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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leiterplattenanordnung mit einer Leiterplatte.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Typischerweise sind Leiterplatten bekannt, auf die leitende Bauelemente (auch als Stromschienen usw. bezeichnet) montiert sind, welche eine Schaltung bilden, durch die ein vergleichsweise starker Strom fließen kann.
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Demgegenüber offenbart die
JP 2018-063982A eine elektronische Vorrichtung, bei der in einem Gehäuse Löcher gebildet sind, um Wärme, die durch eine in das Gehäuse montierte elektrische Komponente erzeugt ist, rasch aus dem Gehäuse abzuführen und die Außenluft in das Gehäuse einzulassen, um die elektronische Komponente zu kühlen.
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Die
JP 2018-063982A ist ein Beispiel für den Stand der Technik.
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Die
DE 11 2016 005 051 T5 offenbart eine Schaltungsanordnung, bei der die Bestückungsfläche eines Substrats vergrößert werden kann. Die Schaltungsanordnung weist ein elektronisches Bauelement mit mehreren Anschlüssen, ein Leiterelement zum Anbringen des elektronischen Bauelements, wobei mindestens einer der Anschlüsse des elektronischen Bauelements elektrisch mit dem Leiterelement verbunden ist, und ein Substrat auf, das mit einem Leiterbahnmuster versehen ist, mit dem ein weiterer Anschluss des elektronischen Bauelements elektrisch verbunden ist, wobei das Substrat an einer Fläche des Leiterelements fixiert ist, die einer Fläche des Leiterelements gegenüberliegt, auf welcher das elektronische Bauelement angebracht ist.
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Die
JP 2012-79741 A offenbart eine elektronischen Steuereinheit, die die Wärme eines darauf montierten Halbleitermoduls mit einer einfachen Struktur effektiv abstrahlt. Ein Harzkörper eines Halbleitermoduls ist in einer plattenartigen Form ausgebildet, um einen Halbleiterchip abzudecken. In einer Metallplatte ist eine Oberfläche von einer Oberfläche eines Harzkörpers freigelegt, und eine Oberfläche ist elektrisch mit dem Halbleiterchip verbunden. Das Halbleitermodul ist auf einem Substrat oberflächenmontiert, so dass die Oberfläche des Harzkörpers dem Substrat zugewandt ist. Ein Abdeckelement ist vorgesehen, um die Seite des Halbleitermoduls des Substrats abzudecken. Die Metallplatte hat einen Verlängerungsteil, der sich vom Harzkörper in einer Plattenoberflächenrichtung erstreckt und mit einem zweiten Verdrahtungsmuster auf dem Substrat verlötet ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In der in der
JP 2018-063982A beschriebenen Schaltungsanordnung fließt durch elektrische Komponenten wie etwa Halbleiterelemente ein starker Strom, und in den elektrischen Komponenten und den leitenden Bauelementen wird viel Wärme erzeugt. Die auf diese Weise erzeugte Wärme kann eine Fehlfunktion der elektrischen Komponenten verursachen, und es besteht auch das Risiko, dass die elektrischen Komponenten und dergleichen in der Region einer Sekundärbeschädigung durch Wärme unterliegen können.
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Um den obigen Problemen entgegenzuwirken, ist die in der
JP 2018-063982A offenbarte elektronische Vorrichtung mit den Löchern versehen, die in dem Gehäuse gebildet sind. Wegen der Bildung von Löchern in dem Gehäuse besteht jedoch das Risiko, dass Stäube, Wasser und dergleichen von außen in das Gehäuse eindringen. Zur Vermeidung dieses Risikos ist die in der
JP 2018-063982A offenbarte elektronische Vorrichtung separat mit einem Filter versehen, was zu den Problemen eines komplizierten Aufbaus und erhöhter Fertigungskosten führt.
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Die vorliegende Erfindung entstand angesichts dieser Umstände, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Leiterplattenanordnung, die die Wärmeabfuhrleistung für durch ein Halbleiterelement erzeugte Wärme erhöhen und eine Wärmeabführung wirksam durchführen kann.
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Lösung der Aufgabe
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Die Leiterplattenanordnung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist die Merkmale des Anspruchs 1 auf.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, die Wärmeabfuhrleistung für durch die Halbleiterelemente erzeugte Wärme zu verbessern und eine Wärmeabführung wirksam durchführen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht einer elektrischen Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform;
- 2 ist eine auseinandergezogene Ansicht der elektrischen Vorrichtung gemäß der Ausführungsform;
- 3 ist eine schematische Unteransicht eines Leiterplattengehäuseabschnitts der elektrischen Vorrichtung gemäß der Ausführungsform;
- 4 ist eine schematische Vorderansicht der elektrischen Vorrichtung gemäß der Ausführungsform;
- 5 ist eine schematische Seitenansicht der elektrischen Vorrichtung gemäß der Ausführungsform;
- 6 ist eine schematische Unteransicht der elektrischen Vorrichtung gemäß der Ausführungsform;
- 7 ist eine vertikale Querschnittsansicht entlang der Linie VII-VII in 6, und
- 8 ist eine vertikale Teil-Querschnittsansicht, die ein Verhältnis zwischen einem ausgesparten Abschnitt und einem FET in der elektrischen Vorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
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Zunächst werden Aspekte von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung aufgeführt und dargestellt. Zumindest einige der unten beschriebenen Ausführungsformen sind auch in geeigneter Weise kombinierbar.
- (1) Eine Leiterplattenanordnung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist die Merkmale des Anspruchs 1 auf.
Gemäß diesem Aspekt sind die Halbleiterelemente in einer Zeile montiert, und der ausgesparte Abschnitt hat eine Form, die der Zeile der Halbleiterelemente entspricht. Dementsprechend ist der Aufbau des Leiterplattenabschnitts vereinfacht, und wenn der ausgesparte Abschnitt beispielsweise durch Gießen gebildet ist, kann die Fließfähigkeit verbessert werden.
- (2) Bei der Leiterplattenanordnung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist auch eine Ausbildung möglich, bei der die Halbleiterelemente jeweils einen ersten Anschluss auf einer Seite und einen zweiten Anschluss auf einer anderen Seite, die der einen Seite gegenüberliegt, aufweisen, durch den ersten Anschluss ein Strom fließt, der stärker als der durch den zweiten Anschluss fließende Strom ist, und die Leiterplattenanordnung ferner aufweist: eine erste leitende Platte, die mit dem ersten Anschluss der Halbleiterelemente verbunden ist, und eine zweite leitende Platte, die mit dem zweiten Anschluss der Halbleiterelemente verbunden ist und die kleiner als die erste leitende Platte ist.
Gemäß diesem Aspekt fließt durch den ersten Anschluss ein Strom, der stärker als der durch den zweiten Anschluss fließende Strom ist, und die mit dem zweiten Anschluss verbundene zweite leitende Platte ist kleiner als die mit dem ersten Anschluss verbundene erste leitende Platte. Dementsprechend ist es möglich, die Größe der ersten leitenden Platte zu vergrößern, durch die ein Strom fließt, der stärker als der durch die zweite leitende Platte fließende ist, und die Wärmeabfuhrleistung zu verbessern.
- (3) Die Leiterplattenanordnung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann auch eine Wärmeabfuhrlamelle umfassen, die so angeordnet ist, dass dieselbe einem Wandabschnitt des ausgesparten Abschnitts gegenüberliegt.
Gemäß diesem Aspekt liegt der Wandabschnitt des ausgesparten Abschnitts der Wärmeabfuhrlamelle gegenüber, und somit kann im Voraus verhindert werden, dass das Strömen von Luft entlang der Wärmeabfuhrlamelle durch den Wandabschnitt des ausgesparten Abschnitts blockiert wird.
- (4) Die Wärmeabfuhrlamellen erstrecken sich entlang einer Längsrichtung des ausgesparten Abschnitts.
Gemäß diesem Aspekt können die Wärmeabfuhrlamellen so angeordnet sein, dass sie dem Wandabschnitt, der sich in der Längsrichtung des ausgesparten Abschnitts erstreckt, gegenüberliegen, und somit ist es möglich, eine Blockierung des Luftstroms entlang der Wärmeabfuhrlamelle durch den Wandabschnitt des ausgesparten Abschnitts so weit wie möglich zu unterbinden.
- (5) Die Leiterplattenanordnung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann auch ein wärmeleitendes Bauelement aufweisen, das zwischen den Halbleiterelementen und dem ausgesparten Abschnitt eingefügt ist.
Gemäß diesem Aspekt ist das wärmeleitende Bauelement zwischen den Halbleiterelementen und dem ausgesparten Abschnitt eingefügt, und wenn durch die Halbleiterelemente Wärme erzeugt wird, leitet das wärmeleitende Material die Wärme rasch zu dem ausgesparten Abschnitt, und die Wärme wird über die Wärmeabfuhrlamelle nach außen abgeführt.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnungen, die die Ausführungsformen darstellen, im Detail beschrieben. Im Folgenden wird eine Leiterplattenanordnung gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung durch die Ansprüche definiert ist, ohne auf diese Beispiele beschränkt zu sein, und alle Abwandlungen innerhalb der Bedeutung und des Umfangs, die zu den Ansprüchen äquivalent sind, hier einzuschließen sind.
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Nachfolgend wird eine elektrische Vorrichtung dargestellt, die mit einer Leiterplattenanordnung gemäß der vorliegenden Ausführungsform versehen ist.
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Erste Ausführungsform
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer elektrischen Vorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform. Die elektrische Vorrichtung 1 ist mit einem Leiterplattengehäuseabschnitt 10 und einem Stützbauelement 20 versehen, das den Leiterplattengehäuseabschnitt 10 stützt.
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Die elektrische Vorrichtung 1 (die Leiterplattenanordnung) befindet sich in einem Stromzufuhrweg zwischen einer in einem Fahrzeug eingebauten Leistungsquelle wie etwa einer Batterie und Lasten, die durch bordeigene elektrische Komponenten wie etwa eine Leuchte und einen Scheibenwischer gebildet sind, oder einem Motor und dergleichen. Die elektrische Vorrichtung 1 wird in einer elektrischen Komponente wie etwa einem Gleichspannungswandler oder einem Wechselrichter verwendet.
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Zu Illustrationszwecken sind in der vorliegenden Ausführungsform „vorn“, „hinten“, „links“, „rechts“, „oben“ und „unten“ an der elektrischen Vorrichtung 1 entsprechend den in 1 gezeigten Richtungen von vorn nach hinten, von links nach rechts und von oben nach unten definiert. Nachfolgend wird der Aufbau der elektrischen Vorrichtung 1 mithilfe der wie oben definierten Richtungen nach vorn, hinten, links, rechts, oben und unten dargestellt.
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2 ist eine auseinandergezogene Ansicht der elektrischen Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, und 3 ist eine schematische Unteransicht des Leiterplattengehäuseabschnitts 10 der elektrischen Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Anders ausgedrückt, zeigt 3 den Leiterplattengehäuseabschnitt 10 von unten.
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Der Leiterplattengehäuseabschnitt 10 weist einen Leiterplattenabschnitt 31, der einen Leistungsstromkreis bildet, und elektrische Komponenten auf, die auf den Leiterplattenabschnitt 31 montiert sind. Die elektrischen Komponenten sind in geeigneter Weise entsprechend der Verwendung der elektrischen Vorrichtung 1 montiert und können ein Schaltelement wie etwa einen FET (Feldeffekttransistor), einen Widerstand, eine Spule, einen Kondensator und dergleichen aufweisen.
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Das Stützbauelement 20 weist einen Basisabschnitt 21, der den Leiterplattengehäuseabschnitt 10 stützt, an einem Umfangsrandabschnitt 211 auf der oberen Seite und einen Wärmeabfuhrabschnitt 22 auf, der auf einer unteren Fläche 212 vorgesehen ist, die auf der dem Umfangsrandabschnitt 211 gegenüberliegenden Seite liegt. Der Basisabschnitt 21 und der Wärmeabfuhrabschnitt 22, die in dem Stützbauelement 20 enthalten sind, können auch in einem Stück durch Druckgießen mit einem Metallmaterial wie beispielsweise Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet sein.
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Der Leiterplattengehäuseabschnitt 10 weist einen Leistungsstromkreis 30 auf. Der Leistungsstromkreis 30 ist mit zumindest einem Leiterplattenabschnitt 31, der Stromschienen 111 bis 113 aufweist, und Halbleiterschaltelementen 13 (Halbleiterelementen) versehen, die auf die Montagefläche 311 auf der unteren Seite des Leiterplattenabschnitts 31 montiert sind.
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Die Halbleiterschaltelemente 13 sind beispielsweise FETs (spezifisch Leistungs-MOSFETs vom oberflächenmontierten Typ), und sind auf die untere Fläche der Stromschienen 111 bis 113 montiert. Zusätzlich zu den Halbleiterschaltelementen 13 (nachfolgend als FETs 13 bezeichnet) kann auch eine elektrische Komponente wie etwa eine Zenerdiode auf die untere Fläche der Stromschienen 111 bis 113 montiert sein.
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Die FETs 13 weisen jeweils beispielsweise einen Drain-Anschluss 131 (ersten Anschluss) auf der unteren Fläche des Elementkörpers auf (der Fläche, die der Montagefläche 311 gegenüberliegt), und der Drain-Anschluss 131 steht auf einer Seite des Elementkörpers nach außen ab. Die FETs 13 weisen außerdem jeweils einen Source-Anschluss 132 (zweiten Anschluss) und einen Gate-Anschluss 133 auf einer anderen Seite auf, die der oben genannten einen Seite gegenüberliegt.
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Die Drain-Anschlüsse 131 der FETs 13 sind durch Löten mit der Stromschiene 111 verbunden. Die Stromschiene 111 wird im Folgenden als Drain-Stromschiene 111 (erste leitende Platte) bezeichnet. Die Source-Anschlüsse 132 der FETs 13 sind durch Löten mit der Stromschiene 112 verbunden. Im Folgenden wird die Stromschiene 112 als Source-Stromschiene 112 (zweite leitende Platte) bezeichnet. Die Drain-Stromschiene 111 und die Source-Stromschiene 112 sind leitende Plattenbauelemente, die aus einem Metallmaterial wie etwa Kupfer, einer Kupferlegierung oder dergleichen gebildet sind.
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Dagegen sind die Gate-Anschlüsse 133 der FETs 13 durch Löten mit den Stromschienen 113 verbunden. Im Folgenden werden die Stromschienen 113 als Gate-Stromschienen 113 bezeichnet. Die Gate-Stromschienen 113 sind leitende Bauelemente, die aus einem Metallmaterial wie etwa Kupfer, einer Kupferlegierung oder dergleichen gebildet sind.
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Zwischen der Drain-Stromschiene 111, der Source-Stromschiene 112 und der Gate-Stromschienen 113 ist ein Harzabschnitt 114 eingefügt, der aus einem isolierenden Harzmaterial hergestellt ist. Die Drain-Stromschiene 111, die Source-Stromschiene 112 und die Gate-Stromschienen 113 sind in einem Stück mit dem Harzabschnitt 114 hergestellt, um den Leiterplattenabschnitt 31 zu bilden.
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Die Drain-Stromschiene 111 ist größer als die Source-Stromschiene 112 und die Gate-Stromschienen 113 und ist als rechteckige Platte geformt. Die Drain-Stromschiene 111 hat also den größten freiliegenden Bereich in der Leiterplattenabschnitt 31, und die Drain-Stromschiene 111 nimmt den größten Teil des vorderen Teils des Leiterplattenabschnitts 31 ein. Außerdem sind die FETs 13 an der Drain-Stromschiene 111 fixiert, indem ihre Drain-Anschlüsse 131 an einen langen Seitenabschnitt der Drain-Stromschiene 111 gelötet sind.
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Die Source-Stromschiene 112 ist kleiner als die Drain-Stromschiene 111 und im Wesentlichen als trapezförmige Platte geformt. In dem Leiterplattenabschnitt 31 ist der freiliegende Bereich der Source-Stromschiene 112 kleiner als derjenige der Drain-Stromschiene 111. Die Source-Stromschiene 112 ist so angeordnet, dass ihre lange Unterseite dem oben genannten einen langen Seitenabschnitt der Drain-Stromschiene 111 gegenüberliegt.
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Zwischen der Drain-Stromschiene 111 und der Source-Stromschiene 112 ist ein Harzabschnitt 114 eingefügt. Anders ausgedrückt, liegen die Drain-Stromschiene 111 und die Source-Stromschiene 112 einander gegenüber, wobei der Harzabschnitt 114 dazwischen eingefügt ist. Der Harzabschnitt 114 ist beispielsweise durch Umspritzgießen mit einem isolierenden Harzmaterial wie etwa Phenolharz, Glasepoxidharz oder dergleichen hergestellt. Der Harzabschnitt 114 greift mit der Drain-Stromschiene 111, der Source-Stromschiene 112 und den Gate-Stromschienen 113 zusammen, wodurch sie in einem Stück zu dem Leiterplattenabschnitt 31 gebildet sind.
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In der Source-Stromschiene 112 hat ein langer unterer Seitenabschnitt, der dem einen langen Seitenabschnitt der Drain-Stromschiene 111 gegenüberliegt, an der die FETs 13 fixiert sind, ausgesparte Abschnitte und abstehende Abschnitte in der Art eines Kamms. Anders ausgedrückt, sind an dem langen unteren Seitenabschnitt der Source-Stromschiene 112 mehrere ausgesparte Abschnitte 115 gebildet. Die ausgesparten Abschnitte 115 sind an Positionen gebildet, die den jeweiligen Gate-Anschlüssen 133 der FETs 13 entsprechen. In der Source-Stromschiene 112 sind die jeweiligen Source-Anschlüsse 132 der FETs 13 an den langen unteren Seitenabschnitt mit Ausnahme der ausgesparten Abschnitte 115 gelötet.
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Wie oben beschrieben, sind die FETs 13 geradlinig so angeordnet, dass sie von der Drain-Stromschiene 111 (dem einen langen Seitenabschnitt) und der Source-Stromschiene 112 (dem langen unteren Seitenabschnitt) reichen.
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Endabschnitte der Gate-Stromschienen 113 sind in den ausgesparten Abschnitten 115 angeordnet, jedoch von dem Rand der ausgesparten Abschnitte 115 beabstandet. Außerdem ist zwischen dem Rand der ausgesparten Abschnitte 115 und den Endabschnitten der Gate-Stromschienen 113 der Harzabschnitt 114 eingefügt. Anders ausgedrückt, sind die Endabschnitte der Gate-Stromschienen 113 von dem Harzabschnitt 114 umgeben, wodurch die Gate-Stromschienen 113 und die Source-Stromschiene 112 voneinander isoliert sind.
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Die Gate-Anschlüsse 133 der FETs 13 sind jeweils mit den Gate-Stromschienen 113 verbunden. Beispielsweise sind die Gate-Stromschienen 113 im Wesentlichen in einer L-Form gebogen (nicht gezeigt).
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Der Leiterplattenabschnitt 31 ist, in der Oben-Unten-Richtung gesehen, im Wesentlichen in rechteckiger Form gebildet, und die FETs 13 sind auf die Montagefläche 311 auf seiner unteren Seite montiert. Anders ausgedrückt, sind die unteren Flächen der Source-Stromschiene 112 und der Gate-Stromschienen 113 und Abschnitte der Gate-Stromschienen 113 zueinander eben und bilden so die Montagefläche 311 des Leiterplattenabschnitts 31. Die FETs 13 sind in einer Zeile auf der Montagefläche 311 entlang der Längsrichtung (Links-Rechts-Richtung) des Leiterplattenabschnitts 31 angeordnet.
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In den FETs 13 fließt durch den Drain-Anschluss 131 und den Source-Anschluss 132 ein starker Strom, und der durch den Drain-Anschluss 131 fließende Strom ist der stärkste. Dementsprechend ist die in der Drain-Stromschiene 111 erzeugte Wärme größer als die in der Source-Stromschiene 112 erzeugte Wärme. Dementsprechend muss in dem Leiterplattenabschnitt 31 der Anteil des Bereiches (freiliegenden Bereiches) der Drain-Stromschiene 111 größer gewählt sein als derjenige des Bereiches (freiliegenden Bereiches) der Source-Stromschiene 112, um die Wärmeabfuhrleistung zu verbessern.
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Wenn jedoch die FETs 13 beispielsweise statt in einer Zeile in einer L-Form angeordnet sind, ist das Verhältnis zwischen dem Bereich der Drain-Stromschiene 111 und dem Bereich der Source-Stromschiene 112 in dem Leiterplattenabschnitt 31 schwierig einzustellen.
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Im Gegensatz hierzu sind in der elektrischen Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie oben beschrieben, die FETs 13 entlang der Längsrichtung (Links-Rechts-Richtung) des Leiterplattenabschnitts 31 in einer Zeile auf der Montagefläche 311 angeordnet und reichen von der Drain-Stromschiene 111 (dem einen langen Seitenabschnitt) zu der Source-Stromschiene 112 (dem langen unteren Seitenabschnitt). Indem einfach die Konstruktion so verändert wird, dass die Position der Zeile der FETs 13 sich in eine Richtung verlagert, die die Zeile (in der ursprünglichen Position) schneidet, ist dementsprechend das Verhältnis zwischen dem Bereich (den freiliegenden Bereichen) der Drain-Stromschiene 111 und dem Bereich der Source-Stromschiene 112 in dem Leiterplattenabschnitt 31 leicht einstellbar.
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4 ist eine schematische Vorderansicht der elektrischen Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, 5 ist eine schematische Seitenansicht der elektrischen Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, und 6 ist eine schematische Unteransicht der elektrischen Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
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Der Basisabschnitt 21 des Stützbauelements 20 ist ein rechteckiges flaches Plattenbauelement mit geeigneter Dicke. In dem Umfangsrandabschnitt 211 des Basisabschnitts 21 ist ein Schraubloch zum Fixieren des Leiterplattengehäuseabschnitts 10 gebildet. Der Leiterplattengehäuseabschnitt 10 kann beispielsweise mit einer Schraube an dem Stützbauelement 20 (dem Basisabschnitt 21) fixiert sein.
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In dem Basisabschnitt 21 ist ein gegenüberliegender Plattenabschnitt 223 an einer Position gebildet, die der Montagefläche 311 des Leiterplattenabschnitts 31 in der Oben-Unten-Richtung gegenüberliegt und innerhalb des Umfangsrandabschnitts 211 liegt. Der gegenüberliegende Plattenabschnitt 223 ist so gebildet, dass er der Montagefläche 311 des Leiterplattenabschnitts 31 entspricht, und die der Montagefläche 311 gegenüberliegende obere Fläche ist flach.
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Ein ausgesparter Abschnitt 24 ist innerhalb des gegenüberliegenden Plattenabschnitts 223 nach unten ausgespart. Der ausgesparte Abschnitt 24 ist an einer Position vorgesehen, die vertikal den in einer Zeile angeordneten FETs 13 entspricht. Anders ausgedrückt, ist eine Region in dem gegenüberliegenden Plattenabschnitt 223, die der Zeile der nebeneinander angeordneten FETs 13 entspricht, ausgespart, um den ausgesparten Abschnitt 24 zu bilden. Auf diese Weise steht der Abschnitt der unteren Fläche des gegenüberliegenden Plattenabschnitts 223, der dem ausgesparten Abschnitt 24 entspricht, nach unten ab.
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Der ausgesparte Abschnitt 24 ist, in der Oben-Unten-Richtung gesehen, im Wesentlichen in einem Rechteck gebildet, so dass die Längsrichtung des Leiterplattenabschnitts 31 der Längsrichtung des ausgesparten Abschnitts 24 entspricht. Der ausgesparte Abschnitt 24 weist einen Bodenabschnitt 243 und einen Wandabschnitt 241 auf, der ein Abschnitt mit Ausnahme des Bodenabschnitts 243 ist. Der Wandabschnitt 241 steht in der Richtung aufrecht, die den gegenüberliegenden Plattenabschnitt 223 schneidet.
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In dem Zustand, in dem der Leiterplattengehäuseabschnitt 10 an dem Stützbauelement 20 fixiert ist, sind alle FETs 13 in dem ausgesparten Abschnitt 24 aufgenommen. Anders ausgedrückt, entspricht in dem Zustand, in dem der Leiterplattengehäuseabschnitt 10 an dem Stützbauelement 20 fixiert ist, eine in 3 durch die durchbrochene Linie definierte Region dem ausgesparten Abschnitt 24, und der ausgesparte Abschnitt 24 bedeckt alle FETs 13 (siehe 7).
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Zwischen dem gegenüberliegenden Plattenabschnitt 223 und dem Leiterplattenabschnitt 31 ist ein erstes wärmeleitendes Bauelement 14 eingefügt. Das erste wärmeleitende Bauelement 14 ist beispielsweise ein Fett mit hoher Wärmeleitfähigkeit, eine wärmeleitende Folie oder dergleichen. Das erste wärmeleitende Bauelement 14 ist an dem Abschnitt des gegenüberliegenden Plattenabschnitts 223 mit Ausnahme des ausgesparten Abschnitts 24 angeordnet, und der gegenüberliegende Plattenabschnitt 223 steht über das erste wärmeleitende Bauelement 14 mit der Montagefläche 311 des Leiterplattenabschnitts 31 in Kontakt. Anders ausgedrückt, steht das erste wärmeleitende Bauelement 14 sowohl mit der Montagefläche 311 des Leiterplattenabschnitts 31 als auch mit dem gegenüberliegenden Plattenabschnitt 223 in Kontakt. Wenn durch die FETs 13 Wärme erzeugt wird, wird die Wärme zu dem Leiterplattenabschnitt 31 (der Montagefläche 311) geleitet und dann über das erste wärmeleitende Bauelement 14 auf den gegenüberliegenden Plattenabschnitt 223 übertragen. Dementsprechend kann die von den FETs 13 erzeugte Wärme rasch und leicht auf den gegenüberliegenden Plattenabschnitt 223 übertragen werden.
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Auf der unteren Seite des Basisabschnitts 21 ist ein Wärmeabfuhrabschnitt 22 vorgesehen. Der Wärmeabfuhrabschnitt 22 ist mit mehreren Wärmeabfuhrlamellen 221 versehen, die von der unteren Fläche 212 des Basisabschnitts 21 nach unten abstehen, und nimmt in dem Leiterplattengehäuseabschnitt 10 (z.B. den FETs 13) erzeugte Wärme auf und führt die aufgenommene Wärme nach außen ab. Anders ausgedrückt, wird die über das erste wärmeleitende Bauelement 14 auf den gegenüberliegenden Plattenabschnitt 223 (Leiterplattenabschnitt 31) übertragene Wärme durch die Wärmeabfuhrlamellen 221 mit Luft gekühlt.
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Die Wärmeabfuhrlamellen 221 erstrecken sich entlang der Links-Rechts-Richtung, also der Längsrichtung des ausgesparten Abschnitts 24. Außerdem sind die Wärmeabfuhrlamellen 221, in der Vorn-Hinten-Richtung voneinander beabstandet, in einer Zeile angeordnet. Es wird darauf hingewiesen, dass die Wärmeabfuhrlamellen 221 auch außerhalb des ausgesparten Abschnitts 24 vorgesehen sind.
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Da der ausgesparte Abschnitt 24, wie oben beschrieben, nach unten ausgespart ist, ist mit anderen Worten ein abstehender Abschnitt auf der unteren Fläche des gegenüberliegenden Plattenabschnitts 223 gebildet. Außerdem ist in dem abstehenden Abschnitt die abstehende Endfläche 242 an der abstehenden Spitze, also die Außenfläche des Bodenabschnitts 243 des ausgesparten Abschnitts 24, flach, und eine Wärmeabfuhrlamelle 221a und eine Wärmeabfuhrlamelle 221b sind ebenfalls auf der abstehenden Endfläche 242 sowie den anderen Abschnitten vorgesehen.
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Der Basisabschnitt 21, der gegenüberliegende Plattenabschnitt 223 (der ausgesparte Abschnitt 24) und die Wärmeabfuhrlamellen 221 sind in einem Stück durch Druckgießen mit einem Metallmaterial wie etwa Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder dergleichen hergestellt.
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Dagegen muss in dem Fall, in dem die FETs 13 in einer gebogenen Form wie etwa einer L-Form angeordnet sind, der ausgesparte Abschnitt 24, in der Oben-Unten-Richtung gesehen, in einer vorbestimmten gebogenen Form gebildet sein, die den FETs 13 entspricht. Bei der Bildung einer solchen gebogenen Form ist jedoch eine Verringerung der Fließfähigkeit des Materials beim Gießen der ausgesparten Abschnitte 24 zu befürchten, mit einer möglichen Erhöhung der Ausschussrate als Folge.
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Im Gegensatz hierzu sind in der elektrischen Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die FETs 13 in einer Zeile angeordnet, außerdem hat der ausgesparte Abschnitt 24 hat, in der Oben-Unten-Richtung gesehen, eine rechteckige Form, die der Form der FETs 13 entspricht. Dementsprechend kann das oben beschriebene Problem einer Verringerung der Fließfähigkeit beim Gie-ßen gelöst werden.
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In dem Wärmeabfuhrabschnitt 22 strömt zwischen den Wärmeabfuhrlamellen 221 Luft entlang der Wärmeabfuhrlamellen 221. Wenn dagegen der Wandabschnitt 241 so vorgesehen ist, dass die Erstreckungsrichtung (nachfolgend Längsrichtung) der Wärmeabfuhrlamellen 221 den Wandabschnitt 241 des ausgesparten Abschnitts 24 schneidet, blockiert der Wandabschnitt 241 das Strömen von entlang der Längsrichtung der Wärmeabfuhrlamellen 221 strömender Luft entlang der Wärmeabfuhrlamellen 221, und somit wird die Luftströmung in dem Wärmeabfuhrabschnitt 22 beeinträchtigt, was die Wärmeabfuhrleistung des Wärmeabfuhrabschnitts 22 verschlechtert.
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Wenn dagegen die FETs 13 in einer gebogenen Form wie etwa einer L-Form angeordnet sind, hat der ausgesparte Abschnitt 24, in der Oben-Unten-Richtung gesehen, eine vorbestimmte gebogene Form, und somit gibt es mehr Fälle, in denen der Wandabschnitt 241 des ausgesparten Abschnitts 24 die Längsrichtung der Wärmeabfuhrlamellen 221 schneidet.
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Im Gegensatz hierzu sind in der elektrischen Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die FETs 13 in einer Zeile angeordnet, der ausgesparte Abschnitt 24 hat, in der Oben-Unten-Richtung gesehen, ebenfalls eine rechteckige Form entsprechend der Form der FETs 13, und somit stimmt die Längsrichtung des ausgesparten Abschnitts 24 mit der Längsrichtung der Wärmeabfuhrlamellen 221 überein. Anders ausgedrückt, sind in der elektrischen Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform von dem Wandabschnitte 241 die Wärmeabfuhrlamellen 221 so angeordnet, dass die langen Wandabschnitte 241A, die sich in der Längsrichtung des ausgesparten Abschnitts 24 erstrecken, und die Längsrichtung der Wärmeabfuhrlamellen 221 übereinstimmen, und somit wird verhindert, dass der Wandabschnitt 241 des ausgesparten Abschnitts 24 die Längsrichtung der Wärmeabfuhrlamellen 221 schneidet. Dementsprechend liegen die langen Wandabschnitte 241A des ausgesparten Abschnitts 24 und die Wärmeabfuhrlamellen 221 einander gegenüber, und zwischen den langen Wandabschnitten 241A und der Wärmeabfuhrlamelle 221 strömt Luft. Dementsprechend wird die Strömung der Luft entlang der Wärmeabfuhrlamellen 221 durch den Wandabschnitt 241 nicht unterbrochen, und somit kann eine Verringerung der Wärmeabfuhrleistung des Wärmeabfuhrabschnitts 22 im Voraus verhindert werden (siehe die durchbrochene Linie in 6).
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7 ist eine vertikale Querschnittsansicht entlang der Linie VII-VII in 6.
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Wie oben beschrieben, ist in dem gegenüberliegenden Plattenabschnitt 223 der ausgesparte Abschnitt 24 gebildet, der alle FETs 13 bedeckt, und die Wärmeabfuhrlamellen 221a sowie die Wärmeabfuhrlamellen 221b sind entlang der Längsrichtung des ausgesparten Abschnitts 24 auf der abstehenden Endfläche 242 auf der Seite des Bodenabschnitts 243 des ausgesparten Abschnitts 24 vorgesehen. Außerdem steht der gegenüberliegende Plattenabschnitt 223 mit Ausnahme des ausgesparten Abschnitts 24 über das erste wärmeleitende Bauelement 14 mit der Montagefläche 311 des Leiterplattenabschnitts 31 in Kontakt.
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Bei der Erzeugung von Wärme durch die FETs 13, wie oben beschrieben, wird die Wärme zu dem Leiterplattenabschnitt 31 geleitet und dann über das erste wärmeleitende Bauelement 14 auf den gegenüberliegenden Plattenabschnitt 223 übertragen. Ein Teil der Wärme, die aus den FETs 13 auf den gegenüberliegenden Plattenabschnitt 223 übertragen wird, wird durch die Wärmeabfuhrlamellen 221 mit Luft gekühlt. Des Weiteren wird der Rest der auf den gegenüberliegenden Plattenabschnitt 223 übertragenen Wärme über den Wandabschnitt 241 und den Bodenabschnitt 243 des ausgesparten Abschnitts 24 auf die Wärmeabfuhrlamellen 221a und 221b übertragen und durch die Wärmeabfuhrlamellen 221a und 221b mit Luft gekühlt.
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Des Weiteren sind in der elektrischen Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Wärmeabfuhrlamellen 221a, die in einem Stück mit den langen Wandabschnitten 241A gebildet sind, auf der abstehenden Endfläche 242 auf der Außenseite des ausgesparten Abschnitts 24 vorgesehen. Spezifischer sind die Wärmeabfuhrlamellen 221a mit dem unteren Endabschnitt der langen Wandabschnitte 241A in der Richtung kontinuierlich, die den gegenüberliegenden Plattenabschnitt 223 schneidet. In diesem Fall ist eine Fläche der Wärmeabfuhrlamelle 221a mit den Außenflächen der langen Wandabschnitte 241A eben.
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In 7 ist beispielsweise von den zwei Wärmeabfuhrlamellen 221a die Wärmeabfuhrlamelle 221a rechts in der Zeichnung eben mit der Außenfläche des langen Wandabschnitts 241A rechts in der Zeichnung, von den zwei langen Wandabschnitten 241A, und die Wärmeabfuhrlamelle 221a links in der Zeichnung ist eben mit der Außenfläche des langen Wandabschnitts 241A links in der Zeichnung.
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Mit dieser Ausbildung kann in der elektrischen Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Wärme, die durch die langen Wandabschnitte 241A aus dem Leiterplattenabschnitt 31 aufgenommen wird, rasch auf die Wärmeabfuhrlamellen 221a übertragen werden.
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Anders ausgedrückt, sind in der elektrischen Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die langen Wandabschnitte 241A und die Wärmeabfuhrlamellen 221a geradlinig und kontinuierlich in der Richtung angeordnet, die den gegenüberliegenden Plattenabschnitt 223 schneidet, und die Außenfläche der langen Wandabschnitte 241A sowie eine Fläche der Wärmeabfuhrlamellen 221a sind miteinander eben und in einem Stück gebildet. Dementsprechend wird die zu dem oberen Endabschnitt der langen Wandabschnitte 241A geleitete Wärme ferner an der kürzesten Distanz zu dem äußersten Ende der Wärmeabfuhrlamellen 221a geleitet.
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Zweite Ausführungsform
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8 ist eine vertikale Teil-Querschnittsansicht, die ein Verhältnis zwischen dem ausgesparten Abschnitt 24 und den FETs 13 in der elektrischen Vorrichtung 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
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Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform sind alle FETs 13 mit dem ausgesparten Abschnitt 24 bedeckt. Außerdem ist in der vorliegenden Ausführungsform ein zweites wärmeleitendes Bauelement 40 zwischen den FETs 13 und der Innenfläche des ausgesparten Abschnitts 24 eingefügt. Das zweite wärmeleitende Bauelement 40 ist beispielsweise ein Fett mit hoher Wärmeleitfähigkeit, eine wärmeleitende Folie oder dergleichen. Das zweite wärmeleitende Bauelement 40 steht beispielsweise mit der unteren Fläche der FETs 13 und der Innenfläche des ausgesparten Abschnitts 24 in Kontakt und überträgt die von den FETs 13 erzeugte Wärme auf den ausgesparten Abschnitt 24.
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Auf diese Weise wird in der elektrischen Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform bei der Erzeugung von Wärme in den FETs 13 die Wärme über das zweite wärmeleitende Bauelement 40 rasch zu dem ausgesparten Abschnitt 24 geleitet. Die Wärmeabfuhrlamellen 221a und 221b nehmen dann die Wärme aus dem ausgesparten Abschnitt 24 auf und kühlen die aufgenommene Wärme mit Luft. Dementsprechend kann die von den FETs 13 erzeugte Wärme wirksamer abgeführt werden.
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Gleiche Teile wie bei der ersten Ausführungsform sind mit denselben Bezugsziffern versehen, und auf ihre ausführliche Beschreibung wird verzichtet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektrische Vorrichtung
- 10
- Leiterplattengehäuseabschnitt
- 13
- FET
- 14
- erstes wärmeleitendes Bauelement
- 20
- Stützbauelement
- 21
- Basisabschnitt
- 22
- Wärmeabfuhrabschnitt
- 24
- ausgesparter Abschnitt
- 30
- elektrischer Leistungsstromkreis
- 31
- Leiterplattenabschnitt
- 40
- zweites wärmeleitendes Bauelement
- 111
- bis 113 Stromschiene
- 131
- Drain-Anschluss
- 132
- Source-Anschluss
- 133
- Gate-Anschluss
- 221,
- 221a Wärmeabfuhrlamelle
- 223
- gegenüberliegender Plattenabschnitt
- 241
- Wandabschnitt
- 241A
- langer Wandabschnitt
- 242
- abstehende Endfläche
- 243
- Bodenabschnitt
- 311
- Montagefläche
