JP2020025026A - シャント抵抗器およびその製造方法 - Google Patents
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Description
例えば、パワーモジュールとして用いられ、シャント抵抗器を利用した電流検出装置の場合には、電流の経路の確保や電圧信号のセンシングのためにワイヤーボンディングが行われることがある(例えば特許文献1参照)。
通常、シャント抵抗器には、プリント基板上にシャント抵抗器を実装するための電極が形成されており、銅などの電極や、その表面にはんだメッキやSnめっきが行われ製品化される。その電極の鏡面仕上げや、酸化膜の少ないボンディング用めっき加工が行われることはない。
シャント抵抗器は、はんだペーストを使用してプリント基板に実装する用途向けに造られており、特許文献1のように、ワイヤーボンディングで使用することを意識して製造されている製品は少ない。
従って、電極の表面の粗度に着目した製造方法はほとんど存在しない。すなわち、通常は、ロール圧延での仕上げ状態であり、その平均表面の粗さ(平均粗度)Ra±10μm以上である。
加えて、シャント抵抗器の電極の表面処理はワイヤーボンディングがしやすいかどうかが考慮されていない。
とりわけ、ワイヤーボンディングでシャント抵抗器に配線をする場合には、大電流を流すための電流線と電圧信号をセンシングするための電圧線をボンディングする必要があるため、何本ものワイヤーボンディングを1つの電極などに対して行う必要がある。従って、ワイヤーボンディングをするための大面積かつ平滑な面が求められる。
これらの値は、通常の圧延加工技術を用いると、圧延加工用ロールの表面状態に影響されるため達成することが困難である。そして、溶接ビードのある状態では、さらに達成が困難である。
以下において、本発明の実施の形態によるシャント抵抗器の製造方法について図面を参照しながら詳細に説明する。
図1から図4までは、本発明の第1の形態によるシャント抵抗器の製造方法を示す図である。図1は、電極と抵抗とが突き合わされて接合されている突き合わせ構造のシャント抵抗器を作製する手順を簡単に示す図である。図2は、シャント抵抗器の研磨装置の概略構成例を示す図である。図3(a)はチップホルダーに嵌め込まれたシャント抵抗器の断面図であり、その拡大図も示している。図3(b)は、研磨工程を経た或いは研磨工程の途中においてシャント抵抗器の抵抗を測定する様子を示す図である。図4は、これらの工程を含む本実施の形態によるシャント抵抗器の製造工程の流れの一例を示すフローチャート図である。
次いで、ステップS3において、フープ材Bを接合面の位置Y1,Y2を含むように切り出して、突き合わせ構造を有するシャント抵抗器のチップ素材(シャントチップ)Cを形成する(図1(c))。
尚、チップホルダー15は、研磨用ホルダー11上において、放射状に配置することが好ましい。これにより、チップホルダー15内の多数のシャントチップをより均一に研磨することができる。
尚、研磨用ホルダー11、下側回転板31、上側押圧プレート21は、いずれも円板の形状で、ほぼ同じ径を有していても良い。
ステップS7において、上側押圧プレート21で研磨用ホルダー11を矢印で示すように押圧しながら、下側回転板31を回転させて研磨用ホルダー11のチップホルダー15内に嵌め込まれたシャントチップCの下面を研磨する。
抵抗材3用の材料としては、例えばCu−Ni系、Cu−Mn系、Ni−Cr系などの金属の板材を用いることができる。電極材1,3用の材料としては例えばCuなどを用いることができる。
ステップS10において、Noの場合には、さらに研磨を続ける必要があるため、ステップS6に戻る。このように、もし、必要な抵抗値が得られていない場合は、再度ラッピング研磨を行い、シャントチップCの厚み調整を行う。抵抗値を確認しながらラッピング研磨を行うと、抵抗値調整と粗さ調整の両方の調整を1工程で行うことができる。
すなわち、研磨によるラッピング加工では、厚みの仕上げ精度が±5〜10μmで対応することができる。通常のシャントチップC材料の厚みは500μm以上であるため、±1%の高精度での抵抗値調整が可能である。
このようにして、抵抗値の調整までできたシャントチップCにおいては、はんだ付けが可能で、ワイヤーボンディングを行いやすいようにめっき加工を行い製品を完成することもできる。ここで、めっきの種類は、NiP、NiW、Auめっきなどを用いることができる。
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。基本的なシャント抵抗器の製造方法は第1の実施の形態と同様である。
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。基本的なシャント抵抗器の製造方法は第1,第2の実施の形態と同様である。
また、シャント抵抗器において電極と抵抗体との溶接部分を平坦にするために、上記の構成を用いても良い。このようにすると、溶接部分を平坦にすることができるため、ワイヤーボンディングを行う際に、溶接部分のビードなどの影響を抑制することができる。
また、本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれるものである。
1,5 電極材
3 抵抗材
11 研磨用ホルダー
15 チップホルダー
21 上側押圧プレート
31 下側回転板
33 砥粒〔研磨剤〕
P1〜P4 抵抗測定用のプローブ
Claims (5)
- 抵抗材と前記抵抗材の両側に形成される第1の電極材および第2の電極材とからなるシャント抵抗器であって、
前記第1の電極材および前記第2の電極材の少なくとも一の面の平均表面粗さRaが2μm以下であることを特徴とするシャント抵抗器。 - 前記一の面の最大粗さRzが4μm以下であることを特徴とする請求項1に記載のシャント抵抗器。
- 前記第1の電極材および前記第2の電極材の他の面は、前記一の面よりも平均表面粗さRaが大きいことを特徴とする請求項1又は2に記載のシャント抵抗器。
- 抵抗材と前記抵抗材の両側に形成される第1の電極材および第2の電極材とからなるシャント抵抗器のチップ素材を準備する工程と、
前記第1の電極材および前記第2の電極材の少なくとも一方の面を研磨する工程と、
を有するシャント抵抗器の製造方法。 - 前記研磨する工程は前記抵抗材も研磨する工程であり、
前記チップ素材の抵抗値を測定する工程を更に含む、
請求項4に記載のシャント抵抗器の製造方法。
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