(57)【要約】【課題】パッケージの２端子間をショートさせるとともに電流を検出するのに適した電流検出用抵抗器およびそれを用いた電流測定装置を提供する。【解決手段】抵抗体と、前記抵抗体に固定された第１及び第２の電極とを備えた、電流を測定するための電流測定用抵抗器と、複数の端子を備えた電子回路部品とからなり、前記電子回路部品の、少なくとも２つの端子を、前記第１及び第２の電極のうちの一方の電極で短絡させてなる、電流測定装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗体と、前記抵抗体に固定された第１及び第２の電極とを備えた、電流を測定するための電流測定用抵抗器と、複数の端子を備えた電子回路部品とからなり、
前記電子回路部品の、少なくとも２つの端子を、前記第１及び第２の電極のうちの一方の電極で短絡させてなる、
電流測定装置。
【請求項２】
前記電子回路部品は、パッケージされている、
請求項１に記載の電流測定装置。
【請求項３】
前記複数の端子は、前記電子回路部品に実装された半導体素子と接続されている端子を含む、
請求項１又は２に記載の電流測定装置。
【請求項４】
前記電流測定用抵抗器は、前記第１及び第２の電極のうち少なくとも一方の電極に貫通孔を備え、該貫通孔は２以上である、
請求項１から３までのいずれか１項に記載の電流測定装置。
【請求項５】
前記電流測定用抵抗器は、前記第１及び第２の電極のうち少なくとも一方の電極に貫通孔を備え、該貫通孔は長孔である、
請求項１から３までのいずれか１項に記載の電流測定装置。
【請求項６】
複数の電子部品が配置され、
前記第１及び第２の電極のうち少なくとも一方の電極により２つの前記端子を短絡させることにより、前記電子部品の並列回路または直列回路を構成する、
請求項１から５までのいずれか１項に記載の電流測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータ電源装置の省エネ、省資源化に加え、高信頼性を実現するためには高性能の高速ダイオードが必要となる。例えば、ＳＯＴ２２７パッケージは、２つのダイオードがパッケージされている製品がある。そして、この製品には４つの端子が設けられている。
【０００３】
従来、このようなパッケージ部品は、その使用態様によっては４つの端子のうち２つをショートさせて使用することがある。その場合、２端子間をショートさせるショートバーを用いていた。またこのようなパッケージ部品の電流を検出するシャント抵抗器を接続することがあった。
【０００４】
特許文献１は、シャント抵抗器の一方の端子を長くすることで、複数のバスバーを経由するよりも接触抵抗等を低減する技術を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−２０６１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のシャント抵抗器は、一方の端子を長くするが、パッケージ（筐体）等の固着部に対して１つの固定孔により固定する構造である。
しかしながら、パッケージ側に２つの端子がある場合において、筐体にどのように固定するかに関する開示は存在しない。
【０００７】
本発明は、複数の端子を有する所定の電子回路部品の２端子間をショートさせるとともに電流を検出するのに適した電流検出用抵抗器およびそれを用いた電流測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一観点によれば、抵抗体と、前記抵抗体に固定された第１及び第２の電極とを備えた、電流を測定するための電流測定用抵抗器と、複数の端子を備えた電子回路部品とからなり、前記電子回路部品の、少なくとも２つの端子を、前記第１及び第２の電極のうちの一方の電極で短絡させてなる、電流測定装置が提供される。
【０００９】
前記電子回路部品は、パッケージされていることが好ましい。前記パッケージは、例えば、ＳＯＴ２２７パッケージである。
【００１０】
前記複数の端子は、前記電子回路部品に実装された半導体素子と接続されている端子を含むことが好ましい。
【００１１】
前記電流測定用抵抗器は、前記第１及び第２の電極のうち少なくとも一方の電極に貫通孔を備え、該貫通孔は２以上であることが好ましい。
前記電流測定用抵抗器は、前記第１及び第２の電極のうち少なくとも一方の電極に貫通孔を備え、該貫通孔は長孔であっても良い。
【００１２】
前記パッケージ内には複数の電子部品が配置され、前記第１及び第２の電極のうち少なくとも一方の電極により２つの前記端子を短絡させることにより、前記電子部品の並列回路又は直列回路を構成する、ようにすると良い。
【００１３】
本発明は、抵抗体と、前記抵抗体に固定された第１及び第２の電極を備えた、電流を測定するための電流測定用抵抗器であって、前記第１及び第２の電極のうちの少なくとも一方の電極には貫通孔を備え、前記貫通孔は２以上である電流測定用抵抗器である。
【００１４】
また、本発明は、抵抗体と、前記抵抗体に固定された第１及び第２の電極を備えた、電流を測定するための電流測定用抵抗器であって、前記第１及び第２の電極のうちの少なくとも一方の電極には貫通孔を備え、前記貫通孔は長穴である、電流測定用抵抗器である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、パッケージの２端子間をショートさせるとともに電流を検出するのに適した電流検出用抵抗器およびそれを用いた電流測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施の形態による電流測定用抵抗器およびそれを用いた電流測定装置の一構成例を示す平面図及びシャント抵抗器の断面図である。
【図２】ＳＯＴ２２７パッケージの等価回路図である。
【図３】図１の等価回路図である。
【図４】図３の変形例による回路図である。
【図５】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、図１の変形例による平面図である。
【図６Ａ】図６Ａ（ａ）及び図６Ａ（ｂ）は、図５の変形例による平面図及びシャント抵抗器の断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂ（ｃ）は、図６Ａ（ａ）の変形例による平面図であり、図６Ｂ（ｄ）は、シャント抵抗器の他の例を示す平面図及び断面図であり、図６（ｅ）は、図６（ｄ）のシャント抵抗器の実装例を示す平面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態による本実施の形態によるリードフレーム一体型シャント抵抗器の一構成例を示す断面図である。
【図８】図７の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施の形態による電流測定用抵抗器（シャント抵抗器）およびそれを用いた電流測定装置について図面を参照しながら詳細に説明する。
本明細書において、抵抗体の両端に電極が設けられている方向を長さ方向と称し、それと交差する方向を幅方向と称する。
【００１８】
（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態による電流測定用抵抗器およびそれを用いた電流測定装置の一構成例を示す平面図及びシャント抵抗器の断面図である。図１に示す電流測定装置Ａは、例えばシャント抵抗器１と、電子回路部品の一例としてのＳＯＴ２２７パッケージ２１とを有している。図２は、パッケージ２１の等価回路図である。図３は、図１の等価回路図である。
【００１９】
図１，図２に示すように、パッケージ２１は、端子Ｔ１から端子Ｔ４までの４つの端子を有している。端子Ｔ１と端子Ｔ２との間には、ダイオード素子１１ａが設けられている。端子Ｔ３と端子Ｔ４との間にも、ダイオード素子１１ｂが１１ａとが同じように順方向で設けられている。２つのダイオード素子は、逆方向で設けても良い。すなわち、順方向又は逆方向の２つのダイオード素子が並列に設けられている。なお、本例ではダイオード素子がパッケージされたＳＯＴ２２７パッケージについて説明するが、パッケージの形態や、内蔵される素子はこれに限られず、スイッチング素子等、様々な例が考えられる。
【００２０】
図１に示すシャント抵抗器１には、抵抗体３の両側に第１の電極５ａと第２の電極５ｂとが設けられている。電極５ａ，５ｂのそれぞれの抵抗体３との接続部近傍には電圧を検出するための端子Ｔ１１，Ｔ１２が設けられている。他の図において端子Ｔ１１，Ｔ１２を省略していることがある。ここで例示するシャント抵抗器１は、抵抗体と電極とがそれぞれの金属材の端面において突き合わされた、いわゆる突き合わせ構造の抵抗器であるが、突き合わせ構造の抵抗器に限定されるものではない。
【００２１】
抵抗体３用の材料としては、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。電極の電極材用の材料としてはＣｕなどを用いることができる。
【００２２】
シャント抵抗器１において、第１の電極５ａの長さＬ１は、第２の電極５ｂの長さＬ２よりも長くなっている。そして、第１の電極５ａと第２の電極５ｂとには、パッケージ２１とシャント抵抗器１とを固定するための固定孔が設けられている。第１の電極５ａには２つの固定孔７ｘ，７ｙが設けられている。第２の電極５ｂには、１つの固定孔７ｚが設けられている。
【００２３】
図１，図３に示すように、本実施の形態による電流測定装置において、パッケージ２１の端子Ｔ２はシャント抵抗器１の第１の電極５ａの固定孔７ｘを介して例えばネジ止めされている。また、パッケージ２１の端子Ｔ４はシャント抵抗器１の第１の電極５ａの固定孔７ｙを介して例えばネジ止めされている。
【００２４】
従って、図１に示す電流測定装置Ａの等価回路図は図３に示すようになる。すなわち、端子Ｔ２と端子Ｔ４との間が短絡されている。
【００２５】
また、シャント抵抗器１の抵抗体３を挟む端子Ｔ１１−Ｔ１２間の電圧により、パッケージ２１に流れる電流を測定することができる。
【００２６】
尚、図４に示すように、ダイオード素子１１ａとダイオード素子１１ｃとを逆方向に配置した構成においても、同様にパッケージ２１間の電流を測定することができる。
【００２７】
図１に示す構成において、パッケージ２１の端子間を短絡させない場合には、図５（ａ）に示すように、図１に対して、シャント抵抗器１を反転させて固定孔７ｚを端子Ｔ４に固定したり（下の方のシャント抵抗器）、また、図５（ｂ）に示すように、シャント抵抗器１を水平方向にずらして固定孔７ｘを端子Ｔ４に固定したりしても良い。
【００２８】
また、図６Ａ（ａ）に示すように、シャント抵抗器１の一方の電極５ａに、長さ方向に長い楕円形の長孔７ｗを形成しておき、パッケージ２１の２つの端子Ｔ２，Ｔ４を固定するようにしても良い。
【００２９】
さらに、図６Ａ（ｂ），図６Ｂ（ｃ）に示すように、図６Ａ（ａ）に示す長孔を有するシャント抵抗器１を用いて、反転させて長孔７ｗが図の右側に配置されるようにしたり、長孔７ｗを水平方向にずらして使用しても良い。
【００３０】
図６Ｂ（ｄ）は、シャント抵抗器１の他の例を示す平面図である。この例において、電極５ａを貫通した長孔７ｗが形成されている。長孔７ｗの一部は、電極５ａの端部において開口部８が形成されている。その他の構成は他の例と同様である。
【００３１】
図６Ｂ（ｅ）は、図６Ｂ（ｄ）のシャント抵抗器の実装例である。本実装例において、電極５ａによりパッケージ２１の端子Ｔ２とＴ４が短絡されている。また、シャント抵抗器１の位置をスライドさせて図６Ｂ（ｃ）のように接続することも可能である。長孔７ｗは開口部８を有している。このため、端子Ｔ２、Ｔ４のネジ穴３５に、ボルト（図示せず）で、シャント抵抗器や、配線（図示せず）を締め付け固定する場合に、ボルトをネジ穴３５に仮固定しておき、シャント抵抗器１の電極５ａを、ボルトのフランジ状の頭部と端子Ｔ２，Ｔ４との間に、側方からスライド挿入することができる。よって、設置の利便性を高めることができる。
【００３２】
以上に説明したように、シャント抵抗器を用いて電流検出を行う場合に、電流検出に使用するシャント抵抗器と２素子間をショートさせるショートバーの２部品を準備する必要があった。これに対して、パッケージ接続側電極にネジ穴を２つ設けるか、もしくは、楕円形の長穴を設けることによって、電流検出用のシャント抵抗器に２素子間をショートさせるショートバー機能を追加することができる。また、２素子間をショートさせる必要がない場合でも、シャント抵抗をずらすか、反転させることによって、同じシャント抵抗器として用いることができる。
【００３３】
（第２の実施の形態）
ＳｉＣやＧａＮなどパワー半導体の開発が進む中で、機器の高電力小型化のために、半導体チップの上面をリードフレーム状の銅配線を直接接続して使用することがある。そのリードフレームに機能を付加することは機器の小型化という観点からも利用価値が高い。本実施の形態は、このようなパワー半導体で制御される電流の検出に、本発明を適用した構造に関する。
【００３４】
図７は、本実施の形態によるシャント抵抗器を備えた電子回路部品の一例としてのパワーモジュールの構成例を示す断面図であり、図８は、その平面図である。図７，図８に示すように、本実施の形態によるリードフレーム一体型シャント抵抗器は、パッケージ内に設けられたシャント部（図の左側）と短絡部（図の右側）とを有する。
【００３５】
より詳細にその構造を説明する。セラミックス基板５１上に、第１の配線５３ａ，第２の配線５３ｂ及び第３の配線５３ｃが設けられている。第１の配線５３ａには、第１の半導体素子６１が導電性の接着剤５５を介して設けられている。第２の配線５３ｂには、第２の半導体素子６３が導電性の接着剤５７を介して設けられている。接着剤は、実装用固着剤であり、はんだや焼結Ｃｕ、焼結Ａｇなど、半導体素子を回路パターンに固着するためのものである。
【００３６】
一方、セラミックス基板５１の下面側には、金属層８１が形成され、さらに、接着剤８３を介して放熱板８５と接続されている。
【００３７】
そして、第１の配線５３ａと第２の配線５３ｂとの間には、リードフレーム状の銅からなる配線３１ａが設けられている。第１配線５３ａと第３の配線５３ｃとの間にも、リードフレーム状のシャント抵抗器１が設けられている。シャント抵抗器１は、第１の実施の形態と同様に、抵抗体３と、その両端の電極５ａ，５ｂが設けられている。配線３１ａは電極５ａの一部を構成しており、電極５ａにおいて第１の配線５３ａと第２の配線５３ｂを接続している部分が配線３１ａである。配線３１ａと、第１の配線５３ａ及び第２の配線５３ｂとは、それぞれ半導体素子６１，６３を介在して接続されている。半導体素子６１，６３は、第１の配線５３ａまたは第２の配線５３ｂと接続する端子と、配線３１ａと接続する端子を、それぞれ備えている。半導体素子を介在させずに、配線３１ａと基板側の配線（配線における接続部位としての端子）を直接接続してもよい。配線３１ａと端子との接続は、はんだや導電性接着剤などを用いる。尚、図においては、他の電気素子（マイコン等）、配線パターン、外部接続電極、外装パッケージ、等を省略している。
【００３８】
さらに、配線７３，７５と、電極５ａ，５ｂの抵抗体３の近傍とは、ボンディングワイヤーにより接続されている。
【００３９】
このように、シャント抵抗器１は、ワイヤーボンディング等により電圧センシングできる様に表面処理を行い、配線７３，７５とワイヤ接続することにより、電圧信号の必要な部分に直接信号を送ることが出来る。このシャント抵抗器１の構造は、片側の電極である電極５ｂは、第１及び第２の半導体６１，６３のチップのそれぞれの端子をショートさせるように機能する。もう片側の電極５ａは電流経路を構成する第３の配線５３ｃに接続される。シャント抵抗器１は、細板状に形成されており、複数の折り曲げ部を有する。これによって基板の熱収縮による応力を吸収し、安定した導電接続が可能である。基板の材質や使用条件等によっては、このような折り曲げ部はなくてもよい。
【００４０】
以上のように、本実施の形態によれば、シャント抵抗器１（数ｍΩ以下の低抵抗値を有する抵抗器）に監視対象の電流を流し、シャント抵抗器１の両端の電極５ａ，５ｂ間に生じる電圧を計測し、既知の抵抗値から電流を検出する電流測定装置に用いられるとともに、以下の効果がある。
【００４１】
ＩＰＭ（インテリジェントパワーモジュール）と呼ばれる大電流制御用のモジュールには、放熱に特化した基板が使用されており、その基板上にパワー半導体が複数実装されている。
【００４２】
パワー半導体と基板との接続は、放熱が十分考慮される必要があるため、電流の配線は基板上に配線されず、リードフレーム状の銅板で直接チップ上面同士を接続することが行われている。そこで、このリードフレーム状の銅板の一部をシャント抵抗器とすることで、銅配線に電気配線以外の機能として電流検出の機能を付加するとともに、部品点数の削減をすることができる。すなわち、少なくとも３つ以上の端子を備えた電子回路部品において、２つ端子間の導通接続と、これとは異なる端子間における電流測定を、ひとつのシャント抵抗器で実現することができる。
【００４３】
上記の実施の形態において、図示されている構成等については、これらに限定されるものではなく、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００４４】
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。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、各種電気機器に用いられる電流測定装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
Ａ…電流測定装置
Ｔ１〜Ｔ４…端子
１…シャント抵抗器
３…抵抗体
５ａ…第１の電極
５ｂ…第２の電極
７ｘ，７ｙ，７ｚ…固定孔
１１ａ，１１ｂ…ダイオード素子
２１…パッケージ
５１…セラミックス基板
５３ａ…第１の配線
５３ｂ…第２の配線
５３ｃ…第３の配線
５７…接着剤
６１…第１の半導体素子
６３…第２の半導体素子
７３，７５…配線
８１…金属層
８３…接着剤
８５…放熱板
【図１】
2019035610.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
2019035610.tif 000009
【図７】
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【図８】
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