(57)【要約】  電子機器における過電流による回路へのダメージを抑制することが可能な、優れた放熱性を有し、高精度で電流を検出することができる、電流検出用金属板抵抗器及びその製造方法を提供する。該金属板抵抗器１０は、金属板抵抗体１１と、該金属板抵抗体の少なくとも一方の面の中央部に設けた耐熱性保護層１２と、該金属板抵抗体の一方の面の中央部に設けた耐熱性保護層の両端部を覆うように、金属板抵抗体の一方の面に設けた一対の下地電極層１４と、該下地電極層全面を覆うように、金属板抵抗体の両端部に設けた一対の端面電極層１５とを備える。選択図  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板抵抗体と、該金属板抵抗体の少なくとも一方の面の中央部に設けた耐熱性保護層と、該金属板抵抗体の一方の面の中央部に設けた耐熱性保護層の両端部を覆うように、金属板抵抗体の一方の面に設けた一対の下地電極層と、該下地電極層全面を覆うように、金属板抵抗体の両端部に設けた一対の端面電極層とを備えた電流検出用金属板抵抗器。
【請求項２】
耐熱性保護層を、金属板抵抗体の一方の面の中央部と、金属板抵抗体の他方の面の全面に設けた請求項１記載の電流検出用金属板抵抗器。
【請求項３】
耐熱性保護層を、金属板抵抗体の両面の中央部に設け、端面電極層を、下地電極層を設けていない金属板抵抗体の面の耐熱性保護層を有していない部分面上まで延長した請求項１記載の電流検出用金属板抵抗器。
【請求項４】
耐熱性保護層が、シリカ粉を含有するポリアミドイミド樹脂層である請求項１〜３のいずれかに記載の電流検出用金属板抵抗器。
【請求項５】
シリカ粉が、マイクロメートルオーダー及びナノメートルオーダーの異なる粒径を有する粉末である請求項４記載の電流検出用金属板抵抗器。
【請求項６】
下地電極層が、銀粉とフェノールエポキシ樹脂とを含む請求項１〜５のいずれかに記載の電流検出用金属板抵抗器。
【請求項７】
端面電極層が、銅めっき層、ニッケルめっき層及び錫めっき層を含む請求項１〜６のいずれかに記載の電流検出用金属板抵抗器。
【請求項８】
帯状の金属板抵抗体の少なくとも一方の面の中央部に耐熱性保護層をスクリーン印刷し、硬化させる工程(a)と、
該金属板抵抗体の一方の面の中央部に設けた耐熱性保護層の両端部を覆うように、金属板抵抗体の一方の面に一対の下地電極層をスクリーン印刷し、硬化させる工程(b)と、
該下地電極層全面を覆うように、端面電極層をめっき法により形成する工程(c)と、
帯状の金属板抵抗体を所定間隔に切断する工程(d)とを含む電流検出用金属板抵抗器の製造方法。
【請求項９】
工程(a)において、耐熱性保護層を、シリカ粉を含有するポリアミドイミド樹脂ペーストをスクリーン印刷し、硬化させて形成する請求項８に記載の電流検出用金属板抵抗器の製造方法。
【請求項１０】
シリカ粉が、マイクロメートルオーダー及びナノメートルオーダーの異なる粒径を有する粉末である請求項９記載の電流検出用金属板抵抗器の製造方法。
【請求項１１】
工程(b)において、下地電極層を、銀粉とフェノールエポキシ樹脂とを含むペーストをスクリーン印刷し、硬化させて形成する請求項８〜１０のいずれかに記載の電流検出用金属板抵抗器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の配線部に大電流が流れた場合であっても、高精度で電流を検出することができ、電子機器における回路へのダメージを抑制することが可能な優れた放熱性を有する電流検出用金属板抵抗器及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器における過電流に対する回路の保護機能を付与するために、金属板抵抗体を用いた電流検出用抵抗器の利用がなされている。該電流検出用抵抗器は、特定の配線部の電流を検出するために設置され、高精度で数ｍΩ〜数十ｍΩの微少抵抗値を有する抵抗器により電流を検出する必要がある。また、該抵抗器は、電子機器に通電される電流が大電流であっても検出可能とするために、定格電力を高くし、より抵抗値を低くする設計がなされている。
しかし、このような設計による抵抗器は、大電流によって熱が発生し、配線基板に熱的ダメージを与えるという問題がある。
そこで、このような熱的ダメージを回避する等のために、トランスファーモールド技術を利用して厚い保護層を形成した抵抗器が知られている。
このような保護層を備えた抵抗器としては、例えば、図３に示すように、金属板抵抗体３１と、該抵抗体３１の両端部に設けた一対の電極層３２と、該電極層３２間であって、抵抗体３１の上面及び下面に設けた絶縁性の保護層３３を具備する抵抗器３０が知られている（特許文献１及び２参照）。
しかしながら、このような構造の抵抗器においても大電流による熱的ダメージの回避が十分とは言えず、更なる放熱作用に優れた電流検出用抵抗器の開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２２０８５９号公報  (図７)
【特許文献２】特開平６−２０８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、電子機器における過電流による回路へのダメージを抑制することが可能な、優れた放熱性を有し、高精度で電流を検出することができる、電流検出用金属板抵抗器及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、金属板抵抗体と、該金属板抵抗体の少なくとも一方の面の中央部に設けた耐熱性保護層と、該金属板抵抗体の一方の面の中央部に設けた耐熱性保護層の両端部を覆うように、金属板抵抗体の一方の面に設けた一対の下地電極層と、該下地電極層全面を覆うように、金属板抵抗体の両端部に設けた一対の端面電極層とを備えた電流検出用金属板抵抗器が提供される。
また本発明によれば、帯状の金属板抵抗体の少なくとも一方の面の中央部に耐熱性保護層をスクリーン印刷し、硬化させる工程(a)と、該金属板抵抗体の一方の面の中央部に設けた耐熱性保護層の両端部を覆うように、金属板抵抗体の一方の面に一対の下地電極層をスクリーン印刷し、硬化させる工程(b)と、該下地電極層全面を覆うように、端面電極層をめっき法により形成する工程(c)と、帯状の金属板抵抗体を所定間隔に切断する工程(d)とを含む電流検出用金属板抵抗器の製造方法が提供される。【０００６】
前記耐熱性保護層は、金属板抵抗体の一方の面の中央部と、金属板抵抗体の他方の面の全面に設けることができ、また、金属板抵抗体の両面の中央部に設けることもできる。耐熱性保護層を金属板抵抗体の両面の中央部に設ける場合には、端面電極層を、下地電極層を設けていない金属板抵抗体の面の該耐熱性保護層を有していない部分面上まで延長することで、実効的な電極面積を広くすることができ、放熱効率を更に高めることができる。【０００７】
耐熱性保護層としては、公知の耐熱性樹脂を使用することができるが、特に、薄膜でも優れた耐熱性及び絶縁性を示すポリアミドイミド樹脂の使用が好ましい。また、該耐熱性樹脂層に、シリカ粉を含有させることにより、製造時の印刷特性を向上させることができる。特に、シリカ粉として、マイクロメートルオーダー及びナノメートルオーダーの異なる粒径を有する粉末を配合することにより、印刷時のダレやニジミ等を効率的に防止することができ、耐熱性保護層の幅寸法の精度精等が向上し、出現抵抗値のバラツキを抑制することができる。
シリカ粉の配合割合は、耐熱性樹脂との合計量に対して、通常、３０〜５５質量％、好ましくは４０〜５０質量％である。また、マイクロメートルオーダー及びナノメートルオーダーの異なる粒径を有する粉末を配合する場合には、耐熱性樹脂との合計量に対して、前者を通常１８〜４０質量％、後者を１２〜１５質量％とすることができる。
また、シリカ粉の他に、ＣｕＯ、Ｆｅ2Ｏ3、Ｍｎ2Ｏ3等の黒色の顔料を配合することもできる。【０００８】
下地電極層は、スクリーン印刷可能であり、かつ熱硬化可能な金属含有導電性樹脂ペースト等の公知の電極材料により形成することができる。
本発明においては、下地電極層を、耐熱性保護層の両端部を覆うように、また、端面電極層により全体が覆われるように形成するので、耐熱性保護層等への接着性や印刷特性等を改善するために、下地電極層を、銀粉とフェノールエポキシ樹脂とを含むペーストにより形成することが好ましい。銀粉の使用により、熱伝導性も改善でき、抵抗器自体の放熱作用にも寄与する。【０００９】
端面電極層は、めっき法により形成することができ、通常、銅めっき層、ニッケルめっき層及び錫めっき層を含む公知の電極材料により形成することができる。
金属板抵抗体は、所望の抵抗値を有する金属板であれば特に限定されず、例えば、Ｃｕ−Ｍｎ系金属板、Ｎｉ−Ｃｒ系金属板、Ｆｅ−Ｃｒ系金属板を用いることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電流検出用金属板抵抗器は、特に、耐熱性保護層を有し、該耐熱性保護層の両端部を覆うように下地電極層を備え、該下地電極層全面を覆うように端面電極層を具備するので、実効的な電極面積を広くすることができ、定格電力を高く設定した場合であっても優れた放熱性を確保することができる。従って、本発明の金属板抵抗器は、電子機器における過電流による回路へのダメージを抑制することができ、高精度で電流を検出することができ、更には、電子機器の小型化、薄型化にも貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態を示す電流検出用金属板抵抗器の断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態を示す電流検出用金属板抵抗器の断面図である。
【図３】従来の耐熱性保護層を有する電流検出用金属板抵抗器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す電流検出用金属板抵抗器１０の断面図である。図１において１１は、抵抗機能を有する金属板抵抗体であり、該金属板抵抗体１１の上下の面上の略中央部分には、金属板抵抗体１１の幅方向全面に渡り、第１の耐熱性保護層１２及び第２の耐熱性保護層１３が設けられている。
【００１３】
第１の耐熱性保護層１２の両端側には、該両端部分が覆われ、導電性を確保するために一部が金属板抵抗体１１の上面に接し、該金属板抵抗体１１の両端側上面の一部を残すように、一対の導電性の下地電極層１４が設けられている。
該一対の下地電極層１４は、全面が覆われるように一対の端面電極層１５により被覆され、該一対の端面電極層１５は、図示するように、金属板抵抗体１１の端面を被覆し、該金属板低抗体１１の下面の中央部に設けられたた第２の耐熱性保護層１３の両端までそれぞれ延長して形成されている。
【００１４】
一対の端面電極層１５の上方間隙部分には、図示するように第３の耐熱性保護層１６が形成されている。この耐熱性保護層１６は、第１及び第２の耐熱性保護層（１２、１３）と同様な材料により形成することができるが、本発明においては必須の構成ではない。
図１に示す電流検出用金属板抵抗器１０は、下面の端面電極層１５の部分が、基板にハンダ等により実装されるタイプのものである。
【００１５】
図２は本発明の他の実施形態を示す電流検出用金属板抵抗器２０の断面図である。図２において２１は、抵抗機能を有する金属板抵抗体であり、該金属板抵抗体２１の下面上の略中央部分には、金属板抵抗体２１の幅方向全面に渡り、第１の耐熱性保護層２２が設けられている。また、金属板抵抗体２１の上全面には第２の耐熱性保護層２３が設けられている。
【００１６】
第２の耐熱性保護層２３の両端側には、該両端部分が覆われ、導電性を確保するために一部が金属板抵抗体２１の下面に接し、該金属板抵抗体２１の両端側下全面を覆うように、一対の導電性の下地電極層２４が設けられている。
該一対の下地電極層２４は、全面が覆われるように一対の端面電極層２５により被覆され、該一対の端面電極層２５は、図示するように、金属板抵抗体２１の端面を被覆して形成されている。
【００１７】
図２に示す電流検出用金属板抵抗器２０は、下面の端面電極層２５の部分が、基板にハンダ等により実装されるタイプのものである。
【００１８】
本発明の製造方法は、帯状の金属板抵抗体の少なくとも一方の面の中央部に耐熱性保護層をスクリーン印刷し、硬化させる工程(a)を含む。本発明の製造方法においては、図１及び図２に示すように、帯状の金属板抵抗体の他方の面にも耐熱性保護層をスクリーン印刷し、硬化させることができる。
帯状の金属板抵抗体は、最終的に所定間隔で切断することにより、所望の金属板抵抗器とすることができ、該切断前に、必要な耐熱性保護層、下地電極層及び端面電極層をまとめて形成するためのものであって、例えば、Ｃｕ−Ｍｎ系帯状金属、Ｎｉ−Ｃｒ系帯状金属、Ｆｅ−Ｃｒ系帯状金属を用いることができる。
ここで、帯状の金属板抵抗体としては、最終圧延以降焼鈍処理していないものを用いることが、金属板抵抗体のバネ性を低下させない点で好ましい。帯状の金属板抵抗体のバネ性が低下すると、抵抗器の製造工程において、帯状の金属板抵抗体が曲がった場合に、復元できず、不良品となる虞が生じる。
耐熱性保護層は、例えば、シリカ粉を含むポリアミドイミド樹脂を溶剤に分散させた耐熱性樹脂ペーストを、スクリーン印刷し、８０〜３００℃程度で加熱硬化させることにより形成することができる。
【００１９】
本発明の製造方法は、金属板抵抗体の一方の面の中央部に設けた耐熱性保護層の両端部を覆うように、金属板抵抗体の一方の面に一対の下地電極層をスクリーン印刷し、硬化させる工程(b)を含む。
下地電極層は、例えば、銀粉とフェノールエポキシ樹脂とを含む熱硬化可能な金属含有導電性樹脂ペーストを、スクリーン印刷し、８０〜３００℃程度で加熱硬化させることにより形成することができる。
【００２０】
本発明の製造方法は、下地電極層全面を覆うように、端面電極層をめっき法により形成する工程(c)を含む。
端面電極層は、例えば、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、スズ（Ｓｎ）、その他の金属或いはそれらの合金を単独又は複合的にめっき処理することにより形成することができる。
【００２１】
本発明の製造方法は、帯状の金属板抵抗体を所定間隔に切断する工程(d)を含む。
工程(d)により、所望の電流検出用金属板抵抗器を得ることができ、耐熱性樹脂層、下地電極層及び端面電極層を、個々の金属板抵抗体に形成するのではなく、帯状の金属板抵抗体にまとめて行うので、製造効率に優れる。
【実施例】
【００２２】
次に、本発明の実施例を図面を参照して説明するが、本発明はこれらに限定されない。
実施例１
図１に示す金属板抵抗器１０の製造
最終圧延以降焼鈍処理してないＣｕ−Ｍｎ系の帯状の金属板抵抗体の上下面の中央部に、シリカ粉を含有するポリアミドイミド樹脂ペーストをスクリーン印刷法により塗布し、１００℃で１０分間、２００℃で１０分間、及び２５０℃で３０分間加熱して硬化させ、第１の耐熱性保護層１２及び第２の耐熱性保護層１３を形成した。
ここで、使用した樹脂ペーストは、平均粒径４μｍの３．５〜４．５μｍ粒径の結晶シリカ粉を、ポリアミドイミド樹脂とシリカ粉の合計量に対して３６質量％、並びに平均粒径２０ｎｍの合成シリカ粉を、ポリアミドイミド樹脂とシリカ粉の合計量に対して１０質量％含有するポリアミドイミド樹脂ペーストを用いた。この樹脂ペーストは、硬化により、含有される平均粒径２０ｎｍの合成シリカ粉の約４質量％程度がゾルゲル反応等により、２〜５ｎｍ粒径のシリカ粉となり、得られる耐熱性樹脂層に粒径の異なるシリカ粉を均一分散させることができる。【００２３】
次いで、帯状の金属板抵抗体の上面の第１の耐熱性保護層１２の左右両端部上に重なるように、また、一部が帯状の金属板抵抗体の上面に接するように、銀粉とフェノールエポキシ樹脂と溶剤とを混練してなる銀粉含有導電性樹脂ペーストをスクリーン印刷法により塗布し、２００℃で３０分間加熱して硬化させ、一対の下地電極層１４を形成した。
続いて、一対の下地電極層１４を覆うように、図１に示すように、電気めっき法により銅めっき、ニッケルめっき、スズめっきをこの順でめっきし、一対の端面電極層１５を形成した。
次に、一対の端面電極層１５の間隙に、第１の耐熱性保護層１２及び第２の耐熱性保護層１３の形成と同様に、第３の耐熱性保護層１６を形成した。
最終に、帯状の金属板抵抗体を所定の間隔で切断し、電流検知用金属板抵抗器１０を製造した。【００２４】
実施例２
図２に示す金属板抵抗器２０の製造
最終圧延以降焼鈍処理してないＣｕ−Ｍｎ系の帯状の金属板抵抗体の下面の中央部及び上全面に、実施例１と同様にシリカ粉を含有するポリアミドイミド樹脂ペーストをスクリーン印刷法により塗布し、加熱硬化させ、第１の耐熱性保護層２２及び第２の耐熱性保護層２３を形成した。
次いで、帯状の金属板抵抗体の下面の第２の耐熱性保護層２３の左右両端部上に重なるように、また、一部が帯状の金属板抵抗体の下面に接するように、実施例１と同様に、銀粉とフェノールエポキシ樹脂と溶剤とを混練してなる銀粉含有導電性樹脂ペーストをスクリーン印刷法により塗布し、硬化させ、一対の下地電極層２４を形成した。
続いて、一対の下地電極層２４を覆うように、図２に示すように、電気めっき法により銅めっき、ニッケルめっき、スズめっきをこの順でめっきし、一対の端面電極層２５を形成した。
最終に、帯状の金属板抵抗体を所定の間隔で切断し、電流検知用金属板抵抗器２０を製造した。【００２５】
実施例１及び２で得られた金属板抵抗器における耐熱性保護層は、いずれも幅寸法のバラツキが無く、エッジのダレも無かった。
また、耐熱性保護層には、粒径の異なるシリカ粉が含まれ、下地電極層には銀粉が含まれるので、耐熱性保護層、下地電極層及び端面電極層の各接触面は、強固に密着していた。【００２６】
試験例
実施例１と同様に製造した抵抗値の異なる２種類の金属板抵抗器と、図３に示す従来型の抵抗値の異なる２種類の金属板抵抗器を用いて以下の性能試験を行った。なお、従来型の金属板抵抗器の各部材を構成する材料としては、下地電極層を含まない以外、実施例１と同様な材料により製造した。
各金属板抵抗器を、Ｃｕ箔７０μｍ銅張りガラスエポキシ基板に設置し、該基板が無風状態となるように周囲を囲い、抵抗値５．１ｍΩの各金属板抵抗器には１９．８A及び抵抗値４．８４ｍΩの各金属板抵抗器には２０．３Aの電流をそれぞれ１５分間通電した。通電前後における金属板抵抗器の上面中央部及び端面電極層の表面温度を、金属板抵抗器の中央部及び端面電極層の上方１ｃｍの位置に温度計を設置して測定した。抵抗値５．１ｍΩの各金属板抵抗器を用いた結果を表１に、抵抗値４．８４ｍΩの各金属板抵抗器を用いた結果を表２に示す。【００２７】
【表１】
2010113341.tif 000003
【００２８】
【表２】
2010113341.tif 000004
【００２９】
表１及び２の結果より、いずれの場合も従来型の金属板抵抗器よりも本発明の実施例１型の下地電極層を設け、端面電極層の面積を大きくした方が、中央部及び端面電極層表面の温度上昇分が少なく、放熱作用に優れていることがわかった。
【符号の説明】
【００３０】
１０、２０  電流検知用金属板抵抗器
１１、２１  金属板抵抗体
１２、２２  第１の耐熱性保護層
１３、２３  第２の耐熱性保護層
１４、２４  下地電極層
１５、２５  端面電極層
１６  第３の耐熱性保護層
【図１】
2010113341.tif 000005
【図２】
2010113341.tif 000006
【図３】
2010113341.tif 000007
【国際調査報告】
2010113341.tif 000008
2010113341.tif 000009
2010113341.tif 000010
2010113341.tif 000011