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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Anschlussbox für ein Solarzellenpanel
zum Herstellen einer gegenseitigen elektrischen Verbindung zwischen
einer Vielzahl von Solarzellenpanels. Insbesondere betrifft die vorliegende
Erfindung eine Anschlussbox für
ein Solarzellenpanel, welche den Temperaturanstieg einer Bypassdiode,
die in einem Inneren einer Anschlussbox enthalten ist, durch effizientes Übertragen
der Wärme,
die durch die Bypassdiode erzeugt wird, an Anschlussplatten und
schnelles Übertragen
der Wärme
zu einem großen
Bereich über
die Anschlussplatten, effektiv einschränken kann.
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Wie
in einer schematischen Innenansicht der 1 illustriert, von welcher der Deckel
entfernt wurde, besitzt eine Anschlussbox für ein Solarzellenpanel im Allgemeinen
so einen Aufbau, dass eine Vielzahl von Anschlussplatten 4 und äußeren Anschlusskabeln 5,
die mit diesen Anschlussplatten 4 verbunden sind, in einem
Inneren eines Boxkörpers 3 angeordnet
sind, welcher ein geformter, aus einem Harz hergestellter Gegenstand
ist, der eine geringe Wärmeleitfähigkeit
besitzt. Bodenplattenöffnungen 2 sind
in einer Bodenplatte 1 des Boxkörpers vorgesehen, um eine Stromentnahmeleitung
von dem Solarzellenpanel an die Anschlussplatten 4 anzuschließen, indem
die Leitung in das Innere des Boxkörpers durchgeleitet wird. Zwischen
den Anschlussplatten 4 ist auch eine Bypassdiode 6 zum
Herstellen einer gegenseitigen Verbindung zwischen den Anschlussplatten 4 vorgesehen.
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Die
in 1 gezeigte Anschlussbox
für das
Solarzellenpanel besitzt zwei Anschlussplatten. Jedoch ist die Anzahl
von Anschlussplatten nicht auf zwei beschränkt, und eine Anschlussbox
für ein
Solarzellenpanel, welche mindestens drei Anschlussplatten umfasst,
ist auch herkömmlich
bekannt. Solch eine Anschlussbox, die mindestens drei Anschlussplatten
umfasst, ist beispielsweise für
die Verwendung in einem Solarzellenpanel einer Bauart vorgesehen,
bei der ein Solarzellenpanel in mindestens zwei Zellen zur Anpassung
von Spannung oder Strom aufgeteilt ist und bei der mindestens zwei
Paare positiver Elektroden und negativer Elektroden aus einem Solarzellenpanel
herausgeführt
sind. Als ein Beispiel davon zeigt 2 eine
schematische Ansicht eines Inneren einer Anschlussbox mit vier Anschlussplatten,
von der die Deckelplatte entfernt wurde. In 2 repräsentieren die gleichen Zeichen
wie in 1 die gleichen
Elemente. In der Anschlussbox der 2 sind
vier Anschlussplatten 4 in dem Boxkörper angeordnet und drei Paare
positiver Elektroden und negativer Elektroden, die jeweils aus vier
Bodenplattenöffnungen 2 herausragen,
die in einer Bodenplatte 1 des Boxkörpers vorgesehen sind, sind
mit diesen Anschlussplatten 4 verbunden. Insbesondere ragen
jeweils eine positive Elektrode und eine negative Elektrode aus
den Bodenplattenöffnungen
an den zwei Enden heraus und sind mit den entsprechenden Anschlussplatten
an den zwei Enden verbunden. Eine positive Elektrode und eine negative
Elektrode ragen von jeder der zwei Bodenplattenöffnungen heraus, welche innerhalb
der zwei Enden positioniert sind, und sind mit jeder der zwei Anschlussplatten
verbunden, die innerhalb der zwei Enden positioniert sind. Hier
ist die Verkabelung zwischen den positiven Elektroden, den negativen
Elektroden und den Anschlussplatten nicht auf das oben beschriebene
Beispiel beschränkt
und es sind natürlich
auch andere Verkabelungsmethoden möglich. In der Anschlussbox
der 2 ist auch eine
Bypassdiode 6 zwischen jedem Paar benachbarter Anschlussplatten
elektrisch angeschlossen, das heißt, dass insgesamt drei Bypassdioden 6 zwischen
den Anschlussplatten elektrisch angeschlossen sind.
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Diese
Bypassdioden dienen dazu, den elektrischen Strom, der durch Anlegen
einer Sperrrichtungsspannung von einem äußeren Anschlusskabel an das
andere äußere Anschlusskabel
dann erzeugt wird, wenn eine elektromotorische Kraft eines Solarzellenpanels
abnimmt, kurzzuschließen.
In einem Solarzellenpanel kann es vorkommen, dass die elektromotorische
Kraft des Panels aufgrund verschiedener Gründe abnimmt. Wenn beispielsweise
ein Teil der Zellen, die das Solarzellenpanel bilden, durch Aufprall
eines massiven Gegenstands, wie z.B. eines Steins, zerstört wird,
oder wenn der Einfall von Sonnenlicht in einem Teil der Zellen, welche
das Solarzellenpanel bilden, durch Einfluss eines Gebäudeschattens,
von Schneefall oder Ähnlichem blockiert
wird, nimmt die elektromotorische Kraft in dem Solarzellenpanel
ab. In diesem Fall wird die Spannung, welche in anderen Solarzellenpanels
erzeugt wird, die normalerweise elektrische Energie erzeugen, in
einer Form einer Sperrrichtungsspannung an dem Solarzellenpanel
angelegt, das eine verringerte elektromotorische Kraft besitzt.
Dies verringert nicht nur den Betrag elektrischer Energieerzeugung
der gesamten Solarzellenpanels, sondern erzeugt auch ein anormales
Wärmeerzeugungsphänomen (Wärmestau)
in dem Solarzellenpanel, das eine verringerte elektromotorische
Kraft besitzt. Die Bypassdioden sind vorgesehen, um solch eine Ver ringerung
des Betrags an elektrischer Energieerzeugung und eine Erzeugung
eines abnormalen Wärmeerzeugungsphänomens zu
verhindern, und dienen dazu, den elektrischen Strom zu der Zeit
des Anlegens einer Sperrrichtungsspannung von einem Anschlusskabel
an das andere Anschlusskabel kurzzuschließen, um das Solarzellenpanel
zu umgehen, welches eine verringerte elektromotorische Kraft besitzt.
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Indessen,
wenn eine Bypassdiode die oben genannte Funktion ausübt, fließt ein beträchtlicher
elektrischer Strom in der Durchlassrichtung der Diode, und die Bypassdiode
erzeugt intensiv Wärme,
so dass die Temperatur davon eine geeignete Betriebstemperatur zur
Verwendung der Diode übersteigen
kann. Wenn die Temperatur der Diode ihre geeignete Betriebstemperatur übersteigt,
kann nicht nur die Diode aufhören
als eine Diode zu funktionieren (thermische Instabilität), sondern
können
auch die Diode und die äußere Beschaltung davon
zerstört
werden. Selbst wenn die Diode und die äußere Beschaltung davon nicht
zerstört
werden, kann auch das Leben der Diode sehr kurz werden, wenn solch
eine thermische Instabilität
wiederholt auftritt. Daher muss die Wärme, die zu der Zeit des Betriebs
der Bypassdiode erzeugt wird, effektiv abgeführt werden, so dass die Temperatur
davon nicht die geeignete Betriebstemperatur der Bypassdiode übersteigen
kann.
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In
Bezug auf dieses Problem haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung
kürzlich
eine Technik zum schnellen Übertragen
der Wärme,
die durch eine Bypassdiode erzeugt wird, an einen großen Bereich über eine Anschlussplatte,
entwickelt, indem die Bypassdiode direkt in thermischen Kontakt
mit einer Anschlussplatte gebracht wird (siehe japanische Patentanmeldung
Nr. 2004-060093). Diese Technik funktioniert so, dass mindestens
eine Anschlussplatte von einer Vielzahl von Anschlussplatten in
einer Anschlussbox auf ein Maß vergrößert wird,
das eine Bypassdiode in einer Ebene stützen kann, und dass mindestens
eine Anschlussplatte in thermischem Kontakt mit der Bypassdiode
gehalten wird.
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Jedoch,
wenn eine Anschlussbox, welche solch einen Aufbau besitzt, tatsächlich hergestellt
wird, um einen Einschränkungseffekt
eines Temperaturanstiegs der Bypassdiode zu messen, wurde herausgefunden, dass
der erhaltene Effekt nicht so hervorragend ist wie erwartet. Daher
gibt es einen Bedarf an einer weiteren Verbesserung des Einschränkungseffekts
eines Temperaturanstiegs einer Bypassdiode einer Anschlussbox, welche
solch einen Aufbau besitzt.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der vorgenannten Umstände des
Standes der Technik erfunden, und eine Aufgabe davon ist eine weitere
Verbesserung eines Einschränkungseffekts
eines Temperaturanstiegs einer Bypassdiode in einer Anschlussbox
für ein
Solarzellenpanel, in der mindestens eine Anschlussplatte auf ein
Maß vergrößert ist,
das die Bypassdiode in einer Ebene stützen kann, und in der die mindestens
eine Anschlussplatte und die Bypassdiode thermisch kontaktiert sind.
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Um
die vorgenannten Probleme zu lösen,
haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung eifrige Studien über die
Gründe
gemacht, warum der Einschränkungseffekt
eines Temperaturanstiegs der Bypassdiode in einer Anschlussbox,
welche den oben beschriebenen Aufbau besitzt, etwas schlechter als
der erwartete ist. Als Ergebnis haben die Erfinder herausgefunden,
dass die Gründe
in den Mitteln zum Erzeugen des Zustands thermischen Kontakts zwischen
der Bypassdiode und der Anschlussplatte liegen. Und zwar brachten
die Erfinder beim Erzeugen eines Zustands thermischen Kontakts zwischen der
Bypassdiode und der Anschlussplatte die Bodenoberfläche der
Bypassdiode mit der Anschlussplatte durch Aufbringen eines thermisch
leitfähigen Silikonfetts
auf die Bodenoberfläche
der Bypassdiode in Kontakt, in gleicher Art und Weise wie in dem
herkömmlich
verwendeten Verfahren des Befestigens einer Bypassdiode an einer
Wärmeableitungsplatte,
und befestigten die zwei mit einer Schraube. Der Grund, warum Silikonfett
aufgebracht wird, liegt im Verhindern der Bildung einer Luftschicht
zwischen der Bodenoberfläche
der Bypassdiode und der Anschlussplatte. Die thermische Leitfähigkeit
dieses Silikonfetts ist wesentlich höher als die des Harzes oder Ähnlichem,
welches den Boxkörper
der Anschlussbox bildet, ist aber nicht so hoch wie die eines Metalls.
Aus diesem Grund haben die vorliegenden Erfinder gedacht, dass die
Effizienz der Wärmeübertragung
von der Bypassdiode zu der Anschlussplatte nicht ausreichend hoch
ist, so dass selbst wenn eine Anschlussplatte, welche einen ausreichend großen Bereich
besitzt, verwendet wird, die Wärmeübertragung
und Wärmeableitungsfähigkeit
der Anschlussplatte nicht ausreichend genutzt wird. Daher haben
die vorliegenden Erfinder weitere Studien über die Mittel zum Erzeugen
eines Zustands effektiven thermischen Kontakts zwischen der Bypassdiode
und der Anschlussplatte durchgeführt,
und haben unerwartet herausgefunden, dass die Bypassdiode mit der
Anschlussplatte durch Löten
der Bypassdiode an die Anschlussplatte effektiv thermisch kontaktiert
werden kann, wodurch letztendlich die vorliegende Erfindung vervollständigt wird.
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Und
zwar ist die vorliegende Erfindung eine Anschlussbox für ein Solarzellenpanel,
umfassend eine Vielzahl von Anschlussplatten und eine Bypassdiode,
die eine gegenseitige Verbindung zwischen der Vielzahl von Anschlussplatten
herstellt, wobei mindestens eine Anschlussplatte auf ein Maß vergrößert ist,
das die Bypassdiode in einer Ebene stützen kann, und wobei die mindestens
eine Anschlussplatte und die Bypassdiode thermisch kontaktiert sind,
dadurch gekennzeichnet, dass der Zustand thermischen Kontakts zwischen
der mindestens einen Anschlussplatte und der Bypassdiode durch Löten der
Bypassdiode an die mindestens eine Anschlussplatte erreicht wird.
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In
einem Ausführungsbeispiel
der Anschlussbox der vorliegenden Erfindung ist die Bypassdiode
eine Gehäusediode
(engl. package diode) der nicht isolierenden Bauart, wobei die Bypassdiode
an einem Teil eines Leiterrahmens (engl. lead frame) einer Bodenoberfläche davon
an die mindestens eine Anschlussplatte gelötet ist, der nicht mit einem
isolierenden Harz bedeckt ist. Ferner ist in einem anderen Ausführungsbeispiel
der Anschlussbox der vorliegenden Erfindung die Bypassdiode eine
blanke Chipdiode (engl. bare chip diode), wobei die Bypassdiode
an einem Teil eines Leiterstücks
davon an die mindestens eine Anschlussplatte gelötet ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Ansicht eines Inneren einer herkömmlichen
Anschlussbox, welche zwei Anschlussplatten umfasst, von der eine
Deckelplatte entfernt ist.
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2 ist
eine schematische Ansicht eines Inneren einer herkömmlichen
Anschlussbox, welche vier Anschlussplatten umfasst, von der eine
Deckelplatte entfernt ist.
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3 ist
eine konzeptionelle schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels
einer Anschlussbox für
ein Solarzellenpanel gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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4a bis 4d sind
schematische Ansichten, welche eine Struktur einer Gehäusediode
zeigen.
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5 ist
eine konzeptionelle schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels
einer Anschlussbox für
ein Solarzellenpanel gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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6 ist
eine schematische Ansicht, welche eine Struktur einer blanken Chipdiode
zeigt.
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7 ist
eine schematische Ansicht, welche eine Struktur von Musterbauteilen
A bis C zeigt, die in den Beispielen hergestellt werden.
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8 zeigt
ein Verfahren zum Messen einer Diodenoberflächentemperatur der Musterbauteile
A bis C.
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BESTE FORM ZUM AUSFÜHREN DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist eine Anschlussbox für ein Solarzellenpanel, umfassend
eine Vielzahl von Anschlussplatten und eine Bypassdiode, die eine
gegenseitige Verbindung zwischen der Vielzahl von Anschlussplatten
herstellt, wobei mindestens eine Anschlussplatte auf ein Maß vergrößert ist,
das die Bypassdiode in einer Ebene stützen kann, und wobei die mindestens
eine Anschlussplatte und die Bypassdiode thermisch kontaktiert sind,
wie von den Anmeldern in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2004-060093
vorgeschlagen, wo ein Verfahren zum Befestigen der Bypassdiode an
der Anschlussplatte formuliert wird, so dass die thermische Leitfähigkeit
von der Bypassdiode zu der Anschlussplatte durch Erzeugen des Zustands
thermischen Kontakts zwischen der Anschlussplatte und der Bypassdiode
nicht durch Befestigen der Bypassdiode an der Anschlussplatte mit
einer Schraube sondern durch Löten
der Bypassdiode an die Anschlussplatte bedeutend verbessert wird.
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Die
Bypassdiode, die in einer Anschlussbox der vorliegenden Erfindung
eingesetzt wird, kann entweder eine Gehäusediode oder eine blanke Chipdiode
sein, die allgemein in einer Anschlussbox für ein Solarzellenpanel eingesetzt
wer den. In der vorliegenden Beschreibung wird zuerst der Fall der
Verwendung einer Gehäusediode
in Bezug auf die 3 und 4 beschrieben
werden, und dann wird der Fall der Verwendung einer blanken Chipdiode
in Bezug auf die 5 und 6 beschrieben
werden.
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3 ist
eine schematische Innenansicht, welche eine Anordnung von Anschlussplatten
und Bypassdioden in einer Anschlussbox der vorliegenden Erfindung
in dem Fall der Verwendung von Gehäusedioden als die Bypassdioden
zeigt. In 3 werden zur Vereinfachung der
Beschreibung die anderen Komponenten (Boxkörper, äußere Verbindungskabel und Ähnliches),
welche die Anschlussbox der vorliegenden Erfindung bilden, nicht
dargestellt. In 3 repräsentiert das Bezugszeichen 4 Anschlussplatten,
die aus Kupfer oder einer Kupfer enthaltenden Legierung, wie z.B.
Messing, hergestellt sind. In dem in 3 gezeigten
Ausführungsbeispiel
gibt es vier Anschlussplatten, von denen eine Anschlussplatte an
dem linken Ende eine ebene Dimension ähnlich zu der einer Herkömmlichen
besitzt, und die anderen drei Anschlussplatten sind auf ein Maß vergrößert, das
die Bypassdiode 6 in einer Ebene stützen kann. An diesen drei Anschlussplatten
sind drei Gehäusedioden 6 angeordnet,
um jeweils in einem thermischen Kontaktzustand mit den Anschlussplatten
zu sein. Von jeder der Gehäusedioden 6 erstrecken
sich zwei Diodenanschlüsse 7.
Von diesen ist ein Anschluss 7 elektrisch mit der Anschlussplatte 4 verbunden,
an der die Gehäusediode
gestützt
wird, und der andere Anschluss 7 ist elektrisch mit einer
Anschlussplatte verbunden, die an diese Anschlussplatte angrenzt.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
der Anschlussbox der vorliegenden Erfindung wird der thermische Kontaktzustand
der Gehäusediode 6 mit
der Anschlussplatte 4 durch Löten der Gehäusediode an die Anschlussplatte
an dem Teil des Leiterrahmens der Bodenoberfläche der Gehäusediode hergestellt. Was Gehäusedioden
betrifft, gibt es Gehäusedioden
isolierender Bauart und Gehäusedioden
nicht isolierender Bauart. Die vorliegende Erfindung setzt die Gehäusedioden
der nicht isolierenden Bauart ein.
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Hier
wird eine Gehäusediode
schematisch beschrieben werden. Wie in 4a illustriert,
welche eine schematische Innenansicht einer Gehäusediode ist, von der eine
Oberflächenharzabdeckung
entfernt wurde, wobei die Gehäusediode
im Wesentlichen so eine Struktur besitzt, dass ein Chip aus einem
Siliziumelement, das als ein Diodenfunktionsteil dient, an einen
Leiterrahmen montiert ist, der aus einem Metall hergestellt ist. Die
zwei Pole des Chips sind elektrisch mit den zwei Diodenanschlüssen verbunden,
direkt (der Anschluss auf der rechten Seite) oder indirekt über den
Leiterrahmen (der Anschluss auf der linken Seite). Hier wird in 4a die
elektrische Verbindung zwischen den Diodenanschlüssen und den zwei Polen der
Chips durch eine Leitung (Drahtanschlussbauart) hergestellt; jedoch
werden auch eine Anschluss/Rahmen integrierte Bauart, auf der linken
Seite der 4b gezeigt, und eine Zwischenbauart,
auf der rechten Seite der 4b gezeigt,
hergestellt. Der Leiterrahmen, an dem der Chip und die Diodenanschlüsse in dieser
Weise montiert werden, werden vollständige Produkte werden, indem
sie mit einem isolierenden Harz in der Umgebung abgedeckt werden,
wie in 4c illustriert.
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Die
Gehäusedioden
können
in die oben genannten zwei Bauarten klassifiziert werden, abhängig vom Abdeckungsgrad
mit einem isolierenden Harz. Eine Gehäusediode, bei der die Umgebung
des Leiterrahmens vollständig
mit einem isolierenden Harz abgedeckt ist, ist eine Gehäusediode
der isolierenden Bauart, und eine Gehäusediode, bei der ein Teil
des Leiterrahmens, der aus Metall hergestellt ist, exponiert ist,
durch Belassen eines Teils, der nicht mit einem isolierenden Harz
an der Bodenoberfläche
des Leiterrahmens abgedeckt ist, ist eine Gehäusediode der nicht isolierenden
Bauart, wie in 4d illustriert.
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Die
Anschlussbox dieses Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass von
den zwei Bauarten der Gehäusedioden
der isolierenden Bauart und der nicht isolierenden Bauart, die Gehäusediode
nicht isolierender Bauart eingesetzt wird, und der exponierte Leiterrahmen,
der aus einem Metall hergestellt ist, an der Diodenbodenoberfläche an die
Anschlussplatte gelötet
wird. Die Gehäusediode
der nicht isolierenden Bauart kann nicht gelötet werden, da sie bis zu der
Bodenoberfläche
mit Harz abgedeckt ist. Andererseits ist bei der Gehäusediode
der nicht isolierenden Bauart der Leiterrahmen, der aus Metall hergestellt
ist, am Bodenteil exponiert, so dass er an diesem Teil an die Anschlussplatte
gelötet
werden kann. In diesem Fall, da der Diodenchip und die Anschlussplatte über den
Leiterrahmen, der aus Metall hergestellt ist, und ein Metall (Legierung)
aus einem Lötmetall
thermisch verbunden sind, kann die Wärme, welche durch den Diodenchip
erzeugt wird, effektiv an die Anschlussplatte übertragen werden. Hier wird
in 3 der Diodenanschluss 7 auf der rechten
Seite der Gehäusediode 6 elektrisch
mit der Anschlussplatte 4 verbunden, welche die Diode stützt. Jedoch
wird in diesem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung die Gehäusediode 6 auch mit
der Anschlussplatte 4 über
den Leiterrahmen an der Bodenoberfläche, der aus Metall hergestellt
ist, elektrisch verbunden, so dass der Anschluss 7 auf
der rechten Seite der Gehäusediode 6 nicht
mit der Anschlussplatte 4 verbunden werden muss, und weggelassen
werden kann.
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Herkömmlich wurde
im Bereich der Computeranwendungen, durch Anschließen eines
Wärme ableitenden
Elements, wie z.B. einer Wärme
ableitende Rippe, an den Teil des Leiterrahmens, der aus Metall
hergestellt ist, welcher nicht mit einem Harz abgedeckt ist, eine
Gehäusediode
einer nicht isolierenden Bauart eingesetzt, um die Wärme, welche
durch die Diode erzeugt wird, über
den Leiterrahmen an das Wärme
ableitende Element zu übertragen.
Hier wurde die Verbindung zwischen dem Teil, an dem der Leiterrahmen
exponiert ist, und dem Wärme
ableitenden Element herkömmlich
durch Aufbringen von Silikonfett auf den Teil, an dem der Leiterrahmen
exponiert ist, hergestellt, und wurde mit einer Schraube befestigt.
Wie in 4d illustriert ist es nicht
so, dass die Bodenoberfläche
der Gehäusediode
der nicht isolierenden Bauart überhaupt
nicht mit einem Harz bedeckt ist, und die Umgebung des Leiterrahmens
und die Umrandung des Befestigungslochs sind mit Harz bedeckt. Da
hier das Lötmetall
Harz abstößt, ist
das Löten
an die Anschlussplatte im Bereich des Harzes unmöglich. Daher, selbst wenn das
Löten zum
Herstellen einer Verbindung zwischen dem exponierten Teil des Leiterrahmens
und dem Wärme
ableitenden Element eingesetzt wird, ist es nicht möglich das
zu formen, was ein Verkleidungsübergang
(engl. fillet) genannt wird, so dass die Lötfestigkeit nicht auf ein ausreichendes
Niveau verbessert werden kann. Aus diesem Grund wurde es herkömmlich als
ungeeignet betrachtet, Löten
zum Herstellen einer Verbindung zwischen dem exponierten Teil des
Leiterrahmens und dem Wärme
ableitenden Element einzusetzen. Im Gegensatz dazu haben die vorliegenden
Erfinder herausgefunden, dass in dem Fall einer Bypassdiode, die
innerhalb einer Anschlussbox für
ein Solarzellenpanel eingesetzt wird, nachdem sie an der Anschlussplatte
befestigt wurde, die Umgebung weiter mit einem isolierenden Harz
abgedichtet wird, so dass auch wenn die Lötfestigkeit selbst zwischen
dem exponierten Teil des Leiterrahmens und der Anschlussplatte nicht
ausreichend hoch ist, es kein Problem als ein Produkt gibt. Dann
haben die vorliegenden Erfinder auf Basis dieser Kenntnis bestätigt, dass
es in dem Fall einer Bypassdiode, die innerhalb einer Anschlussbox für ein Solarzellenpanel
eingesetzt wird, möglich
ist, Löten
zum Herstellen einer thermischen Verbindung zwischen dem exponierten
Teil des Leiterrahmens und der Anschlussplatte einzusetzen.
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Als
Nächstes
zeigt 5 eine schematische Innenansicht einer Anordnung
von Anschlussplatten und Bypassdioden in einer Anschlussbox der
vorliegenden Erfindung in dem Fall des Einsatzes von blanken Chipdioden
als die Bypassdioden. In 5 werden zur Vereinfachung der
Beschreibung in der gleichen Weise wie in 3 die anderen
Komponenten (Boxkörper, äußere Verbindungskabel
und Ähnliches),
welche die Anschlussbox der vorliegenden Erfindung bilden, nicht
dargestellt. In 5 repräsentiert das Bezugszeichen 4 Anschlussplatten,
welche aus Kupfer oder einer Kupfer enthaltenden Legierung, wie
z.B. Messing, hergestellt sind. In dem in 5 gezeigten
Ausführungsbeispiel
gibt es vier Anschlussplatten, von denen eine Anschlussplatte an
dem linken Ende eine ebene Dimension ähnlich zu der einer Herkömmlichen
besitzt, und die anderen drei Anschlussplatten auf ein Maß vergrößert sind,
das die Bypassdioden 6 in einer Ebene stützen kann.
An diesen drei Anschlussplatten sind drei blanke Chipdioden 6 angeordnet,
um jeweils in einem thermischen Kontaktzustand mit den Anschlussplatten
zu sein. Von den zwei Leiterstücken 8 jeder
der blanken Chipdioden 6 ist ein Leiterstück 8 elektrisch
mit den Anschlussplatte 4 verbunden, an der die blanke
Chipdiode angeordnet ist, und das andere Leiterstück 8 ist
elektrisch mit einer Anschlussplatte verbunden, welche an diese
Anschlussplatte angrenzt.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
der Anschlussbox der vorliegenden Erfindung wird der thermische Kontaktzustand
der blanken Chipdiode 6 mit der Anschlussplatte 4 durch
Löten der
blanken Chipdiode an die Anschlussplatte an einem Teil des Leiterstücks der
blanken Chipdiode erzeugt.
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Hier
wird eine blanke Chipdiode schematisch beschrieben werden. Wie in 6 illustriert
besitzt die blanke Chipdiode im Wesentlichen solch eine Struktur,
dass ein Chip aus einem Siliziumelement, welches als ein Diodenfunktionsteil
dient, zwischen zwei Leiterstücken,
welche aus Metall hergestellt sind, eingelegt wird. Die zwei Pole
des Chips werden jeweils mit den zwei Leiterstücken elektrisch verbunden.
Im Gegensatz zu den Gehäusedioden
werden die blanken Chipdioden geliefert wie sie sind, als vollständige Produkte
ohne mit einem isolierenden Harz in der Umgebung bedeckt zu sein.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
der Anschlussbox der vorliegenden Erfindung kann die Wärme, welche durch
den Diodenchip erzeugt wird, effizient an die Anschlussplatte übertragen
werden, durch Löten
des exponierten blanken Leiterstücks
der blanken Chipdiode an die Anschlussplatte. Hier kann im Gegensatz
zu Gehäusedioden
eine blanke Chipdiode irgendeiner Bauart in der vorliegenden Erfindung
eingesetzt werden.
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Die
Sorte des Lötmetalls,
welches zum Löten
in der Anschlussbox der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann
geeignet gemäß den Materialien
des Leiterrahmens, der aus Metall hergestellt ist, der Leiterstücke und
der Anschlussplatten, welche verbunden werden sollen, ausgewählt werden.
Als eine Form des Lötmetalls
gibt es ein Fadenlötmetall
in einer Fadenform, ein Stangenlötmetall
in einer Block- oder Blechform, eine Lötpaste (engl. cream solder)
in einer Pastenform oder Ähnliches.
Von diesen ist es bevorzugt eine Lötpaste in einer Pastenform
zu verwenden im Hinblick auf die Leichtigkeit bei der Handhabung.
In Bezug auf den Schmelzpunkt des Lötmetalls ist ein Lötmetall
mit einem vergleichsweise niedrigen Schmelzpunkt von ungefähr 200°C bevorzugt.
In einem Inneren der Diode wird Lötmetall zum Herstellen einer
Verbindung zwischen dem Chip und dem Leiterrahmen, Leiterstücken oder Ähnlichem
verwendet; jedoch ist dieses Lötmetall
ein sogenanntes "Hochtemperaturlötmetall", welches einen Schmelzpunkt
von ungefähr
350°C besitzt.
Daher kann man durch Bestimmen eines Lötmetalls, welches zum Herstellen
einer Verbindung zwischen dem Leiterrahmen oder Leiderstücken und
der Anschlussplatte eingesetzt wird, das einen Schmelzpunkt von
ungefähr 200°C haben soll,
die Befürchtung
beseitigen, ein Hindernis für
die Funktion als eine Diode zu erzeugen, welches durch Schmelzen
des Lötmetalls
im Inneren der Diode mit der Wärme
zum Zeitpunkt des Lötens
des Leiterrahmens oder des Leiterstücks an die Anschlussplatte
verursacht wird.
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Ein
Verfahren zum Löten
zwischen der Anschlussplatte und der Bypassdiode in der Anschlussbox
der vorliegenden Erfindung ist wie folgt. Zuerst wird eine Lötpaste durch
Siebdruck oder mit einem Spender auf eine vorbestimmte Diodenbefestigungsstelle
auf einer Anschlussplatte aufgebracht. Dann wird eine Diode darauf
angeordnet, so dass die zu lötende
Stelle (der Teil des Leiterrahmens, wo die Bodenoberfläche in dem
Fall einer Gehäusediode
einer nicht isolierenden Bauart exponiert ist; der Teil der Leiterstücke in dem
Fall einer blanken Chipdiode) mit der Lötpaste in Kontakt sein wird.
Danach wird die Lötpaste
auf eine vorbestimmte Temperatur für eine vorbestimmte Zeitdauer
in einem Heizofen oder auf einer heißen Platte erwärmt, um
die Lötpaste
zu schmelzen, gefolgt von Abkühlen,
um eine Legierung bildende Reaktion jeweils zwischen der Anschlussplatte und
dem Lötmetall
und zwischen der Diode und dem Lötmetall
zu verursachen, wodurch die Anschlussplatte mit der Diode verbunden
wird.
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Als
Nächstes
wird ein Verfahren zum Herstellen einer Anschlussbox der vorliegenden
Erfindung beschrieben werden, während
es mit einem herkömmlichen
Verfahren des Herstellens einer Anschlussbox verglichen wird. In
einem herkömmlichen
Verfahren des Herstellens einer Anschlussbox wird die Bypassdiode
befestigt, nachdem die Anschlussplatte an dem Boxkörper befestigt
ist. Im Gegensatz dazu wird in der Anschlussbox der vorliegenden
Erfindung das Löten
zwischen der Anschlussplatte und der Bypassdiode durchgeführt, bevor
die Anschlussplatte an dem Boxkörper
befestigt wird, da das Ganze in einem Heizofen oder auf einer heißen Platte
beim Durchführen
des Lötens
erwärmt
werden muss.
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In
einem Verfahren zum Herstellen einer Anschlussbox der vorliegenden
Erfindung kann die Anschlussplatte, auf welche die Bypassdiode gelötet wurde,
an einem bereits geformten Boxkörper,
der aus einem Harz hergestellt ist, befestigt werden. Jedoch können in
dem Fall einer Anschlussbox der vorliegenden Erfindung, da die Anschlussplatte
und die Bypassdiode physikalisch bei einer äußerst hohen mechanischen Festigkeit
durch Löten
verbunden sind, die Anschlussplatte und der Boxkörper integral geformt werden
durch Anbringen der Anschlussplatte, an welcher die Bypassdiode
angelötet
wurde, in einer Form des Boxkörpers, und
indem einem geschmolzenen Harz für
den Boxkörper
erlaubt wird, in die Umgebung davon zu fließen, gefolgt von Abkühlen. Indem
dadurch die Anschlussplatte und der Boxkörper integral geformt werden,
können die
Anschlussplatte und das Boxkörperharz
in einen äußerst engen
Kontakt gebracht werden, so dass die Übertragungseffizienz der Wärme (die
von der Bypassdiode an die Anschlussplatte übertragen wurde) von der Anschlussplatte
an den Boxkörper
auch verbessert werden kann.
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Die
obigen Inhalte zusammenzufassend, erzeugt die Anschlussbox der vorliegenden
Erfindung die folgenden Effekte durch Erzeugen des thermischen Kontaktzustands
zwischen der Anschlussplatte und der Bypassdiode mittels Löten.
- (1) Da die thermische Verbindung zwischen der
Bypassdiode und der Anschlussplatte über ein Metall (Legierung)
aus Lötmetall
erzeugt wird, kann die Effizienz der Wärmeübertragung von der Bypassdiode
an die Anschlussplatte hervorragend verbessert werden im Vergleich
zu dem herkömmlichen
Fall, in dem die thermische Verbindung über ein Silikonfett hergestellt
wird.
- (2) In dem Fall des Einsatzes einer Gehäusediode der nicht isolierenden
Bauart als die Bypassdiode, wird die elektrische Verbindung mit
der Anschlussplatte, welche die Diode stützt, bereits durch Löten des
Leiterrahmens, der aus Metall hergestellt ist, an die Bodenoberfläche der
Diode erreicht, so dass die Arbeit des elektrischen Verbindens des
Diodenanschlusses mit der Anschlussplatte, welche die Diode stützt, ausgelassen
werden kann.
- (3) Da die Bypassdiode und die Anschlussplatte bei einer äußerst hohen
mechanischen Festigkeit durch Löten
physikalisch verbunden sind, können
die Anschlussplatte und der Boxkörper
integral geformt werden, anstatt die Anschlussplatte an einem bereits
geformten Boxkörper
zu befestigen. Daher können
die Anschlussplatte und das Boxkörperharz
in einen äußerst engen
Kontakt gebracht werden, so dass die Effizienz der Wärmeübertragung
von der Anschlussplatte an den Boxkörper auch verbessert werden
kann.
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BEISPIELE
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Nachstehend
wird ein Effekt einer Anschlussbox für ein Solarzellenpanel der
vorliegenden Erfindung speziell in Bezug auf die Beispiele gezeigt
werden; jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Beispiele beschränkt.
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Bezug
nehmend auf 7 wurde eine Platte hergestellt
aus Messing und mit einer Größe von 50
mm × 50
mm × 3
mm als eine Anschlussplatte vorbereitet, auf die eine Gehäusediode
der nicht isolierenden Bauart als eine Bypassdiode durch Aufbringen
eines Silikonfetts auf die Bodenoberfläche der Diode in engem Kontakt aufgebracht
und mit einer Schraube befestigt wurde (Musterbauteil A (Vergleichsbeispiel)).
Auch wurde eine Diode an einer Platte mit einer Schraube in der
gleichen Weise wie im Musterbauteil A befestigt, außer dass das
Silikonfett nicht auf die Bodenoberfläche aufgebracht wurde (Musterbauteil
B (Vergleichsbeispiel)). Ferner wurde durch die Verwendung der gleichen
Platte und Diode, wie sie in den Musterbauteilen A und B verwendet wurde,
die Diode an dem Leiterrahmenteil an der Bodenoberfläche davon,
das nicht mit einem isolierenden Harz bedeckt war, an die Platte
gelötet
(Musterbauteil C (Beispiel der vorliegenden Erfindung)).
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Als
Nächstes
wurde ein elektrischer Strom von 8,8 A durch die Dioden der Musterbauteile
A bis C geleitet und die Oberflächentemperatur
der Diode (Diodenchiptemperatur) in einem stationären Zustand
wurde auf eine in 8 gezeigte Weise gemessen. Und
zwar wurde die Durchlassrichtungsspannung der Dioden bei dem bestimmten
elektrischen Storm (8, 8 A) gemessen, und die Messergebnisse wurden
mit den Vf (Vorwärtsrichtungsspannung) –Tj (Verbindungstemperatur)
Charakteristika verglichen. Durch diesen Vergleich wurde die Diodenchiptemperatur
bestimmt. Es wurde auch ein elektrischer Strom von 11,0 A durch
die Dioden der Musterbauteile A bis C in der gleichen Weise geleitet,
um die O berflächentemperatur
der Diode (Diodenchiptemperatur) in einem stationären Zustand
zu messen.
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Die
Messergebnisse der Oberflächentemperatur
der Dioden sind bei jedem Erregerstromwert in den folgenden Tabellen
1 und 2 gezeigt.
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[Tabelle
1] Ergebnis
des Temperaturanstiegstests der Dioden bei 8,8 A
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[Tabelle
2] Ergebnis
des Temperaturanstiegstests der Dioden bei 11,0 A
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Wie
aus Tabelle 1 klar wird, war bei einem Erregerstrombetrag von 8,8
A, während
die Diodenoberflächentemperatur
jedes der Musterbauteile A und B der Vergleichsbeispiele, in denen
die Diode thermisch mit der Platte durch ein herkömmliches
Verfahren verbunden war (Silikonfettaufbringung + Befestigung mit
einer Schraube oder Befestigung nur mit einer Schraube), 183,1°C war, die
Diodenoberflä chentemperatur
des Musterbauteils C des Beispiels der vorliegenden Erfindung, in
dem die Diode thermische mit der Platte durch das Lötverfahren
der vorliegenden Erfindung verbunden war, 174,8°C, wodurch sie um ungefähr 8°C geringer
ist als die der Musterbauteile A und B. Dieser Unterschied wurde
deutlicher als der Erregerstrombetrag erhöht wurde. In der Tabelle 2,
in der die Erregung mit einem elektrischen Strom von 11,0 A erfolgte,
war die Temperatur in dem Musterbauteil C des Beispiels der vorliegenden
Erfindung um ungefähr
10°C geringer
als die der Musterbauteile A und B der Vergleichsbeispiele.
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Aus
den obigen Ergebnissen wird deutlich, dass gemäß der Anschlussbox der vorliegenden
Erfindung, in welcher die Diode mit der Anschlussplatte durch Löten thermisch
kontaktiert wird, die Wärme,
welche durch die Diode erzeugt wird, an die Anschlussplatte mit
einer äußerst hohen
Effizienz übertragen
werden kann, und die Wärmeübertragung
und Wärmeableitungsfähigkeit
der Anschlussplatte maximal ausgenutzt werden kann. Daher kann durch
den Einsatz einer Anschlussbox der vorliegenden Erfindung der Temperaturanstieg
der Diode äußerst effizient
eingeschränkt
werden.
