CN110268276A - 电流测量装置以及用于电流检测的电阻器 - Google Patents

电流测量装置以及用于电流检测的电阻器 Download PDF

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Abstract

一种用于电流检测的电阻器，由电阻材料制成的板状电阻元件和连于所述电阻元件两侧的由电极材料制成的板状电极构成，所述电极由与所述电阻元件基本位于同一平面的上方电极部分，安装于布线图案上的下方电极部分，以及该上方电极部分和下方电极部分之间的台阶部分构成，所述上方电极部分在与电极的设置方向垂直的方向上宽于所述电阻元件以及所述下方电极部分。

Description

电流测量装置以及用于电流检测的电阻器
技术领域
本发明涉及电流检测技术。
背景技术
众所周知，电阻极小的毫欧级片式电阻器可用于电流检测用途。片式电阻器例如由贵金属合金或普通金属合金制成的电阻元件，高导电性电极以及溶融焊锡材料构成。
下述专利文献1公开一种用于电流检测的电阻器的安装结构。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：公开号为2016/063928的国际专利申请
发明内容
本发明待解决的问题
根据上述专利文献1公开的技术，当将小型分流电阻器安装于布线图案上进行电流检测时，可以减轻电迁移的发生等问题对电流检测精度的影响。
当通过引线键合方式以分流电阻器进行电压检测时，需要在分流电阻器上焊接键合引线。然而，随该焊接位置的不同，温度特性易于因电极(如铜)电阻温度系数(TCR)的影响而下降。
为了最大程度地降低铜电极TCR的影响，需要将键合引线尽可能固定于电极上的电阻元件附近。
然而，电阻元件与电极之间的焊接处存在在焊接痕迹的影响下表面状态不适于进行引线键合的问题。
本发明的目的在于降低分流电阻器电极部分中TCR的影响。本发明的目的还在于降低引线键合中焊接痕迹的影响。
解决问题的技术手段
根据本发明的一个方面，提供一种用于电流检测的电阻器，由板状电阻元件和连于该电阻元件两侧的板状电极构成，该电阻元件由电阻材料制成，所述板状电极由电极材料制成，所述电极由与所述电阻元件基本位于同一平面的上方电极部分，安装于布线图案上的下方电极部分，以及该上方电极部分和下方电极部分之间的台阶部分构成，所述上方电极部分在与电极设置方向垂直的方向上宽于所述电阻元件以及所述下方电极部分。
通过将靠近电阻元件的电极区域加宽，可以降低预定引线键合位置处的电极电阻。如此，可减小分流电阻器电极部分处的贡献率，从而减轻TCR的影响。
优选地，在与所述上方电极部分的设置方向垂直的方向上，所述电阻元件的宽度大于或等于所述下方电极部分的宽度。
优选地，该用于电流检测的电阻器的侧面上形成至少跨所述电阻元件的凹陷部分，该凹陷部分的深度未触及连接所述下方电极部分两个侧面的连线。
本发明还涉及一种电流测量装置，由用于电流检测的电阻器，布线图案以及键合引线构成，所述电阻器由电阻元件和连于该电阻元件两侧的板状电极构成，该电阻元件由电阻材料制成，所述板状电极由电极材料制成，所述电极由与所述电阻元件基本位于同一平面的上方电极部分，安装于布线图案上的下方电极部分，以及该上方电极部分和下方电极部分之间的台阶部分构成，所述上方电极部分在与电极设置方向垂直的方向上宽于所述电阻元件以及所述下方电极部分，所述布线图案供所述下方电极部分在其上安装固定，并供作为检测对象的电流在其内流过，所述键合引线固定于位于所述电阻元件附近的所述上方电极部分上，其中，所述上方电极部分沿自固定所述键合引线的键合部位至所述台阶部分的方向宽度增大。
本说明书包含作为本申请优先权基础的申请号为JP2017-025386的日本专利申请的公开内容。
发明效果
通过本发明，可以降低分流电阻器的电极部分中TCR的影响。而且，还可以降低引线键合中焊接痕迹的影响。
附图说明
图1为本发明第一实施方式电流检测装置的一种例示结构斜视图。
图2为与图1对应的电流检测装置平面图。
图3所示为图1和图2实施方式用于电流检测装置的分流电阻器的制造过程。
图4为本发明第二实施方式分流电阻器斜视图。
图5为本发明第三实施方式分流电阻器斜视图。
图6为本发明第三实施方式的变形实施方式的分流电阻器斜视图。
图7为本发明第四实施方式分流电阻器斜视图。
图8为本发明第五实施方式分流电阻器斜视图。
图9为本发明第六实施方式分流电阻器斜视图。
图10所示为本发明第一至第六实施方式各分流电阻器的安装结构一例。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明实施方式进行详细描述。
第一实施方式
图1为本发明第一实施方式电流检测装置的一种例示结构斜视图。图2为与图1对应的电流检测装置平面图。图示尺寸仅为示例，本发明并不限于此类图示值。此外，图示大小用于例示目的。
本实施方式用于电流检测的分流电阻器1包括：铜镍(Cu-Ni)等类材料制成的板状电阻元件3；以及由铜等材料制成的第一和第二电极5a，5b，此两电极用于使含电阻元件3的用于电流检测的电阻器两端之间有电流流过。此处所述的例示分流电阻器1为通过电阻元件与电极在接合面3a，3b上抵接而形成的所谓抵接结构电阻器，但本发明并不限于此类抵接结构电阻器。
第一和第二电极5a，5b分别具有第一和第二台阶部分5a-3，5b-3。在比第一和第二台阶部分5a-3，5b-3更加靠近端部的一侧设有第一和第二末端电极部分(下方电极部分)5a-1，5b-1。在比第一和第二台阶部分5a-3，5b-3更加靠近电阻元件3的一侧设有第一和第二电阻元件端电极部分(上方电极部分)5a-2，5b-2。其中，举例而言，P1，P2所示为引线键合位置。
在与电极设置方向垂直的方向上，第一和第二电阻元件端电极部分(上方电极部分)5a-2，5b-2宽于电阻元件3及第一和第二末端电极部分(下方电极部分)5a-1，5b-1(即W2>W1)。
通过将靠近电阻元件3的第一和第二电阻元件端电极部分(上方电极部分)5a-2，5b-2加宽，可以降低预定引线键合位置处的电极电阻。如此，可减小分流电阻器电极部分处的贡献率，从而减轻TCR的影响。
如上所述，由于与电阻元件3相接的电极部分5a-2，5b-2设有外突部分5a-4，5b-4和外突部分5a-7，5b-7，因此此两电极部分的宽度大于电阻元件3的宽度，从而使得此两电极部分的电阻值降低。如此，可降低电流测量中电极部分电阻值的贡献比例，从而减轻电极部分TCR的影响，并实现温度特性的改善。
此外，虽然增加电极厚度也可获得相同的效果，但与此同时，将导致电极弯曲加工时难度较大等问题。
由于仅第一和第二电阻元件端电极部分(上方电极部分)5a-2，5b-2宽度增大且浮置于图中未示出的基底上方，因此第一和第二末端电极部分(下方电极部分)5a-1，5b-1以及安装焊盘可完全采用现有技术，无需变更。此外，由于仅第一和第二电阻元件端电极部分(上方电极部分)5a-2，5b-2，即上方电极部分宽度增大，因此对安装图案没有影响。
电阻元件3上形成朝内的缺口3c。缺口3c不但在电极相对方向上横跨整个电阻元件3，而且还在部分上述电极部分5a，5b延伸。通过设置缺口3c，可以实现阻值微调。其中，用于阻值调节的缺口3c可通过冲压加工形成于上方电极部分的外突部分5a-4，5b-4的外突区域内，不会使键合区域变窄。如此，可使得引线键合易于实施。在图2中，外突部分5a-4，5b-4自第一和第二末端电极部分(下方电极部分)5a-1，5b-1向外突出的尺寸以ΔW2表示，缺口3c的缺口深度以ΔW3表示。缺口3c深度ΔW3的小于ΔW2。也就是说，缺口3c形成于外突部分5a-4，5b-4的外突范围之内。如此，即使是小型电阻器也能确保引线键合区域。此外，在已实施表面电镀之后形成缺口3c的情形中，电镀层的裂缝不会延伸至引线键合区域。当总宽度例如为5mm时，ΔW2例如为0.5mm左右。
此外，缺口(凹陷部分)3c的深度未触及连接第一和第二末端电极部分(下方电极部分)5a-1，5b-1的两个侧面的连线。
在外突部分5a-4，5b-4相反一侧，即外突部分5a-7，5b-7处，电阻元件3与第一和第二电阻元件端电极部分(上方电极部分)5a-2，5b-2齐平，但可比第一和第二末端电极部分(下方电极部分)5a-1，5b-1向外突出ΔW1。优选地，至少在上述两侧当中的至少一侧设置外突部分。
通过这种结构，在外突部分5a-4，5b-4相反一侧，即外突部分5a-7，5b-7处，与外突部分5a-4，5b-4处一样，也可降低TCR的影响。
举例而言，当从外突部分5a-4至外突部分5b-4的外突部分总宽度为5mm且ΔW2为0.5mm时，TCR的变化量ΔTCR大约为-8ppm/K。也就是说，通过设置外突部分，TCR的变化趋势呈负向变化。
此外，如下所述，在已实施表面电镀的状态下，虽然通过冲压形成缺口3c时，有可能使得电镀层中生成裂缝，但是由于缺口3c的深度处于外突部分的外突范围之内，因此裂缝不会延伸至键合区域。如此，可以确保与电阻元件3相接的电极部分的宽度。
图3所示为图1和图2中本实施方式用于电流检测装置的分流电阻器的制造过程。
如图3(a)所示，先使电阻材料条3与置于其两侧的第一和第二电极材料条5a，5b侧面接触，然后通过激光等方式将电阻材料条和电极材料条焊接于一起，从而形成用于连续电镀的料带A。
如图3(b)所示，将第一和第二电极材料条5a，5b的一部分冲压成预定形状。该冲压形状在第一和第二电极材料条5a，5b外端的宽度为L1，在电阻元件3近处的宽度为L2(L1>L2)。如此，便在第一和第二电极材料条5a，5b两侧形成由第一缺口部分11a和与该第一缺口部分连续的第二缺口部分11b组成的缺口。
如图3(c)所示，将因缺口而形成的与第一电极和第二电极对应的电极部分的两侧区域朝下方弯曲。其中，弯曲形成的电极台阶部分高度差为ΔT1。
随后，沿第一缺口部分11a的内侧面，将第一和第二电极材料条5a，5b以及电阻材料条3在所需位置处切断，从而如图3(d)所示，形成单个的分流电阻器。
如图3(e)所示，在各个分流电阻器中，形成用于通过修整而实现阻值调节的缺口3c。
通过上述过程，可高效地形成如图1和图2所示的分流电阻器。
如上所述，通过本实施方式分流电阻器，可以减轻电极部分TCR的影响，并改善温度特性。
第二实施方式
以下，对本发明第二实施方式进行描述。图4至图8中虽然未示出引线键合位置，但是其可以与图2所示位置相同。
图4为本实施方式分流电阻器斜视图。与图1所示分流电阻器相比，图4所示分流电阻器1的不同之处在于，电阻元件3的两侧均具有外突部分5a-4，5a-7，5b-4，5b-7和缺口3c-1，3c-2。也就是说，在与电极设置方向垂直的方向上，上方电极部分宽于电阻元件和下方电极部分，而且两侧均设置外突部分。此外，横跨电阻元件的区域宽度W3小于在部分上方电极部分延伸形成的缺口3c-1，3c-2的宽度W4。
在本实施方式中，由于可电阻元件3两侧的缺口3c-1，3c-2均允许通过修整而实现阻值调节，因此可增大阻值的可调节量。
第三实施方式
以下，对本发明第三实施方式进行描述。
图5为本实施方式分流电阻器斜视图。与图1所示分流电阻器相比，图5所示分流电阻器1的特征在于，一侧的外突部分5a-4-1突出量(ΔW11)与另一侧的外突部分5b-4-1突出量(ΔW12)不同。通过这种方式，可实现易于区分分流电阻器左右两侧的优点。在图6所示例示结构中，其中的一个电极5a不设外突部分，而另一个电极5b设有外突部分。
第四实施方式
以下，对本发明第四实施方式进行描述。
图7为本实施方式分流电阻器斜视图。与图1所示分流电阻器相比，图7所示分流电阻器1的不同之处在于，通过形成仅横跨电阻元件3的缺口而使得第一和第二电阻元件端电极部分(上方电极部分)5a-2，5b-2具有显著的外突部分5a-4，5b-4。在该例中，缺口宽度W5与电阻元件宽度W3相等。
在本实施方式中，由于仅在电阻元件3中形成缺口而使得两侧电极部分具有显著的外突部分，因此不会使第一和第二电阻元件端电极部分(上方电极部分)5a-2，5b-2变窄，从而不会降低电极电阻。
第五实施方式
以下，对本发明第五实施方式进行描述。
图8为本实施方式分流电阻器斜视图。与图7所示分流电阻器相比，图8所示分流电阻器1的不同之处在于，缺口仅形成于电阻元件3的一部分当中，因此其宽度W6小于电阻元件宽度W3。
在本实施方式中，通过仅在电阻元件3中形成缺口，可以形成基本上仅由电极构成的外突部分。
第六实施方式
以下，对本发明第六实施方式进行描述。
图9为本实施方式分流电阻器斜视图。与图1所示分流电阻器相比，图9所示分流电阻器1的不同之处在于，其基本上整个表面通过化学电镀法进行镍磷电镀。在该过程中，可在图3(c)所示状态下进行电镀。
由于在镀膜形成之后实施切断步骤，因此阴影区域无镀膜。也就是说，在阴影区域中，即分流电阻器的部分侧面上，电极和电阻元件裸露在外。此外在阴影区域相反一侧的侧面上同样如此。
此外，也可在切断步骤之后实施电镀。
由于该结构为抵接结构，因此在整体覆盖电镀膜后，电阻元件3与电极部分5a-2，5b-2之间的界面理应变得难以分辨。然而，在本实施方式中，电阻元件3表面与电极5a，5b的位于电阻元件3两侧的区域(上方电极部分)5a-2，5b-2之间所设的台阶部分能够指示上述界面，或者可以通过对外突部分5a-4，5b-4进行图像识别而分辨该界面，因此可实现能够在引线键合位置(P1，P2)对准之后进行键合的优点。此外，通过外突部分进行键合位置对准这一点可同样适用于其他实施方式的分流电阻器。
此外，也可仅在局部区域形成镀膜41，例如可在电极5a，5b的与布线图案相接的部位形成镀膜，或者在附图标记5a-2，5b-2所示的键合引线连接部位形成镀膜。
第七实施方式
以下，对本发明第七实施方式进行描述。
图10所示为第一至第六实施方式各分流电阻器的安装结构。其中，通过实施从靠近电阻元件3的电极部分5a-2，5b-2引出至焊盘51a，51b的引线键合(61a、61b)，可以将分流电阻器安装于安装基底等物之上。
上述实施方式并不局限于附图所示的各种结构，在能够实现本发明效果的范围内还可进行适当改变。此外，只要不脱离本发明目的的范围，还可在适当变更后进行实施。
另外，本发明的各组成要素可以进行任意的取舍和选择，所有具备通过此等取舍和选择而获得的结构的发明同样涵盖于本发明中。
工业实用性
本发明可用于电流检测装置。
附图标记
P1，P2 引线键合位置
1 分流电阻器
3 电阻元件
3c 缺口
5a，5b 电极
5a-3 第一台阶部分
5b-3 第二台阶部分
5a-1 第一末端电极部分(下方电极部分)
5b-1 第二末端电极部分(下方电极部分)
5a-2 第一电阻元件端电极部分(上方电极部分)
5b-2 第二电阻元件端电极部分(上方电极部分)
本说明书中引用的所有出版物、专利及专利申请均因该引用而完整并入本说明书中。

Claims (4)

1.一种用于电流检测的电阻器，其特征在于，由电阻材料制成的板状电阻元件和连于所述电阻元件两侧的由电极材料制成的板状电极构成，
所述电极由与所述电阻元件基本位于同一平面的上方电极部分，安装于布线图案上的下方电极部分，以及所述上方电极部分和所述下方电极部分之间的台阶部分构成，
所述上方电极部分在与所述电极的设置方向垂直的方向上宽于所述电阻元件以及所述下方电极部分。
2.如权利要求1所述的用于电流检测的电阻器，其特征在于，
在与所述上方电极部分的设置方向垂直的方向上，所述电阻元件的宽度大于或等于所述下方电极部分的宽度。
3.如权利要求1或2所述的用于电流检测的电阻器，其特征在于，
所述用于电流检测的电阻器的侧面上形成有至少含有所述电阻元件的凹陷部分，
所述凹陷部分的深度未触及连接所述下方电极部分的两个侧面的连线。
4.一种电流测量装置，其特征在于，由
用于电流检测的电阻器、布线图案以及键合引线构成，
所述电阻器由电阻材料制成的板状电阻元件和连于所述电阻元件两侧的由电极材料制成的板状电极构成，
所述电极由与所述电阻元件基本位于同一平面的上方电极部分，安装于布线图案上的下方电极部分，以及所述上方电极部分和所述下方电极部分之间的台阶部分构成，
所述上方电极部分在与所述电极的设置方向垂直的方向上宽于所述电阻元件以及所述下方电极部分，
所述布线图案供所述下方电极部分安装固定，并供作为检测对象的电流流过，以及
所述键合引线固定于位于所述电阻元件附近的所述上方电极部分上，
其中，所述上方电极部分沿自固定所述键合引线的键合部位至所述台阶部分的方向宽度增大。
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