電流検出器

【目的】絶縁板に配置され、精度の高い電流検出器を提供する。
【構成】絶縁板の一方の面に設けられた２つの銅回路１１，１２と、この２つの銅回路１１，１２のそれぞれの近傍に上記銅回路と分離された検出用銅回路１３，１４と、一方の上記銅回路１１及びその近傍の上記検出用銅回路１３と、他方の上記銅回路１２及びその近傍の上記検出用銅回路１４との間に渡されたシャントにより構成した。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電流検出器に関するもので、特に半導体モジュール又はプリント配線板中に流れる電流を検出する電流検出器の改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電力制御装置に用いられるサイリスタモジュールは、図４に示すようにサイリスタ４１，４２が逆並列に接続されて、この回路に流れる電流がシャント４３等の電流検出器を介して負荷に交流電流を供給している。そして、この電流検出器により検出された検出信号が電力制御用、保護用、制御用等に用いられている。また、半導体モジュールとしては、一方の面にほぼ全面に銅回路が接着半田付けられ、他方の面の必要箇所に銅回路が接着半田付けられたセラミック等の絶縁板を金属板に半田付けされ、さらに上記他方の面の銅回路にサイリスタ等の電力用半導体チップと制御部品とが搭載された後半田付けされ、さらにシリコンゴム、エポキシ樹脂などによりモールドされて、モジュール化されたものがある。
【０００３】そして、この種の半導体モジュールに使用される電流検出器は図５に示すようなものがある。すなわち、セラミックス等の絶縁板１上の他方の面に銅回路２，３が接着、半田付けされている。この銅回路２，３の一部にクリーム半田を印刷し、銅回路上に電力用半導体チップ、又は抵抗、コンデンサ等の電子部品、外部引き出し端子等とともにシャント５１を搭載してからリフロー炉により全部品の半田付けが行われる。そしてシャント５１に流れる電流は、検出端子５４，５５により検出されている。なお、図中５２，５３は銅回路２，３とシャント５１とを半田付けする半田層である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記のような半導体モジュールの電流検出器は、図６に示すようにシャント５１の抵抗６１の他に、半田層５２，５３の抵抗６２，６３及び半田層５２，５３と検出端子５４，５５との間の銅回路の抵抗６４，６５とを加算された抵抗に流れる電流による電圧を検出するため、シャント５１の両端電圧を検出することができず、精度の悪い電流検出器であった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明の電流検出器は、絶縁板の一方に設けられた２つの銅回路と、上記２つの銅回路のそれぞれの近傍に上記銅回路と分離された検出用銅回路と、一方の上記銅回路及びその近傍の検出用銅回路と他方の銅回路及びその近傍の検出用銅回路との間に渡されたシャントにより構成されている。
【０００６】上記銅回路の一部に電力用半導体チップを搭載し、上記絶縁板が他方の面に設けられた裏面銅回路を介して金属基板に半田付けされた半導体モジュールに搭載されている。
【０００７】
【作用】絶縁板上に銅回路と、この銅回路の近傍に検出用銅回路とを２組分離して設け、一方の銅回路及び及び検出用銅回路と、他方の銅回路及び検出用銅回路の間にシャントを渡し、両検出用銅回路間を電流検出端として電流検出を行う。これにより検出端の検出電圧は銅回路間に流れる電流の影響を受けることはない。
【０００８】また、銅回路の一部に電力用チップを搭載し、他方の面に設けられた裏面銅回路を介して絶縁板を金属基板に半田付けしモールドを行い、半導体モジュールを形成する。シャントに発生した熱は、銅回路絶縁板を介して金属基板に伝わり、金属基板から放熱される。
【０００９】
【実施例】以下、この発明をその実施例を示す図１に基づいて詳細に説明する。図１において、１１，１２は図示しない裏面に裏面銅回路を接着、半田付けられた絶縁板上の必要な箇所に設けられた銅回路で、その端部は中央が凹部１１ａ，１２ａを有している。１３，１４は一端が凹部１１ａ，１２ａに突入する突入部１３ａ，１４ａを有し銅回路１１，１２の外部に引き出される電流検出用の検出用銅回路、１５はシャントで検出用銅回路１３、１４を跨ぎ両端部１６，１７が半田付けによってそれぞれ銅回路１１の凹部１１ａと検出用銅回路１３の突入部１３ａ及び銅回路１２の凹部１２ａと検出用銅回路１４の突入部１４ａを渡している。
【００１０】例えば、電流検出器を内蔵させる半導体モジュールは、次のようにして形成される。すなわち図示しない金属基板にクリーム半田を印刷して絶縁板を搭載し、この絶縁板上の銅回路の必要箇所にクリーム半田を印刷して、このクリーム半田上に電力用半導体チップ、シャント１５、外部接続用端子さらに必要であれば抵抗、ＩＣ等の制御部品を搭置する。これらを搭置後、リフロー炉で全部品を半田付けし、その後チップと他の回路間に必要なワイヤボンディングを行う。次に金属基板に図示しない樹脂ケースをシリコンゴム等の接着材で接着する。このとき、上部からシリコンゴムを樹脂ケース内に充填し、加熱硬化させる。さらに上部からエポキシ樹脂を充填し、加熱硬化させて半導体モジュールを得る。
【００１１】このように形成された電流検出器は次のように動作する。すなわち、例えば銅回路１１に流れている電流は銅回路１１、シャント１５、銅回路１２に流れてシャント１５の両端が電圧降下する。シャント１５の端部１６，１７と接続された検出用銅回路１３，１４の突入部１３ａ，１４ａによってシャント両端の電圧降下が検出される。
【００１２】この検出用銅回路には、銅回路１１から１２に流れる大きな電流が流れないため、図２に示すようにシャントの抵抗分２１と、検出用銅回路１３とシャント１５及び検出用銅回路１４とシャント１５とを接続させる半田による抵抗分２４，２５を検出する。しかし、検出用銅回路に流れる電流は小さく、抵抗分２４による検出誤差は小さい。なお、２２は銅回路１１とシャント１５の半田付け幅による抵抗分を、２３は配線上の抵抗分を示す。
【００１３】図３は他の実施例であり、図１では銅回路１１，１２の端部に凹部１１ａ，１２ａを設け、この凹部１１ａ，１２ａに検出用銅回路１３，１４の突入部１３ａ，１４ａを入れていたが、この実施例では銅回路３１，３２の端部の近傍に銅回路３１，３２と並行して検出用銅回路３３，３４を設けシャント３５の両端部３６，３７をそれぞれ銅回路３１の端部と検出用銅回路３３の端部とを、また、銅回路３２の端部と検出用銅回路３４の端部とを半田付けしたものであり、図１のものと同様の動作をする。
【００１４】上記実施例は、銅回路と検出用銅回路とを絶縁板を介して金属基板に半田付けしているが、プリント配線板に上記の銅回路と検出用銅回路を配置しシャントを設けてもよい。
【００１５】
【発明の効果】以上のように本発明の電流検出器は絶縁板上に銅回路とこの銅回路の近傍に検出用銅回路とを２組分離して設け、一方の銅回路及び検出用銅回路と他方の銅回路及び検出用銅回路との間にシャントを渡し、両検出用銅回路間を電流検出端として電流検出を行っており、検出端の検出電圧は銅回路間に流れる電流の影響を受けることがなく正確な電流検出を行うことができる。
【００１６】又、シャントに発生した熱は銅回路、絶縁板を介して金属基板に伝わり、金属基板が放熱されシャントを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の電流検出器の一実施例を示す概略図である。
【図２】図１の電流検出の説明図である。
【図３】この発明の電流検出器の他の実施例を示す概略図である。
【図４】この発明の電流検出器が使用される電力制御装置の概略ブロック図である。
【図５】従来の電流検出器の概略図である。
【図６】図５の電流検出の説明図である。
【符号の説明】
１絶縁板
１１，１２，３１，３２銅回路
１１ａ，１２ａ凹部
１３，１４，３３，３４検出用銅回路
１３ａ，１４ａ突入部
１５，３５シャント
１６，１７，３６，３７端部

【特許請求の範囲】
【請求項１】絶縁板の一方の面に設けられた２つの銅回路と、上記２つの銅回路のそれぞれの近傍に上記銅回路と分離された検出用銅回路と、一方の上記銅回路及びその近傍の上記検出用銅回路と他方の上記銅回路及びその近傍の上記検出用銅回路との間に渡されたシャントにより構成された電流検出器。
【請求項２】上記銅回路の一部に電力用半導体チップを搭載し、上記絶縁板が他方の面に設けられた裏面銅回路を介して金属基板に半田付けされた半導体モジュールに搭載された請求項１記載の電流検出器。

【図２】