(57)【要約】【課題】被測定対象物と磁電変換素子とを正確に位置決めして安定したセンシングを行うことができる電流センサを提供する。【解決手段】被測定対象物が、表面に絶縁層５０，６０が接着された帯状の銅板２０にて構成され、絶縁層５０，６０における銅板２０との接着面とは反対面に磁気抵抗素子３０，４０が固定されている。電流が流れる銅板２０のまわりに誘起される磁界の強さが磁気抵抗素子３０，４０により検出されて銅板２０に流れる電流の大きさが測定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流が流れる被測定対象物のまわりに誘起される磁界の強さを磁電変換素子により検出することにより前記被測定対象物に流れる電流の大きさを測定する電流センサにおいて、
前記被測定対象物を、表面に絶縁層が接着された帯状の導電板にて構成し、
前記絶縁層における前記導電板との接着面とは反対面に磁電変換素子を固定してなることを特徴とする電流センサ。
【請求項２】
前記絶縁層における前記導電板との接着面とは反対面に形成したランドに、当該ランドの幅と等しい幅を有する前記磁電変換素子の接続端子をはんだ付けした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】
前記磁電変換素子は、本体部の両側に接続端子が形成され、
前記絶縁層における前記導電板との接着面とは反対面において前記磁電変換素子の本体部の両側の接続端子に対応し、かつ、前記磁電変換素子の本体部の両側の接続端子の全長と等しい全長のランドが形成され、前記磁電変換素子の接続端子と前記ランドをはんだ付けした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】
前記導電板の両面に前記絶縁層がそれぞれ接着されているとともに、当該両絶縁層における前記導電板との接着面とは反対面に磁電変換素子をそれぞれ固定してなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項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、電流センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁電変換素子を実装した回路基板に対し被測定対象物を配置する場合において、被測定対象物に対し回路基板を直交（貫通）する状態で取り付ける構造が知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１９４６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、被測定対象物と回路基板（磁電変換素子）との位置決めについて取り付けのガタがあると、磁界の強さ（磁力）がばらつき、そのために検出精度に悪影響を与えてしまう。
【０００５】
本発明の目的は、被測定対象物と磁電変換素子とを正確に位置決めして安定したセンシングを行うことができる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】
【０００６】
請求項１に記載の発明では、電流が流れる被測定対象物のまわりに誘起される磁界の強さを磁電変換素子により検出することにより前記被測定対象物に流れる電流の大きさを測定する電流センサにおいて、前記被測定対象物を、表面に絶縁層が接着された帯状の導電板にて構成し、前記絶縁層における前記導電板との接着面とは反対面に磁電変換素子を固定してなることを要旨とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、電流が流れる被測定対象物が、表面に絶縁層が接着された帯状の導電板にて構成されている。また、絶縁層における導電板との接着面とは反対面に磁電変換素子が固定されている。そして、導電板に電流が流れると導電板のまわりに磁界が誘起され、この磁界の強さが磁電変換素子により検出される。これにより、被測定対象物に流れる電流の大きさを測定することができる。
【０００８】
このようにして、被測定対象物と磁電変換素子とを正確に位置決めして安定したセンシングを行うことができる。
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の電流センサにおいて、前記絶縁層における前記導電板との接着面とは反対面に形成したランドに、当該ランドの幅と等しい幅を有する前記磁電変換素子の接続端子をはんだ付けしたことを要旨とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、絶縁層における導電板との接着面とは反対面に形成したランドに、磁電変換素子の接続端子をはんだ付けする際、磁電変換素子の接続端子はランドの幅と等しい幅を有するので、ずれが生じにくい。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の電流センサにおいて、前記磁電変換素子は、本体部の両側に接続端子が形成され、前記絶縁層における前記導電板との接着面とは反対面において前記磁電変換素子の本体部の両側の接続端子に対応し、かつ、前記磁電変換素子の本体部の両側の接続端子の全長と等しい全長のランドが形成され、前記磁電変換素子の接続端子と前記ランドをはんだ付けしたことを要旨とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、絶縁層における導電板との接着面とは反対面に形成したランドに、磁電変換素子の接続端子をはんだ付けする際、磁電変換素子は、本体部の両側に接続端子が形成され、絶縁層における導電板との接着面とは反対面において磁電変換素子の本体部の両側の接続端子に対応し、かつ、磁電変換素子の本体部の両側の接続端子の全長と等しい全長のランドが形成されているので、ずれが生じにくい。
【００１２】
請求項４に記載のように、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電流センサにおいて、前記導電板の両面に前記絶縁層がそれぞれ接着されているとともに、当該両絶縁層における前記導電板との接着面とは反対面に磁電変換素子をそれぞれ固定するとよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、被測定対象物と磁電変換素子とを正確に位置決めして安定したセンシングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は実施形態における電流センサの平面図、（ｂ）は電流センサの右側面図、（ｃ）は電流センサの正面図。
【図２】（ａ）は電流センサの要部平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での電流センサの縦断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での電流センサの縦断面図。
【図３】電流センサの斜視図。
【図４】電流センサの分解斜視図。
【図５】電流センサの回路構成図。
【図６】（ａ）は比較のための電流センサの要部平面図、（ｂ）は比較のための電流センサの右側面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線での電流センサの縦断面図。
【図７】（ａ）は別例の電流センサの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での電流センサの縦断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での電流センサの縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
なお、図面において、水平面を、直交するＸ，Ｙ方向で規定するとともに、上下方向をＺ方向で規定している。
【００１６】
図４に示すように、電流センサ１０は、導電板としての銅板２０と、第１の磁電変換素子としての第１の磁気抵抗素子３０と、第２の磁電変換素子としての第２の磁気抵抗素子４０と、第１の絶縁層５０と、第２の絶縁層６０とを備えている。図１，３に示すように、銅板２０は断面が長方形をなす帯状の銅板であり、Ｘ方向に延設されると共に断面長方形の長辺がＹ方向となっている。
【００１７】
銅板２０は水平に配置される。銅板２０の一方の面である上面には第１の絶縁層５０が接着されている。また、銅板２０の他方の面である下面には第２の絶縁層６０が接着されている。第１の絶縁層５０と第２の絶縁層６０とは樹脂よりなり、銅板２０の表面を粗面化した後に樹脂製の絶縁層５０，６０を銅板２０に圧着している。
【００１８】
図４に示すように、銅板２０の上面に形成した第１の絶縁層５０における表面（上面）には、実装用の導体パターン７０，７５が形成（接着）されている。銅よりなる導体パターン７０の先端部にはランド７１が形成され、ランド７１は磁気抵抗素子３０のリード３２に対応している。また、銅よりなる導体パターン７５の先端部にはランド７６が形成され、ランド７６は磁気抵抗素子３０のリード３３に対応している。
【００１９】
銅板２０の下面に形成した第２の絶縁層６０における表面（下面）には、実装用の導体パターン８０，８５が形成（接着）されている。銅よりなる導体パターン８０の先端部にはランド８１が形成され、ランド８１は磁気抵抗素子４０のリード４２に対応している。また、銅よりなる導体パターン８５の先端部にはランド８６が形成され、ランド８６は磁気抵抗素子４０のリード４３に対応している。
【００２０】
第１の磁気抵抗素子３０はパッケージングされており、銅板２０の上面に形成した第１の絶縁層５０における表面（上面）に配置されている。第１の磁気抵抗素子３０は、箱型の本体部３１におけるＹ方向での対向する側面のうちの一方の面から複数本の接続端子としてのリード３２が延設されているとともに他方の面から複数本の接続端子としてのリード３３が延設されている。第１の磁気抵抗素子３０のリード３２と導体パターン７０のランド７１とがはんだ付けされている。また、第１の磁気抵抗素子３０のリード３３と導体パターン７５のランド８６とがはんだ付けされている。
【００２１】
第２の磁気抵抗素子４０はパッケージングされており、銅板２０の下面に形成した第２の絶縁層６０における表面（下面）に配置されている。第２の磁気抵抗素子４０は、箱型の本体部４１におけるＹ方向での対向する側面のうちの一方の面から複数本の接続端子としてのリード４２が延設されているとともに他方の面から複数本の接続端子としてのリード４３が延設されている。第２の磁気抵抗素子４０のリード４２と導体パターン８０のランド８１とがはんだ付けされている。また、第２の磁気抵抗素子４０のリード４３と導体パターン８５のランド８６とがはんだ付けされている。
【００２２】
図２に示すように、磁気抵抗素子３０のリード３２の幅Ｗ１と導体パターン７０のランド７１の幅Ｗ１とは等しい（同一の幅を有する）。また、磁気抵抗素子４０のリード４２の幅Ｗ１と導体パターン８０のランド８１の幅Ｗ１とは等しい（同一の幅を有する）。同様に、磁気抵抗素子３０のリード３３の幅Ｗ１と導体パターン７５のランド７６の幅Ｗ１とは等しい（同一の幅を有する）。また、磁気抵抗素子４０のリード４３の幅Ｗ１と導体パターン８５のランド８６の幅Ｗ１とは等しい（同一の幅を有する）。
【００２３】
また、図１に示すように、Ｙ方向における磁気抵抗素子３０の本体部３１の両側のリード３２，３３の全長（距離Ｌ１）と、このリード３２，３３に対応するランド７１，７６のＹ方向の全長（距離Ｌ１）とは等しい。同様に、Ｙ方向における磁気抵抗素子４０の本体部４１の両側のリード４２，４３の全長（距離Ｌ１）と、このリード４２，４３に対応するランド８１，８６のＹ方向の全長（距離Ｌ１）とは等しい。
【００２４】
はんだフィレットについては、内側のフィレット９０，９１（図２（ｃ）参照）で接続強度が確保されている。
磁気抵抗素子３０，４０は、銅板２０に流れる被測定電流の大きさに応じて抵抗値が変化する。これにより、磁気抵抗素子３０，４０を用いて銅板２０に流れる被測定電流の大きさを磁界（磁力線）Ｂ１の強さとして測定することができる。つまり、電流センサ１０の電気的構成として、図５に示すように、第１の磁気抵抗素子３０と第２の磁気抵抗素子４０とは直列に接続され、第１の磁気抵抗素子３０と第２の磁気抵抗素子４０との間の電圧（中点電圧）が出力される。この出力は銅板２０に流れる被測定電流の大きさに応じた信号となる。
【００２５】
次に、電流センサ１０の作用を説明する。
銅板２０に電流が流れると、銅板２０のまわりに磁界Ｂ１が誘起される。この磁界Ｂ１の強さが磁気抵抗素子３０，４０により検出される。即ち、磁気抵抗素子３０，４０には、電流の大きさに応じた強さの磁界Ｂ１が加わり、磁気抵抗素子３０，４０の抵抗変化は磁界Ｂ１の強さに応じたものとなる。
【００２６】
銅板２０に電流が流れて磁気抵抗素子３０，４０の抵抗変化に伴って電流の測定値（中点電圧）が出力される。
製造方法について言及する。
【００２７】
銅板２０の上下両面に絶縁層５０，６０を接着する。さらに、絶縁層５０，６０の表面に導体パターン７０，７５，８０，８５を接着する。
そして、導体パターン７０，７５，８０，８５のランド７１，７６，８１，８６に対して磁気抵抗素子３０，４０のリード３２，３３，４２，４３をはんだ付けすることにより磁気抵抗素子３０，４０を実装する。詳しくは、導体パターン７０，７５，８０，８５のランド７１，７６，８１，８６（または磁気抵抗素子３０，４０のリード３２，３３，４２，４３）にはんだペーストを塗布して導体パターン７０，７５，８０，８５のランド７１，７６，８１，８６に対し磁気抵抗素子３０，４０のリード３２，３３，４２，４３をはんだペーストを介して当接する。そして、はんだリフローにより導体パターン７０，７５，８０，８５のランド７１，７６，８１，８６に対し磁気抵抗素子３０，４０のリード３２，３３，４２，４３を接合（はんだ付け）する。
【００２８】
磁気抵抗素子３０，４０のリードの幅とランドの幅が異なるとともに、磁気抵抗素子の本体部の両側のリードの全長とランドの全長が異なる場合について、図６の比較例を用いて説明する。
【００２９】
図６において、磁気抵抗素子３０のリード３２に比べてランド１００の幅が大きい。また、図６においては、ランド１００のＹ方向での全長として、磁気抵抗素子３０のリード（３２）のＹ方向での全長に比べてランド１００の全長が大きく形成されている。
【００３０】
図６の場合において磁気抵抗素子３０のリード３２とランド１００をはんだ付けする際（はんだリフロー時）に磁気抵抗素子３０のリード３２とランド１００とが位置ずれしやすい。
【００３１】
これに対し、図２に示す本実施形態においては、磁気抵抗素子３０，４０のリード３２，３３，４２，４３の幅とランド７１，７６，８１，８６の幅とは同一である。また、磁気抵抗素子３０，４０の本体部３１，４１の両側のリード３２，３３，４２，４３の全長とランド１００の全長とは同一である。よって、図２の場合において磁気抵抗素子３０，４０のリード３２，３３，４２，４３とランド７１，７６，８１，８６をはんだ付けする際（はんだリフロー時）に磁気抵抗素子３０，４０のリード３２，３３，４２，４３とランド７１，７６，８１，８６との位置ずれは発生しにくい。また、はんだフィレットについては、内側のフィレット９０，９１で接続強度を確保することができる。
【００３２】
このように、銅板２０の表面に絶縁層５０，６０を介して導体パターン７０，７５，８０，８５を形成するとともに導体パターン７０，７５，８０，８５のランド７１，７６，８１，８６に磁気抵抗素子３０，４０を実装した。つまり、厚い銅板２０の上下両方の表面に絶縁層５０，６０を形成して両面実装基板とし、この両面実装基板の上下両面に磁気抵抗素子３０，４０を実装した。これにより、磁気抵抗素子３０，４０を銅板２０に接近した状態で取り付けることができる。
【００３３】
また、パッケージングした磁気抵抗素子３０，４０のリード３２，３３，４２，４３の幅とランド７１，７６，８１，８６の幅を同一にするとともに、パッケージングした磁気抵抗素子３０，４０のリード３２，３３，４２，４３の端の間の距離とランド７１，７６，８１，８６の端の間の距離を同一にした。
【００３４】
よって、銅板２０と磁気抵抗素子３０，４０の位置決めについて、Ｙ方向においてはランド７１，７６，８１，８６の端の間の距離（Ｌ１）となる。また、Ｚ方向においては磁気抵抗素子３０，４０の実装時におけるメタルマスクの厚み、あるいは、実装時に素子上に錘を載せるときのスペースが必要となるだけである。Ｘ方向においてはランドの幅（Ｗ１）となる。これにより、銅板２０と磁気抵抗素子（磁気センサ）３０，４０の位置関係が安定してセンシング精度が向上する。また、一体化によるコスト低減を図ることができる。
【００３５】
また、磁気抵抗素子３０，４０と銅板２０とを接近して配置できる。そのため、より強力な磁力（磁界）でセンシングできるようになる。その結果、外乱の影響を受けにくくなり、精度が向上する。
【００３６】
以上のごとく本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）電流が流れる被測定対象物のまわりに誘起される磁界の強さを磁電変換素子としての磁気抵抗素子３０，４０により検出することにより被測定対象物に流れる電流の大きさを測定する。このとき、被測定対象物を、表面に絶縁層５０，６０が接着された帯状の銅板２０にて構成し、絶縁層５０，６０における銅板２０との接着面とは反対面に磁気抵抗素子３０，４０を固定した。即ち、銅板２０をバスバーの代わりとした。よって、銅板２０と磁気抵抗素子３０，４０とを正確に位置決めして、安定したセンシングを行うことができる。また、銅板２０と磁気抵抗素子３０，４０とを接近して配置することができ、より強い磁界が加わるようになり外乱の影響を受けにくくなる。
【００３７】
このようにして、安定したセンシングを行うことができるとともに外乱の影響を受けにくくすることができる。
（２）絶縁層５０，６０における銅板２０との接着面とは反対面に形成したランド７１，７６，８１，８６に、ランド７１，７６，８１，８６の幅と等しい幅を有する磁気抵抗素子３０，４０のリード３２，３３，４２，４３をはんだ付けした。これにより、ランド７１，７６，８１，８６に磁気抵抗素子３０，４０のリード３２，３３，４２，４３をはんだ付けする際、磁気抵抗素子３０，４０のリード３２，３３，４２，４３はランド７１，７６，８１，８６の幅と等しい幅を有するのでずれが生じにくい（位置ずれを抑制することができる）。
【００３８】
（３）磁気抵抗素子３０，４０は、本体部３１，４１の両側にリード３２，３３，４２，４３が形成されている。また、絶縁層５０，６０における銅板２０との接着面とは反対面においてランド７１，７６，８１，８６が形成されている。このランド７１，７６，８１，８６は、磁気抵抗素子３０，４０の本体部３１，４１の両側のリード３２，３３，４２，４３に対応し、かつ、磁気抵抗素子３０，４０の本体部３１，４１の両側のリード３２，３３，４２，４３の全長と等しい全長のランドである。そして、磁気抵抗素子３０，４０のリード３２，３３，４２，４３とランド７１，７６，８１，８６をはんだ付けした。
【００３９】
これにより、ランド７１，７６，８１，８６に、磁気抵抗素子３０，４０のリード３２，３３，４２，４３をはんだ付けする際において、磁気抵抗素子３０，４０は、本体部３１，４１の両側にリード３２，３３，４２，４３が形成されている。また、絶縁層５０，６０における銅板２０との接着面とは反対面において磁気抵抗素子３０，４０の本体部３１，４１の両側のリード３２，３３，４２，４３に対応し、かつ、磁気抵抗素子３０，４０の本体部３１，４１の両側のリード３２，３３，４２，４３の全長と等しい全長のランド７１，７６，８１，８６が形成されている。従って、ずれが生じにくい（位置ずれを抑制することができる）。
【００４０】
（４）銅板２０の両面に絶縁層５０，６０がそれぞれ接着されているとともに、両絶縁層５０，６０における銅板２０との接着面とは反対面に磁気抵抗素子３０，４０をそれぞれ固定した。これにより、より正確に電流を検出することができる。
【００４１】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・図１（ａ）に示したごとく導体パターン７０，７５（８０，８５）は磁気抵抗素子３０（４０）の内側から延設する構成であったが、図７に示すように、導体パターン７０，７５，８０，８５を磁気抵抗素子３０，４０の外側から延設する構成としてもよい。このとき、ソルダレジスト１１０によりランド７１，７６，８１，８６に対する磁気抵抗素子３０，４０のリード３２，３３，４２，４３の位置を規制することによってはんだリフロー時の位置ずれを防止するとよい。つまり、ランド７１，７６，８１，８６上における磁気抵抗素子３０，４０のリード３２，３３，４２，４３の配置領域の周囲にソルダレジスト１１０を形成し、磁気抵抗素子３０，４０を配置するときに磁気抵抗素子３０，４０のリード３２，３３，４２，４３がソルダレジスト１１０により位置決めされるようにする。
【００４２】
・導電板（銅板）の片面において磁電変換素子に加えて周辺回路も実装してもよい。
・導電板として銅板２０を用いたが、他の導電板、例えばアルミ板や鉄板等を用いてもよい。
【００４３】
・絶縁層５０，６０は樹脂層であったが、これに限ることなく、例えば、セラミック板等で構成してもよい。
・磁電変換素子として磁気抵抗素子を用いたが、これに代わり他の磁電変換素子、例えばホールＩＣ（ホール素子）を用いてもよい。
【００４４】
・導電板（銅板）の両面に磁電変換素子を配置したが、導電板（銅板）の一方の面にのみ磁電変換素子を配置してもよい。特に、磁電変換素子としてホールＩＣ（ホール素子）を用いる場合には好ましい。
【符号の説明】
【００４５】
１０…電流センサ、２０…銅板、３０…第１の磁気抵抗素子、３１…本体部、３２…リード、３３…リード、４０…第２の磁気抵抗素子、４１…本体部、４２…リード、４３…リード、５０…絶縁層、６０…絶縁層、７０…導体パターン、７１…ランド、７５…導体パターン、７６…ランド、８０…導体パターン、８１…ランド、８５…導体パターン、８６…ランド。
【図１】
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【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６】
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【図７】
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