(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギャップを有する導体と、
リード端子を有する信号端子部と、
平面視で前記導体と電気的に絶縁するための間隙を有し、前記信号端子部と電気的に接続可能に構成されている信号処理ＩＣを支持するための支持部と、
前記信号処理ＩＣと分離して電気的に接続可能に構成されるとともに、前記導体に流れる電流を検出する磁電変換素子と、
前記磁電変換素子を支持する絶縁部材と
を備え、
前記磁電変換素子は、平面視及び断面視で前記導体の前記ギャップの部分に配置される
ことを特徴とする電流センサ。
【請求項２】
前記平面視において、前記信号処理ＩＣと前記導体とは、重ならないように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
【請求項３】
前記導体は、Ｕ字形状、コの字形状、Ｖ字形状、または、Ｃ字形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の電流センサ。
【請求項４】
前記磁電変換素子は、前記絶縁部材に支持されることによって、前記導体と電気的に絶縁されるように構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項５】
前記磁電変換素子は、前記導体の前記ギャップに当該導体の厚み分落とし込んで配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項６】
前記磁電変換素子は、ホール素子または磁気抵抗であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項７】
前記信号処理ＩＣは、前記磁電変換素子に励起電流を印加するためのバイアス回路、前記磁電変換素子から得られる信号を補正する補正回路、および、前記補正された信号を増幅するための増幅回路を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項８】
前記絶縁部材は、絶縁テープまたは接着剤を塗布した絶縁シートであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項９】
前記磁電変換素子の感磁面上に形成される磁性材料をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の電流センサ。
【請求項１０】
前記磁性材料は、磁性体メッキまたは磁性体チップで構成されていることを特徴とする請求項９に記載の電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁電変換素子を有する電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
電流センサは、例えば磁電変換素子を有し、導体に流れる電流によって発生する磁場に比例する大きさの信号を出力することが知られている。例えば特許文献１では、基板と、基板に設けられた磁場変換器、すなわち磁電変換素子と、電流導体とを備え、磁電変換素子が、電流導体に流れる電流を検出する電流センサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００６／１３０３９３号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の電流センサでは、磁電変換素子を有する基板が絶縁体を介してリードフレーム上に配置されているものの、基板とリードフレームとの間のクリアランスが小さくなるため、絶縁耐性の低下が懸念される（図１）。
【０００５】
また、特許文献１の別の電流センサでは、電流導体部を有する導電性留め具の一端が固定されて、導電性留め具の他端に有する電流導体部と磁電変換素子との間のクリアランスが決まる（図７）。しかしながら、導電性留め具の一端のみが固定される状況下では、電流導体部の高さにばらつきが生じ、電流導体部と磁電変換素子との間のクリアランスが、そのばらつきの影響を受けやすくなる。したがって、絶縁耐性が低下するおそれがあった。
【０００６】
本発明は、このような状況下に鑑みてなされたものであり、その目的は、絶縁耐性の優れた電流センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、ギャップを有する導体と、リード端子を有する信号端子部と、平面視で前記導体と電気的に絶縁するための間隙を有し、前記信号端子部と電気的に接続可能に構成されている信号処理ＩＣを支持するための支持部と、前記信号処理ＩＣと分離して電気的に接続可能に構成されるとともに、前記導体に流れる電流を検出する磁電変換素子と、前記磁電変換素子を支持する絶縁部材とを備え、前記磁電変換素子は、平面視及び断面視で前記導体の前記ギャップの部分に配置される。
【０００８】
ここで、前記導体は、Ｕ字形状、コの字形状、Ｖ字形状、または、Ｃ字形状を有するようにしてもよい。あるいは、前記平面視において、前記信号処理ＩＣと前記導体とは、重ならないように配置されるようにしてもよい。
【０００９】
前記磁電変換素子は、前記絶縁部材に支持されることによって、前記導体と電気的に絶縁されるように構成されるようにしてもよい。
【００１０】
あるいは、前記磁電変換素子は、前記導体の前記ギャップに当該導体の厚み分落とし込んで配置されるようにしてもよい。
【００１１】
前記磁電変換素子は、ホール素子または磁気抵抗であってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、優れた絶縁耐性を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電流センサの一例を示す上面図である。
【図２】図１の電流センサの側面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る電流センサの一例を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の電流センサの一実施形態を図１および図２を参照して説明する。実施形態に係る電流センサ１は、例えばホール素子等の磁電変換素子を有し、電流によって生じる磁束密度に基づいて電流を検出するセンサである。
【００１５】
図１は、第１実施形態に係る電流センサ１の構成例を示す上面図である。図１に示すように、この電流センサ１は、例えば１２本のリード端子１２ａ〜１２ｌを有する被計測電流を流すための導体１０と、信号処理ＩＣ２０と、信号処理ＩＣ２０を支持するための支持部３０と、例えば１２本のリード端子４１ａ〜４１ｌを有する信号端子部４２とを備える。なお、リード端子１２ａ〜１２ｌ，４１ａ〜４１ｌの個数は変更してもよい。
【００１６】
この実施形態では、導体１０は、リード端子１２ａ〜１２ｆ側から、リード端子１２ｇ〜１２ｌ側に電流Ｉが流れるような電流経路１１を有する。そして、この電流経路１１の形状に沿うように、リード端子１２ａ〜１２ｆと、リード端子１２ｇ〜１２ｌとの間にはギャップ１０ａが形成されている。この実施形態では、電流経路１１は、例えばＵ字状の形状とするが、後述する磁電変換素子１３において電流検出が可能であれば、図１に示した形状に限らず、一端が閉じた形状であればよい。導体１０の電流経路１１の形状として、例えばコの字状、Ｖ字状、Ｃ字状などを適用することも可能である。
【００１７】
導体１０のギャップ１０ａには、磁電変換素子１３が配置されている。磁電変換素子１３としては、例えば、ホール素子、磁気抵抗素子、ホールＩＣ、磁気抵抗ＩＣがある。この実施形態の電流センサ１では、導体１０、信号端子部４２、信号処理ＩＣ２０、および、磁電変換素子１３は、図１に示すように、樹脂８０で封止され、同一のパッケージとして形成されている。
【００１８】
この電流センサ１において、導体１０に電流Ｉが流れると、電流経路１１に形成されたＵ字状を流れる電流量及び電流方向に応じた磁界が生じる。ここで、磁電変換素子１３は、Ｕ字状の電流経路１１に近傍するギャップ１１ａに配置されるので、上述した電流によって発生する磁束密度を検出して、磁束密度に応じた電気信号を信号処理ＩＣ２０に出力することになる。
【００１９】
磁電変換素子１３は、導体１０の裏面に形成された絶縁部材１４（図１において破線および実線で示す。）によって支持され、電気的に絶縁されている。この実施形態では、絶縁部材１４は、導体１０の電流経路１１のＵ字状の部分と、磁電変換素子１３とを覆うように形成されている。そのため、導体１０と磁電変換素子１３との間は電気的に導通せず、絶縁を維持するための間隙（クリアランス）が確保される。これにより、電流センサ１のパッケージ内部における高い絶縁耐圧を実現できる。絶縁部材１４としては、例えば絶縁耐圧の高いポリイミド材からなる絶縁テープが用いられる。なお、この絶縁部材１４として、ポリイミドテープに限らず、例えば、ポリイミドテープやセラミック材などに接着剤を塗布した絶縁シートを適用することもできる。
【００２０】
また、図１の上面図（平面視）において、導体１０と信号処理ＩＣ２０、および、導体１０と支持部３０とは、重ならないように電気的に絶縁するための間隙をもって配置されている。これにより、優れた絶縁耐性を有する電流センサ１が実現できる。
【００２１】
磁電変換素子１３は、金属線６０を介して信号処理ＩＣ２０と電気的に接続され、また、信号処理ＩＣ２０は、金属線５０を介して信号端子部４２と電気的に接続される。
【００２２】
信号処理ＩＣ２０は、例えばＬＳＩ(Large Scale Integration)で構成され、この実施形態では、例えば、メモリ、プロセッサ、バイパス回路、補正回路、および、増幅回路などを備える。バイアス回路は、磁電変換素子１３と接続され、磁電変換素子１３に電源を供給するようになっている。換言すれば、バイアス回路は、磁電変換素子１３に励起電流を印加（流入）するための回路である。
【００２３】
補正回路は、例えば、動作温度に基づいて、予めメモリに記憶されている温度補正係数に従い磁電変換素子１３の出力値を補正するようになっている。このため、温度依存性が少なく高精度な電流検出が可能となる。
【００２４】
増幅回路は、補正回路からの出力値を増幅するようになっている。
【００２５】
図２は、図１の電流センサ１の側面図である。図２に示すように、絶縁部材１４は、導体１０の裏面１０Ａに形成されている。この実施形態では、絶縁部材１４は例えば耐圧性の優れたポリイミド材の絶縁テープからなり、図２に示すような状態で、導体１０の裏面に貼られている。
【００２６】
この実施形態では、導体１０と磁電変換素子１３とは、絶縁部材１４の同一面上に設けられる。また、磁電変換素子１３は、導体１０のギャップ１０ａに、導体１０の厚みｄ分落とし込んで配置されている。これにより、電流センサ１では、磁電変換素子１３の感磁面１３Ａの高さ位置が、導体１０の厚み中心位置に近づくため、磁電変換素子１３の感磁面１３Ａでは、導体１０に流れる電流Ｉによって発生する磁束をより多く捉えることが可能となり、その結果、電流検出感度が向上する。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態の電流センサ１によれば、導体１０と信号処理ＩＣ２０とは、電気センサ１を上面からみて、電気的に絶縁するための間隙を有するので、優れた絶縁耐性を有する。
【００２８】
＜第２実施形態＞
次に、電流センサの一実施形態として、電流検出感度を向上させるようにした電流センサ１Ａについて説明する。この電流センサ１Ａは、全体の構成は図１に示した実施形態のものとほぼ同様であるが、磁性材料を有する構成が実施形態のものと異なる。以下では、本変形例における電流センサ１Ａの構成について、実施形態のものとの差異を中心に説明する。
【００２９】
図３は、第２実施形態に係る電流センサ１Ａの構成例を示す上面図である。図３に示すように、この電流センサ１Ａでは、図１に示したものと同様に、例えば１２本のリード端子１２ａ〜１２ｌを有する導体１０と、導体１０と電気的に絶縁するための間隙を設けて配置された信号処理ＩＣ２０と、信号処理ＩＣ２０を支持するための支持部３０と、例えば１２本のリード端子４１ａ〜４１ｌを有する信号端子部４２とを備える。そして、電流センサ１Ａは、導体１０のギャップ１０ａにおいて、絶縁部材１４に支持される磁電変換素子１３を備える。このような構成によって、電流センサ１Ａも、優れた絶縁耐性を有する。
【００３０】
一方、図１に示したものと異なり、この実施形態では、磁電変換素子１３上（感磁面１３Ａ上）に、例えば磁性体メッキによって磁性材料７１が形成されている。尚、磁性材料７１の構成例として、フェライトなどの磁性体チップであっても良い。これにより、導体１０に電流Ｉが流れると、電流Ｉによって生じる磁束が磁電変換素子１３の感磁部１３Ａに収束されやすくなる。したがって、電流センサ１Ａの電流検出感度が向上する。
【００３１】
[変形例]
上述した各実施形態に係る電流センサ１，１Ａは例示に過ぎず、以下に示すような変更を行うことが可能である。
【００３２】
各実施形態の電流センサ１，１Ａでは、１つの磁電変換素子１３を適用した場合について説明したが、例えば２つ以上の磁電変換素子を有するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１，１Ａ  電流センサ
１０  導体
１０ａ  ギャップ
１１  電流経路
１３  磁電変換素子
１４  絶縁部材
２０  信号処理ＩＣ
３０  支持部
４１ａ〜４１ｌ  リード端子
４２  信号端子部
７１  磁性材料
【図１】
0006017182.tif 000002
【図２】
0006017182.tif 000003
【図３】
0006017182.tif 000004