JP2018018960A

JP2018018960A - シャント抵抗器

Info

Publication number: JP2018018960A
Application number: JP2016148151A
Authority: JP
Inventors: 浩樹小中; Hiroki Konaka
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-07-28
Filing date: 2016-07-28
Publication date: 2018-02-01

Abstract

【課題】本発明は、抵抗値を安定させることができるシャント抵抗器を提供することを目的とするものである。【解決手段】本発明のシャント抵抗器は、金属で構成された抵抗体１１と、抵抗体１１の両端部に接続された一対の電極１２ａ、１２ｂとを備え、一対の電極１２ａ、１２ｂはそれぞれ、抵抗体１１より下方に設けられ抵抗体１１の位置する方向に延びる実装用基板２０取り付け用の端子部１３ａ、１３ｂと、実装用基板２０に対して起立しかつ抵抗体１１と端子部１３ａ、１３ｂとを接続する脚部１４ａ、１４ｂとを有し、一対の脚部１４ａ、１４ｂの抵抗体１１から遠ざかる方向に位置する側面１５に、その下部の一部に形成され一対の電極１２ａ、１２ｂよりはんだ濡れ性がよい第１金属層１６と、第１金属層１６が形成されていない箇所に設けられ第１金属層１６よりはんだ濡れ性が悪い被覆層１７とを設けたものである。【選択図】図１

Description

本発明は、各種電子機器の電流値検出に使用される高電力で１Ω以下の低い抵抗値を有するシャント抵抗器に関するものである。

従来のこの種のシャント抵抗器は、図５に示すように、板状の金属で構成された抵抗体１と、この抵抗体１の一面の両端部に形成された一対の電極２とを備え、一対の電極２の先端部を抵抗体１より下方に折り曲げられて設けられた脚部３をそれぞれ有し、この一対の脚部３に実装用のはんだ層を形成して実装用基板に実装するようにしていた。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００４−２２６５８号公報

上記従来のシャント抵抗器は、一対の脚部３に形成される実装用のはんだ層の位置が特定できないため、実装用のはんだ層の形成箇所が安定せず、これにより、抵抗値が安定しないという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、抵抗値を安定させることができるシャント抵抗器を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために本発明は、一対の電極を、抵抗体より下方に設けられた抵抗体の位置する方向に延びる実装用基板取り付け用の端子部と、実装用基板に対して起立する脚部とで構成し、一対の脚部の抵抗体から遠ざかる方向に位置する側面に、その下部の一部に形成され一対の電極よりはんだ濡れ性がよい第１金属層と、第１金属層が形成されていない箇所に設けられ第１金属層よりはんだ濡れ性が悪い被覆層とを設けた。

以上のように本発明のシャント抵抗器は、実装用基板に対して起立する一対の脚部の抵抗体から遠ざかる方向に位置する側面に、その下部の一部に形成され一対の電極よりはんだ濡れ性がよい第１金属層と、第１金属層が形成されていない箇所に設けられ第１金属層よりはんだ濡れ性が悪い被覆層とを設けているため、第１金属層の形成箇所を安定させることによって、実装用はんだ層の形成箇所を安定させることができ、これにより、抵抗値を安定させることができるという優れた効果を奏するものである。

本発明の一実施の形態におけるシャント抵抗器の側面図同シャント抵抗器の実装状態を示す側面図同シャント抵抗器の他の例の側面図同シャント抵抗器の他の例の側面図従来のシャント抵抗器の側面図

図１は本発明の一実施の形態におけるシャント抵抗器の側面図、図２は同シャント抵抗器を実装用基板に実装している状態を示す図である。

本発明の一実施の形態におけるシャント抵抗器は、図１、図２に示すように、金属で構成された抵抗体１１と、抵抗体１１の両端部に接続された一対の電極１２ａ、１２ｂとを備え、一対の電極１２ａ、１２ｂはそれぞれ、抵抗体１１より下方に設けられ抵抗体１１の位置する方向に延びる実装用基板２０取り付け用の端子部１３ａ、１３ｂと、実装用基板２０に対して起立しかつ抵抗体１１と端子部１３ａ、１３ｂとを接続する脚部１４ａ、１４ｂとを有している。

また、一対の脚部１４ａ、１４ｂの抵抗体１１から遠ざかる方向に位置する側面１５には、その下部の一部に形成され一対の電極１２ａ、１２ｂよりはんだ濡れ性がよい第１金属層１６と、第１金属層１６が形成されていない箇所に設けられ第１金属層１６よりはんだ濡れ性が悪い被覆層１７とが形成されている。

上記構成において、前記抵抗体１１は、板状または箔状の銅ニッケル、マンガニン、ニッケルクロム等の金属で構成されている。なお、抵抗体１１にはパンチング等により１つまたは複数のトリミング溝（図示せず）を設け、これにより抵抗値を調整してもよい。また、抵抗体１１を保護するための保護膜（図示せず）を抵抗体１１の周囲に形成してもよい。

さらに、前記一対の電極１２ａ、１２ｂは、抵抗体１１とは別体の金属板で形成され、抵抗体１１より導電率の低い銅等の金属で構成されている。そして、一対の電極１２ａ、１２ｂは、抵抗体１１の両端部に接続され、抵抗体１１と一対の電極１２ａ、１２ｂとは、互いの端面同士を突き合わせた状態で接触させ、レーザ溶接またはろう付けによって接合されている。なお、その先端部分を２つに分割して４端子としてもよい。

この一対の電極１２ａ、１２ｂの先端部分は下方に折り曲げられ、端子部１３ａ、１３ｂ、脚部１４ａ、１４ｂがそれぞれ備えられる。一方の電極１２ａには一方の端子部１３ａ、一方の脚部１４ａが備えられ、他方の電極１２ｂには、他方の端子部１３ｂ、他方の脚部１４ｂが備えられ、端子部１３ａ、１３ｂ、脚部１４ａ、１４ｂは一対設けられる。

また、前記端子部１３ａ、１３ｂは、一対の電極１２ａ、１２ｂの一部で、抵抗体１１より下方に設けられ、シャント抵抗器を実装用基板２０に取り付けるために形成されている。この一対の端子部１３ａ、１３ｂは、実装用基板２０と平行に位置し、その下面が実装用基板２０に接続される。また、一対の端子部１３ａ、１３ｂは、抵抗体１１の位置する方向に延び、その先端部同士を対向させ、全体として略コ字状にしている。

そして、前記脚部１４ａ、１４ｂは、一対の電極１２ａ、１２ｂの一部で、一対の端子部１３ａ、１３ｂの外側の端部から上方に起立しているとともに、実装用基板２０に対して上方に起立している。さらに、実装用基板２０に対して垂直になっており、また、抵抗体１１と端子部１３ａ、１３ｂとを接続する。

さらに、前記第１金属層１６は、一対の脚部１４ａ、１４ｂの抵抗体１１から遠ざかる位置にある側面１５の下部に形成されている。また、端子部１３ａ、１３ｂの下面にも第１金属層１６が形成されており、端子部１３ａ、１３ｂ下面から一対の脚部１４ａ、１４ｂの側面１５に連続している。端子部１３ａ、１３ｂの互いに対向する先端部の側面１３ｃにも第１金属層１６を形成してもよい。第１金属層１６は、一対の脚部１４ａ、１４ｂ
の側面１５の下端から一対の脚部１４ａ、１４ｂの側面１５の途中まで設けられ、一対の脚部１４ａ、１４ｂの側面１５全面には形成されない。

第１金属層１６は、一対の電極１２ａ、１２ｂよりはんだ濡れ性がよい材料で構成され、すず、金を使用でき、この金属をめっきすることによって第１金属層１６を形成する。

ここで、第１金属層１６の形成箇所を安定させるには、第１金属層１６の上下方向の長さ（一対の脚部１４ａ、１４ｂの下端から第１金属層１６と被覆層１７との境界１６ａまでの距離）を安定させる必要があり、このために、すず等をめっきする際に不要な部分に所定の面積のマスクをする方法がある。また、端子部１３ａ、１３ｂを下にしてディップしてもよい。

また、前記被覆層１７は、一対の脚部１４ａ、１４ｂの側面１５の上部において第１金属層１６が形成されていない箇所に設けられ、第１金属層１６よりはんだ濡れ性が悪い材料で構成されている。被覆層１７としては、一対の脚部１４ａ、１４ｂ（一対の電極１２）の材料である銅を酸化させた金属酸化物を使用できる。一対の脚部１４ａ、１４ｂの側面１５の下部にめっきによって第１金属層１６を形成した後、一対の脚部１４ａ、１４ｂの側面１５の他の部分を熱処理したり自然放置したりして被覆層１７を形成する。このようにすれば、容易に被覆層１７を形成することができる。図１、図２では、被覆層１７は、一対の脚部１４ａ、１４ｂの側面１５のみに設けられているが、一対の電極１２ａ、１２ｂの他の部分にも形成される。

被覆層１７は、樹脂を塗布することによって形成してもよく、この場合、第１金属層１６を形成しない箇所に予め樹脂を塗布するか、第１金属層１６を形成した後に第１金属層１６を形成しない箇所に樹脂を塗布する。

一対の脚部１４ａ、１４ｂの側面１５は、その下部は第１金属層１６、上部は被覆層１７で覆われている。第１金属層１６の長さ（一対の脚部１４ａ、１４ｂの下端から第１金属層１６と被覆層１７との境界１６ａまでの距離）は、一方の脚部１４ａの側面１５と、他方の脚部１４ｂの側面１５において略等しくなっている。

図２において、実装用基板２０のランド２１とシャント抵抗器とは、すずめっきで構成された実装用はんだ層２２を介して実装される。そして、実装用はんだ層２２は、はんだ濡れ性がよい第１金属層１６には形成されるが、はんだ濡れ性が悪い被覆層１７には形成されない。その結果、実装用はんだ層２２は第１金属層１６の上端（第１金属層１６と被覆層１７との境界）１６ａまでしか上らない。したがって、電流は第１金属層１６の上端１６ａからシャント抵抗器に入ることになり、この上端１６ａの位置を安定させると電流が流れる距離が一定になる。また、実装用はんだ層２２は端子部１３ａ、１３ｂの下面の第１金属層１６にも形成される。

なお、第１金属層１６の上下方向の長さは、一対の脚部１４ａ、１４ｂの側面１５の上下方向の長さに対して１／２〜２／３とするのが好ましい。１／２より短いと電流が流入出する上端１６ａの位置が低くなって、抵抗値を低くできず、２／３より長いと実装用はんだ層２２の量が多くなり、熱応力を吸収できず実装用はんだ層２２に亀裂が入る等の不具合が発生してしまう。

また、図３に示すように、被覆層１７として、第１金属層１６よりはんだ濡れ性が悪い第２金属層１８を形成してもよい。

すなわち、第２金属層１８を第１金属層１６と脚部１４ａ、１４ｂとの間に形成し、第
２金属層１８の一部を第１金属層１６から露出し、露出した第２金属層１８が被覆層１７となる。この第２金属層１８としては、ニッケル、鉄、亜鉛が使用できる。

はんだ濡れ性が悪い第２金属層１８によって、実装用はんだ層２２の形成箇所を安定させることができる。また、金属酸化物を形成しなくても済む。

さらに、第１金属層１６の長さを、実装用基板２０のランド２１の長さと略等しくすると、実装用はんだ層２２（フィレット）の角度が４５°となり、好ましい。

本発明の一実施の形態におけるシャント抵抗器においては、実装用基板２０に対して起立する一対の脚部１４ａ、１４ｂの抵抗体１１から遠ざかる方向に位置する側面１５に、その下部の一部に形成され一対の電極１２ａ、１２ｂよりはんだ濡れ性がよい第１金属層１６と、側面１５の第１金属層１６が形成されていない箇所に設けられ第１金属層１６よりはんだ濡れ性が悪い被覆層１７とを設けているため、第１金属層１６の形成箇所を安定させることによって、実装用はんだ層２２の形成箇所を安定させることができ、これにより、抵抗値を安定させることができるという効果が得られるものである。

すなわち、実装用はんだ層２２は、第１金属層１６には形成されるが、被覆層１７には形成されないため、第１金属層１６の下端からの上下方向の長さを、上述したようにマスクを使用して規定すれば、実装用はんだ層２２が一対の脚部１４ａ、１４ｂに接続する箇所が特定される。電流が実装用はんだ層２２から一対の脚部１４ａ、１４ｂ（一対の電極１２ａ、１２ｂ）へ流れる場所は、第１金属層１６の上端（第１金属層１６と被覆層１７との境界）１６ａになることから、電流が一対の脚部１４ａ、１４ｂへ流れる場所が一定となり、この結果、電流が流れる距離が一定になり、抵抗値がばらつくことを防ぐことができる。

実装用はんだ層２２が一対の脚部１４ａ、１４ｂに接続する箇所がばらつくと、抵抗値が変動するが、本発明のシャント抵抗器は抵抗値が低いため、この抵抗値の変動が、全体の抵抗値に及ぼす影響が大きい。

なお、一対の端子部１３ａ、１３ｂを、抵抗体１１の位置する方向に延ばすのではなく、図４に示すように、抵抗体１１から遠ざかる方向からに延びるようにしてもよい。

このとき、実装用はんだ層２２は、一対の脚部１４ａ、１４ｂの抵抗体１１に近づく方向に位置する他の側面（内面）１５ａにも形成される。そして、電流は、この実装用はんだ層２２から内面１５ａを介して一対の脚部１４ａ、１４ｂ（一対の電極１２ａ、１２ｂ）へ流れる。したがって、内面１５ａにも、第１金属層１６と、第１金属層１６よりはんだ濡れ性が悪い被覆層１７を形成し、第１金属層１６の形成箇所を安定させれば、抵抗値を安定させることができる。

なお、図４では、一対の脚部１４ａ、１４が、一対の端子部１３ａ、１３ｂ（実装用基板２０）に対して垂直になっているが、一対の脚部１４ａ、１４を一対の端子部１３ａ、１３ｂに対して斜めになるように配置してもよい。

本発明に係るシャント抵抗器は、抵抗値を安定させることができるという効果を有するものであり、特に各種電子機器の電流値検出等に使用される高電力のシャント抵抗器等に適用することにより有用となるものである。

１１抵抗体
１２ａ、１２ｂ一対の電極
１３ａ、１３ｂ端子部
１４ａ、１４ｂ脚部
１５脚部の側面
１６第１金属層
１７被覆層
１８第２金属層
２０実装用基板
２１ランド
２２実装用はんだ層

Claims

金属で構成された抵抗体と、前記抵抗体の両端部に接続された一対の電極とを備え、前記一対の電極はそれぞれ、前記抵抗体より下方に設けられ前記抵抗体の位置する方向に延びる実装用基板取り付け用の端子部と、前記実装用基板に対して起立しかつ前記抵抗体と前記端子部とを接続する脚部とを有し、前記一対の脚部の前記抵抗体から遠ざかる方向に位置する側面にそれぞれ、その下部の一部に形成され前記一対の電極よりはんだ濡れ性がよい第１金属層と、前記第１金属層が形成されていない箇所に設けられ前記第１金属層よりはんだ濡れ性が悪い被覆層とを設けたシャント抵抗器。
金属で構成された抵抗体と、前記抵抗体の両端部に接続された一対の電極とを備え、前記一対の電極はそれぞれ、前記抵抗体より下方に設けられ前記抵抗体から遠ざかる方向からに延びる実装用基板取り付け用の端子部と、前記実装用基板に対して起立しかつ前記抵抗体と前記端子部とを接続する脚部とを有し、前記一対の脚部の前記抵抗体の近くに位置する側面にそれぞれ、その下部の一部に形成され前記一対の電極よりはんだ濡れ性がよい第１金属層と、前記第１金属層が形成されていない箇所に設けられ前記第１金属層よりはんだ濡れ性が悪い被覆層とを設けたシャント抵抗器。
前記被覆層を前記一対の電極を構成する金属の酸化物とした請求項１、２のいずれかに記載のシャント抵抗器。
前記第１金属層よりはんだ濡れ性が悪い第２金属層を前記第１金属層と前記脚部との間に形成し、かつ前記第２金属層の一部を前記第１金属層から露出し、前記露出した前記第２金属層を前記被覆層とした請求項１、２のいずれかに記載のシャント抵抗器。
前記第１金属層の長さを、前記実装用基板のランドの長さと略等しくした請求項１、２のいずれかに記載のシャント抵抗器。
一方の前記第１金属層と他方の前記第１金属層の上下方向の長さを略等しくした請求項１、２のいずれかに記載のシャント抵抗器。