JPH02238372A - 電流検出器 - Google Patents

電流検出器

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JPH02238372A
JPH02238372A JP1060034A JP6003489A JPH02238372A JP H02238372 A JPH02238372 A JP H02238372A JP 1060034 A JP1060034 A JP 1060034A JP 6003489 A JP6003489 A JP 6003489A JP H02238372 A JPH02238372 A JP H02238372A
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JP
Japan
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magnetic field
current detector
substrate
current
conductor layer
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JP1060034A
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Hideaki Yoda
秀昭 依田
Akira Suga
須賀 晃
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 被測定電流の流れる導体層を具えた基板に磁電変換素子
を搭載した電流検出器の構成に関し、大電流の検出を可
能にすると共に、プリント配線板等に実装可能に小型化
させることを目的とし、被測定電流の流れる導体層を有
する基板の上面に、該導体層に流す該被測定電流によっ
て該上面と平行方向に発生する被測定磁界を磁電変換す
る磁電変換素子を、該導体層と電気的絶縁状態で搭載し
、 該被測定磁界と直交方向のバイアス磁界を該磁電変換素
子に与えるバイアス磁界発生手段を配設し、 少なくとも該基板と磁電変換素子とバイアス磁界発生手
段とを、外部磁界遮断用シールドケースに収容してなる
ことを特徴とする構成とし、そして、前記導体層が金属
板であり、前記基板が該導体層金属板の上面に絶縁層を
設け、該絶縁層の上に少なくとも前記磁電変換素子を搭
載してなること、 または、前記導体層が前記被測定電流を流したとき前記
基板上面に対し平行方向の前記被測定磁界を発生せしめ
る一対のコイル部を具え、前記基板が絶縁板の上に一対
のコイル部を具えた該導体層を具え、 前記磁電変換素子が一対の該コイル部の対向間に搭載さ
れてなること、 さらに、前記磁電変換素子の形成基板に、該磁電変換素
子の出力を増幅する増幅器を少なくとも具えた回路素子
を形成してなることを特徴とし構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は基板に被測定電流の流れる導体層を具え、該導
体層に被測定電流を流したとき基板上面と平行方向に発
生する磁界を検出する磁電変換素子を該基板に搭載し、
プリント配線板等に実装できる小型電流検出器の構成に
関する。
電流検出器は磁気ディスク装置やプリンタ等のモータ・
アクチュエータ制1卸用に用いられるが、近年のそれら
装置およびその周辺機器の小型化および構成回路部品の
表面実装化に伴って、プリント配線板等に表面実装可能
に小型化された電流検出器が、強く要望されるようにな
った。
〔従来の技術〕
導体を流れる被測定電流が作り出す磁界を測定し、その
測定値から該電流の強さを知る電流検出器は公知である
第9図は従来の電流検出器の基本構成を示す斜視図、第
lO図は他の従来技術による電流検出器の基本構成を示
す斜視図である。
第9図は、導線1に流れる電流iが作る磁界をカットコ
ア2で受け、磁電変換素子3により該磁界の強さを測定
し、その測定から導線1に流れる電流iの強さを知るこ
とができる。
第10図は、導体4に電流iを流したとき、コ字形に形
成した導体4の中間部4aに生じる磁界を磁電変換素子
5が直接に受ける構成であり、該磁界の強さから導体4
に流れる電流iの強さを知る構成であり、コ字形中間部
4aおよび磁電変換素子5は、外部磁界に影響されない
ように破線で示すシールドケース6に収容される。
〔発明が解決しようとする課題] 前述の従来技術において、カットコア2を使用するもの
は、被測定電流iの流れる導線1がカットコア2をを貫
通する構成であるため、プリント配線板に表面実装でき
ないという問題点があり、中間部4aをコ字形に形成し
た導綿4に被測定電流iが流れるようにしたものは、カ
ットコア2を使用したものより小形化できるが、表面実
装用としては他の実装回路部品より大形になるという問
題点があり、表面実装用の小型電流検出器にはかかる問
題点の解決が必要である。
〔課題を解決するための手段〕
第1図は本発明による電流検出器の基本構成図である。
第1図において、電流検出器11は被測定電流iが所定
方向に流れる導体層を有する基仮12の上面の絶縁層1
3の上に、該導体層に流す被測定電流iによって該上面
と平行方向に発生する被測定磁界Hkを磁電変換する磁
電変換素子14を、該導体層と電気的絶縁状態で搭載し
、 被測定磁界Hkと直交方向のバイアス磁界Hbを磁電変
換素子14に与えるバイアス磁界発生手段15を配設し
、 少なくとも基仮l2と磁電変換素子14とバイアス磁界
発生手段15とを、外部磁界遮断用シールドケース16
に収容してなることを特徴とし、そして、前記導体層が
金属板であり、基板12が該金属板の上面に絶縁層13
を設け、絶縁層13の上に少なくとも磁電変換素子14
を搭載してなることを特徴とする、 または、前記導体層が被測定電流iを流したとき前記基
板上面に対し平行方向の被測定磁界Hkを発生せしめる
一対のコイル部を具え、基板12が絶縁板の上に一対の
該コイル部を具えた該導体層を具え、 磁電変換素子14が一対の該コイル部の対向間に搭載さ
れてなることを特徴とする、 さらに、磁電変換素子14の形成基板に、磁電変換素子
14の出力を増幅する増幅器を少なくとも具えた回路素
子を形成してなることを特徴とし構成する。
〔作用〕
上記手段によれば、基板に設けた導体層に被測定電流を
流し、該被測定電流によって該基板の上面と平行方向に
発生する被測定磁界を、該基板の上面に搭載した磁電変
換素子で検出する構成したことにより、各種回路素子と
同等にプリント配線板へ搭載可能な小型電流検出器を実
現し、各種回路に電流検出器の組み込みが可能になった
〔実施例.〕
以下に、図面を用いて本発明による電流検出器を説明す
る. 第2図は本発明の第1の実施例による電流検出器の主要
構成を模式的に示す断面図(イ)と該電流検出器の基板
に搭載した搭載素子の配置を示す平面図(0)、第3図
は第2図に示す電流検出器の回路図、第4図は第2図に
示す電流検出器の主要製造工程を説明するための図であ
る。
第1図と共通部分に同一符号を使用した第2図の電流検
出器21において、基板12は金属板(導体層)22の
上面に絶縁層13を形成し、絶縁層13の上に導体パタ
ーン23と外部接続用の端子24と搭載ステージ25と
を形成してなり、一対の搭載ステージ25の上に磁電変
換素子14,磁電変換素子14の出力を増幅する回路素
子27が搭載される。
要部が表呈するように絶縁JllW26の形成された導
体パターン23と磁電変換素子14.要部が表呈するよ
うに絶縁層26の形成された端子24と回路素子27と
は、金属ワイヤ28によってそれぞれ接続したのち、磁
電変換素子14等を封止材29にて封止し、次いで金属
板22の下面に配設したバイアス磁界Hb印加用の永久
磁石(バイアス磁・界発生手段)15と共にモールド部
材30にて封止し、それらは磁性材料にてなるシールド
ケース31に収容される。
このような電流検出器21は、第2図(口)に示すよう
に被測定電流iを金属板22の左端から右端に向けて流
すと、基板12の上面には該上面と平行かつ基板12の
幅方向の被測定磁界Hkが発生し、磁界Hkと同方向の
磁界を検出するように搭載し永久磁石15によって磁界
Hkと直交方向のバイアス磁界Hbの与えられた磁電変
換素子14が磁界Hkを検出し、回路素子27に増幅さ
れた磁電変換素子14の出力は、出力端子24より取り
出されるようになる。
第3図において、フルブリッジに構成しバイアス磁界H
bの与えられた磁電変換素子14の出力端子は、差動増
幅器32等を具えた回路素子27に接続し、磁電変換素
子l4の一対の入力端子33の間には、定電流源,電流
計が接続される。バイアス磁界Hbと直角方向の被測定
磁界Hvが与えられて発生する磁電変換素子14の出力
は、回路素子27を通って例えば100倍に増幅され、
出力端子24に接続されたデジタルマルチメータやX−
Yレコーダ等にて、測定および記録されるようになる。
第4図(イ)〜(二)において、金属板22の上面に絶
縁層13と導体膜34を被着したのち、導体膜34の不
要部をエッチング除去して導体パターン23と端子24
とステージ25とを形成し、導体パターン23と端子2
4は金属ワイヤ28の接続部を残し絶縁層26にて被覆
する。次いで、一対のステージ25に磁電変換素子14
と回路素子27とを搭載したのち、各導体パターン23
の一端と磁電変換素子17および、各導体パターン23
の他端と回路素子27ならびに、端子24と回路素子2
7とを金属ワイヤ28にて接続する。
しかるのち、金属板22の上面に封止材29を形成し、
金属板22の下面に永久磁石(または薄膜構成の磁石)
15を接着したのち、それらは第2図に示すようにモー
ルド部材30で覆われるようになる。
第5図は本発明の第2の実施例による電流検出器の主要
構成を模式的に示す断面図、第6図は第3の実施例に係
わる基板の平面図(イ)とその断面図(Iff)、第7
図は第4の実施例に係わる基板の平面図(イ)とその断
面図(口)である。
前出図と共通部分に同一符号を使用した第5図において
、電流検出器41の基板12は金属板22の上面に絶縁
板42を接着し、絶縁Jli42の上に導体パターン2
3と外部接続用の端子24と搭載ステージ25とを形成
してなり、一対の搭載ステージ25の上に磁電変換素子
14,磁電変換素子14の出力を増幅する回路素子27
が搭載される。
要部が表呈するように絶縁層26の形成された導体パタ
ーン23と磁電変換素子14,要部が表呈するように絶
縁層26の形成された端子24と回路素子27とは、金
属ワイヤ28によってそれぞれ接続したのち、磁電変換
素子14等を封止材29にて封止し、次いで磁電変換素
子14の上方にバイアス磁界HbO印加用永久磁石(ま
たは薄膜磁石)15を位置せしめてモールド部材30を
形成し、それらは磁性材料にてなるシールドケース31
に収容される。
第6図において、基仮12は絶縁板45の上面に導体層
46を形成してなる。導体層46は一対のコイル部46
a,46bと端子46c, 46dを具えてなる。絶縁
層47をその厚さ方向に挟むように形成されたコイル部
46a.46bは、絶縁層47の下部に形成された導体
パターン46eと、絶縁層47の上部に形成された導体
パターン46fおよび端子46c, 46dとは、パイ
アホール46’gにより接続されている。
このような導体層46を具えた基仮12は、導体層46
に被測定電流iを流したとき、電流iにより発生する被
測定磁界Hkは、コイル部46a , 46b間に一点
鎖線で示す磁電変換素子搭載領域48において、基板1
2の上面と平行かつ基仮12の幅方向に発生し、その磁
界}{kは前述の金属板22のそれよりも大きくなる。
第6図と共通部分に同一符号を使用した第7図において
、基板12は絶縁板45の上面に導体N50を形成して
なる.導体層50は、絶縁板45の上面に形成した絶縁
層51の上に形成した一対の端子50a,50bと渦巻
状コイル部50c. 50dを具え、一対のコイル部5
0c. 50dの中心端は、絶It ii 51の下部
に形成した導体パターン50eによって接続される。
このような導体Ji50を具えた基仮12は、導体層5
0に被測定電流iを流したとき、コイル部50cと50
dの中心部は極性(NとS)が逆になり、従ってコイル
部50bと50cの間に一点鎖線で示す磁電変換素子搭
載領域48において、基板12の上面と平行かつ基板1
2の幅方向に被測定磁界Hkが発生し、その磁界Hkは
前述の導体層46のそれより大きくすることが可能であ
る。
第8図は本発明の第5の実施例に係わり磁電変換素子と
回路素子を一体化した構成を模式的に示す平面図であり
、基板12に搭載される素子60は、シリコン等にてな
る素子基板61の上に、第3図に示すフルブリッジ構成
の磁電変換素子(磁気抵抗素子)14と、差動増幅器を
含む回路素子27とを形成し、磁電変換素子14と回路
素子27が導体パターン62で接続された構成である。
このような素子60は、磁電変換素子14と回路素子2
7を別々に構成したものより小型であり、従って第2図
および第5図の磁電変換素子14と回路素子27に変え
て素子60を搭載した電流検出器、第6図および第7図
の素子搭載領域48に素子60を搭載した電流検出器は
、磁電変換素子14と回路素子27を搭載したものより
小型となり、かつ、基vi12に搭載させる手間が少な
くて済む利点を有する。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明の電流検出器は、基板に設け
た導体層に被測定電流を流し、該被測定電流によって該
基板の上面と平行方向に発生する被測定磁界を、該基板
の上面に搭載した磁電変換素子で検出する構成したこと
により、プリント配線板に搭載可能な小型電流検出器を
実現し、各種回路への組み込みを可能にした効果を有す
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の電流検出器の基本構成図、第2図は本
発明の第1の実施例による電流検出器、 第3図は第2図に示す電流検出器の回路図、第4図は第
2図に示す電流検出器の主要製造工程の説明図、 第5図は本発明の第2の実施例による電流検出器、 第6図は第3の実施例に係わる電流検出器の基板、 第7図は第4の実施例に係わる電流検出器の基板、 第8図は本発明の第5の実施例に係わる電流検出器の搭
載素子、 第9図は従来の電流検出器の基本構成図、第10図は他
の従来技術による電流検出器の基本構成図、 である. 図中において、 11は電流検出器、  l2は基板、 13は絶縁層、    14は磁電変換素子、15は磁
界発生手段(永久磁石)、 16はシールドケース、 22.46.50は導体層(金属板)、27は回路素子
、   45は絶縁板、46a, 46b, 50b,
 50cはコイル部、61は素子基板、 Hbはバイアス磁界、 HKは被測定磁界、  iは被測定電流、を示す。 ワ 不発e月の電流検出器の蟇濠槙威図 % 1  図 多村2 5コCS 爪τ 彎シえ倹出器の5D玲図舅 
 3  図 杢発明の第1 の炙杷19リに二3電鷹検出器 メ ? 図 $発明ノIFl2 ノ’lt例I(よ!e流横1外第 
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Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)被測定電流(i)の流れる導体層(22、46、
    50)を有する基板(12)の上面に、該導体層(22
    、46、50)に流す該被測定電流(i)によって該上
    面と平行方向に発生する被測定磁界(HK)を磁電変換
    する磁電変換素子(14)を、該導体層(22、46、
    50)と電気的絶縁状態で搭載し、 該被測定磁界(Hk)と直交方向のバイアス磁界(Hb
    )を該磁電変換素子(14)に与えるバイアス磁界発生
    手段(15)を配設し、 少なくとも該基板(12)と磁電変換素子(14)とバ
    イアス磁界発生手段(15)とを、外部磁界遮断用シー
    ルドケース(16)に収容してなることを特徴とする電
    流検出器。
  2. (2)前記導体層(22)が金属板であり、前記基板(
    12)が該金属板導体層(22)の上面に絶縁層(13
    )を設け、該絶縁層(13)の上に少なくとも前記磁電
    変換素子(14)を搭載してなることを特徴とする前記
    請求項1に記載の電流検出器。
  3. (3)前記導体層(46、50)が前記被測定電流(i
    )を流したとき前記基板上面に対し平行方向の前記被測
    定磁界を発生せしめる一対のコイル部(46a、46b
    、50c、50d)を具え、 前記基板(12)が絶縁板(45)の上に一対の該コイ
    ル部(46a、46b、50c、50d)を具えた該導
    体層(46、50)を具え、 前記磁電変換素子(14)が一対の該コイル部(46a
    、46b、50c、50d)の対向間に搭載されてなる
    ことを特徴とする前記請求項1に記載の電流検出器。
  4. (4)前記磁電変換素子(14)の形成基板(61)に
    、該磁電変換素子(14)の出力を増幅する増幅器を少
    なくとも具えた回路素子(27)を形成してなることを
    特徴とする前記請求項1または2または3に記載の電流
    検出器。
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