電流センサおよび電流センサの製造方法
【課題】部品点数の増大を伴うことなく電流センサの製造工程の簡略化および低コスト化を図る。
【解決手段】リードフレーム５０上に形成されたセンサ部５３とフレーム外枠５１とを一体にモールド成形してセンサパッケージ２１を形成する。このとき、磁性体コア１３が、フレーム外枠５１側から、フレーム外枠５１とセンサ部５３とを、Ｕ字状部分で挟み込むように、磁性体コア１３を配置するためのコア挿入用孔２１ａをセンサパッケージ２１内に同時に形成する。センサパッケージ２１を形成した後、この形成されたコア挿入用孔２１ａに磁性体コア１３を挿入する。そして、センサパッケージ２１と一体にモールド整形されたフレーム外枠５１の部分を一次導体１２として利用する。
【解決手段】リードフレーム５０上に形成されたセンサ部５３とフレーム外枠５１とを一体にモールド成形してセンサパッケージ２１を形成する。このとき、磁性体コア１３が、フレーム外枠５１側から、フレーム外枠５１とセンサ部５３とを、Ｕ字状部分で挟み込むように、磁性体コア１３を配置するためのコア挿入用孔２１ａをセンサパッケージ２１内に同時に形成する。センサパッケージ２１を形成した後、この形成されたコア挿入用孔２１ａに磁性体コア１３を挿入する。そして、センサパッケージ２１と一体にモールド整形されたフレーム外枠５１の部分を一次導体１２として利用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定電流導体に流れる電流値を測定する電流センサ、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、導体に流れる電流を測定する電流センサとして、被測定電流導体の周囲に発生する磁界を検出方法が知られている。
すなわち、例えばリング状の磁気コアで囲まれるように、被測定電流が流れる一次導体を配置し、磁気コアに設けたギャップ部分に磁気センサを設け、被測定電流に比例した出力電圧を得ることによって、被測定電流の大きさを測定するようになっている。
【０００３】
また、位置決め精度の向上を図るために、一次導体および検出素子搭載部、およびリードをリードフレームと一体に形成し、これらをケース内にパッケージするようにしたもの（例えば、特許文献１参照）、或いは、部品点数の削減を図るために、磁気コアとしての環状部とリードとを、リードフレームと一体に形成するようにしたもの（例えば、特許文献２参照）も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１７０６４号公報
【特許文献２】特開２００９−２７１０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の電流センサにおいては、部品点数の削減を図ることはできるものの不十分であって、より製造工程を簡略化することができ且つ低コストで実現することの可能な電流センサが望まれていた。
そこで、この発明は、上記従来の未解決の問題に着目してなされたものであり、部品点数の削減を図るとともに、より製造工程を簡略化し且つ低コストで実現することの可能な電流センサおよび電流センサの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１にかかる電流センサは、リードフレーム状態でトランスファー成形された磁気センサと、前記リードフレームのフレーム外枠の一部を用いた一次導体と、射出成形により前記磁気センサと前記一次導体とが一体にされてなるセンサパッケージと、を有し、該センサパッケージの中に、前記磁気センサと前記一次導体とを覆い、且つ断面が略Ｕ字状の磁性体コアが挿入されていることを特徴としている。
【０００７】
なお、ここでいう略Ｕ字状とは、アルファベットのＵ字状であってもよく、或いはアルファベットのＣ字状であってもよく、要は、アルファベットのＵ字やＣ字のように、一部が開放された線対称な形状を有し磁性体コアとして適用することの可能な形状であればよい。
また、本発明の請求項２にかかる電流センサの製造方法は、リードフレームに固着された磁気センサをトランスファー成形する工程と、トランスファー成形された磁気センサと前記リードフレームのフレーム外枠の一部とを一体に射出成形してセンサパッケージを形成する工程と、前記センサパッケージの中に磁性体コアを挿入する工程と、を備えること
を特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の請求項１にかかる電流センサによれば、磁気センサが形成されたリードフレームのフレーム外枠の一部を一次導体として利用するため、部品点数を削減することができる。
特に、リードフレームとして、電流センサ用として専用のリードフレームでなく、汎用のリードフレーム外枠を其のまま利用できるため、専用のリードフレームを用意する必要がなく低コストで実現することができる。
【０００９】
また、本発明の請求項２にかかる電流センサの製造方法によれば、リードフレームに固着された磁気センサをトランスファー成形し、トランスファー成形された磁気センサと前記リードフレームのフレーム外枠の一部とを一体に射出成形してセンサパッケージを形成し、形成されたセンサパッケージの中に磁性体コアを挿入して電流センサを形成するようにしたため、電流センサを容易に製造することができ、その分、コスト削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を適用した電流センサの一例を示す外観図であって、（ａ）は正面側からみた斜視図、（ｂ）は背面側からみた斜視図、（ｃ）は上面図、（ｄ）は背面図である。
【図２】（ａ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ′断面図、（ｂ）は図１（ｂ）のＢ−Ｂ′断面図、（ｃ）は図１（ｂ）のＣ−Ｃ′断面図、（ｄ）は図２（ａ）の斜視図である。
【図３】本発明を適用した電流センサの製造工程を示す処理フローである。
【図４】センサ部が形成されたリードフレームの一例であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図である。
【図５】センサパッケージが形成されたリードフレームの一例であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）はセンサパッケージが形成されたリードフレームの一部分を背面側からみた斜視図である。
【図６】図５（ｃ）のＤ−Ｄ′断面図である。
【図７】接着剤の注入工程を説明するための説明図である。
【図８】磁性体コアの挿入工程を説明するための説明図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図である。
【図９】センサ部が形成されたリードフレームのその他の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は本発明における電流センサ１の一例を示す外観図である。図１において（ａ）はリード端子側（正面側）からみた斜視図、（ｂ）は背面側（リード端子とは逆側）からみた斜視図、（ｃ）は上面図、（ｄ）は背面図である。
また、図２は電流センサ１の断面図であって、（ａ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ′断面図、（ｂ）は図１（ｂ）のＢ−Ｂ′断面図、（ｃ）は図１（ｂ）のＣ−Ｃ′断面図、（ｄ）は図２（ａ）の斜視図である。
【００１２】
図２に示すように、本発明の一実施の形態における電流センサ１は、磁気センサ１１と、電流センサ１による測定対象の電流が流れる一次導体１２と、磁性体コア１３と、磁気センサ１１に電気的に接続された複数のリード端子１４と、一次導体１２の一部であるリード端子１５とを備え、一次導体１２とリード端子１４とは、同一の板材から打ち出されて形成される。
【００１３】
電流センサ１は、図１に示すように、略直方体形状のセンサパッケージ２１内に磁気センサ１１および磁性体コア１３が収納されて構成され、センサパッケージ２１の長手方向の一方の端面（背面）２２側に、磁性体コア１３挿入用のコア挿入用孔２１ａが形成され、他方の端面（正面）２３からリード端子１４がセンサパッケージ２１外に引き出されている。
【００１４】
また、センサパッケージ２１の一対の向かい合う側面２５および２６を貫通して板状の一次導体１２が設けられ、一次導体１２を流れる電流を被測定電流として測定し、その測定結果を、リード端子１４から取り出すようになっている。
磁気センサ１１は、図２に示すように、ホール素子およびその信号処理回路がパッケージに封止されたＳＩＰ（Single Inline Package）タイプの素子で構成され、矩形状の本
体１１ａと、例えば３本のリード１１ｂとを備える。
【００１５】
一次導体１２は、板状部材で形成され、両端がセンサパッケージ２１から引き出されており、この引き出された部分が、リード端子１５を形成している。
磁性体コア１３は、例えば、フェライト材または積層鋼板、或いは、パーマロイ材からなる単板で形成される。磁性体コア１３としてフェライト材または積層鋼板を用いた場合には高速応答可能な電流センサ１を実現することができる。また、磁性体コア１３としてパーマロイ材からなる単板を用いた場合には、薄型で且つ飽和磁束密度の高い電流センサ１を実現することができる。
【００１６】
磁性体コア１３は、図２に示すように、断面がアルファベットのＵ字状に形成され、Ｕ字状の磁性体コア１３の向かい合う直線部分に対応する部分（以後、平行部という。）１３ａは平行となるように形成され、平行部１３ａは、対向する平行部１３ａとの間に形成される空間に、磁気センサ１１と一次導体１２とを磁性体コア１３の断面における長手方向に並べて収容可能な大きさに形成される。
【００１７】
Ｕ字状の磁性体コア１３の曲線部分を曲線部１３ｂとしたとき、一次導体１２は、対向する一対の平行部１３ａ間に形成される空間において曲線部１３ｂ側に設けられ、一次導体１２の長手方向と平行部１３ａの断面における長手方向とが直交し、且つ断面において一次導体１２と平行部１３ａとが平行となるように配置され、さらに一対の平行部１３ａ間の略中央となる位置に配置される。
【００１８】
一方、磁気センサ１１は、本体１１ａの、リード１１ｂとは逆側の端部が一次導体１２と対向するように配置され、且つ磁気センサ１１内に備えるホール素子が、一次導体１２を流れる電流に応じた磁界の強さを検出できる位置に配置され、図２（ａ）に示すように、本体１１ａのリード１１ｂ側の端部と磁性体コア１３の平行部１３ａの端部とが略一致するように配置される。そして、磁気センサ１１のリード１１ｂを、電流センサ１のリード端子１４として用いている。
【００１９】
これら磁気センサ１１と一次導体１２とを、図２に示すように、共にモールドすることによってセンサパッケージ２１が形成されている。
センサパッケージ２１は、図１に示すように、上側部２１ｕと下側部２１ｄとから形成され、一次導体１２および磁気センサ１１のリード１１ｂを挟んだ状態で上側部２１ｕと下側部２１ｄとを一体にモールドすることにより形成される。
【００２０】
センサパッケージ２１は、一端が開口された中空の略直方体形状のパッケージ部３０と、前記パッケージ部３０の内部に当該パッケージ部３０と一体に形成されたセンサ保持部４０とからなり、パッケージ部３０とセンサ保持部４０との間に形成される空間が、コア挿入用孔２１ａを形成している。
パッケージ部３０は前記磁性体コア１３を収容可能な大きさを有し、センサパッケージ２１の上面をなす上面部３１と、下面をなす下面部３２と、前記端面２３をなす端面部３３と、前記側面２５、２６をなす側面部３４、３５とからなる。これら上面部３１と下面部３２と端面部３３と側面部３４、３５とは樹脂で形成される。
【００２１】
上面部３１および下面部３２は、図２に示すように、上面部３１および下面部３２の外面どうしが平行となるように形成され、且つ開口端から端面部３３に近づくほど、肉厚が厚くなるテーパ状に形成される。
端面部３３側における上面部３１および下面部３２の樹脂の厚さは０．７ｍｍ程度に形成され、開口端側における樹脂の厚さは、０．５ｍｍ程度となるように形成される。
【００２２】
側面部３４、３５は、図２（ｂ）に示すように、開口部側の端部を除いて内面どうしが平行となるように形成され、開口部側の端部にはそれぞれ、コア挿入用テーパ部３４ａ、３５ａが形成されている。このコア挿入用テーパ部３４ａ、３５ａは、開口端にいくほど肉厚が薄くなるように形成され、図２（ｄ）に示すように例えば、傾斜角が２０°の角度となるように形成される。
【００２３】
側面部３４、３５の外面側には、図１に示すように、前記一次導体１２に対応する位置に、一次導体１２の幅よりもやや広い幅を有する凹部３４ｂ、３５ｂがそれぞれ形成され、また、側面部３４、３５の開口端側の外面には、比較的幅の狭い凹部３４ｃ、３５ｃがそれぞれ形成されている。
センサ保持部４０は、図２に示すように断面において、一端が曲面となる肉厚の板状に形成され、センサ保持部４０の内部に磁気センサ１１の本体１１ａと一次導体１２の一部とが内包され、磁気センサ１１のリード１１ｂは端面部３３を貫通してセンサパッケージ２１外に引き出されている。磁気センサ１１のリード１１ｂの上面位置とセンサ保持部４０の厚さ方向の中央位置と、一次導体１２の上面位置とが同一平面内に位置するように形成される。
【００２４】
センサ保持部４０の厚さは、前記磁性体コア１３の平行部１３ａ間の幅と略同一に形成され、センサ保持部４０の曲面のｒは、前記磁性体コア１３の曲面部分の内周のｒと略同一に形成される。また、センサ保持部４０の曲面の頂点からセンサ保持部４０と端面部３３との接合位置までの長さは、磁性体コア１３の曲面部分の頂点から、磁性体コア１３の端部までの長さと同一またはこれよりも長い。
【００２５】
また、センサ保持部４０の曲面の頂点となる部分には、後述の図５（ｃ）に示すように、センサ保持部４０の幅方向両端部近傍にわたって溝が形成され、当該溝の、センサ保持部４０の幅方向中央部分には、当該溝の溝幅よりも直径の大きい円状に拡張された凹部が形成されており、この凹部に接着剤を注入することにより、凹部に注入された接着剤が溝を伝って幅方向に広がって、溝と凹部とで幅方向にわたって接着剤溜まり４２を形成している。前記円状の凹部の直径は、後述の接着剤注入工程（図６）における接着剤注入用のスポイト６１の先端部の直径と同等程度に形成され、凹部を利用してスポイト６１の先端部を位置決めするようになっている。
【００２６】
上面部３１とセンサ保持部４０と下面部３２とは、上面部３１の上面とセンサ保持部４０と下面部３２の下面とが平行となるように形成され、且つ、前記端面部３３との接合位置におけるセンサ保持部４０と上面部３１とがなす隙間および、センサ保持部４０と下面部３２とがなす隙間は、磁性体コア１３の平行部１３ａ端部の厚さと略同一に形成される。
【００２７】
そして、センサパッケージ２１を形成するための樹脂成形を行った後、この樹脂成形に
よりパッケージ部３０とセンサ保持部４０との間に形成されたコア挿入用孔２１ａに、磁性体コア１３を挿入し、センサ保持部４０と磁性体コア１３とを嵌合することによって、磁性体コア１３の内面とセンサ保持部４０の外面とが密接し且つ磁性体コア１３の曲面の頂点とセンサ保持部４０の曲面の頂点とが接することによって、センサ保持部４０の曲面に形成された接着剤溜まり４２に注入されている接着剤によって、磁性体コア１３をセンサ保持部４０に固定している。
【００２８】
前記端面部３３から引き出された磁気センサ１１のリード１１ｂは、図１に示すように、略直角に２回折り曲げられ、下方に向かうリード端子１４を構成している。
また、前記側面部３４、３５から引き出された一次導体１２は、略直角に２回折り曲げられ下方に向かう一次導体１２用のリード端子１５を形成している。
前記リード端子１４および１５は、これらリード端子１４、１５の上面と、センサパッケージ２１の下面とが同一面を形成するように構成される。
【００２９】
つぎに、前記電流センサの製造工程を説明する。
図３は、図１、図２に示す電流センサ１の製造工程の手順を示したものである。
図３に示すステップＳ１で、図４に示すように、例えば、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を用いたトランスファー成形により、磁気センサ１１を構成するホール素子やその信号処理回路をＳＩＰ（Single Inline Package）タイプのパッケージに封止して、リード
フレーム５０にセンサ部５３を形成する。
【００３０】
なお、図４において（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図である。
図４に示すように、リードフレーム５０は、第１フレーム外枠５１および第２フレーム外枠５２と、フレーム外枠５１および５２間に形成された磁気センサ１１となる矩形状のセンサ部５３と、センサ部５３と第２フレーム外枠５２とを連結するリード５４と、隣接するセンサ部５３間に設けられ、第１フレーム外枠５１および第２フレーム外枠５２間を連結するリード５５とからなり、第１フレーム外枠５１、第２フレーム外枠５２、リード５４、リード５５は、銅あるいは銅合金などからなる板材を打ち抜き成形するなどして、同一板材から形成される。
【００３１】
リード５４は、矩形状のセンサ部５３の第２フレーム外枠５２と対向する辺に略均等に３つ設けられ、配線用のリードとして機能する。
リード５５は、第１フレーム外枠５１と第２フレーム外枠５２とを一体に支持し、リードフレーム５０の変形を防止する支持枠としての機能を有する。
第１フレーム外枠５１は第２フレーム外枠５２よりも幅広に形成され、第１フレーム外枠５１には、位置決め用としても機能するフレーム搬送用の送り孔５１ａが設けられている。この送り孔５１ａは、センサパッケージ２１を成形したときに、センサパッケージ２１と重ならない位置に設けられ、例えばセンサパッケージ２１を成形したときに送り孔５１ａがセンサパッケージ２１の近傍に位置するように、各センサ部５３に対応して設けられている。
【００３２】
同様に、第２フレーム外枠５２には、位置決め用としても機能するフレーム搬送用の送り孔５２ａが設けられている。この送り孔５２ａは、第２フレーム外枠５２の長手方向に複数設けられ、具体的には第２フレーム外枠５２の長手方向における、センサ部５３の中央位置と対応する位置に設けられている。
なお、ホール素子やその信号処理回路をＳＩＰタイプのパッケージに封止する工程が終了した時点では、実際には、前記センサ部５３を支持するために、前記センサ部５３と第１フレーム外枠５１との間、センサ部５３とリード５４との間にそれぞれ釣りリードが形成され、また、３本のリード５４に跨がってタイバーが形成されている。そのため、ホール素子などを封止する工程が終了した後の時点で、これら釣りリードや、タイバーを切断
する。
【００３３】
つぎに、ステップＳ２に移行し、図５に示すように、封止された磁気センサ１１に対してセンサパッケージ２１を形成するための樹脂成形を行う。この樹脂成形は、例えば、液晶ポリマーなどの熱可塑性樹脂を用いた射出成形で行い、図１において、上側部２１ｕおよび下側部２１ｄの形状に対応した形状を有する上下の金型と、コア挿入用孔２１ａの形状に対応した形状を有するコア挿入用孔形成用のピンとを用いる。このとき、センサ部５３と、リード５４の一部と、フレーム外枠５１の幅方向端部までを挟み込むように樹脂成形を行う。つまり、フレーム外枠５１の一部を一次導体１２として用いるべく、一体にモールドする。
【００３４】
この樹脂成形により、図５、図６に示すように、コア挿入用孔２１ａが形成されたセンサパッケージ２１が成形される。すなわち、図５、図６に示すように、センサ保持部４０の内部に磁気センサ１１の本体１１ａと一次導体１２の一部とが内包され、磁気センサ１１のリード端子１１ｂは端面部３３を貫通してセンサパッケージ２１外に引き出され、且つ、センサパッケージ２１のパッケージ部３０とセンサ保持部４０との間に、コア挿入用孔２１ａが形成された状態となる。
【００３５】
なお、図５において（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）はセンサパッケージ２１を背面側（開口部側）からみた斜視図であって、リードフレーム５０の一部分を示したものである。また、図６は、図５（ｃ）のＤ−Ｄ′断面図である。
つぎに、ステップＳ３に移行し、リードフレーム５０に対して電界メッキ処理を行う。
つぎに、ステップＳ４に移行し、図５（ｃ）に示すように、センサパッケージ２１のセンサ保持部４０の曲面の頂点に形成された接着剤溜まり４２に、図７に示すように、接着剤を注入する。この接着剤としては、例えば、シリコン樹脂やエポキシ樹脂のような熱硬化タイプの接着剤を用いる。接着剤の注入は、接着剤注入用のスポイト６１を用いて行い、接着剤溜まり４２の円状の凹部を利用してスポイト６１の先端を凹部の位置に位置決めした後、凹部に接着剤を注入する。凹部に注入された接着剤は溝を伝って幅方向に広がる。なお、図７は、図５（ａ）の一部について示したものである。実際には、各センサパッケージ２１に対して同様にして接着剤の注入が行われる。
【００３６】
つぎに、ステップＳ５に移行し、図８に示すように、Ｕ字状の磁性体コア１３を、センサパッケージ２１に形成された磁性体コア１３を挿入するためのコア挿入用孔２１ａに挿入する。このとき、磁性体コア１３がセンサ保持部４０と突き当たるまで挿入し、接着剤溜まり４２の接着剤と磁性体コア１３の内面とを接触させることにより、磁性体コア１３をセンサ保持部４０に固定する。なお、図８において（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図である。
【００３７】
つぎに、ステップＳ６に移行し、接着剤の硬化を行う。接着剤として、シリコン樹脂やエポキシ樹脂のような熱硬化タイプの接着剤を用いた場合には恒温槽で硬化処理を行う。
つぎに、ステップＳ７に移行し、マーキングを行う。すなわち、センサパッケージ２１の表面に、製造元や製品名などを表示するための文字や記号を表示する。
次いで、ステップＳ８に移行し、例えば打ち抜き加工を行って小片化を行う。すなわちセンサパッケージ２１毎に切断する。このとき、第１フレーム外枠５１については、リード５５の位置で切断して、第１フレーム外枠５１の一部を、センサパッケージ２１から突出した状態で残す。また、リード５５および第２フレーム外枠５２はそれぞれ接合部で切り離す。
【００３８】
そして、ステップＳ９に移行し、センサパッケージ２１から突出した第１フレーム外枠５１の一部を図１に示すようにフォーミングしてリード端子１５を形成し、同様に、セン
サパッケージ２１から突出したリード５４を図１に示すようにフォーミングしてリード端子１４を形成する。
これによって、第１フレーム外枠５１の一部を、一次導体１２とした図１に示す電流センサ１が形成されることになる。
【００３９】
次いで、ステップＳ１０に移行して電気検査を行う。これによって、電流センサ１が完成する。
ここで、上述のように、第１フレーム外枠５１の一部を一次導体１２として利用している。したがって、別途一次導体１２を設ける必要がないため、その分電流センサ１の製造工程における部品点数を削減することができる。
【００４０】
特に、第１フレーム外枠５１部分は、センサ部５３を支持するため、或いは搬送するために設けられているものであり、従来、最終的にセンサ部５３と第１フレーム外枠５１との間で切断されて廃棄されるものである。したがって、このようにリードフレーム５０の廃棄される部分を活用することになるため、リードフレーム５０の各部を有効に活用することができる。
【００４１】
また、このように、第１フレーム外枠５１の一部を一次導体１２として用いているため、電流センサ用として専用のリードフレームを新たに用意する必要はなく、従来用いられている汎用のリードフレームをそのまま利用することができる。したがって、電流センサ用としての専用のリードフレームを新たに用意する必要がない分、コスト増加を抑制することができ、結果的に低コストで実現することができる。
【００４２】
また、プリント配線基板を用いることなく実現することができ、そのため半田付けなどの必要もないため、電流センサ１の組み立てを容易に行うことができる。
また、磁気センサ１１を磁性体コア１３のＵ字型の空間内に配置する構成としたため、磁性体コア１３のＵ字により形成される空間を有効に活用することができる。したがって、その分、センサパッケージ２１の小型化を図ることができ、すなわち、電流センサ１の小型化を図ることができる。
【００４３】
また、図２、図６に示すように、センサパッケージ２１に、磁性体コア１３を挿入するためのコア挿入用孔２１ａを形成し、これを案内として磁性体コア１３を挿入するようにしているため、挿入する操作を容易に行うことができる。また、センサパッケージ２１の側面部３４、３５の開口端には、テーパ部３４ａ、３５ｂが形成され且つ、上面部３１および下面部３２はテーパ状に形成され、結果的に開口部を形成する四辺がテーパ状に形成されているため、磁性体コア１３を容易に挿入することができる。
【００４４】
特に、磁性体コア１３を、センサ保持部４０に嵌合させるためには、磁性体コア１３とセンサ保持部４０との位置決めを的確に行う必要があるが、前述のようにセンサパッケージ２１の開口部にはテーパ部が形成され、さらに、センサ保持部４０と磁性体コア１３のＵ字間に形成される空間とが略同等形状となり且つセンサ保持部４０とパッケージ部３０との間に形成される隙間は磁性体コア１３の平行部１３ａの厚さと同等程度となるようにしているため、磁性体コア１３の位置決めを容易且つ高精度に行うことができる。したがって、磁性体コア１３を自動で挿入する場合であっても、磁性体コア１３を的確に挿入することができ、操業性能を向上させることができる。
【００４５】
また、このように、センサ保持部４０と磁性体コア１３のＵ字間に形成される空間とが略同等形状となり且つセンサ保持部４０とパッケージ部３０との間に形成される隙間は磁性体コア１３の平行部１３ａの厚さと同等程度となるようにしており、すなわち隙間がより小さくなるようにしているため、一度、センサ保持部４０に磁性体コア１３を嵌合させ
たならば、磁性体コア１３の移動を制限することができる。そのため、磁性体コア１３をガタ無く正確な位置にセットしこれを維持することができる。そして、磁気センサ１１の本体１１ａと一次導体１２の一部とは、センサ保持部４０に内包されているため、磁気センサ１１と一次導体１２と磁性体コア１３との位置関係を一定に維持することができる。
【００４６】
また、センサパッケージ２１を樹脂成形により形成した後に、センサパッケージ２１に形成されたコア挿入用孔２１ａに、磁性体コア１３を挿入するようにしているため、磁性体コア１３はモールド硬化されない。また、磁性体コア１３の曲面の頂点部分のみを接着硬化させるため、周囲環境温度に変化が生じたとしても、接着硬化させた部分に応力が加わりにくい。したがって、コア割れや、ヒステリシスなどの特性悪化を生じにくくすることができる。
【００４７】
また、磁性体コア１３はコア挿入孔２１ａの開口部に対応する以外の部分は樹脂で覆われているため、外力からの衝撃を受けにくく、その結果磁性体コア１３は、コア割れや特性変動が生じにくい。
また、電流センサ１の製造工程においては、磁性体コア１３を挿入するまでの工程を、リードフレーム単位で実行することができる。そのため、製造工程を簡単にすることができ、その分コスト削減を図ることができる。
【００４８】
なお、上記実施の形態においては、図４に示すように、センサ部５３どうしの間に、比較的間隔がありこれら間にリード５５が形成されたリードフレーム５０を用いた場合について説明したが、これに限るものではない。
例えば、従来用いられている、図９（ａ）に示すような、センサ部５３どうしが比較的近接して設けられたリードフレームを用いることも可能である。この場合には、センサ部５３を一つおきに用いることによって、一次導体１２として十分な長さの第１フレーム外枠５１の一部を確保することができる。
【００４９】
また、例えば、図９（ｂ）に示すように、予めセンサ部５３間に十分間隔を開けて、リードフレームを形成することも可能である。この場合には、図９（ｂ）に示すように、センサ部５３間に、第１および第２フレーム外枠５１、５２間にわたって打ち抜き領域Ａ１を設けてもよく、また、打ち抜かずにそのまま残してもよい。
また、例えば、図９（ｃ）に示すように、センサ部５３を第１フレーム外枠５１側と第２フレーム外枠５２側とで交互に設けることによって、第１フレーム外枠５１側と第２フレーム外枠５２側とから、一次導体１２として十分な長さの第１フレーム外枠５１の一部および第２フレーム外枠５２の一部を確保することができる。この場合、リードフレーム５０に効率よくセンサ部５３を配置することができるため、一つのリードフレーム５０からより多くの電流センサ１を形成することができる。
【００５０】
さらに、例えば図９（ｄ）に示すように、第１フレーム外枠５１および第２フレーム外枠５２に一次導体１２として用いるための一次導体専用領域Ａ２をそれぞれ設けるように構成してもよい。
この場合には、第１フレーム外枠５１の一次導体専用領域Ａ２と送り穴５１ａとの間、第２フレーム外枠５２の一次導体専用領域Ａ２と送り穴５２ａとの間に、隣接するセンサ部５３の境界部分のみで連結される打ち抜き領域Ａ３をそれぞれに設ける。そして、センサパッケージ２１を成形した後、打ち抜き領域Ａ３部分で、送り穴５１ａ、５２ａが形成された側を切り離すようにすればよい。
【００５１】
また、上記実施の形態においては、磁性体コア１３として、アルファベットのＵ字状のコアを用いた場合について説明したが、これに限るものではなく、例えば、比較的角張ったアルファベットのＣ字状のコアであっても適用することができる。すなわち、センサパ
ッケージ２１を成形した後、センサパッケージ２１に形成されたコア挿入用孔２１ａに、挿入可能な形状の磁性体コア１３であれば適用することができる。
【００５２】
また、上記実施の形態においては、センサ保持部４０の断面における曲面の頂点に接着剤溜まり４２を形成し、センサ保持部４０の頂点と磁性体コア１３の断面における曲面の頂点とを固定する場合について説明したが、これに限るものではない。
例えば、端面部３３の、コア挿入用穴２１ａの一部を形成する部分に接着剤を塗布し、端面部３３と磁性体コア１３の端部とを接着するように構成してもよい。
【００５３】
この場合には、磁性体コア１３が端面部３３に接触しない状態でセンサ保持部４０により磁性体コア１３の移動が制限されないように、センサ保持部４０の長さを調整するようにすればよい。
また、例えば、コア挿入用穴２１ａに、磁性体コア１３を挿入した後、コア挿入用穴２１ａに接着剤を注入し、接着剤によってコア挿入用孔２１ａを封入することで、磁性体コア１３を固定するようにしてもよい。
【００５４】
また、上記実施の形態においては、センサパッケージ２１側に接着剤を塗布する場合について説明したがこれに限らず、例えば、磁性体コア１３側に塗布するようにしてもよい。この場合には、磁性体コア１３を、コア挿入用孔２１ａに挿入する前に、磁性体コア１３の、センサ保持部４０の頂点と接触する部分に接着剤を塗布すればよい。
また、上記実施の形態においては、磁気センサ１１となるセンサ部５３を樹脂成形する工程と、センサパッケージ２１を樹脂成形する工程とを個別に設けた場合について説明したがセンサ部５３を樹脂成形する工程とセンサパッケージ２１を樹脂成形する工程と同時に行い、一度の樹脂成形によりセンサ部５３のモールドとセンサパッケージ２１のモールドとを同時に行うようにしてもよい。
【００５５】
また、上記実施の形態においては、磁気センサ１１となるセンサ部５３をリードフレーム５０に成形する工程から行う場合について説明したが、これに限るものではなく、すでに、センサ部５３が成形されたリードフレーム５０を用いることも可能であり、この場合にはリードフレーム５０に形成されているセンサ部５３を支持するための釣りリードや、タイバーなどを切断し、図４に示すようにセンサ部５３をリード５４により片持ち状態になっている状態とした後、図３のステップＳ３以後の工程を行えばよい。
【符号の説明】
【００５６】
１ 電流センサ
１１ 磁気センサ
１２ 一次導体
１３ 磁性体コア
１４、１５ リード端子
２１ センサパッケージ
２１ａ コア挿入用孔
４０ センサ保持部
４２ 接着剤溜まり
５０ リードフレーム
５１ 第１フレーム外枠
５１ａ 送り孔
５２ 第２フレーム外枠
５２ａ 送り孔
５３ センサ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定電流導体に流れる電流値を測定する電流センサ、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、導体に流れる電流を測定する電流センサとして、被測定電流導体の周囲に発生する磁界を検出方法が知られている。
すなわち、例えばリング状の磁気コアで囲まれるように、被測定電流が流れる一次導体を配置し、磁気コアに設けたギャップ部分に磁気センサを設け、被測定電流に比例した出力電圧を得ることによって、被測定電流の大きさを測定するようになっている。
【０００３】
また、位置決め精度の向上を図るために、一次導体および検出素子搭載部、およびリードをリードフレームと一体に形成し、これらをケース内にパッケージするようにしたもの（例えば、特許文献１参照）、或いは、部品点数の削減を図るために、磁気コアとしての環状部とリードとを、リードフレームと一体に形成するようにしたもの（例えば、特許文献２参照）も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１７０６４号公報
【特許文献２】特開２００９−２７１０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の電流センサにおいては、部品点数の削減を図ることはできるものの不十分であって、より製造工程を簡略化することができ且つ低コストで実現することの可能な電流センサが望まれていた。
そこで、この発明は、上記従来の未解決の問題に着目してなされたものであり、部品点数の削減を図るとともに、より製造工程を簡略化し且つ低コストで実現することの可能な電流センサおよび電流センサの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１にかかる電流センサは、リードフレーム状態でトランスファー成形された磁気センサと、前記リードフレームのフレーム外枠の一部を用いた一次導体と、射出成形により前記磁気センサと前記一次導体とが一体にされてなるセンサパッケージと、を有し、該センサパッケージの中に、前記磁気センサと前記一次導体とを覆い、且つ断面が略Ｕ字状の磁性体コアが挿入されていることを特徴としている。
【０００７】
なお、ここでいう略Ｕ字状とは、アルファベットのＵ字状であってもよく、或いはアルファベットのＣ字状であってもよく、要は、アルファベットのＵ字やＣ字のように、一部が開放された線対称な形状を有し磁性体コアとして適用することの可能な形状であればよい。
また、本発明の請求項２にかかる電流センサの製造方法は、リードフレームに固着された磁気センサをトランスファー成形する工程と、トランスファー成形された磁気センサと前記リードフレームのフレーム外枠の一部とを一体に射出成形してセンサパッケージを形成する工程と、前記センサパッケージの中に磁性体コアを挿入する工程と、を備えること
を特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の請求項１にかかる電流センサによれば、磁気センサが形成されたリードフレームのフレーム外枠の一部を一次導体として利用するため、部品点数を削減することができる。
特に、リードフレームとして、電流センサ用として専用のリードフレームでなく、汎用のリードフレーム外枠を其のまま利用できるため、専用のリードフレームを用意する必要がなく低コストで実現することができる。
【０００９】
また、本発明の請求項２にかかる電流センサの製造方法によれば、リードフレームに固着された磁気センサをトランスファー成形し、トランスファー成形された磁気センサと前記リードフレームのフレーム外枠の一部とを一体に射出成形してセンサパッケージを形成し、形成されたセンサパッケージの中に磁性体コアを挿入して電流センサを形成するようにしたため、電流センサを容易に製造することができ、その分、コスト削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を適用した電流センサの一例を示す外観図であって、（ａ）は正面側からみた斜視図、（ｂ）は背面側からみた斜視図、（ｃ）は上面図、（ｄ）は背面図である。
【図２】（ａ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ′断面図、（ｂ）は図１（ｂ）のＢ−Ｂ′断面図、（ｃ）は図１（ｂ）のＣ−Ｃ′断面図、（ｄ）は図２（ａ）の斜視図である。
【図３】本発明を適用した電流センサの製造工程を示す処理フローである。
【図４】センサ部が形成されたリードフレームの一例であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図である。
【図５】センサパッケージが形成されたリードフレームの一例であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）はセンサパッケージが形成されたリードフレームの一部分を背面側からみた斜視図である。
【図６】図５（ｃ）のＤ−Ｄ′断面図である。
【図７】接着剤の注入工程を説明するための説明図である。
【図８】磁性体コアの挿入工程を説明するための説明図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図である。
【図９】センサ部が形成されたリードフレームのその他の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は本発明における電流センサ１の一例を示す外観図である。図１において（ａ）はリード端子側（正面側）からみた斜視図、（ｂ）は背面側（リード端子とは逆側）からみた斜視図、（ｃ）は上面図、（ｄ）は背面図である。
また、図２は電流センサ１の断面図であって、（ａ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ′断面図、（ｂ）は図１（ｂ）のＢ−Ｂ′断面図、（ｃ）は図１（ｂ）のＣ−Ｃ′断面図、（ｄ）は図２（ａ）の斜視図である。
【００１２】
図２に示すように、本発明の一実施の形態における電流センサ１は、磁気センサ１１と、電流センサ１による測定対象の電流が流れる一次導体１２と、磁性体コア１３と、磁気センサ１１に電気的に接続された複数のリード端子１４と、一次導体１２の一部であるリード端子１５とを備え、一次導体１２とリード端子１４とは、同一の板材から打ち出されて形成される。
【００１３】
電流センサ１は、図１に示すように、略直方体形状のセンサパッケージ２１内に磁気センサ１１および磁性体コア１３が収納されて構成され、センサパッケージ２１の長手方向の一方の端面（背面）２２側に、磁性体コア１３挿入用のコア挿入用孔２１ａが形成され、他方の端面（正面）２３からリード端子１４がセンサパッケージ２１外に引き出されている。
【００１４】
また、センサパッケージ２１の一対の向かい合う側面２５および２６を貫通して板状の一次導体１２が設けられ、一次導体１２を流れる電流を被測定電流として測定し、その測定結果を、リード端子１４から取り出すようになっている。
磁気センサ１１は、図２に示すように、ホール素子およびその信号処理回路がパッケージに封止されたＳＩＰ（Single Inline Package）タイプの素子で構成され、矩形状の本
体１１ａと、例えば３本のリード１１ｂとを備える。
【００１５】
一次導体１２は、板状部材で形成され、両端がセンサパッケージ２１から引き出されており、この引き出された部分が、リード端子１５を形成している。
磁性体コア１３は、例えば、フェライト材または積層鋼板、或いは、パーマロイ材からなる単板で形成される。磁性体コア１３としてフェライト材または積層鋼板を用いた場合には高速応答可能な電流センサ１を実現することができる。また、磁性体コア１３としてパーマロイ材からなる単板を用いた場合には、薄型で且つ飽和磁束密度の高い電流センサ１を実現することができる。
【００１６】
磁性体コア１３は、図２に示すように、断面がアルファベットのＵ字状に形成され、Ｕ字状の磁性体コア１３の向かい合う直線部分に対応する部分（以後、平行部という。）１３ａは平行となるように形成され、平行部１３ａは、対向する平行部１３ａとの間に形成される空間に、磁気センサ１１と一次導体１２とを磁性体コア１３の断面における長手方向に並べて収容可能な大きさに形成される。
【００１７】
Ｕ字状の磁性体コア１３の曲線部分を曲線部１３ｂとしたとき、一次導体１２は、対向する一対の平行部１３ａ間に形成される空間において曲線部１３ｂ側に設けられ、一次導体１２の長手方向と平行部１３ａの断面における長手方向とが直交し、且つ断面において一次導体１２と平行部１３ａとが平行となるように配置され、さらに一対の平行部１３ａ間の略中央となる位置に配置される。
【００１８】
一方、磁気センサ１１は、本体１１ａの、リード１１ｂとは逆側の端部が一次導体１２と対向するように配置され、且つ磁気センサ１１内に備えるホール素子が、一次導体１２を流れる電流に応じた磁界の強さを検出できる位置に配置され、図２（ａ）に示すように、本体１１ａのリード１１ｂ側の端部と磁性体コア１３の平行部１３ａの端部とが略一致するように配置される。そして、磁気センサ１１のリード１１ｂを、電流センサ１のリード端子１４として用いている。
【００１９】
これら磁気センサ１１と一次導体１２とを、図２に示すように、共にモールドすることによってセンサパッケージ２１が形成されている。
センサパッケージ２１は、図１に示すように、上側部２１ｕと下側部２１ｄとから形成され、一次導体１２および磁気センサ１１のリード１１ｂを挟んだ状態で上側部２１ｕと下側部２１ｄとを一体にモールドすることにより形成される。
【００２０】
センサパッケージ２１は、一端が開口された中空の略直方体形状のパッケージ部３０と、前記パッケージ部３０の内部に当該パッケージ部３０と一体に形成されたセンサ保持部４０とからなり、パッケージ部３０とセンサ保持部４０との間に形成される空間が、コア挿入用孔２１ａを形成している。
パッケージ部３０は前記磁性体コア１３を収容可能な大きさを有し、センサパッケージ２１の上面をなす上面部３１と、下面をなす下面部３２と、前記端面２３をなす端面部３３と、前記側面２５、２６をなす側面部３４、３５とからなる。これら上面部３１と下面部３２と端面部３３と側面部３４、３５とは樹脂で形成される。
【００２１】
上面部３１および下面部３２は、図２に示すように、上面部３１および下面部３２の外面どうしが平行となるように形成され、且つ開口端から端面部３３に近づくほど、肉厚が厚くなるテーパ状に形成される。
端面部３３側における上面部３１および下面部３２の樹脂の厚さは０．７ｍｍ程度に形成され、開口端側における樹脂の厚さは、０．５ｍｍ程度となるように形成される。
【００２２】
側面部３４、３５は、図２（ｂ）に示すように、開口部側の端部を除いて内面どうしが平行となるように形成され、開口部側の端部にはそれぞれ、コア挿入用テーパ部３４ａ、３５ａが形成されている。このコア挿入用テーパ部３４ａ、３５ａは、開口端にいくほど肉厚が薄くなるように形成され、図２（ｄ）に示すように例えば、傾斜角が２０°の角度となるように形成される。
【００２３】
側面部３４、３５の外面側には、図１に示すように、前記一次導体１２に対応する位置に、一次導体１２の幅よりもやや広い幅を有する凹部３４ｂ、３５ｂがそれぞれ形成され、また、側面部３４、３５の開口端側の外面には、比較的幅の狭い凹部３４ｃ、３５ｃがそれぞれ形成されている。
センサ保持部４０は、図２に示すように断面において、一端が曲面となる肉厚の板状に形成され、センサ保持部４０の内部に磁気センサ１１の本体１１ａと一次導体１２の一部とが内包され、磁気センサ１１のリード１１ｂは端面部３３を貫通してセンサパッケージ２１外に引き出されている。磁気センサ１１のリード１１ｂの上面位置とセンサ保持部４０の厚さ方向の中央位置と、一次導体１２の上面位置とが同一平面内に位置するように形成される。
【００２４】
センサ保持部４０の厚さは、前記磁性体コア１３の平行部１３ａ間の幅と略同一に形成され、センサ保持部４０の曲面のｒは、前記磁性体コア１３の曲面部分の内周のｒと略同一に形成される。また、センサ保持部４０の曲面の頂点からセンサ保持部４０と端面部３３との接合位置までの長さは、磁性体コア１３の曲面部分の頂点から、磁性体コア１３の端部までの長さと同一またはこれよりも長い。
【００２５】
また、センサ保持部４０の曲面の頂点となる部分には、後述の図５（ｃ）に示すように、センサ保持部４０の幅方向両端部近傍にわたって溝が形成され、当該溝の、センサ保持部４０の幅方向中央部分には、当該溝の溝幅よりも直径の大きい円状に拡張された凹部が形成されており、この凹部に接着剤を注入することにより、凹部に注入された接着剤が溝を伝って幅方向に広がって、溝と凹部とで幅方向にわたって接着剤溜まり４２を形成している。前記円状の凹部の直径は、後述の接着剤注入工程（図６）における接着剤注入用のスポイト６１の先端部の直径と同等程度に形成され、凹部を利用してスポイト６１の先端部を位置決めするようになっている。
【００２６】
上面部３１とセンサ保持部４０と下面部３２とは、上面部３１の上面とセンサ保持部４０と下面部３２の下面とが平行となるように形成され、且つ、前記端面部３３との接合位置におけるセンサ保持部４０と上面部３１とがなす隙間および、センサ保持部４０と下面部３２とがなす隙間は、磁性体コア１３の平行部１３ａ端部の厚さと略同一に形成される。
【００２７】
そして、センサパッケージ２１を形成するための樹脂成形を行った後、この樹脂成形に
よりパッケージ部３０とセンサ保持部４０との間に形成されたコア挿入用孔２１ａに、磁性体コア１３を挿入し、センサ保持部４０と磁性体コア１３とを嵌合することによって、磁性体コア１３の内面とセンサ保持部４０の外面とが密接し且つ磁性体コア１３の曲面の頂点とセンサ保持部４０の曲面の頂点とが接することによって、センサ保持部４０の曲面に形成された接着剤溜まり４２に注入されている接着剤によって、磁性体コア１３をセンサ保持部４０に固定している。
【００２８】
前記端面部３３から引き出された磁気センサ１１のリード１１ｂは、図１に示すように、略直角に２回折り曲げられ、下方に向かうリード端子１４を構成している。
また、前記側面部３４、３５から引き出された一次導体１２は、略直角に２回折り曲げられ下方に向かう一次導体１２用のリード端子１５を形成している。
前記リード端子１４および１５は、これらリード端子１４、１５の上面と、センサパッケージ２１の下面とが同一面を形成するように構成される。
【００２９】
つぎに、前記電流センサの製造工程を説明する。
図３は、図１、図２に示す電流センサ１の製造工程の手順を示したものである。
図３に示すステップＳ１で、図４に示すように、例えば、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を用いたトランスファー成形により、磁気センサ１１を構成するホール素子やその信号処理回路をＳＩＰ（Single Inline Package）タイプのパッケージに封止して、リード
フレーム５０にセンサ部５３を形成する。
【００３０】
なお、図４において（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図である。
図４に示すように、リードフレーム５０は、第１フレーム外枠５１および第２フレーム外枠５２と、フレーム外枠５１および５２間に形成された磁気センサ１１となる矩形状のセンサ部５３と、センサ部５３と第２フレーム外枠５２とを連結するリード５４と、隣接するセンサ部５３間に設けられ、第１フレーム外枠５１および第２フレーム外枠５２間を連結するリード５５とからなり、第１フレーム外枠５１、第２フレーム外枠５２、リード５４、リード５５は、銅あるいは銅合金などからなる板材を打ち抜き成形するなどして、同一板材から形成される。
【００３１】
リード５４は、矩形状のセンサ部５３の第２フレーム外枠５２と対向する辺に略均等に３つ設けられ、配線用のリードとして機能する。
リード５５は、第１フレーム外枠５１と第２フレーム外枠５２とを一体に支持し、リードフレーム５０の変形を防止する支持枠としての機能を有する。
第１フレーム外枠５１は第２フレーム外枠５２よりも幅広に形成され、第１フレーム外枠５１には、位置決め用としても機能するフレーム搬送用の送り孔５１ａが設けられている。この送り孔５１ａは、センサパッケージ２１を成形したときに、センサパッケージ２１と重ならない位置に設けられ、例えばセンサパッケージ２１を成形したときに送り孔５１ａがセンサパッケージ２１の近傍に位置するように、各センサ部５３に対応して設けられている。
【００３２】
同様に、第２フレーム外枠５２には、位置決め用としても機能するフレーム搬送用の送り孔５２ａが設けられている。この送り孔５２ａは、第２フレーム外枠５２の長手方向に複数設けられ、具体的には第２フレーム外枠５２の長手方向における、センサ部５３の中央位置と対応する位置に設けられている。
なお、ホール素子やその信号処理回路をＳＩＰタイプのパッケージに封止する工程が終了した時点では、実際には、前記センサ部５３を支持するために、前記センサ部５３と第１フレーム外枠５１との間、センサ部５３とリード５４との間にそれぞれ釣りリードが形成され、また、３本のリード５４に跨がってタイバーが形成されている。そのため、ホール素子などを封止する工程が終了した後の時点で、これら釣りリードや、タイバーを切断
する。
【００３３】
つぎに、ステップＳ２に移行し、図５に示すように、封止された磁気センサ１１に対してセンサパッケージ２１を形成するための樹脂成形を行う。この樹脂成形は、例えば、液晶ポリマーなどの熱可塑性樹脂を用いた射出成形で行い、図１において、上側部２１ｕおよび下側部２１ｄの形状に対応した形状を有する上下の金型と、コア挿入用孔２１ａの形状に対応した形状を有するコア挿入用孔形成用のピンとを用いる。このとき、センサ部５３と、リード５４の一部と、フレーム外枠５１の幅方向端部までを挟み込むように樹脂成形を行う。つまり、フレーム外枠５１の一部を一次導体１２として用いるべく、一体にモールドする。
【００３４】
この樹脂成形により、図５、図６に示すように、コア挿入用孔２１ａが形成されたセンサパッケージ２１が成形される。すなわち、図５、図６に示すように、センサ保持部４０の内部に磁気センサ１１の本体１１ａと一次導体１２の一部とが内包され、磁気センサ１１のリード端子１１ｂは端面部３３を貫通してセンサパッケージ２１外に引き出され、且つ、センサパッケージ２１のパッケージ部３０とセンサ保持部４０との間に、コア挿入用孔２１ａが形成された状態となる。
【００３５】
なお、図５において（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）はセンサパッケージ２１を背面側（開口部側）からみた斜視図であって、リードフレーム５０の一部分を示したものである。また、図６は、図５（ｃ）のＤ−Ｄ′断面図である。
つぎに、ステップＳ３に移行し、リードフレーム５０に対して電界メッキ処理を行う。
つぎに、ステップＳ４に移行し、図５（ｃ）に示すように、センサパッケージ２１のセンサ保持部４０の曲面の頂点に形成された接着剤溜まり４２に、図７に示すように、接着剤を注入する。この接着剤としては、例えば、シリコン樹脂やエポキシ樹脂のような熱硬化タイプの接着剤を用いる。接着剤の注入は、接着剤注入用のスポイト６１を用いて行い、接着剤溜まり４２の円状の凹部を利用してスポイト６１の先端を凹部の位置に位置決めした後、凹部に接着剤を注入する。凹部に注入された接着剤は溝を伝って幅方向に広がる。なお、図７は、図５（ａ）の一部について示したものである。実際には、各センサパッケージ２１に対して同様にして接着剤の注入が行われる。
【００３６】
つぎに、ステップＳ５に移行し、図８に示すように、Ｕ字状の磁性体コア１３を、センサパッケージ２１に形成された磁性体コア１３を挿入するためのコア挿入用孔２１ａに挿入する。このとき、磁性体コア１３がセンサ保持部４０と突き当たるまで挿入し、接着剤溜まり４２の接着剤と磁性体コア１３の内面とを接触させることにより、磁性体コア１３をセンサ保持部４０に固定する。なお、図８において（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図である。
【００３７】
つぎに、ステップＳ６に移行し、接着剤の硬化を行う。接着剤として、シリコン樹脂やエポキシ樹脂のような熱硬化タイプの接着剤を用いた場合には恒温槽で硬化処理を行う。
つぎに、ステップＳ７に移行し、マーキングを行う。すなわち、センサパッケージ２１の表面に、製造元や製品名などを表示するための文字や記号を表示する。
次いで、ステップＳ８に移行し、例えば打ち抜き加工を行って小片化を行う。すなわちセンサパッケージ２１毎に切断する。このとき、第１フレーム外枠５１については、リード５５の位置で切断して、第１フレーム外枠５１の一部を、センサパッケージ２１から突出した状態で残す。また、リード５５および第２フレーム外枠５２はそれぞれ接合部で切り離す。
【００３８】
そして、ステップＳ９に移行し、センサパッケージ２１から突出した第１フレーム外枠５１の一部を図１に示すようにフォーミングしてリード端子１５を形成し、同様に、セン
サパッケージ２１から突出したリード５４を図１に示すようにフォーミングしてリード端子１４を形成する。
これによって、第１フレーム外枠５１の一部を、一次導体１２とした図１に示す電流センサ１が形成されることになる。
【００３９】
次いで、ステップＳ１０に移行して電気検査を行う。これによって、電流センサ１が完成する。
ここで、上述のように、第１フレーム外枠５１の一部を一次導体１２として利用している。したがって、別途一次導体１２を設ける必要がないため、その分電流センサ１の製造工程における部品点数を削減することができる。
【００４０】
特に、第１フレーム外枠５１部分は、センサ部５３を支持するため、或いは搬送するために設けられているものであり、従来、最終的にセンサ部５３と第１フレーム外枠５１との間で切断されて廃棄されるものである。したがって、このようにリードフレーム５０の廃棄される部分を活用することになるため、リードフレーム５０の各部を有効に活用することができる。
【００４１】
また、このように、第１フレーム外枠５１の一部を一次導体１２として用いているため、電流センサ用として専用のリードフレームを新たに用意する必要はなく、従来用いられている汎用のリードフレームをそのまま利用することができる。したがって、電流センサ用としての専用のリードフレームを新たに用意する必要がない分、コスト増加を抑制することができ、結果的に低コストで実現することができる。
【００４２】
また、プリント配線基板を用いることなく実現することができ、そのため半田付けなどの必要もないため、電流センサ１の組み立てを容易に行うことができる。
また、磁気センサ１１を磁性体コア１３のＵ字型の空間内に配置する構成としたため、磁性体コア１３のＵ字により形成される空間を有効に活用することができる。したがって、その分、センサパッケージ２１の小型化を図ることができ、すなわち、電流センサ１の小型化を図ることができる。
【００４３】
また、図２、図６に示すように、センサパッケージ２１に、磁性体コア１３を挿入するためのコア挿入用孔２１ａを形成し、これを案内として磁性体コア１３を挿入するようにしているため、挿入する操作を容易に行うことができる。また、センサパッケージ２１の側面部３４、３５の開口端には、テーパ部３４ａ、３５ｂが形成され且つ、上面部３１および下面部３２はテーパ状に形成され、結果的に開口部を形成する四辺がテーパ状に形成されているため、磁性体コア１３を容易に挿入することができる。
【００４４】
特に、磁性体コア１３を、センサ保持部４０に嵌合させるためには、磁性体コア１３とセンサ保持部４０との位置決めを的確に行う必要があるが、前述のようにセンサパッケージ２１の開口部にはテーパ部が形成され、さらに、センサ保持部４０と磁性体コア１３のＵ字間に形成される空間とが略同等形状となり且つセンサ保持部４０とパッケージ部３０との間に形成される隙間は磁性体コア１３の平行部１３ａの厚さと同等程度となるようにしているため、磁性体コア１３の位置決めを容易且つ高精度に行うことができる。したがって、磁性体コア１３を自動で挿入する場合であっても、磁性体コア１３を的確に挿入することができ、操業性能を向上させることができる。
【００４５】
また、このように、センサ保持部４０と磁性体コア１３のＵ字間に形成される空間とが略同等形状となり且つセンサ保持部４０とパッケージ部３０との間に形成される隙間は磁性体コア１３の平行部１３ａの厚さと同等程度となるようにしており、すなわち隙間がより小さくなるようにしているため、一度、センサ保持部４０に磁性体コア１３を嵌合させ
たならば、磁性体コア１３の移動を制限することができる。そのため、磁性体コア１３をガタ無く正確な位置にセットしこれを維持することができる。そして、磁気センサ１１の本体１１ａと一次導体１２の一部とは、センサ保持部４０に内包されているため、磁気センサ１１と一次導体１２と磁性体コア１３との位置関係を一定に維持することができる。
【００４６】
また、センサパッケージ２１を樹脂成形により形成した後に、センサパッケージ２１に形成されたコア挿入用孔２１ａに、磁性体コア１３を挿入するようにしているため、磁性体コア１３はモールド硬化されない。また、磁性体コア１３の曲面の頂点部分のみを接着硬化させるため、周囲環境温度に変化が生じたとしても、接着硬化させた部分に応力が加わりにくい。したがって、コア割れや、ヒステリシスなどの特性悪化を生じにくくすることができる。
【００４７】
また、磁性体コア１３はコア挿入孔２１ａの開口部に対応する以外の部分は樹脂で覆われているため、外力からの衝撃を受けにくく、その結果磁性体コア１３は、コア割れや特性変動が生じにくい。
また、電流センサ１の製造工程においては、磁性体コア１３を挿入するまでの工程を、リードフレーム単位で実行することができる。そのため、製造工程を簡単にすることができ、その分コスト削減を図ることができる。
【００４８】
なお、上記実施の形態においては、図４に示すように、センサ部５３どうしの間に、比較的間隔がありこれら間にリード５５が形成されたリードフレーム５０を用いた場合について説明したが、これに限るものではない。
例えば、従来用いられている、図９（ａ）に示すような、センサ部５３どうしが比較的近接して設けられたリードフレームを用いることも可能である。この場合には、センサ部５３を一つおきに用いることによって、一次導体１２として十分な長さの第１フレーム外枠５１の一部を確保することができる。
【００４９】
また、例えば、図９（ｂ）に示すように、予めセンサ部５３間に十分間隔を開けて、リードフレームを形成することも可能である。この場合には、図９（ｂ）に示すように、センサ部５３間に、第１および第２フレーム外枠５１、５２間にわたって打ち抜き領域Ａ１を設けてもよく、また、打ち抜かずにそのまま残してもよい。
また、例えば、図９（ｃ）に示すように、センサ部５３を第１フレーム外枠５１側と第２フレーム外枠５２側とで交互に設けることによって、第１フレーム外枠５１側と第２フレーム外枠５２側とから、一次導体１２として十分な長さの第１フレーム外枠５１の一部および第２フレーム外枠５２の一部を確保することができる。この場合、リードフレーム５０に効率よくセンサ部５３を配置することができるため、一つのリードフレーム５０からより多くの電流センサ１を形成することができる。
【００５０】
さらに、例えば図９（ｄ）に示すように、第１フレーム外枠５１および第２フレーム外枠５２に一次導体１２として用いるための一次導体専用領域Ａ２をそれぞれ設けるように構成してもよい。
この場合には、第１フレーム外枠５１の一次導体専用領域Ａ２と送り穴５１ａとの間、第２フレーム外枠５２の一次導体専用領域Ａ２と送り穴５２ａとの間に、隣接するセンサ部５３の境界部分のみで連結される打ち抜き領域Ａ３をそれぞれに設ける。そして、センサパッケージ２１を成形した後、打ち抜き領域Ａ３部分で、送り穴５１ａ、５２ａが形成された側を切り離すようにすればよい。
【００５１】
また、上記実施の形態においては、磁性体コア１３として、アルファベットのＵ字状のコアを用いた場合について説明したが、これに限るものではなく、例えば、比較的角張ったアルファベットのＣ字状のコアであっても適用することができる。すなわち、センサパ
ッケージ２１を成形した後、センサパッケージ２１に形成されたコア挿入用孔２１ａに、挿入可能な形状の磁性体コア１３であれば適用することができる。
【００５２】
また、上記実施の形態においては、センサ保持部４０の断面における曲面の頂点に接着剤溜まり４２を形成し、センサ保持部４０の頂点と磁性体コア１３の断面における曲面の頂点とを固定する場合について説明したが、これに限るものではない。
例えば、端面部３３の、コア挿入用穴２１ａの一部を形成する部分に接着剤を塗布し、端面部３３と磁性体コア１３の端部とを接着するように構成してもよい。
【００５３】
この場合には、磁性体コア１３が端面部３３に接触しない状態でセンサ保持部４０により磁性体コア１３の移動が制限されないように、センサ保持部４０の長さを調整するようにすればよい。
また、例えば、コア挿入用穴２１ａに、磁性体コア１３を挿入した後、コア挿入用穴２１ａに接着剤を注入し、接着剤によってコア挿入用孔２１ａを封入することで、磁性体コア１３を固定するようにしてもよい。
【００５４】
また、上記実施の形態においては、センサパッケージ２１側に接着剤を塗布する場合について説明したがこれに限らず、例えば、磁性体コア１３側に塗布するようにしてもよい。この場合には、磁性体コア１３を、コア挿入用孔２１ａに挿入する前に、磁性体コア１３の、センサ保持部４０の頂点と接触する部分に接着剤を塗布すればよい。
また、上記実施の形態においては、磁気センサ１１となるセンサ部５３を樹脂成形する工程と、センサパッケージ２１を樹脂成形する工程とを個別に設けた場合について説明したがセンサ部５３を樹脂成形する工程とセンサパッケージ２１を樹脂成形する工程と同時に行い、一度の樹脂成形によりセンサ部５３のモールドとセンサパッケージ２１のモールドとを同時に行うようにしてもよい。
【００５５】
また、上記実施の形態においては、磁気センサ１１となるセンサ部５３をリードフレーム５０に成形する工程から行う場合について説明したが、これに限るものではなく、すでに、センサ部５３が成形されたリードフレーム５０を用いることも可能であり、この場合にはリードフレーム５０に形成されているセンサ部５３を支持するための釣りリードや、タイバーなどを切断し、図４に示すようにセンサ部５３をリード５４により片持ち状態になっている状態とした後、図３のステップＳ３以後の工程を行えばよい。
【符号の説明】
【００５６】
１ 電流センサ
１１ 磁気センサ
１２ 一次導体
１３ 磁性体コア
１４、１５ リード端子
２１ センサパッケージ
２１ａ コア挿入用孔
４０ センサ保持部
４２ 接着剤溜まり
５０ リードフレーム
５１ 第１フレーム外枠
５１ａ 送り孔
５２ 第２フレーム外枠
５２ａ 送り孔
５３ センサ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフレーム状態でトランスファー成形された磁気センサと、
前記リードフレームのフレーム外枠の一部を用いた一次導体と、
射出成形により前記磁気センサと前記一次導体とが一体にされてなるセンサパッケージと、を有し、
該センサパッケージの中に、前記磁気センサと前記一次導体とを覆い、且つ断面が略Ｕ字状の磁性体コアが挿入されていることを特徴とする電流センサ。
【請求項２】
リードフレームに固着された磁気センサをトランスファー成形する工程と、
トランスファー成形された磁気センサと前記リードフレームのフレーム外枠の一部とを一体に射出成形してセンサパッケージを形成する工程と、
前記センサーパッケージの中に磁性体コアを挿入する工程と、を備えていることを特徴とする電流センサの製造方法。
【請求項１】
リードフレーム状態でトランスファー成形された磁気センサと、
前記リードフレームのフレーム外枠の一部を用いた一次導体と、
射出成形により前記磁気センサと前記一次導体とが一体にされてなるセンサパッケージと、を有し、
該センサパッケージの中に、前記磁気センサと前記一次導体とを覆い、且つ断面が略Ｕ字状の磁性体コアが挿入されていることを特徴とする電流センサ。
【請求項２】
リードフレームに固着された磁気センサをトランスファー成形する工程と、
トランスファー成形された磁気センサと前記リードフレームのフレーム外枠の一部とを一体に射出成形してセンサパッケージを形成する工程と、
前記センサーパッケージの中に磁性体コアを挿入する工程と、を備えていることを特徴とする電流センサの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２０２７２０（Ｐ２０１２−２０２７２０Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６５０１０（Ｐ２０１１−６５０１０）
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（３０３０４６２７７）旭化成エレクトロニクス株式会社 (840)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（３０３０４６２７７）旭化成エレクトロニクス株式会社 (840)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]