JP2019036571A - 抵抗器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】抵抗体金属の両端に電極用金属を接合した電流検出用抵抗器において、接合部分の近傍に溶接痕が生じないようにした抵抗器の製造方法を提供する。【解決手段】電極用金属１１ａ，１３ａと抵抗体金属１２ａを準備し、前記電極用金属１１ａと前記抵抗体金属１２ａと前記電極用金属１３ａを重ね、重ねた方向から圧力を加えて一体化した抵抗器母材１４ｂを形成し、前記抵抗器母材を、前記重ねた方向と直交する方向から圧力を加えて薄板状とし、前記薄板状とした抵抗器母材１４ｃから個別の抵抗器１５を得る。抵抗器母材１４ｂの形成は、熱間圧接工法を用いることが好ましい。【選択図】図２

Description

本発明は、抵抗体金属の両端に電極用金属を接合した電流検出用抵抗器の製造方法に関する。

近年、電子機器などで用いられる電流検出用抵抗器は、抵抗体を流れる電流が大電流化していて、これに伴って抵抗体における発熱量も増大し、放熱の観点から、抵抗体金属の両端に銅等の電極用金属を突き合わせて、レーザービーム溶接或いは電子ビーム溶接等により溶接したものが増加している傾向にある（特許文献１参照）。

しかし、係る電流検出用抵抗器において、溶接により、抵抗体金属と電極用金属を接合すると、接合部分近傍の金属材料表面に、ビードと呼ばれる凹凸形状の溶接痕が形成される。ところで、電流検出用抵抗器においては、抵抗体金属と電極用金属の接合面近傍の電極側にワイヤボンドを施し、抵抗体両端に生じる電圧を検出することで、抵抗体に流れる電流を検出することが行なわれている。

ところが、接合部分近傍にビード（凹凸形状の溶接痕）が形成されると、ワイヤボンドはなるべく接合部分に近い所にする必要があるので、ビード（凹凸形状の溶接痕）により、ワイヤボンドのボンディング性が低下してしまうという問題がある。すなわち、電流検出用抵抗器の接合部分近傍の電極表面は平坦であることが望ましい。

ところで、抵抗体金属と電極用金属を接合するには、抵抗体金属と電極用金属を重ねて熱および／または圧力を加え、圧接加工（クラッド加工）するという方法も知られている（特許文献２参照）。しかし、係る方法は、抵抗体金属と電極用金属を重ねて広い面で接合するには良いが、接合を形成するためには大きな圧力の印加が必要であり、小さな面同士を突き合わせて接合するのには適していない。

特開２００９−７１１２３号公報 特開２００２−５７００９号公報

本発明は、上述の事情に基づいてなされたもので、抵抗体金属の両端に電極用金属を接合した電流検出用抵抗器において、接合部分の近傍に溶接痕が生じないようにした抵抗器の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の抵抗器の製造方法は、電極用金属と抵抗体金属を準備し、前記電極用金属と前記抵抗体金属と前記電極用金属を重ね、重ねた方向から圧力を加えて一体化した抵抗器母材を形成し、前記抵抗器母材を、前記重ねた方向と直交する方向から圧力を加えて薄板状とし、前記薄板状とした抵抗器母材から個別の抵抗器を得る、ことを特徴とする。

本発明によれば、電極用金属と抵抗体金属の接合に、レーザービーム溶接或いは電子ビーム溶接等の溶接を用いていない。そして、電極用金属と抵抗体金属に圧接加工を施すことで、強固な接合を形成し、電流検出用抵抗器を形成している。よって、接合部分近傍にビード（凹凸形状の溶接痕）が形成され得ず、ワイヤボンドのボンディング性が低下してしまうという課題が解決される。

本発明の出発材料の説明図である。 本発明の第１の圧接加工の説明図である。 本発明の第２の圧接加工の説明図である。 平坦化した抵抗器母材から個別の抵抗器を得る説明図である。 得られた抵抗器の、左図は平面図であり、右図は長手方向中心線に沿った断面図である。 変形実施例の抵抗器の、左図は平面図であり、右図は長手方向中心線に沿った断面図である。 他の変形実施例の抵抗器の、左図は平面図であり、右図は長手方向中心線に沿った断面図である。 表面の全面にめっきを施した変形実施例の抵抗器の、左図は平面図であり、右図は長手方向中心線に沿った断面図である。 表面の全面にめっきを施した他の変形実施例の抵抗器の、左図は平面図であり、右図は長手方向中心線に沿った断面図である。 表面の電極部分にのみめっきを施した変形実施例の抵抗器の、左図は平面図であり、右図は長手方向中心線に沿った断面図である。 表面の電極部分にのみめっきを施した他の変形実施例の抵抗器の、左図は平面図であり、右図は長手方向中心線に沿った断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図１乃至図８Ｂを参照して説明する。なお、各図中、同一または相当する部材または要素には、同一の符号を付して説明する。

図１は、本発明の出発材料の準備段階を示す。すなわち、電極用金属１１ａ，１３ａと抵抗体金属１２ａを準備する。電極用金属１１ａ、１３ａは、電気導電性および熱導電性の良好な銅材であることが好ましい。抵抗体金属１２ａは、比抵抗が小さく、且つ抵抗温度係数（ＴＣＲ）が小さい、銅・マンガン・ニッケル系合金、ニッケル・クロム系合金、銅・ニッケル系合金等の抵抗合金材料であることが好ましい。

電極用金属１１ａ、１３ａと抵抗体金属１２ａは、連続的な生産を可能とするため、長尺の材料を用いることが好ましい。電極用金属１１ａ，１３ａの好ましい断面寸法例は幅が０．５〜５．０ｍｍ程度で、高さ（厚さ）が０．２〜３．０ｍｍ程度である。抵抗体金属１２ａの好ましい断面寸法例は幅が０．５〜５．０ｍｍ程度で、高さ（厚さ）が０．５〜５．０ｍｍ程度である。

図２は、電極用金属１１ａと抵抗体金属１２ａと電極用金属１３ａを重ね、重ねた方向から圧力Ｐを加えて、圧接加工により一体化した抵抗器母材１４ｂを形成した段階を示す。圧接加工には、７５０〜８５０℃程度の熱と圧力を印加する熱間圧接加工と、常温で圧力のみを印加する冷間圧接加工とがある。しかし、材料を熱して圧縮する熱間圧接加工が、低い圧力で良好な接合を形成できるので好ましい。

上記の熱間圧接加工により、圧縮された電極用金属１１ｂと抵抗体金属１２ｂと電極用金属１３ｂとからなる抵抗器母材１４ｂが形成され、電極用金属１１ｂ、１３ｂと抵抗体金属１２ｂとの界面には、相互の原子が拡散した強固な拡散接合が形成される。そして、上下方向（重ねた方向）には、０〜４０％程度圧縮され、抵抗器母材１４ｂの高さ０．５〜１１ｍｍ程度が得られ、横方向（重ねた方向と直交する方向）へは０〜４０％程度膨張し、抵抗器母材１４ｂの幅０．５〜７ｍｍ程度が得られる。

図３は、抵抗器母材１４ｂを、前記重ねた方向と直交する方向から圧力を加えて、平坦化し、薄板状とした抵抗器母材１４ｃを形成した段階を示す。薄板状とは、その前段階の抵抗器母材１４ｂに比べて、その厚みが薄くなった状態である。この段階の加工は、常温で、複数のローラー間を通して、抵抗器母材１４ｂを、抵抗器の最終厚さである０．２〜３ｍｍ程度に圧延する。圧延する方向は制御が可能で、抵抗器母材１４ｃの高さは、抵抗器母材１４ｂの高さを殆ど変えずに、抵抗器母材１４ｃの長さ方向に圧延し、抵抗器母材１４ｃの幅（厚さ）を抵抗器の最終厚さに調整することが可能である。

この段階で、電極用金属１１ｂ、１３ｂと抵抗体金属１２ｂは、最終的な抵抗器寸法である電極用金属１１ｃ、１３ｃと抵抗体金属１２ｃの厚さに圧縮される。

図４は、平坦化した抵抗器母材１４ｃから、最終製品である個別の抵抗器１５を得る段階を示す。個別の抵抗器１５は、抵抗器母材１４ｃからプレスで打ち抜くことで、得ることができる。そして、個別の抵抗器１５の厚さは上述したように抵抗器母材１４ｃの厚さで決まるので、プレスの打ち抜き寸法により、個別の抵抗器１５の長さおよび幅が決まることになる。

プレスの打ち抜き位置は固定で、長尺の抵抗器母材１４ｃを移動方向（矢印Ｆ）に沿って、移動しつつ、個別の抵抗器１５の区画毎に打ち抜くことが好ましい。これにより、上述した「電極用金属と抵抗体金属と電極用金属を重ね、重ねた方向から圧力を加えて一体化した抵抗器母材を形成する第１の圧接工程」および「抵抗器母材を、前記重ねた方向と直交する方向から圧力を加えて平坦化し、平坦化した抵抗器母材を形成する第２の圧接工程」と併せて、長尺の電極用金属１１ａ、１３ａと抵抗体金属１２ａとを準備することで、一貫した抵抗器１５の連続生産が可能となる。

図５は得られた抵抗器１５の構造例を示す。圧縮された抵抗体金属１２ｃの両端に圧縮された電極用金属１１ｃ、１３ｃが圧接加工により固定されている。接合面Ｓは、双方の原子が互いに拡散した拡散接合面であり、これにより抵抗体金属１２ｃと電極用金属１１ｃ、１３ｃが強固に固定され、良好な電気的特性が得られる。そして、溶接を用いないので、電極面は平滑な面となっている。

例えば、４００〜５００Ａの電流を測定したい場合、抵抗値を０．１ｍΩとすると、
外形寸法が１０ｍｍ（Ｌ）×１０ｍｍ（Ｗ）×０．５ｍｍ（Ｈ）で、抵抗体長さ１．５ｍｍ（Ｌ１２）が適当である。
また、２００〜３００Ａの電流を測定したい場合、抵抗値を０．２ｍΩとすると、
外形寸法が１０ｍｍ（Ｌ）×１０ｍｍ（Ｗ）×０．２５ｍｍ（Ｈ）で、抵抗体長さ１．５ｍｍ（Ｌ１２）が適当である。

図６Ａおよび６Ｂは、本発明の変形実施例を示し、抵抗体金属１２ｃと電極用金属１１ｃ、１３ｃとの接合面Ｓは、それぞれの金属の厚みよりも広い接合面となる形状に加工された例を示すものである。

すなわち、図５に示す実施例では、接合面Ｓはそれぞれの金属の厚み（断面）で形成されていたが、図６Ａでは、接合面をクランク状に形成し、図６Ｂでは、接合面を傾斜状に形成し、それぞれの金属の厚み（断面）で形成された接合面よりも広い面Ｓとしている。これにより、接合面の接合強度が高まり、抵抗器の縦横の方向から圧力が加っても接合状態を良好に保つことが可能となる。

図７Ａおよび７Ｂは、本発明の他の変形実施例を示し、実装時に、ボンディング位置を示すための加工を電極部分に施す例を示すものである。本発明によると、抵抗器１５の表面の平坦性が高いため、特に表面にめっき１６をした場合などは、抵抗体１２ｃと電極１１ｃ、１３ｃとの境界が識別しにくくなる。

そこで、ボンディング位置を示すマークＭを設けることが好ましい。マークＭの形成方法としては、図７Ａに示すようにパンチで凹み形状を形成したり、図７Ｂに示すようにチップ形状に一部突出部等を形成することで、ボンディング位置の目印（マークＭ）にすることができる。なお、めっき１６の形成は、図４に示す打ち抜き工程の前段階で、抵抗器母材１４ｃの一方の面に、Ｎｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｐ−Ｗなどの合金膜を、電解めっき法、無電解めっき法などの被膜形成法により形成する。本例では、ワイヤーボンディングする面にのみ形成する例を示したが、他の面にめっきを形成してもよい。

図８Ａおよび８Ｂは、図７Ａおよび７Ｂのさらに他の変形実施例を示す。すなわち、電極部分１１ｃ、１３ｃにのみめっき１６を形成して、抵抗体部分１２ｃにはめっき１６を形成しない例である。本例におけるめっき１６の形成は、あらかじめ抵抗体１２ｃをマスクしておき、めっき１６を上記方法で形成したのちにマスクを除去することで、電極部分１１ｃ、１３ｃにのみめっき１６を形成することができる。これらの例においても、図８Ａに示すようにパンチで凹み形状を形成したり、図８Ｂに示すようにチップ形状に一部突出部等を形成して、ボンディング位置の目印（マークＭ）を設けることで、抵抗器１５の実装が容易となる。

これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

本発明は、特に大電流を高精度で検出する電流検出用抵抗器に好適に利用可能である。

Claims (4)

1. 電極用金属と抵抗体金属を準備し、
   前記電極用金属と前記抵抗体金属と前記電極用金属を重ね、重ねた方向から圧力を加えて一体化した抵抗器母材を形成し、
   前記抵抗器母材を、前記重ねた方向と直交する方向から圧力を加えて薄板状とし、
   前記薄板状とした抵抗器母材から個別の抵抗器を得る、抵抗器の製造方法。
2. 前記抵抗器母材の形成は、熱間圧接工法を用いる請求項１に記載の抵抗器の製造方法。
3. 前記抵抗体金属と前記電極用金属との接合面は、それぞれの金属の厚みよりも広い接合面となる形状に加工されている、請求項１または請求項２に記載の抵抗器の製造方法。
4. さらに、ボンディング位置を示すための加工を電極部分に施す、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の抵抗器の製造方法。

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