KR101503224B1 - 전류 센서용 기판 및 전류 센서 - Google Patents

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KR101503224B1
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겐지 스즈끼
히데또 이마조
다이고 다까기
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아사히 가세이 일렉트로닉스 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 U자형의 전류 경로를 갖는 1차 도체를 구비한 전류 센서에 있어서, 제조 비용을 저감하는 것에 관한 것이다. 전류 센서(200)는 U자형의 전류 경로(210A)를 갖는 1차 도체(210)와, 자전 변환 소자(230A)를 지지하기 위한 지지부(220A)와, 지지부(210A)와 접속되는 리드 단자(220B)를 구비하고, 전류 경로(210A)는, 평면에서 볼때 지지부(220A)와 중복되지 않고, 또한 측면에서 볼때 지지부(220A)와 높이가 다르게 형성되어 있다.

Description

전류 센서용 기판 및 전류 센서{CURRENT SENSOR SUBSTRATE AND CURRENT SENSOR}
본 발명은 전류 센서용 기판 및 전류 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는, U자형의 전류 경로를 갖는 1차 도체를 구비한 전류 센서용 기판 및 전류 센서에 관한 것이다.
종래에, 도체에 흐르는 전류를 측정하는 전류 센서로서, 측정 전류가 흐르는 것에 의해 주위에 생기는 자속을 검출하는 방법이 알려져 있다. 예를 들어, 측정 전류가 흐르는 1차 도체 근방에 자전 변환 소자를 배치하는 방법이 있다.
도 1(특허문헌 1의 도 7에 대응)에, 종래의 전류 센서의 일 예를 나타낸다. 도전성 클립(204)에 U자형의 전류 도체부(204a)를 형성하고, 홀 소자(208)를 당해 U자형의 내측에 배치하고 있다. U자형 내측의 중심 부근은 자속 밀도가 높게 되므로 측정 감도가 향상된다.
국제 공개 제2006/130393호 팜플랫
그러나, 도 1에 기재된 전류 센서는, 도전성 클립(204)을 별개로 설치해서 리드 단자(202a 내지 202d)에 결합하는 것을 필요로 하는 등, 제조상 번거롭고, 비용의 증가를 초래한다.
본 발명은, 이러한 문제점에 감안하여 이루어진 것으로, 그 제1 목적은, U자형의 전류 경로를 갖는 1차 도체를 구비한 전류 센서에 있어서, 제조 비용을 저감하는 것에 있다. 또한, 제2 목적은, 당해 전류 센서용의 기판을 제공하는 것에 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제1 양태는, U자형의 전류 경로를 갖는 1차 도체와, 자전 변환 소자를 지지하기 위한 지지부와, 상기 지지부와 접속되는 리드 단자를 갖는 신호 단자측 부재를 구비하고, 상기 전류 경로는, 평면에서 볼때 상기 지지부와 중복되지 않고, 또한 측면에서 볼때 상기 지지부와 높이가 상이한 것을 특징으로 하는 전류 센서용 기판이다.
또한, 본 발명의 제2 양태는, 제1 양태에 있어서, 상기 리드 단자는 상기 지지부와 단차를 개재하여 접속되도록 하여도 된다.
또한, 본 발명의 제3 양태는, 제1 또는 제2 양태에 있어서, 상기 지지부가 절결부를 갖고, 상기 전류 경로는 평면에서 볼때 상기 절결부에 배치되어 있도록 해도 좋다.
또한, 본 발명의 제4 양태는, 제1 내지 제3 양태에 있어서, 상기 1차 도체가 상기 전류 경로에 접속되는 단차부를 갖도록 하여도 된다.
본 발명의 제5 양태는, 제1 내지 제4 중 어느 하나의 양태에 있어서, 평면에서 볼때 상기 U자형의 전류 경로와 겹치도록 배치되는 자성체 재료를 더 갖도록 하여도 된다.
본 발명의 제6 양태는, 제1 내지 제5 중 어느 하나의 양태에 있어서, 상기 U자형의 전류 경로를 사이에 두도록 배치되는 자성체 재료를 또한 갖도록 하여도 된다.
또한, 본 발명의 제7 양태는, 제1 내지 제4 양태의 어느 하나의 전류 센서용 기판과, 상기 전류 센서용 기판의 상기 지지부에 배치된, 상기 전류 센서용 기판의 상기 전류 경로를 흐르는 전류로부터 생기는 자속을 검출하는 자전 변환 소자를 갖는 IC 칩을 구비하는 전류 센서로서도 좋다.
또한, 본 발명의 제8 양태는, 제7 양태에 있어서, 상기 자전 변환 소자는, 평면에서 볼때 상기 U자형의 전류 경로의 상기 U자형의 내측에 배치되어 있도록 해도 좋다.
본 발명의 제9 양태는, 제5 또는 제6의 양태의 전류 센서용 기판과, 상기 전류 센서용 기판의 상기 지지부에 배치된, 상기 전류 센서용 기판의 상기 전류 경로를 흐르는 전류로부터 생기는 자속을 검출하는 자전 변환 소자를 갖는 IC 칩을 구비하고, 상기 자전 변환 소자는, 평면에서 볼때 상기 U자형의 전류 경로의 상기 U자형의 내측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전류 센서로서도 좋다.
본 발명의 제10 양태는, 제9 양태에 있어서, 상기 자성 재료는 상기 IC 칩의 상기 U자형의 전류 경로가 배치되어 있는 측의 면과는 반대의 면측에, 상기 자전 변환 소자의 일부 또는 전체를 덮도록 형성되어 있도록 해도 좋다.
본 발명의 제11 양태는, 제9 또는 제10 양태에 있어서, 상기 자성 재료는, 상기 1차 도체로부터 이격되어서 상기 지지부 상에 형성되어 있도록 해도 좋다.
본 발명의 제12 양태는, 제9 내지 제11의 어느 하나의 양태에 있어서, 상기 자성 재료는 자성체 도금 또는 자성체 칩으로 구성되어 있도록 해도 좋다.
본 발명의 제13 양태는, 제7 내지 제12의 어느 하나의 양태에 있어서, 상기 IC 칩은 측면에서 볼때 상기 지지부로부터 돌출하고 있도록 해도 좋다.
본 발명의 제14 양태는, 제13 양태에 있어서, 상기 IC 칩은, 평면에서 볼때 상기 전류 경로와 중복되어 있고, 상기 자전 변환 소자는, 평면에서 볼때 상기 U자형의 전류 경로의 상기 U자형의 내측에 배치되어 있도록 해도 좋다.
본 발명의 제15 양태는, 제13 또는 제14 양태에 있어서, 상기 IC 칩은, 측면에서 볼때 상기 U자형의 전류 경로와 소정의 간격을 갖고서 배치되어 있도록 해도 좋다.
본 발명의 제16 양태는, 제13 내지 제15의 어느 하나의 양태에 있어서, 상기 1차 도체는 상기 IC 칩을 지지하고 있지 않도록 해도 좋다.
본 발명의 제17 양태는, 제7 내지 제12의 어느 하나의 양태에 있어서, 상기 전류 센서용 기판의 상기 지지부는 절결부를 갖고, 상기 전류 센서용 기판의 상기 U자형의 전류 경로는, 평면에서 볼때 상기 절결부에 배치되어 있고, 또한 상기 IC 칩과 중복되도록 하여도 된다.
본 발명의 제18 양태는, 제7 내지 제17의 어느 하나의 양태에 있어서, 상기 자전 변환 소자는 홀 소자이도록 해도 좋다.
본 발명의 제19 양태는, 제7 내지 제18의 어느 하나의 양태에 있어서, 상기 IC 칩은, 상기 전류 경로의 U자형의 외측이며 상기 전류 경로에 근접하는 위치에 배치된 제2 자전 변환 소자를 더 구비하도록 해도 좋다.
본 발명의 제20 양태는, 제7 내지 제19의 어느 하나의 양태에 있어서, 상기 자전 변환 소자는 신호 처리 회로를 포함하는 홀IC 또는 자기 저항 IC이도록 해도 좋다.
본 발명의 제21 양태는, 제7 내지 제20의 어느 하나의 양태에 있어서, 상기 전류 센서용 기판의 1차 도체와 상기 IC 칩과의 사이에 형성되는 절연 부재를 더 갖도록 하여도 된다.
본 발명의 제22 양태는, 제21 양태에 있어서, 상기 절연 부재는 절연 테이프이도록 해도 좋다.
본 발명에 따르면, U자형의 전류 경로를 갖는 1차 도체와, 자전 변환 소자를 지지하기 위한 지지부와, 지지부와 접속되는 리드 단자를 갖는 신호 단자측 부재를 구비하고, U자형의 전류 경로를, 평면에서 볼때 지지부와 중복되지 않고, 또한 측면에서 볼때 지지부와 높이가 다르도록 설계함으로써, 전류 센서용 기판 및 전류 센서의 구성을 부품 점수를 억제한 간편한 것으로 해서 제조 비용을 저감할 수 있다.
도 1은 종래의 전류 센서를 도시하는 도면이다.
도 2는 제1 실시형태에 따른 전류 센서를 도시하는 도면이다.
도 3a는 도 2의 전류 센서의 측면도이다.
도 3b는 도 2의 IIIB-IIIB 선을 따른 단면도이다.
도 4a는 실시형태 1에 따른 전류 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4b는 실시형태 1에 따른 전류 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4c는 실시형태 1에 따른 전류 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 실시형태 1에 따른 전류 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5b는 실시형태 1에 따른 전류 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5c는 실시형태 1에 따른 전류 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a는 실시형태 1에 따른 전류 센서의 변형 형태를 도시하는 도면이다.
도 6b는 실시형태 1에 따른 전류 센서의 변형 형태를 도시하는 도면이다.
도 7은 도 6a의 VII-VII 선을 따른 단면도를 도시하는 도면이다.
도 8은 제2 실시형태에 따른 전류 센서를 도시하는 도면이다.
도 9a는 도 8의 전류 센서의 측면도이다.
도 9b는 도 8의 전류 센서의 단면도이다.
도 10은 제3 실시형태에 따른 전류 센서를 도시하는 도면이다.
도 11a 는 도 10의 전류 센서의 측면도이다.
도 11b는 도 10의 전류 센서의 단면도이다.
도 12는 제4 실시형태에 따른 전류 센서의 일 예를 도시하는 도면이다.
도 13은 도 12의 전류 센서의 측면도이다.
도 14는 제5 실시형태에 따른 전류 센서의 일 예를 도시하는 도면이다.
도 15는 도 14의 전류 센서의 측면도이다.
도 16은 제5 실시형태에 따른 전류 센서의 일 예를 도시하는 도면이다.
도 17은 도 16의 전류 센서의 측면도이다.
이하, 도면을 참조해서 본 발명의 실시형태를 상세하게 설명한다.
(제1 실시형태)
도 2에, 제1 실시형태에 따른 전류 센서를 도시한다. 전류 센서(200)는 U자형의 전류 경로(210A)를 갖는 1차 도체(210)와, 홀 소자 등의 자전 변환 소자(230A)를 지지하기 위한 지지부(220A) 및 리드 단자(220B_1, 220B_2)를 갖는 신호 단자측 부재(220)(이하, 간단히 "부재(220)"라고 약기한다.)와, 지지부(220A)에 배치된, 전류 경로(210A)를 흐르는 전류로부터 생기는 자속을 검출하는 자전(磁電) 변환 소자(230A)를 갖는 IC 칩(230)을 구비한다. 1차 도체(210), 부재(220) 및 IC 칩(230)을 수지(240)로 몰드하고, 전류 센서(200)가 형성된다. IC 칩(230) 및 수지(240)를 제외한 부분이 전류 센서용 기판이다.
리드 단자(220B_1)는 지지부(220A)에 접속되어 있는 리드 단자를 나타내고, 리드 단자(220B_2)는 지지부(220A)에 접속되어 있지 않은 리드 단자를 나타내고 있다. 또한, 리드 단자(220B_1, 220B_2)에 공통인 설명에서는 각 리드 단자가 단순히 리드 단자(220B)로서 참조된다.
전류 경로(210A)는, 평면에서 볼때 지지부(220A)와 중복되지 않도록, 지지부(220A)에 근접해서 배치되어 있다. 또한, 도 3a의 측면도 및 도 3b의 단면도로부터 알 수 있는 바와 같이, 측면에서 볼때 지지부(220A)의 IC 칩(230)을 탑재하는 측의 면의 평탄 부분과, 전류 경로(210A)의 IC 칩(230)에 가까운 측의 면의 평탄 부분과의 높이가 다르게 지지부(220A)와 전류 경로(210A)가 배치되어 있다.
지지부(220A)와 리드 단자(220B_1)는 별개의 부재가 아닌, 금속재로 일체 형성되어 있다. 즉, 지지부(220A)와 리드 단자(220B_1)는 물리적으로 일체로 되어 있고, 물리적으로도 전기적으로도 접속되어 있다.
상술한 바와 같이, U자형 내측의 중심 부근은 자속 밀도가 높게 되어 전류 검출 감도가 향상되기 때문에, 자전 변환 소자(230A)는, 평면에서 볼때, 전류 경로(210A)의 U자형의 내측에 배치되어 있다. 또한, IC 칩(230)은, 측면에서 볼때 지지부(220A)로부터 돌출하고 있고, 평면에서 볼때 전류 경로(210A)와 중복된다.
본 실시형태에 따른 전류 센서(200)에서는, 부재(220)가 지지부(220A)와 리드 단자(220B) 사이에 단차부(220C)를 갖는다. 예를 들어, 부재(220)의 포밍에 의해, 20㎛ 내지 100㎛ 정도의 단차부(220C)를 설치할 수 있고, 이에 의해, 전류 경로(210A)와 IC 칩(230) 사이에 클리어런스를 얻을 수 있다. 당해 클리어런스는, 1차 도체(210)와 IC 칩(230) 사이의 높은 절연 내압을 보증하고, 패키지 내부에 있어서의 높은 절연 내압의 유지를 가능하게 한다. 단차부(220C)가 존재하지 않으면, 1차 도체(210)의 도전 경로(210A)와 IC 칩(230)이 접촉하게 되어, IC 칩(230)의 이면에 미리 절연 시트를 붙였다고 하여도 절연 내압이 낮아, 절연 파괴되기 쉬워진다. 또한, 미리 1차 도체(210)에 절연 시트를 붙이는 것도 생각할 수 있지만, 공정의 복잡화를 초래하고, 제조 비용의 억제가 요구되는 상황에 있어서 실현성이 낮다.
여기서, 도 4a 내지 도 4c 및 도 5a 내지 도 5c를 참조하여, 실시형태 1에 따른 전류 센서(200)의 제조 방법을 설명한다. 우선, 1매의 금속판으로부터, 원하는 패턴이 형성된 리드 프레임을 제작한다. 도 4a는 1개의 전류 센서에 대응하는 일부분을 도시하고 있다. 계속해서, 프레스 가공 등으로 포밍을 실시함으로써, 부재(220)에 단차부(220C)를 설치(형성)한다(도 4b). 그리고, 지지부(220B)에 IC 칩(230)을 다이 본딩한 후, 리드 단자(220A)와 IC 칩(230)을 와이어 본딩한다(도 4c). 마지막으로, 1차 도체(210), 부재(220) 및 IC 칩(230)을 수지(240)로 몰드하고, 리드 컷트를 행하고, 포밍에 의해 1차 도체 단자(210B) 및 리드 단자(신호 단자)(220B)를 형성한다. 도 5a는 평면도이며, 도 5b는 정면도이며, 도 5c는 우측면도이다.
이와 같이, 제1 실시형태에 따른 전류 센서(200)는, 종래보다도 부품 점수가 억제되고, 제조 비용이 저감되는 것 외에, 1차 도체(210)와 IC 칩(230) 사이의 높은 절연 내압을 보증할 수 있다.
도 6a에, 제1 실시형태에 따른 전류 센서(200)의 변형 형태를 도시한다. 전류 센서(600)는 IC 칩(630)을 제외하고 전류 센서(200)와 동일하다. IC 칩(630)은, 지지부(220A)에 배치했을 때에, 제1 자전 변환 소자(630A)가, 평면에서 볼때, 전류 경로(210A)의 U자형의 내측에 배치됨과 함께, 제2 자전 변환 소자(630B)가, 전류 경로(210A)의 U자형의 외측이며, 전류 경로(210A)에 근접하는 위치에 배치되도록 설계되어 있다. 도 7에, 도 6a의 VII-VII 선을 따른 단면도를 도시한다. 1차 도체(210)에 전류가 흐름으로써 발생하는 제1 자전 변환 소자(630A)의 위치의 자속 밀도를 B1s, 제2 자전 변환 소자(630B)의 위치의 자속 밀도를 B2s라고 한다. 외래 자기 노이즈에 의해 발생하는 자속 밀도를 각각 B1n, B2n이라고 하면, 제1 자전 변환 소자(630A), 제2 자전 변환 소자(630B)의 출력 Vo1, Vo2는
Vo1=k1×(B1s+B1n)+Vu1
Vo2=k2×(-B2s+B2n)+Vu2
로 된다. 단, k1, k2는 각각의 감도 계수, Vu1, Vu2는 각각의 오프셋 값이다.
여기서, 양쪽의 자전 변환 소자의 특성에 변동이 극히 작고, k1=k2=k, Vu1=Vu2가 성립한다고 하고, 양쪽의 자전 변환 소자의 거리가 가까우므로 B1n=B2n로 근사하면,
Vo=Vo1-Vo2=k×(B1s+B2s)
로 되어, 외래 자장에 의한 노이즈가 상실됨과 함께, U자형 내측의 제1 자전 변환 소자(630A)만의 경우보다도 큰 신호가 얻어지므로, 감도 향상으로 이어진다.
또한, 도 6b에 제1 실시형태에 따른 전류 센서(200)의 또 하나의 변형 형태로서 자전 변환 소자를 3개 사용한 예를 나타낸다. 전류 센서(700)는 IC 칩(730)을 제외하고 전류 센서(200)와 동일하다. IC 칩(730)은 지지부(220A)에 배치되었을 때에, 제1 자전 변환 소자(730A)가 평면에서 볼때, 전류 경로(210A)의 U자형의 내측에 배치됨과 함께, 제2 자전 변환 소자(730B) 및 제3 자전 변환 소자(730C)가, 전류 경로(210A)의 U자형의 양단부의 외측이며, 전류 경로(210A)에 근접하는 위치에 배치되도록 설계되어 있다. 1차 도체(210)에 전류가 흐름으로써 발생하는 제3 자전 변환 소자(730C)의 위치의 자속 밀도를 B3s라고 하고, 외래 자기 노이즈에 의해 제3 자전 변환 소자(730C)의 위치에서 발생하는 자속 밀도를 B3n이라고 하면,
Vo=Vo1-(Vo2+Vo3)/2=k×(B1s+(B2s+B3s)/2)
로 되어, 2개의 경우와 마찬가지로 외래 자장에 의한 노이즈가 상실되어 감도도 향상되는 동시에, 1차 도체(210)와 IC 칩(730)의 위치 관계가 3개의 자전 변환 소자의 배치 방향에 어긋남이 생겼을 경우에도, 출력 Vo의 변동 레벨을 최대한 억제할 수 있게 된다.
또한, 전류 경로(210A)에는 U자형 전류 경로의 일 형태로서, 예를 들어 C자형, V자형, 또는 이것들에 유사한 형상의 전류 경로를 사용해도 된다.
(제2 실시형태)
도 8에, 제2 실시형태에 따른 전류 센서를 도시한다. 전류 센서(800)가 제1 실시형태의 전류 센서(200)와 상이한 것은, IC 칩(230)이 측면에서 볼때 지지부(220A)로부터 돌출하는 대신에, 부재(220)의 지지부(820A)가 절결부(820A')를 갖고, 전류 경로(210A)가 평면에서 볼때 절결부(820A')에 배치되어 있는 점이다. 따라서, IC 칩(230)은 돌출하지 않지만, 평면에서 볼때, IC 칩(230)과 전류 경로(210A)는 중복된다. 도 9a에 측면도, 도 9b에 단면도를 도시한다. 제1 실시형태와 비교해서 측면에서 볼때 높이가 상이한 전류 경로(210A)가, 평면에서 볼때 절결부(820A')에 배치되어 있기 때문에 리드 프레임의 스탬핑 금형의 가공이 약간 복잡해지지만, IC 칩내의 자전 변환 소자의 배치에 자유도가 생기고, IC 칩의 보다 내측에 배치할 수 있게 되기 때문에, 응력 기인에 의한 오프셋에의 영향을 저감할 수 있다. 또한, 지지부와 IC 칩과의 접착 면적이 증가하기 때문에 IC 칩을 보다 안정적으로 지지하는 것이 가능해진다.
또한, 제1 실시형태와 마찬가지로, IC 칩(230)을, 자전 변환 소자를 2개 갖는 IC 칩(630)이나 자전 변환 소자를 3개 갖는 IC 칩(730)으로 할 수도 있다.
(제3 실시형태)
도 10에, 제3 실시형태에 관한 전류 센서를 도시한다. 전류 센서(1000)가 제1 실시형태의 전류 센서(200)와 상이한 것은, 부재(220)가 아니라, 1차 도체(210)가 단차부(210C)를 전류 경로(210A)에 인접하는 위치에 갖는 점이다. IC 칩(230)은 측면에서 볼때 지지부(220A)로부터 돌출되어 있고, 평면에서 볼때 전류 경로(210A)와 중복된다. 도 11a에 측면도, 도 11b에 단면도를 도시한다.
또한, 제1 실시형태와 마찬가지로, IC 칩(230)을, 자전 변환 소자를 2개 갖는 IC 칩(630)이나 자전 변환 소자를 3개 갖는 IC 칩(730)으로해도 된다.
(제4 실시형태)
다음에, 전류 센서의 일 실시형태로서, 전류 검출 감도를 향상시키면서, 외부 자장의 침입의 억제도 가능하게 하도록 한 전류 센서에 대해서 도 12 및 도 13을 참조해서 설명한다. 본 실시형태의 전류 센서는, 전체의 구성은 도 2에 도시한 제1 실시형태의 것과 거의 마찬가지이지만, 자성 재료를 갖는 구성이 제1 실시형태의 것과 상이하다.
이하에서는, 본 실시형태에 있어서의 전류 센서의 구성에 대해서, 제1 실시형태의 것과의 차이를 중심으로 설명한다.
도 12에, 제4 실시형태에 따른 전류 센서의 구성예를 도시한다. 도 12에 도시한 바와 같이, 이 전류 센서(500A)에서는, 도 2에 도시한 것과 마찬가지로, 예를 들어 U자형의 전류 경로(210A) 및 도체 단자(210B)를 갖는 1차 도체(210)와, 자전 변환 소자(230A)를 지지하기 위한 지지부(520A) 및 리드 단자(220B)를 갖는 부재(220)와, 자전 변환 소자(230A)를 갖는 IC 칩(230)을 구비한다. 1차 도체(210), 부재(220) 및 IC 칩(230)은 수지(240A)로 몰드되어 있다.
한편, 도 2에 도시한 것과 달리, 이 실시형태에서는, IC 칩(230) 위에는 자성 재료로 이루어진 자성체 칩(540)이 형성되어 있다. 또한, 도 2에 도시한 것과 달리, 지지부(520A)는 또한 페라이트 등의 자성 재료로 이루어진 자성체 칩(550)을 지지하도록 구성되어 있다. 이 실시형태에서는, 지지부(520A)는, 예를 들어 2개의 단차부(521A, 521B)를 갖는다. 단차부(521A, 521B)의 형상은 후술하는 도 13에서 설명한다.
자성체 칩(540, 550)은, 1차 도체(210)의 전류 경로(210A)를 흐르는 전류에 의해 생기는 자속이 자전 변환 소자(230A)의 감자부에 수속되도록 배치된다.
또한, 전류 센서(500A)의 상기 각 구성 요소로부터, IC 칩(230) 및 수지(240A)를 제외한 것으로, 전류 센서(500A)가 전류 센서용 기판이 된다.
도 13은 도 12의 전류 센서(500A)의 측면도이다. 이 전류 센서(500A)에서는, 지지부(520A)의 단차부(521A)는 지지부(520A)의 중앙부가 상방으로 돌출하도록 형성되고, 단차부(521B)는 지지부(520A)의 선단부가 1차 도체(210)보다도 하방으로 돌출하도록 형성되어 있다.
그리고, 이 지지부(520A)의 하부에 있어서, 자성체 칩(550)이 형성되어 있다. 환언하면, 자성체 칩(550)은 1차 도체(210)로부터 이격되어서 지지부(520A)에 형성되어 있다.
상기 전류 센서(500A)의 구성에 의해, 1차 도체(210)의 전류 경로에 전류가 흐르면, 자성체 칩(540, 550)이 형성되어 있기 때문에, 전류에 의해 생기는 자속이 자전 변환 소자(230A)의 감자부에 수속되기 쉬워진다. 따라서, 전류 센서(500A)의 전류 검출 감도가 향상된다.
또한, 자성체 칩(540, 550)의 형성에 의해, 전류 센서(500A)에 대하여 외부 자장의 침입을 억제하게 된다.
(제5 실시형태)
다음에, 제5 실시형태에 대해서 도 14 및 도 15를 참조해서 설명한다. 도 12 및 도 13에 도시한 제4 실시형태에서는, 2개의 자성체 칩(540, 550)이 형성되어 있다. 본 실시형태는, 1개의 자성체 칩(540)만을 형성함으로써, 전류 검출 감도를 향상시키면서, 외부 자장의 침입의 억제도 가능하게 하도록 한 전류 센서이다.
도 14에, 제5 실시형태에 따른 전류 센서의 구성예를 도시한다. 도 12에 도시한 것과 마찬가지로, 본 실시형태의 전류 센서(500B)는, 예를 들어 U자형의 전류 경로(210A)를 갖는 1차 도체(210)와, 자전 변환 소자(230A)를 지지하기 위한 지지부(520B) 및 리드 단자(220B)를 갖는 부재(220)와, 자전 변환 소자(230A)를 갖는 IC 칩(230)을 구비한다. 또한, 도 12에 도시한 것과 마찬가지로, IC 칩(230) 위에는, 자성 재료로 이루어진 자성체 칩(540)이 형성되어 있다. 1차 도체(210), 부재(220) 및 IC 칩(230)은 수지(240A)로 몰드되어 있다.
한편, 도 12에 도시한 것과 달리, 본 실시형태의 지지부(520B)는 예를 들어 1개의 단차부(521A)만을 갖는다.
또한, 전류 센서(500B)의 상기 각 구성 요소로부터, IC 칩(230) 및 수지(240A)를 제외하는 것으로, 전류 센서(500B)가 전류 센서용 기판이 된다.
도 15는 도 14의 전류 센서(500B)의 측면도이다. 도 13에 도시한 것과 마찬가지로, 이 전류 센서(500B)에서는, 지지부(520B)의 단차부(521A)는 지지부(520B)의 중앙부가 상방으로 돌출하도록 형성되어 있다. 또한, 도 13에 도시한 것과 마찬가지로, 자성체 칩(540)은, 1차 도체(210)의 전류 경로(210A)를 흐르는 전류에 의해 생기는 자속이 자전 변환 소자(230A)의 감자부에 수속되도록, IC 칩(230) 상에 배치되어 있다.
상기 전류 센서(500B)의 구성에 의해, 1차 도체(210)의 전류 경로에 전류가 흐르면, 자성체 칩(540)이 형성되어 있기 때문에, 전류에 의해 생기는 자속이 자전 변환 소자(230A)의 감자부에 수렴되기 쉬워진다. 따라서, 전류 센서(500B)의 전류 검출 감도가 향상된다.
또한, 자성체 칩(540)의 형성에 의해, 전류 센서(500B)에 대하여 패키지 상면으로부터의 외부 자장의 침입을 억제하게 된다.
(제6 실시형태)
다음에, 제6 실시형태에 대해서 도 16 및 도 17을 참조해서 설명한다.
도 12 및 도 13에 도시한 제4 실시형태에서는, 2개의 자성체 칩(540, 550)이 형성되어 있다. 본 실시형태는, 1개의 자성체 칩(550)만을 형성함으로써, 전류 검출 감도를 향상시키면서, 외부 자장의 침입의 억제도 가능하게 하도록 한 전류 센서이다.
도 16에, 제6 실시형태에 따른 전류 센서의 구성예를 도시한다. 도 12에 도시한 것과 마찬가지로, 본 실시형태의 전류 센서(500C)는, 예를 들어 U자형의 전류 경로(210A)를 갖는 1차 도체(210)와, 자전 변환 소자(230A)를 지지하기 위한 지지부(520A) 및 리드 단자(220B)를 갖는 부재(220)와, 자전 변환 소자(230A)를 갖는 IC 칩(230)을 구비한다. 또한, 도 12에 도시한 것과 마찬가지로, 지지부(520A)의 하부에는, 자성 재료로 이루어진 자성체 칩(540)이 형성되어 있다. 1차 도체(210), 부재(220) 및 IC 칩(230)은 수지(240A)로 몰드되어 있다.
또한, 전류 센서(500C)의 상기 각 구성 요소로부터, IC 칩(230) 및 수지(240A)를 제외하는 것에 의해, 전류 센서(500C)가 전류 센서용 기판이 된다.
도 17은 도 16의 전류 센서(500C)의 측면도이다. 도 13에 도시한 것과 마찬가지로, 이 전류 센서(500C)에서는, 지지부(520A)의 단차부(521A)는 지지부(520A)의 중앙부가 상방으로 돌출하도록 형성되고, 단차부(521B)는 지지부(520A)의 선단부가 1차 도체(210)보다도 하방으로 돌출하도록 형성되어 있다. 또한, 도 13에 도시한 것과 마찬가지로, 자성체 칩(550)은, 1차 도체(210)의 전류 경로(210A)를 흐르는 전류에 의해 생기는 자속이 자전 변환 소자(230A)의 감자부에 수속되도록, 지지부(520A)의 하부에 배치되어 있다.
상기 전류 센서(500C)의 구성에 의해, 1차 도체(210)의 전류 경로에 전류가 흐르면, 자성체 칩(550)이 형성되어 있기 때문에 자기 저항이 내려가고, 1차 도체 전류에 의해 생기는 자속이 증가한다. 그 때문에, 전류 센서(500C)의 전류 검출 감도가 향상된다.
또한, 자성체 칩(550)의 형성에 의해, 전류 센서(500C)에 대하여, 패키지 이면으로부터의 외부 자장의 침입을 억제하게 된다.
(변형예)
전술한 각 실시형태에 따른 전류 센서는 예시에 지나지 않고, 이하에 기재하는 것과 같은 변경을 행하는 것이 가능하다.
각 실시형태의 전류 센서(500A, 500B, 500C)에서는, 예를 들어 U자형의 전류 경로(210A)를 갖는 1차 도체(210)를 예로 들어서 설명했지만, 전류 경로(210A)의 다른 형상의 예로서, 전류 센서의 기능을 실현가능하면 좋고, 예를 들어 다른 형상 등을 갖도록 하여도 된다.
각 실시형태의 전류 센서(500A, 500B, 500C)에서는, 1개의 자전 변환 소자를 갖는 IC 칩(230)을 적용했을 경우에 대해서 설명했지만, IC 칩의 예로서, 예를 들어 2개 이상의 자전 변환 소자를 갖도록 하여도 된다. 이 경우에는, 각 자전 변환 소자의 감자부에 자속이 수속되도록, 자성 재료를 배치하는 것이 바람직하다.
각 실시형태의 전류 센서(500A, 500B, 500C)에서는, 자성 재료로 이루어진 자성체 칩(540, 550)을 적용한 경우에 대해서 설명했지만, 자성 재료의 구성예로서, 예를 들어 IC 표면 등에 형성하는 자성체 도금 등으로도 좋다.
각 실시형태의 전류 센서(500A, 500B, 500C)에서는, 1차 도체(210)와 IC 칩(230)과의 사이에, 1차 도체(210)를 피복하도록 절연 부재를 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어 절연 부재는, 내압이 우수한 시트재를 포함하는 절연 테이프이며, 그 절연 테이프의 편면에는 접착제가 도포되어 있는 것이 바람직하다.
각 실시형태의 전류 센서(500A, 500B, 500C)의 각 지지부(520A, 520B)는 단차부를 갖지만, 단차부의 형상은 지지부의 높이를 바꾸는 것이 가능하면 좋고, 변경 가능하다. 또한, 단차부의 개수는 전류 센서의 기능을 실현가능하면 좋고, 3개 이상이라도 좋다.
각 실시형태의 자전 변환 소자는 신호 처리 회로를 포함하는 홀 IC 또는 자기 저항 IC이여도 좋다.
200 : 전류 센서
210 : 1차 도체
210A : 전류 경로
210B : 1차 도체 단자
210C : 단차부
220 : 신호 단자측 부재
220A : 지지부
220B, 220B_1, 220B_2 : 리드 단자
220C : 단차부
230 : IC 칩
230A : 자전 변환 소자
500A, 500B, 500C : 전류 센서
520A, 520B : 단차부
630 : IC 칩
630A : 제1 자전 변환 소자
630B : 제2 자전 변환 소자
800 : 전류 센서
820A : 지지부
820A' : 절결부
1000 : 전류 센서

Claims (22)

  1. U자형의 전류 경로를 갖는 1차 도체와,
    자전(磁電) 변환 소자를 지지하기 위한 지지부와,
    상기 지지부와 접속하는 리드 단자
    를 구비하고,
    상기 U자형의 전류 경로는, 평면시(平面視)에 있어서 상기 지지부와 중복되지 않고, 또한 측면시(側面視)에 있어서 상기 지지부와 높이가 다르도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전류 센서용 기판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 리드 단자는, 상기 지지부와 단차를 통하여 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전류 센서용 기판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 지지부는 절결부를 갖고,
    상기 U자형의 전류 경로는, 평면시에 있어서 상기 절결부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전류 센서용 기판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 1차 도체는, 상기 U자형의 전류 경로에 접속하는 단차부를 갖는 것을 특징으로 하는 전류 센서용 기판.
  5. 제1항에 있어서, 평면시에 있어서 상기 U자형의 전류 경로와 겹치도록 배치되는 자성체 재료를 더 갖는 것을 특징으로 하는 전류 센서용 기판.
  6. 제5항에 있어서, 상기 U자형의 전류 경로를 사이에 두도록 배치되는 자성체 재료를 더 갖는 것을 특징으로 하는 전류 센서용 기판.
  7. 제1항에 기재된 전류 센서용 기판과,
    상기 전류 센서용 기판의 상기 지지부에 배치된, 상기 전류 센서용 기판의 상기 U자형의 전류 경로를 흐르는 전류로부터 생기는 자속을 검출하는 자전 변환 소자를 갖는 IC 칩
    을 구비하는 전류 센서.
  8. 제7항에 있어서, 상기 자전 변환 소자는, 평면시에 있어서 상기 U자형의 전류 경로의 상기 U자형의 내측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전류 센서.
  9. 제5항에 기재된 전류 센서용 기판과,
    상기 전류 센서용 기판의 상기 지지부에 배치된, 상기 전류 센서용 기판의 상기 전류 경로를 흐르는 전류로부터 생기는 자속을 검출하는 자전 변환 소자를 갖는 IC 칩
    을 구비하고,
    상기 자전 변환 소자는, 평면시에 있어서 상기 U자형의 전류 경로의 상기 U자형의 내측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전류 센서.
  10. 제9항에 있어서, 상기 자성체 재료는, 상기 IC 칩의 상기 U자형의 전류 경로가 배치되어 있는 측의 면과는 반대의 면측에, 상기 자전 변환 소자의 일부 혹은 전체를 피복하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전류 센서.
  11. 제9항에 있어서, 상기 자성체 재료는, 상기 1차 도체로부터 이격되어 상기 지지부 상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전류 센서.
  12. 제9항에 있어서, 상기 자성체 재료는, 자성체 도금 또는 자성체 칩으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전류 센서.
  13. 제7항에 있어서, 상기 IC 칩은, 측면시에 있어서 상기 지지부로부터 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 전류 센서.
  14. 제13항에 있어서, 상기 IC 칩은 평면시에 있어서 상기 전류 경로와 중복되어 있고, 상기 자전 변환 소자는, 평면시에 있어서 상기 U자형의 전류 경로의 상기 U자형의 내측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전류 센서.
  15. 제13항에 있어서, 상기 IC 칩은, 측면시에 있어서 상기 U자형의 전류 경로와 소정의 간격을 갖고 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전류 센서.
  16. 제13항에 있어서, 상기 1차 도체는 상기 IC 칩을 지지하고 있지 않는 것을 특징으로 하는 전류 센서.
  17. 제7항에 있어서, 상기 전류 센서용 기판의 상기 지지부는 절결부를 갖고,
    상기 전류 센서용 기판의 상기 U자형의 전류 경로는, 평면시에 있어서 상기 절결부에 배치되어 있고, 또한 상기 IC 칩과 중복되는 것을 특징으로 하는 전류 센서.
  18. 제7항에 있어서, 상기 자전 변환 소자는 홀 소자인 것을 특징으로 하는 전류 센서.
  19. 제7항에 있어서, 상기 IC 칩은, 상기 전류 경로의 U자형의 외측이며 상기 전류 경로에 근접하는 위치에 배치된 제2 자전 변환 소자를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전류 센서.
  20. 제7항에 있어서, 상기 자전 변환 소자는, 신호 처리 회로를 포함하는 홀 IC 또는 자기 저항 IC인 것을 특징으로 하는 전류 센서.
  21. 제7항에 있어서, 상기 전류 센서용 기판의 1차 도체와 상기 IC 칩과의 사이에 형성되는 절연 부재를 더 갖는 것을 특징으로 하는 전류 센서.
  22. 제21항에 있어서, 상기 절연 부재는 절연 테이프인 것을 특징으로 하는 전류 센서.
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