているため、第1端子部21及び第2端子部22と接触することなく上記の回転刃により第1スリット10e及び第3スリット10hを形成することが可能である。このように、シャント抵抗器100Bによると、シャント抵抗器100と比較して、スリット形成工程S14及びトリミング工程S2における加工の自由度を高めることが可能である。
以上のように本開示の実施形態について説明を行ったが、上述の実施形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むことが意図される。
10 抵抗体、10a 第1端、10b 第2端、10c 第3端、10d 第4端、10e 第1スリット、10f 第1面、10g 第2面、10h 第3スリット、11 第1板部材、20a 第5端、20b 第6端、20c 第2スリット、20d 第1部分、20e 第2部分、21 第1端子部、22 第2端子部、23 第2板部材、24 第3板部材、100 シャント抵抗器、100A シャント抵抗器、100B シャント抵抗器、DR1 第1方向、DR2 第2方向、DR3 第3方向、L1,L2,L3 レーザ、S1 準備工程、S11 圧延工程、S12 溶接工程、S13 プレス工程、S131 打ち抜き工程、S132 工程、S133 個片化工程、S14 スリット形成工程、S2 トリミング工程。
Claims (8)
- シャント抵抗器であって、
抵抗体と、
第1端子部及び第2端子部とを備え、
前記抵抗体は、前記抵抗体の厚さ方向である第1方向に直交している第2方向において第1端と前記第1端の反対側の端である第2端を有するとともに、前記第1方向及び前記第2方向に直交している第3方向において第3端と前記第3端の反対側の端である第4端とを有し、
前記第1端及び前記第2端には、それぞれ、前記第1端子部及び前記第2端子部が接合されており、
前記第3端には、第1スリットが形成されており、
前記第1端子部及び前記第2端子部の各々は、前記抵抗体側の端である第5端と、前記第5端の反対側の端である第6端とを有し、
前記第6端には、前記第5端側に向かって前記第2方向に沿って延在している第2スリットが形成されており、
前記第2スリットの前記第3方向における位置は、前記抵抗体の前記第3方向における中央よりも前記第3端の近くにある、シャント抵抗器。 - 前記第1スリットの先端の前記第3方向における位置は、前記第2スリットの前記第3方向における位置と重なっている又は前記第2スリットの前記第3方向における位置よりも前記第4端側にある、請求項1に記載のシャント抵抗器。
- 前記第4端には、前記第3端側に向かって前記第3方向に沿って延在している第3スリットが形成されており、
前記第3スリットの前記第3方向における長さは、前記第1スリットの前記第3方向における長さよりも小さい、請求項1又は請求項2に記載のシャント抵抗器。 - 前記抵抗体の厚さは、0.4mm以上である、請求項1~請求項3のいずれか1項に記載のシャント抵抗器。
- 前記第1端子部及び前記第2端子部の各々は、前記第1端子部の前記第6端と前記第2端子部の前記第6端とが前記第2方向において間隔を空けて対向するように、内側に曲げられている、請求項1~請求項4のいずれか1項に記載のシャント抵抗器。
- 前記第1端子部及び前記第2端子部の各々は、前記抵抗体に接合され、かつ前記第5端を含む第1部分と、前記抵抗体と反対側から前記第1部分に連なり、かつ前記第6端を含む第2部分とを有し、
前記第1部分は、前記第6端が前記第1方向において前記第5端よりも前記抵抗体から離れ、かつ前記第6端が前記シャント抵抗器の前記第1方向における端に位置するように曲げられている、請求項1~請求項4のいずれか1項に記載のシャント抵抗器。 - 前記シャント抵抗器の抵抗温度係数は、-50ppm/℃以上50ppm/℃以下である、請求項1~請求項6のいずれか1項に記載のシャント抵抗器。
- 複数のシャント抵抗器を準備する工程と、
トリミング工程とを備え、
前記複数のシャント抵抗器の各々は、抵抗体と、第1端子部及び第2端子部とを備え、
前記抵抗体は、前記抵抗体の厚さ方向である第1方向に直交している第2方向において第1端と前記第1端の反対側の端である第2端を有するとともに、前記第1方向及び前記第2方向に直交している第3方向において第3端と前記第3端の反対側の端である第4端とを有し、
前記第1端及び前記第2端には、それぞれ、前記第1端子部及び前記第2端子部が接合されており、
前記第3端には、第1スリットが形成されており、
前記第1端子部及び前記第2端子部の各々は、前記抵抗体側の端である第5端と、前記第5端の反対側の端である第6端とを有し、
前記第6端には、前記第5端側に向かって前記第2方向に沿って延在している第2スリットが形成されており、
前記第2スリットの前記第3方向における位置は、前記抵抗体の前記第3方向における中央よりも前記第3端の近くにあり、
前記複数のシャント抵抗器の各々では、前記第1スリットの前記第2方向における長さが一定になっており、
前記トリミング工程では、前記複数のシャント抵抗器の各々の前記第4端に第3スリットが形成されることにより、前記複数のシャント抵抗器の各々の電気抵抗値が調整され、
前記第3スリットの前記第3方向における長さは、前記第1スリットの前記第3方向における長さよりも小さい、シャント抵抗器の製造方法。
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