DE112015004723T5 - Service-stecker - Google Patents

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Osamu Kimura
Hiroteru Kato
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Abstract

Ein Service-Stecker (1) ist derart konfiguriert, dass er in einen Steckeraufnahmeabschnitt (C), der in einem elektrischen Stromversorgungspfad zwischen einer Batterie und einer Last angeordnet ist, eingesteckt und aus diesem herausgezogen werden kann. Der Service-Stecker (1) umfasst: einen ersten Anschluss (T1), der mit einem elektrischen Stromversorgungspfad (W1) auf der Batterieseite verbunden ist; einen zweiten Anschluss (T2), der mit einem elektrischen Stromversorgungspfad (W2) auf der Lastseite verbunden ist; und ein Halbleiterbauelement (S1), das zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss angeordnet ist und einer Ein/Aus-Steuerung unterworfen wird, um die Leitung von Strom zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss zu gestatten oder zu unterbinden.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft einen Service-Stecker.
  • Stand der Technik
  • Es sind Service-Stecker für das Öffnen oder Schließen (d. h. das Zulassen oder Unterbinden einer Leitung) eines Stromversorgungspfads zwischen einer Batterie (Hochspannungsbatterie) und einer Last (Hochspannungseinrichtung) bekannt.
  • Zum Beispiel ist ein herkömmlicher Service-Stecker (nachfolgend als ein „herkömmlicher Stecker” bezeichnet) derart konfiguriert, dass er in eine Steckeraufnahmeeinheit, die in einem Stromversorgungspfad angeordnet ist, eingesteckt und aus dieser herausgezogen werden kann. Wenn der Service-Stecker aus der Steckeraufnahmeeinheit herausgezogen wird, wird ein eingebauter Sperrschalter ausgeschaltet und wird ein das Abschalten angebendes Signal (Aus-Signal) an eine Sperrsteuereinheit gesendet. Wenn dieses Signal von dem Service-Stecker empfangen wird, öffnet die Sperrsteuereinheit ein an dem Stromversorgungspfad vorgesehenes Relais. Daraus resultiert, dass die Leitung des Stromversorgungspfads unterbunden wird und der Service-Stecker sicher aus der Stecker-Aufnahmeeinheit herausgezogen werden kann (siehe zum Beispiel das Patentdokument 1).
  • Dokumente aus dem Stand der Technik
  • Patentdokumente
    • Patentdokument 1: JP-A-2013-143806
    • Patentdokument 2: JP-A-2012-43915
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Problemstellung der Erfindung
  • Wenn in dem oben genannten System, auf das der herkömmliche Stecker angewendet wird, der herkömmliche Stecker aus der Steckeraufnahmeeinheit herausgezogen wird, wird ein Signal zum Öffnen des Relais zu der Sperrsteuereinheit gesendet und öffnet die Sperrsteuereinheit das Relais.
  • In dem oben genannten System sind jedoch der herkömmlicher Stecker und das Relais voneinander getrennt und sind der Schalter, eine Signalleitung usw. zum Erfassen des Herausziehens des herkömmlichen Steckers aus der Steckeraufnahmeeinheit erforderlich. Dadurch wird die Anzahl von Komponenten vergrößert. Und weil in dem oben genannten System ein mechanisches Relais als das Relais verwendet wird, weisen das Relais und das Gesamtsystem eine größere Größe auf, weil der durch den Stromversorgungspfad übertragene Strom größer ist.
  • Die Erfindung nimmt auf die vorstehend geschilderten Umstände Bezug, wobei es eine Aufgabe der Erfindung ist, einen Service-Stecker vorzusehen, der eine Vergrößerung des gesamten Systems, auf das der Service-Stecker angewendet wird, unterdrücken kann und eine Vergrößerung der Anzahl von Komponenten in dem System unterdrücken kann.
  • Problemlösung
  • Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, ist der Service-Stecker gemäß der Erfindung durch die folgenden Punkte (1) bis (5) gekennzeichnet.
    • (1) Service-Stecker, der in eine Steckeraufnahmeeinheit, die an einem Stromversorgungspfad zwischen einer Batterie und einer Last angeordnet ist, eingesteckt und aus dieser herausgezogen werden kann, wobei der Service-Stecker umfasst: einen ersten Anschluss, der mit einem batterieseitigen Stromversorgungspfad verbunden ist, wenn der Service-Stecker in der Steckeraufnahmeeinheit eingesteckt ist, einen zweiten Anschluss, der mit einem lastseitigen Stromversorgungspfad verbunden ist, wenn der Service-Stecker in der Steckeraufnahmeeinheit eingesteckt ist, und ein Halbleiterbauelement, das zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss angeordnet ist und eine Leitung zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss in Reaktion auf eine Steuerung zum Ein- oder Ausschalten des Halbleiterbauelements gestattet oder unterbindet.
    • (2) Service-Stecker nach Punkt (1), der weiterhin eine Steuerschaltung enthält, die das Ein- und Ausschalten des Halbleiterbauelements steuert.
    • (3) Service-Stecker nach Punkt (1) oder (2), der weiterhin als einen Wärmeabstrahlungsaufbau für das Halbleiterbauelement ein Wärmerohr, das aus Metall ausgebildet ist und in einem Kontakt mit einer auf einer Fläche des Halbleiterbauelements ausgebildeten ersten Elektrode angeordnet ist, und einen Gussteil, der das Halbleiterbauelement und seine Nachbarschaft einschließlich eines Teils des Wärmerohrs mit einem Kunstharz abdichtet, umfasst.
    • (4) Service-Stecker nach Punkt (3), der weiterhin umfasst: eine erste Sammelschiene, die mit dem Wärmerohr verbunden ist und dadurch elektrisch mit der ersten Elektrode verbunden ist, und eine zweite Sammelschiene, die elektrisch durch ein Verbindungsglied mit einer zweiten Elektrode, die an der anderen Fläche des Halbleiterbauelements ausgebildet ist, verbunden ist, wobei der Gussteil weiterhin das Verbindungsglied und dessen Nachbarschaft sowie einen Verbindungsbereich zwischen der zweiten Sammelschiene und dem Verbindungsglied und dessen Nachbarschaft mit einem Kunstharz abdichtet.
    • (5) Service-Stecker nach Punkt (3) oder (4), der weiterhin einen mit dem Wärmerohr verbundenen Wärmeabstrahler umfasst.
  • Weil der Service-Stecker mit der Konfiguration des Punkts (1) das Halbleiterbauelement umfasst, das eine Leitung zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss gestattet oder unterbindet, wenn es ein- oder ausgeschaltet wird, kann das Halbleiterbauelement anstelle eines Relais in einem System, auf das ein herkömmlicher Stecker angewendet wird, verwendet werden. Weil auf das Relais, das ein separates Glied ist, verzichtet werden kann, wird eine Vergrößerung des Systems unterdrückt. Und weil das Halbleiterbauelement mit dem Service-Stecker integriert ist, ist es zum Beispiel nicht erforderlich, ein Signal zum Ausschalten der Stromversorgungseinrichtung von außerhalb des Service-Steckers zu senden, wenn dieser aus einer Steckeraufnahmeeinheit herausgezogen wird. Ein Schalter, eine Signalleitung usw. für diesen Zweck sind nicht erforderlich.
  • Der Service-Stecker mit den oben genannten Aufbau kann also eine Vergrößerung des gesamten Systems, auf das der Service-Stecker angewendet wird, unterdrücken und kann eine Vergrößerung der Anzahl von Komponenten des Systems unterdrücken.
  • Weil der Service-Stecker mit der Konfiguration des Punkts (2) die Steuerschaltung beinhaltet, die das Halbleiterbauelement ein/aus steuert, indem zum Beispiel die Steuerschaltung ein von einem Sensor zum Messen der Batteriespannung gesendetes Signal empfängt, kann das Halbleiterbauelement ausgeschaltet werden, wenn eine Anormalität der Batteriespannung auftritt, ohne dass hierfür ein Signal von außen empfangen werden muss. Weiterhin kann der Service-Stecker selbst die Funktion zum Unterdrücken des Auftretens eines Rush-Stroms erfüllen. Insbesondere trägt die Maßnahme, dass das Auftreten eines Rush-Stroms unterdrückt wird, indem der Service-Stecker mit den Funktionen eines Vorlade-Relais und eines Vorlade-Widerstands versehen wird, dazu bei, das System in Entsprechung zu der Integration dieser Funktionen zu miniaturisieren.
  • Übrigens wird bei einer Integration des Halbleiterbauelements in dem Service-Stecker vorzugsweise die während der Verwendung des Halbleiterbauelements erzeugte Wärme möglichst effizient abgestrahlt.
  • Zum Beispiel enthält ein herkömmlicher Wärmeabstrahlungsaufbau (nachfolgend als „herkömmlicher Wärmeabstrahlungsaufbau” bezeichnet) ein Paar von Wärmerohren, die derart angeordnet sind, dass sie die Vorderfläche und die Rückfläche eines Halbleiterbauelements einschließen, und Elektroden, die mit den entsprechenden Wärmerohren verbunden sind. Eine Isolationsplatte ist zwischen dem Paar von Wärmerohren eingeschlossen. Die Positionierung zwischen der Isolationsplatte und dem Paar von Wärmerohren erfolgt unter Verwendung von darin ausgebildeten Vorsprüngen und Löchern (siehe zum Beispiel das Patentdokument 2). Dabei ist jedoch der Wärmeabstrahlungsaufbau aufgrund der Positionierungsvorsprünge und -löcher insgesamt komplex.
  • Weil bei dem Service-Stecker mit der Konfiguration des Punkts (3) das Wärmerohr und die erste Elektrode des Halbleiterbauelements direkt miteinander verbunden sind, kann die durch das Halbleiterbauelement erzeugte Wärme einfach zu dem Wärmerohr abgeführt werden und kann die erste Elektrode elektrisch mit einer externen Sammelschiene oder ähnlichem über das Wärmerohr verbunden sein. Weiterhin können das Wärmerohr und das Halbleiterbauelement durch den Gussteil (aus Kunstharz) miteinander integriert werden, sodass auf eine Isolationsplatte, ein Wärmeleitungsglied usw. für das Fixieren der relativen Positionierung verzichtet werden kann. Es kann also ein besserer Wärmeabstrahlungseffekt als in dem herkömmlichen Wärmeabstrahlungsaufbau mittels eines einfachen Aufbaus erzielt werden. Dadurch kann eine Vergrößerung des gesamten Systems, auf das der Service-Stecker angewendet wird, unterdrückt werden.
  • Bei dem Service-Stecker mit der Konfiguration des Punkts (4) kann eine Isolation zwischen dem Wärmerohr und der ersten Sammelschiene und der zweiten Sammelschiene einfach vorgesehen werden, während das Wärmerohr, die erste Sammelschiene und die zweite Sammelschiene miteinander integriert werden.
  • Bei dem Service-Stecker mit der Konfiguration des Punkts (5) kann die Wärme des Halbleiterbauelements über das Wärmerohr zu dem Wärmeabstrahler übertragen werden. Dadurch kann Wärme effizient von dem Halbleiterbauelement abgeführt werden.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die Erfindung kann einen Service-Stecker vorsehen, der eine Vergrößerung des gesamten Systems, auf das der Service-Stecker angewendet wird, unterdrücken kann und eine Vergrößerung der Anzahl von Komponenten des Systems unterdrücken kann.
  • Die Erfindung wurde vorstehend knapp beschrieben. Details der Erfindung werden anhand von Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Schaltdiagramm, das eine Position, an welcher ein Service-Stecker gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird, und dessen allgemeinen Aufbau zeigt.
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht, die den mechanischen Aufbau des Service-Steckers von 1 zeigt.
  • 3 ist eine transparente perspektivische Ansicht, die den internen Aufbau des Service-Steckers von 2 zeigt.
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht, die den internen Aufbau eines Halbleiter-Unterbrechers von 3 zeigt.
  • 5 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch einen Wärmeabstrahlungsaufbau für ein Halbleiterbauelement gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
  • 6 ist eine Draufsicht, die schematisch den Wärmeabstrahlungsaufbau für ein Halbleiterbauelement von 5 zeigt.
  • 7 ist eine Vorderansicht, die schematisch den Wärmeabstrahlungsaufbau für ein Halbleiterbauelement von 5 zeigt.
  • Ausführungsform der Erfindung
  • <Ausführungsform 1>
  • Ein Service-Stecker (nachfolgend als „Service-Stecker 1” bezeichnet) gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
  • Wie in 1 gezeigt, ist der Service-Stecker 1 an einem Stromversorgungspfad R vorgesehen, der eine Batterie (eine Hochspannungsbatterie für das Fahren) B mit einer Last (eine Hochspannungslast, zu welcher eine Hochspannung von der Batterie B zugeführt wird, wie etwa ein Wechselrichter, ein Wandler oder ähnliches) L verbindet. Insbesondere ist wie in 2 gezeigt der Service-Stecker 1 konfiguriert, um in eine Steckeraufnahmeeinheit C eingesteckt und aus dieser herausgezogen zu werden. Die Steckeraufnahmeeinheit C weist einen Elektrodraht W1 auf, der einen mit der Batterie B verbundenen Stromversorgungspfad R1 bildet, und einen Elektrodraht W2, der einen mit der Last L verbundenen Stromversorgungspfad bildet.
  • Wie in 3 gezeigt, umfasst der Service-Stecker 1 einen ersten Anschluss T1, einen zweiten Anschluss T2 und einen Halbleiter-Unterbrecher S mit einem darin integrierten Halbleiterbauelement, die alle in einem Gehäuse H aufgenommen sind. Der erste Anschluss T1 ist mit dem Elektrodraht W1 verbunden, der als der batterieseitige Stromversorgungspfad R1 dient, wenn der Service-Stecker 1 in der Steckeraufnahmeeinheit C eingesteckt ist. Der zweite Anschluss T2 ist mit dem Elektrodraht W2 verbunden, der als der lastseitige Stromversorgungspfad R2 dient, wenn der Service-Stecker 1 in der Steckeraufnahmeeinheit C eingesteckt ist.
  • Insbesondere werden der erste Anschluss T1 und der zweite Anschluss T2 als männliche Anschlüsse bezeichnet. Weiterhin ist die Steckeraufnahmeeinheit C mit weiblichen Anschlüssen (nicht gezeigt) versehen, die mit den entsprechenden Elektrodrähten W1 und W2 verbunden sind. Wenn der Service-Stecker 1 in die Stecker-Aufnahmeeinheit C eingesteckt ist, sind die männlichen Anschlüsse elektrisch mit den entsprechenden weiblichen Anschlüssen verbunden.
  • Wie in 2 und 3 gezeigt, weist der Service-Stecker 1 ein Hebelbetätigungsglied O zum Unterstützen des Einsteckens und Herausziehens des Service-Steckers 1 in und aus der Stecker-Aufnahmeeinheit C auf. Ein Arbeiter kann den Service-Stecker 1 einfach einstecken und entfernen, indem er das Hebelbetätigungsglied O betätigt.
  • Der Service-Stecker 1 umfasst weiterhin den Halbleiter-Unterbrecher S zwischen dem ersten Anschluss T1 und dem zweiten Anschluss T2. Wie in 4 gezeigt, enthält der Halbleiter-Unterbrecher S eine Leistungseinrichtung (Halbleiterbauelement) S1, die eine Leitung zwischen dem ersten Anschluss T1 und den zweiten Anschluss T2 gestattet oder unterbindet, wenn sie ein/aus gesteuert wird.
  • Insbesondere ist die Leistungseinrichtung S1 ein MOSFET, der aus einem Material wie etwa Si, SiC, GaN oder ähnlichem ausgebildet ist und an einer Sammelschiene (Drain-Elektroden-Sammelschiene S4) über ein Die-Bonding-Material montiert ist. Die Leistungseinrichtung S1 ist derart konfiguriert, dass ihre Gate-Elektrode, Source-Elektrode und Drain-Elektrode jeweils mit einem Gate-Draht S2, einem Source-Draht S3 und der Drain-Elektroden-Sammelschiene S4 verbunden sind. Eine Gate-Elektroden-Sammelschiene S5 ist mit einem Endteil des Gate-Drahts S2 gegenüber dem mit der Gate-Elektrode verbundenen Endteil verbunden, und eine Source-Elektroden-Sammelschiene S6 ist mit einem Endteil des Source-Drahts S3 gegenüber dem mit der Source-Elektrode verbundenen Endteil verbunden.
  • Die Drain-Elektroden-Sammelschiene S4 ist mit dem ersten Anschluss T1 verbunden, und die Gate-Elektroden-Sammelschiene S5 ist mit dem zweiten Anschluss T2 verbunden. Vorzugsweise ist die Drain-Elektroden-Sammelschiene S4 integriert, ohne von dem ersten Anschluss T1 getrennt zu sein. Das heißt also, dass sich die Drain-Elektroden-Sammelschiene S4 vorzugsweise von dem Halbleiter-Unterbrecher S nach außen erstreckt und den ersten Anschluss T1 bildet. Entsprechend ist die Gate-Elektroden-Sammelschiene S5 vorzugsweise nicht von dem zweiten Anschluss T2 getrennt und erstreckt sich statt dessen von dem Halbleiter-Unterbrecher S nach außen und bildet den zweiten Anschluss T2.
  • Die Gate-Elektroden-Sammelschiene S5 ist mit einer Gate-Steuerschaltung (Steuerschaltung) S7 zum Ausgeben eines Signals für eine Ein-/Aussteuerung der Leistungseinrichtung S1 versehen. Die Gate-Steuerschaltung S7 weist eine Funktion zum Unterdrücken eines Rush-Stroms durch das Wiederholen von Ein-/Ausschaltoperationen auf. Die Gate-Steuerschaltung S7 kann auch zum Beispiel mit einer externen Stromquellen-ECU (nicht gezeigt) verbunden sein. In diesem Fall kann die Gate-Steuerschaltung S7 ein Signal zum Angeben einer Batteriespannung, das von der Stromquellen-ECU gesendet wird, empfangen und, wenn die Batteriespannung anormal ist, ein Signal zum Ausschalten der Leistungseinrichtung S1 ausgeben.
  • Im Folgenden wird der Betrieb usw. des Service-Steckers 1 gemäß der Ausführungsform beschrieben.
  • Wie in 1–4 gezeigt, weist der Service-Stecker 1 eine Leistungseinrichtung S1 anstelle des in herkömmlichen Steckern verwendeten mechanischen Relais auf. Daraus resultiert, dass das System insgesamt wie in 1 gezeigt eine kleinere Größe als Systeme mit einem mechanischen Relais aufweist.
  • Zum Beispiel wird der Service-Stecker 1 aus der Steckeraufnahmeeinheit C herausgezogen, wenn eine Wartung der Last L durchgeführt wird. Weil der Service-Stecker 1 mit der Leistungseinrichtung S1 integriert ist, muss zum Beispiel kein Signal für das Ausschalten der Leistungseinrichtung S1 von außen empfangen werden, auch wenn er aus der Steckeraufnahmeeinheit C herausgezogen wird. Ein Schalter, eine Signalleitung usw. für diesen Zweck sind nicht erforderlich.
  • Und weil die Gate-Steuerschaltung S7 die Funktion zum Unterdrücken eines Rush-Stroms aufweist, können auch Funktionen eines Vorlade-Relais und eines Vorlade-Widerstands in dem Service-Stecker 1 vorgesehen werden, was zu einer weiteren Miniaturisierung von Systemen, auf die der Service-Stecker 1 angewendet wird, beiträgt.
  • Und wenn die Gate-Steuerschaltung S7 mit einer Leistungsquellen-ECU für das Messen einer Batteriespannung verbunden ist, kann die Leistungseinrichtung S1 ausgeschaltet werden, wenn eine Anormalität der Batteriespannung vorliegt. Eine Funktion zum Schützen vor dem Auftreten einer anormalen Spannung wird also nicht beeinträchtigt.
  • <Ausführungsform 2>
  • Im Folgenden wird ein Service-Stecker gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, in dem ein besonderer Wärmeabstrahlungsaufbau 2 auf den in dem oben beschriebenen Service-Stecker 2 integrierten Halbleiter-Unterbrecher S angewendet wird, mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Zur Unterscheidung von dem Halbleiter-Unterbrecher S der ersten Ausführungsform wird der Halbleiter-Unterbrecher dieser Ausführungsform (zweiten Ausführungsform) als ein Halbleiter-Unterbrecher 10 bezeichnet.
  • Wie in 5–7 gezeigt, ist der Halbleiter-Unterbrecher 10 zum Beispiel ein MOSFET, dessen Rückfläche und Vorderfläche jeweils eine Drain-Elektrode als eine erste Elektrode und eine Source-Elektrode als eine zweite Elektrode aufweisen.
  • Der Wärmeabstrahlungsaufbau 2 des Halbleiter-Unterbrechers 10 umfasst ein Wärmerohr 20, eine erste Sammelschiene 30, eine zweite Sammelschiene 40, einen Gussteil 60 und einen Wärmeabstrahler 70.
  • Das Wärmerohr 20 ist ein langes Glied, das aus Metall ausgebildet ist und thermisch und elektrisch leitend ist. An einem Endteil 20a des Wärmerohrs 20 ist der Halbleiter-Unterbrecher 10 montiert. Zum Beispiel wird der Halbleiter-Unterbrecher 10 an einem Kleber (einem Die-Bonding-Material) wie etwa einer Silberpaste, der an dem Wärmerohr 20 aufgetragen ist, fixiert. Der Halbleiter-Unterbrecher 10 ist derart angeordnet, dass er in einem Oberflächenkontakt mit dem Wärmerohr 20 steht, sodass die Rückfläche des Halbleiter-Unterbrechers 10 thermisch mit dem Wärmerohr 20 verbunden ist. Insbesondere ist die Drain-Elektrode, die an der Rückfläche des Halbleiter-Unterbrechers 10 ausgebildet ist, elektrisch mit dem Wärmerohr 20 verbunden.
  • Die erste Sammelschiene 30 ist ein Metallplattenglied. Die erste Sammelschiene 30 weist annähernd die Form eines Rechtecks auf, wobei ihr oberer Endteil mit einer Öffnung 31 für die Verbindung mit einem Anschluss versehen ist.
  • Die erste Sammelschiene 30 ist auf der Seite des anderen Endteils 20b des Wärmerohrs 20 zum Beispiel derart angeordnet, dass die erste Sammelschiene 30 und das Wärmerohr 20 eine gerade Linie bilden. Ein Basisendteil der ersten Sammelschiene 30 ist mittels einer Technik wie etwa Schweißen mit dem Wärmerohr 20 verbunden. Die Technik zum Verbinden der ersten Sammelschiene 30 mit dem Wärmerohr 20 kann aber auch eine andere Verbindungsmethode als Schweißen wie etwa eine Schraubverbindung oder eine Steckverbindung sein. Die erste Sammelschiene 30 kann mit dem Wärmerohr 20 integriert sein.
  • Die zweite Sammelschiene 40 ist ein Metallplattenglied. Die zweite Sammelschiene 40 weist annähernd die Form eines Rechtecks auf, wobei ihr Endteil mit einer Öffnung 41 für die Verbindung mit einem Anschluss versehen ist.
  • Die zweite Sammelschiene 40 ist auf der Seite gegenüber der ersten Sammelschiene 30 (d. h. auf der Seite des einen Endteils 20a des Wärmerohrs 20) zum Beispiel derart angeordnet, dass die zweite Sammelschiene 40 und das Wärmerohr 20 eine gerade Linie bilden. Die zweite Sammelschiene 40 und das Wärmerohr 20 sind durch einen vorbestimmten Zwischenraum voneinander beabstandet.
  • Ein Draht 50 aus einem Metall wie etwa Aluminium ist mit einem Basisendteil der zweiten Sammelschiene 40 verbunden. Der andere Endteil des Drahts 50 ist mit einer Source-Elektrode verbunden, die an der Vorderfläche des Halbleiter-Unterbrechers 10 ausgebildet ist. Die zweite Sammelschiene 40 und die Source-Elektrode des Halbleiter-Unterbrechers 10 sind also über den Draht 50 elektrisch miteinander verbunden. Die Verbindung der zweiten Sammelschiene 40 und des Halbleiter-Unterbrechers 10 wird unter Verwendung eines anderen Verbindungsglieds als des Drahts 50 wie etwa eines Steckverbinders bewerkstelligt.
  • Der Gussteil 60 dichtet einen vorgeschriebenen Raum, der den einen Endteil 20a des Wärmerohrs 20, den Draht 50 und den Basisendteil der zweiten Sammelschiene 40 enthält, mit Kunstharz ab. Der Halbleiter-Unterbrecher 10 und seine Nachbarschaft einschließlich eines Teils des Wärmerohrs 20, der Draht 50 und dessen Nachbarschaft sowie ein mit dem Draht 50 verbundener Verbindungsteil der zweiten Sammelschiene 40 und dessen Nachbarschaft werden gemeinsam durch den Gussteil 60 bedeckt.
  • Der Wärmeabstrahler 70 ist mit dem Wärmerohr 20 verbunden und strahlt durch das Wärmerohr 20 übertragene Wärme nach außen ab. Ein Beispiel für den Wärmeabstrahler 70 sind Wärmeabstrahlungsrippen, die eine parallele Anordnung von mehreren plattenartigen Rippen umfassen. Der Wärmeabstrahler 70 ist mit der Rückfläche des Wärmerohrs 20 verbunden. Der Wärmeabstrahler 70 ist an einer Position angeordnet, die näher an dem anderen Endteil 20b als der eine Endteil 20a in der Längsrichtung des Wärmerohrs 20 ist.
  • Wenn der Halbleiter-Unterbrecher 10 für die Montage an einem Fahrzeug vorgesehen ist, kann das Wärmerohr 20 mit der Fahrzeugkarosserie verbunden werden und die Fahrzeugkarosserie als den Wärmeabstrahler 70 verwenden.
  • Im Folgenden wird ein Herstellungsverfahren für den Halbleiter-Unterbrecher 10 mit dem oben beschriebenen Wärmeabstrahlungsaufbau 2 beschrieben.
  • In einem ersten Schritt wird das Wärmerohr 20 vorbereitet und wird der Halbleiter-Unterbrecher 10 mit dessen einem Endteil 20a verbunden. Die Verbindung des Halbleiter-Unterbrechers 10 mit dem Wärmerohr 20 wird zum Beispiel durch ein Die-Bonding vorgenommen. Das Die-Bonding wird derart durchgeführt, dass die Drain-Elektrode, die an einer Fläche des Halbleiter-Unterbrechers 10 ausgebildet ist, dem Wärmerohr 20 zugewandt ist und in einen Oberflächenkontakt mit diesem kommt.
  • In einem zweiten Schritt wird die erste Sammelschiene 30 mit dem anderen Endteil 20b zum Beispiel durch Schweißen verbunden.
  • In einem dritten Schritt werden die Source-Elektrode, die an der vorderen Fläche des Halbleiter-Unterbrechers 10 ausgebildet ist, und die zweite Sammelschiene 40 durch den Draht 50 miteinander verbunden. Der Draht 50 kann mit der Source-Elektrode und der zweiten Sammelschiene 40 durch zum Beispiel Löten verbunden werden.
  • In einem vierten Schritt wird der Gussteil 60 ausgebildet, sodass er den einen Endteil 20a des Wärmerohrs 20, den Draht 50 und den Basisendteil der zweiten Sammelschiene 40 mit Kunstharz umgibt und dadurch abdichtet.
  • In einem fünften Schritt wird der Wärmeabstrahler 70 mit dem Wärmerohr 20 verbunden. Der Wärmeabstrahler 70 wird mit der Rückfläche (d. h. der Fläche gegenüber der Fläche, mit welcher der Halbleiter-Unterbrecher 10 verbunden ist) des Wärmerohrs 20 verbunden.
  • Der Halbleiter-Unterbrecher 10, der den Wärmeabstrahlungsaufbau 2 enthält, kann durch den oben beschriebenen Prozess hergestellt werden. Der zweite und der fünfte Schritt können auch an jeweils anderer Stelle in der Reihenfolge der oben beschriebenen Schritte ausgeführt werden.
  • Wie oben beschrieben, weist in der Ausführungsform der Wärmeabstrahlungsaufbau 2 für den Halbleiter-Unterbrecher 10 das Wärmerohr 20 aus Metall auf, an dem der Halbleiter-Unterbrecher 10 derart montiert ist, dass seine an einer Fläche ausgebildete erste Elektrode in Kontakt mit dem Wärmerohr 20 ist, wobei der Gussteil 60 den Halbleiter-Unterbrecher 10 und dessen Nachbarschaft einschließlich des Teils des Wärmerohrs 20 mit Kunstharz abdichtet.
  • Weil bei der oben beschriebenen Konfiguration die Drain-Elektrode des Halbleiter-Unterbrechers 10 direkt mit dem Wärmerohr 20 verbunden ist, kann die durch den Halbleiter-Unterbrecher 10 erzeugte Wärme von dem Halbleiter-Unterbrecher 10 über das Wärmerohr 20 nach außen abgestrahlt werden und kann eine elektrische Verbindung zu der Drain-Elektrode über das Wärmerohr 20 hergestellt werden. Weiterhin werden das Wärmerohr 20 und der Halbleiter-Unterbrecher 10 durch den Gussteil 60 integriert. Deshalb kann auf eine Isolationsplatte und ein Wärmeleitungsglied verzichtet werden und kann ein verbesserter Wärmeabstrahlungseffekt unter Verwendung eines einfachen Aufbaus erzielt werden.
  • Weiterhin kann beim Montieren des Halbleiter-Unterbrechers 10 an dem Wärmerohr 20 der Halbleiter-Unterbrecher 10 an einer beliebigen Position in dem Gussteil 60 angeordnet werden, wobei keine Positionierung zwischen denselben erforderlich ist. Dadurch kann ein Wärmeabstrahlungsaufbau 2 mit einer einfachen Konfiguration realisiert werden.
  • Der Wärmeabstrahlungsaufbau 2 mit der oben beschriebenen Konfiguration ist nur mit dem einen Halbleiter-Unterbrecher 10 versehen. Der Wärmeabstrahlungsaufbau 2 kann jedoch auch mit mehreren Halbleiter-Unterbrechern 10 versehen sein, wenn die Größe des Gussteils 60 geändert wird. Mit anderen Worten kann die Anzahl der Halbleiter-Unterbrecher 10 je nach dem Entwurf größer oder kleiner vorgesehen werden. Der Wärmeabstrahlungsaufbau 2 kann also verschiedene Entwurfsspezifikationen unterstützen.
  • In dem Wärmeabstrahlungsaufbau 2 können die erste Sammelschiene 30 und die Drain-Elektrode des Halbleiter-Unterbrechers 10 durch das Wärmerohr 20 elektrisch miteinander verbunden sein. Weiterhin können die zweite Sammelschiene 40 und die Source-Elektrode des Halbleiter-Unterbrechers 10 durch den Draht 50 elektrisch miteinander verbunden sein. Und weiterhin kann eine Isolation zwischen dem Wärmeohr 20 und dem Draht 50 einfach vorgesehen werden, während die zweite Sammelschiene 40 und der Halbleiter-Unterbrecher 10 (das Wärmerohr 20) miteinander integriert werden. Es kann also ein Wärmeabstrahlungsaufbau 2 mit einem einfachen Aufbau realisiert werden.
  • Außerdem kann die durch den Halbleiter-Unterbrecher 10 erzeugte Wärme durch das Wärmerohr 20 zu dem Wärmeabstrahler 70 übertragen werden. Dadurch kann die von dem Halbleiter-Unterbrecher 10 abgeführte Wärme effizient abgeführt werden.
  • Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, an denen verschiedene Modifikationen, Verbesserungen usw. vorgenommen werden können. Die Materialien, Formen, Abmessungen, Anzahlen (wenn mehrere vorgesehen sind), Positionen usw. jeder Bestandskomponente können nach Belieben gewählt werden, solange damit die Erfindung implementiert werden kann.
  • Zum Beispiel weist der Service-Stecker 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform den männlichen Anschluss auf und weist die Steckeraufnahmeeinheit C die weiblichen Anschlüsse auf. Alternativ dazu können der Service-Stecker 1 und die Steckeraufnahmeeinheit C auch jeweils männliche und weibliche Anschlüsse aufweisen.
  • Weiterhin ist der Service-Stecker 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform mit den Elektrodrähten W1 und W2 als den Stromversorgungspfaden R1 und R2 von der Steckeraufnahmeeinheit C versehen. Alternativ dazu kann der Service-Stecker 1 auch mit Sammelschienen anstatt mit den Elektrodrähten W1 und W2 versehen sein.
  • Weiterhin weist der Service-Stecker 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform den MOSFET als die Leistungseinrichtung S1 auf. Alternativ dazu kann der Service-Stecker 1 einen anderen Typ von Halbleiterbauelement, das ein- und ausgeschaltet werden kann, wie etwa einen Transistor aufweisen. Der Halbleiter-Unterbrecher S enthält den Source-Draht S3, der sich von der Source-Elektrode zu der Source-Elektroden-Sammelschiene S6 erstreckt. Alternativ dazu kann auf den Source-Draht S3 verzichtet werden, wenn zum Beispiel die Source-Elektroden-Sammelschiene S6 direkt mit der Source-Elektrode verbunden wird.
  • Der Service-Stecker 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform kann eine Sicherung enthalten, die mit dem Halbleiter-Unterbrecher S in Reihe verbunden ist. Und die Sammelschienen S4–S6 können durch eine Keramikplatte oder ähnliches, auf der eine vorgeschriebene Schaltung ausgebildet ist, ersetzt werden.
  • Im Folgenden werden Merkmale des Service-Steckers gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen in den Punkten (1) bis (5) zusammengefasst:
    • (1) Service-Stecker (1), der in eine Steckeraufnahmeeinheit (C), die an einem Stromversorgungspfad (R) zwischen einer Batterie (B) und einer Last (L) angeordnet ist, eingesteckt und aus dieser herausgezogen werden kann, wobei der Service-Stecker (1) umfasst: einen ersten Anschluss (T1), der mit einem batterieseitigen Stromversorgungspfad (W1) verbunden ist, wenn der Service-Stecker (1) in der Steckeraufnahmeeinheit (C) eingesteckt ist, einen zweiten Anschluss (T2), der mit einem lastseitigen Stromversorgungspfad (W2) verbunden ist, wenn der Service-Stecker (1) in der Steckeraufnahmeeinheit (C) eingesteckt ist, und ein Halbleiterbauelement (S1), das zwischen dem ersten Anschluss (T1) und dem zweiten Anschluss (T2) angeordnet ist und eine Leitung zwischen dem ersten Anschluss (T1) und dem zweiten Anschluss (T2) in Reaktion auf eine Steuerung zum Ein- oder Ausschalten des Halbleiterbauelements (S1) gestattet oder unterbindet.
    • (2) Service-Stecker nach Punkt (1), der weiterhin eine Steuerschaltung (S7) enthält, die das Ein- und Ausschalten des Halbleiterbauelements (S1) steuert.
    • (3) Service-Stecker nach Punkt (1) oder (2), der weiterhin als einen Wärmeabstrahlungsaufbau für das Halbleiterbauelement (S1) ein Wärmerohr (20), das aus Metall ausgebildet ist und in einem Kontakt mit einer auf einer Fläche des Halbleiterbauelements (S1) ausgebildeten ersten Elektrode angeordnet ist, und einen Gussteil (60), der das Halbleiterbauelement (S1) und seine Nachbarschaft einschließlich eines Teils des Wärmerohrs (20) mit einem Kunstharz abdichtet, umfasst.
    • (4) Service-Stecker nach Punkt (3), der weiterhin umfasst: eine erste Sammelschiene (30), die mit dem Wärmerohr (20) verbunden ist und dadurch elektrisch mit der ersten Elektrode verbunden ist, und eine zweite Sammelschiene (40), die elektrisch durch ein Verbindungsglied (50) mit einer zweiten Elektrode, die an der anderen Fläche des Halbleiterbauelements (S1) ausgebildet ist, verbunden ist, wobei der Gussteil (60) weiterhin das Verbindungsglied (50) und dessen Nachbarschaft sowie einen Verbindungsbereich zwischen der zweiten Sammelschiene (40) und dem Verbindungsglied (50) und dessen Nachbarschaft mit einem Kunstharz abdichtet.
    • (5) Service-Stecker nach Punkt (3) oder (4), der weiterhin einen mit dem Wärmerohr (20) verbundenen Wärmeabstrahler (70) umfasst.
  • Die vorliegende Anmeldung beruht auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-209752 vom 14. Oktober 2014 und der japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-16467 vom 30. Januar 2015, die hier unter Bezugnahme eingeschlossen sind.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Gemäß der Erfindung kann eine Vergrößerung des gesamten Systems, auf das ein Service-Stecker angewendet wird, unterdrückt werden und kann eine Vergrößerung der Anzahl von Komponenten des Systems unterdrückt werden. Angesichts dieses Vorteils kann die Erfindung nützlich auf Service-Stecker angewendet werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Service-Stecker
    B
    Batterie
    C
    Steckeraufnahmeeinheit
    L
    Last
    R
    Stromversorgungspfad
    S
    Halbleiter-Unterbrecher
    S1
    Leistungseinrichtung (Halbleiterbauelement)
    S7
    Gate-Steuerschaltung (Steuerschaltung)
    T1
    erster Anschluss
    T2
    zweiter Anschluss
    W1
    Elektrodraht (Stromversorgungspfad)
    W2
    Elektrodraht (Stromversorgungspfad)
    2
    Wärmeabstrahlungsaufbau
    10
    Halbleiter-Unterbrecher
    20
    Wärmerohr
    30
    erste Sammelschiene
    40
    zweite Sammelschiene
    50
    Draht (Verbindungsglied)
    60
    Gussteil
    70
    Wärmeabstrahler

Claims (5)

  1. Service-Stecker, der in eine Steckeraufnahmeeinheit, die an einem Stromversorgungspfad zwischen einer Batterie und einer Last angeordnet ist, eingesteckt und aus dieser herausgezogen werden kann, wobei der Service-Stecker umfasst: einen ersten Anschluss, der mit einem batterieseitigen Stromversorgungspfad verbunden ist, wenn der Service-Stecker in der Steckeraufnahmeeinheit eingesteckt ist, einen zweiten Anschluss, der mit einem lastseitigen Stromversorgungspfad verbunden ist, wenn der Service-Stecker in der Steckeraufnahmeeinheit eingesteckt ist, und ein Halbleiterbauelement, das zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss angeordnet ist und eine Leitung zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss in Reaktion auf eine Steuerung zum Ein- oder Ausschalten des Halbleiterbauelements gestattet oder unterbindet.
  2. Service-Stecker nach Anspruch 1, der weiterhin eine Steuerschaltung enthält, die das Ein- und Ausschalten des Halbleiterbauelements steuert.
  3. Service-Stecker nach Anspruch 1 oder 2, der weiterhin als einen Wärmeabstrahlungsaufbau für das Halbleiterbauelement ein Wärmerohr, das aus Metall ausgebildet ist und in einem Kontakt mit einer auf einer Fläche des Halbleiterbauelements ausgebildeten ersten Elektrode angeordnet ist, und einen Gussteil, der das Halbleiterbauelement und seine Nachbarschaft einschließlich eines Teils des Wärmerohrs mit einem Kunstharz abdichtet, umfasst.
  4. Service-Stecker nach Anspruch 3, der weiterhin umfasst: eine erste Sammelschiene, die mit dem Wärmerohr verbunden ist und dadurch elektrisch mit der ersten Elektrode verbunden ist, und eine zweite Sammelschiene, die elektrisch durch ein Verbindungsglied mit einer zweiten Elektrode, die an der anderen Fläche des Halbleiterbauelements ausgebildet ist, verbunden ist, wobei der Gussteil weiterhin das Verbindungsglied und dessen Nachbarschaft sowie einen Verbindungsbereich zwischen der zweiten Sammelschiene und dem Verbindungsglied und dessen Nachbarschaft mit einem Kunstharz abdichtet.
  5. Service-Stecker nach Anspruch 3 oder 4, der weiterhin einen mit dem Wärmerohr verbundenen Wärmeabstrahler umfasst.
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