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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-052487 , eingereicht am 16. März 2016. Die gesamte Offenbarung der oben genannten Anmeldung wird hier durch Verweis in ihrer Gesamtheit aufgenommen.
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Stand der Technik
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Ein Kraftfahrzeug kann mit einem elektrischen Anschlusskasten (auch als Stromverteiler bezeichnet) ausgestattet sein, der elektrische Leistung von einer Stromversorgung (Batterie) an Verbraucher wie etwa Scheinwerfer und Scheibenwischer verteilt. Als Element, das eine interne Schaltung des elektrischen Anschlusskastens bildet, kann beispielsweise eine Schaltungsanordnung wie die in Patentdokument 1 offenbarte verwendet werden.
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Diese Schaltungsanordnung weist auf: ein Steuerschaltungssubstrat, auf dem ein Leitermuster (Schaltungsmuster) gebildet wurde; eine Eingangsanschluss-Stromschiene und eine Ausgangsanschluss-Stromschiene, die an das Steuerschaltungssubstrat gebunden sind; und einen Feldeffekttransistor (FET: elektronisches Bauteil), der auf dem Steuerschaltungssubstrat und den zwei Stromschienen befestigt ist. Der FET weist einen Hauptkörper (Gehäuse), einen Source-Anschluss und einen Gate-Anschluss, die von einer Seitenfläche des Hauptkörpers abstehen und sich abwärts erstrecken, sowie einen Drain-Anschluss auf, der auf der Rückseite des Hauptkörpers vorgesehen ist. Der Drain-Anschluss des FETs ist elektrisch mit der Eingangsanschluss-Stromschiene verbunden, und der Source-Anschluss ist elektrisch mit der Ausgangsanschluss-Stromschiene verbunden. Der Gate-Anschluss des FETs ist unter Biegung an einer Stelle aufwärts relativ zu dem Source-Anschluss um einen Betrag, welcher der Dicke des Steuerschaltungssubstrats entspricht, gebildet und ist elektrisch mit dem Leitermuster des Steuerschaltungssubstrats verbunden, das auf der Ausgangsanschluss-Stromschiene angeordnet ist (siehe Absätze 0036 bis 0039 in der Beschreibung sowie 4).
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Liste zitierter Druckschriften
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Patentdokument
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Patentdokument 1:
JP 2003-164040 A -
Zusammenfassung der Erfindung
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Eine Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung weist auf: ein Schaltungssubstrat, das eine obere Oberfläche hat, auf der ein Schaltungsmuster gebildet ist; mehrere Stromschienen, die mit dem Schaltungssubstrat verbunden sind und an einer unteren Oberfläche des Schaltungssubstrats fixiert sind, wobei die Stromschienen voneinander beabstandet sind; ein elektronisches Bauteil, das ein Gehäuse, welches auf der Stromschiene angeordnet ist, und einen Anschluss, der innerhalb einer Kontur einer unteren Oberfläche des Gehäuses vorgesehen ist, aufweist; ein Foliensubstrat, das ein mit dem Anschluss verbundenes Ende und ein außerhalb der Kontur der unteren Oberfläche des Gehäuses angeordnetes anderes Ende hat; und eine Klebefolie, die das Schaltungssubstrat und das Foliensubstrat an die Stromschienen bindet.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Schaltungsanordnung nach Ausführungsform 1.
- 2 ist eine schematische, perspektivische Explosionsansicht der Schaltungsanordnung nach Ausführungsform 1.
- 3 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer unteren Oberfläche eines elektronischen Bauteils, das in der Schaltungsanordnung nach Ausführungsform 1 enthalten ist.
- 4 ist eine Querschnittsansicht der in 1 gezeigten Schaltungsanordnung entlang der Schnittlinie (IV)-(IV) in 1.
- 5 ist eine Querschnittsansicht der in 1 gezeigten Schaltungsanordnung entlang der Schnittlinie (V)-(V) in 1.
- 6 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die ein Beispiel für einen ausgesparten Abschnitt einer Stromschiene zeigt, die in einer Schaltungsanordnung nach Ausführungsform 2 enthalten ist.
- 7 zeigt ein Beispiel für die Schaltungsanordnung nach Ausführungsform 2, wobei das obere Diagramm eine Querschnittsansicht der Schaltungsanordnung entlang einer Schnittlinie ist, die in der Längsrichtung durch die Mitte eines Foliensubstrats verläuft, und das untere Diagramm eine Querschnittsansicht der Schaltungsanordnung entlang einer Schnittlinie ist, die in der Querrichtung durch die Mitte des Foliensubstrats verläuft.
- 8 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die ein weiteres Beispiel für den ausgesparten Abschnitt der Stromschiene zeigt, die in der Schaltungsanordnung nach Ausführungsform 2 enthalten ist.
- 9 zeigt ein weiteres Beispiel für die Schaltungsanordnung nach Ausführungsform 2, wobei das obere Diagramm eine Querschnittsansicht der Schaltungsanordnung entlang einer Schnittlinie ist, die in der Längsrichtung durch die Mitte des Foliensubstrats verläuft, und das untere Diagramm eine Querschnittsansicht der Schaltungsanordnung entlang einer Schnittlinie ist, die in der Querrichtung durch die Mitte des Foliensubstrats verläuft.
- 10 ist eine schematische, perspektivische Explosionsansicht einer Schaltungsanordnung gemäß Abwandlung 1.
- 11 zeigt die Schaltungsanordnung gemäß Abwandlung 1, wobei das obere Diagramm eine Querschnittsansicht der Schaltungsanordnung entlang einer Schnittlinie ist, die in der Längsrichtung durch die Mitte eines Foliensubstrats verläuft, und das untere Diagramm eine Querschnittsansicht der Schaltungsanordnung entlang einer Schnittlinie ist, die in der Querrichtung durch die Mitte des Foliensubstrats verläuft.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Technische Aufgabe
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Da sich bei dem oben beschriebenen elektronischen Bauteil der Source-Anschluss und der Gate-Anschluss von der Seitenfläche des Gehäuses abwärts erstrecken, sind die Anschlusslängen lang. Daher wird ein hoher Verlust erzeugt, wenn die elektrischen Widerstände der Anschlüsse sich erhöhen. Da die Distanz von dem Anschluss zu der Stromschiene lang ist, ist außerdem eine Verbesserung der Wärmeableitungseigenschaften schwierig.
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Zur Lösung der obigen Probleme ist die Entwicklung eines drahtfreien elektronischen Bauteils erfolgt, bei dem ein Anschluss innerhalb der Kontur der unteren Oberfläche des Gehäuses vorgesehen ist. Da bei einem solchen elektronischen Bauteil die Anschlusslänge kurz ist, kann der Verlust auf einfache Weise reduziert werden, und die Wärmeableitungseigenschaften werden mit einiger Wahrscheinlichkeit verbessert. Ist das elektronische Bauteil jedoch auf einer Stromschiene angeordnet, ist es schwierig, den innerhalb der Kontur der unteren Oberfläche des Gehäuses vorgesehenen Anschluss mit einem Schaltungsmuster oder dergleichen des Schaltungssubstrats zu verbinden, das außerhalb der Kontur vorgesehen ist.
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Dementsprechend ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung die Bereitstellung einer Schaltungsanordnung, bei der ein Anschluss, der innerhalb der Kontur der unteren Oberfläche eines elektronischen Bauteils vorgesehen ist, mit einem außerhalb der Kontur vorgesehenen Verbindungsziel elektrisch verbindbar ist.
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Vorteilhafte Wirkungen
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Mit der offenbarungsgemäßen Schaltungsanordnung ist es möglich, den Anschluss, der innerhalb der Kontur der unteren Oberfläche des elektronischen Bauteils vorgesehen ist, elektrisch mit dem außerhalb der Kontur vorgesehenen Verbindungsziel zu verbinden.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Es werden zunächst Aspekte der vorliegenden Erfindung aufgeführt und beschrieben.
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Eine Schaltungsanordnung nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist auf: ein Schaltungssubstrat, das eine obere Oberfläche hat, auf der ein Schaltungsmuster gebildet ist; eine Stromschiene, einschließlich mehrerer Stromschienen, die mit dem Schaltungssubstrat verbunden sind und an einer unteren Oberfläche des Schaltungssubstrats fixiert sind, wobei die Stromschienen voneinander beabstandet sind; ein elektronisches Bauteil, das ein Gehäuse, welches auf den Stromschienen angeordnet ist, und einen Anschluss, der innerhalb einer Kontur einer unteren Oberfläche des Gehäuses vorgesehen ist, aufweist; ein Foliensubstrat, das ein mit dem Anschluss verbundenes Ende und ein außerhalb der Kontur der unteren Oberfläche des Gehäuses angeordnetes anderes Ende aufweist; und eine Klebefolie, die das Schaltungssubstrat und das Foliensubstrat an die Stromschienen bindet.
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Mit der oben beschriebenen Ausbildung kann, da das Foliensubstrat enthalten ist, der Anschluss, der innerhalb der Kontur der unteren Oberfläche des elektronischen Bauteils vorgesehen ist, elektrisch mit einem außerhalb der Kontur vorgesehenen Verbindungsziel verbunden werden.
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Zudem können mit der oben beschriebenen Ausbildung, da die Klebefolie enthalten ist, die das Schaltungssubstrat und das Foliensubstrat an die Stromschienen bindet, diese Elemente durch einfaches Stapeln als Einheit fixiert werden, und somit wird eine sehr hohe Effizienz des Zusammenbauvorgangs erzielt.
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Da das elektronische Bauteil den innerhalb der Kontur der unteren Oberfläche des Gehäuses vorgesehenen Anschluss aufweist, kann mit der oben beschriebenen Ausbildung außerdem die Anschlusslänge verkürzt werden und somit der elektrische Widerstand reduziert werden, und der Verlust wird mit einiger Wahrscheinlichkeit reduziert. Zudem werden mit einiger Wahrscheinlichkeit die Wärmeableitungseigenschaften verbessert.
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(2) Als weiterer Aspekt der oben beschriebenen Schaltungsanordnung weist die Stromschiene einen ausgesparten Abschnitt auf, der in einer Überlappungsregion der Stromschiene gebildet ist, welche sich mit dem Anschluss des elektronischen Bauteils überlappt, wobei der ausgesparte Abschnitt einen Höhenunterschied in Bezug auf eine umgebende Region verringert, in der das Foliensubstrat nicht angeordnet ist.
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Auch wenn das elektronische Bauteil einen Anschluss aufweist, der innerhalb der Kontur der unteren Oberfläche des Gehäuses vorgesehen ist, jedoch elektrisch und mechanisch mit den Stromschienen verbunden ist, ohne elektrisch und mechanisch mit dem Foliensubstrat verbunden zu sein, wird mit der oben beschriebenen Ausbildung mit einiger Wahrscheinlichkeit der Höhenunterschied zwischen den beiden Anschlüssen in Richtung von oben nach unten reduziert. Dies hat den Grund, dass eine Überlappungsregion des Foliensubstrats, die sich mit dem ausgesparten Abschnitt oder ausgeschnittenen Abschnitt überlappt, durch das Gewicht des elektronischen Bauteils leicht in den ausgesparten Abschnitt oder ausgeschnittenen Abschnitt eingebettet sein kann.
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Ausführliche Beschreibung von Ausführungsformen
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. In den Diagrammen zeigen gleiche Bezugsziffern gleiche Bauteile an.
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Ausführungsform 1
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Schaltungsanordnung
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Eine Schaltungsanordnung 1A nach Ausführungsform 1 wird mit Bezug auf 1 bis 5 beschrieben. Die Schaltungsanordnung 1A weist ein Schaltungssubstrat 2 mit einem Schaltungsmuster (nicht gezeigt), mehrere Stromschienen 3, die an dem Schaltungssubstrat 2 fixiert sind, und ein elektronisches Bauteil 4 mit einem Anschluss auf, der innerhalb der Kontur der unteren Oberfläche eines Gehäuses 40 vorgesehen ist. Ein Merkmal der Schaltungsanordnung 1A ist es, dass die Schaltungsanordnung 1A ein Foliensubstrat 5, das einen Anschluss, der innerhalb der Kontur (Grundfläche) der unteren Oberfläche des Gehäuses 40 vorgesehen ist, mit einem außerhalb der Kontur vorgesehenen Verbindungsziel verbindet, sowie eine Klebefolie 6 aufweist, die das Foliensubstrat 5 an die Stromschiene 3 bindet. Nachstehend erfolgt eine ausführliche Beschreibung. Zur zweckmäßigen Beschreibung wird die Seite, auf der das Schaltungssubstrat 2 der Schaltungsanordnung 1A vorgesehen ist, in der folgenden Beschreibung als „oben“ bezeichnet und die Seite, auf der die Stromschiene 3 vorgesehen ist, als „unten“ bezeichnet. Die Richtung, in der die Stromschienen 3 nebeneinander angeordnet sind, ist als „Richtung von vorne nach hinten“ definiert, und eine Richtung, die zu der Richtung von oben nach unten sowie zu der Richtung von vorne nach hinten senkrecht verläuft, ist als „Rechts-Links-Richtung“ definiert.
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Schaltungssubstrat
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Das Schaltungssubstrat 2 weist ein isolierendes Substrat 20 und ein Schaltungsmuster auf, das auf der einen Seite (der oberen Oberfläche) des isolierenden Substrats 20 gebildet ist und mit dem das elektronische Bauteil 4 elektrisch verbunden ist (1 und 2). Es ist auch möglich, ein Schaltungsmuster auf der anderen Seite (der unteren Oberfläche) des isolierenden Substrats 20 zu bilden. Das Schaltungsmuster ist aus einer Kupferfolie hergestellt. Als Schaltungssubstrat 2 kann eine bedruckte Leiterplatte verwendet werden. Die Stromschiene 3 ist auf der anderen Seite (der unteren Oberfläche) des isolierenden Substrats 20 fixiert. Das isolierende Substrat 20 hat ein Befestigungs-Durchgangsloch 22 zur Befestigung des elektronischen Bauteils 4 an der Stromschiene 3 und ein Verbindungs-Durchgangsloch 23 zum elektrischen Verbinden des elektronischen Bauteils 4 mit dem Schaltungsmuster. Das Befestigungs-Durchgangsloch 22 und das Verbindungs-Durchgangsloch 23 sind kontinuierlich gebildet. Die Durchgangslöcher 22 und 23 haben Konturformen mit unterschiedlichen Größen wie etwa große und kleine rechteckige Formen.
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Stromschiene
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Die Stromschiene 3 bildet einen elektrischen Leistungsstromkreis (1 und 2). Die Stromschiene 3 ist mit einer Stromversorgung und elektrischen Verbrauchern verbunden. Das Material der Stromschiene 3 kann ein elektrisch leitendes Metall sein. Spezifische Beispiele sind unter anderem Kupfer, eine Kupferlegierung und dergleichen. Die Stromschiene 3 weist mehrere Stromschienen auf. Die Stromschienen 3 (31 und 32) sind an der anderen Seite (der unteren Oberfläche) des Schaltungssubstrats 2 fixiert und voneinander beabstandet ( 2). Die Stromschienen 3 können mithilfe einer zwischen der Stromschiene 3 und dem Schaltungssubstrat 2 eingefügten Klebefolie 6, die noch beschrieben wird, an dem Schaltungssubstrat 2 fixiert sein. Eine erste Stromschiene 31 ist eine T-förmige Platte, und eine zweite Stromschiene 32 hat eine U-Form. Der abstehende Abschnitt der T-förmigen ersten Stromschiene 31 ist in dem ausgenommenen Abschnitt der U-förmigen zweiten Stromschiene 32 angeordnet.
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Der Vorsprungsabschnitt der ersten Stromschiene 31 kann mit einem ausgesparten Abschnitt zur Verringerung des Höhenunterschieds in Bezug auf die umgebende Region der Stromschiene 3 (31) versehen sein, in der das Foliensubstrat 5 nicht angeordnet ist. Der ausgesparte Abschnitt kann durch Ausschneiden, Prägen oder Dünnen gebildet sein, solange damit die Bildung eines vertieften Bereiches von der Seite des Foliensubstrats 5 in Richtung der gegenüberliegenden Seite möglich ist. In diesem Beispiel ist der ausgesparte Abschnitt durch einen ausgeschnittenen Stromschienenabschnitt 311 gebildet.
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Der ausgeschnittene Stromschienenabschnitt 311 verringert den Höhenunterschied zwischen einem Bereich, in dem das Foliensubstrat 5 vorhanden ist, und einem Bereich, in dem das Foliensubstrat 5 nicht vorhanden ist. Dies hat den Grund, dass eine Überlappungsregion des Foliensubstrats 5, die sich mit dem ausgeschnittenen Stromschienenabschnitt 311 überlappt, durch das Gewicht des elektronischen Bauteils 4 leicht in den ausgeschnittenen Stromschienenabschnitt 311 eingebettet sein kann.
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Der ausgeschnittene Stromschienenabschnitt 311 ist größer als ein innerhalb der Kontur der unteren Oberfläche des elektronischen Bauteils 4 vorgesehener Anschluss (erster Anschluss 41), der sich mit dem ausgeschnittenen Stromschienenabschnitt 311 überlappt (1, 4 und 5). 4 ist eine Querschnittsansicht der Schaltungsanordnung 1A entlang einer Schnittlinie, die in der Längsrichtung durch die Mitte des Foliensubstrats 5 verläuft, und 5 ist eine Querschnittsansicht der Schaltungsanordnung 1A entlang einer Schnittlinie, die in der Querrichtung durch die Mitte des Foliensubstrats 5 verläuft. Wie in 4 gezeigt, ist eine Region, in welcher der ausgeschnittene Stromschienenabschnitt 311 in der Richtung von vorne nach hinten gebildet ist, eine Zwischenregion des abstehenden Abschnitts der ersten Stromschiene 31. Wie in 5 gezeigt, ist eine Region, in welcher der ausgeschnittene Stromschienenabschnitt 311 in der Rechts-Links-Richtung gebildet ist, eine Region, die sich von dem rechten Seitenrand des abstehenden Abschnitts der ersten Stromschiene 31 zu einer Stelle zwischen dem ersten Anschluss 41 und einem zweiten Anschluss 42 erstreckt, der an den ersten Anschluss 41 angrenzt. Die Region, in welcher der ausgeschnittene Stromschienenabschnitt 311 in der Richtung von oben nach unten gebildet ist, erstreckt sich von der Oberseite zu der Unterseite der ersten Stromschiene 31.
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Elektronisches Bauteil
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Das elektronische Bauteil 4 ist sowohl auf dem Foliensubstrat 5 als auch auf der Stromschiene 3 befestigt (1 bis 3). Das elektronische Bauteil 4 kann beispielsweise ein Schaltelement wie etwa ein Relais oder ein Feldeffekttransistor (FET) sein. Das elektronische Bauteil 4 weist ein Gehäuse 40, das auf der Stromschiene 3 angeordnet ist, und einen Anschluss auf, der innerhalb der Kontur der unteren Oberfläche des Gehäuses 40 angeordnet ist. Es ist möglich, innerhalb der Kontur der unteren Oberfläche des Gehäuses 40 mehrere Anschlüsse vorzusehen. Wenn innerhalb der Kontur der unteren Oberfläche des Gehäuses 40 mehrere Anschlüsse angeordnet sind, können die Anschlüsse dem gleichen Typ oder unterschiedlichen Typen angehören. Außer den Anschlüssen, die innerhalb der Kontur der unteren Oberfläche des Gehäuses 40 angeordnet sind, kann das elektronische Bauteil 4 auch einen Anschluss, der aus der Kontur der unteren Oberfläche herausragt, oder einen Anschluss aufweisen, der auf einer anderen Oberfläche (Seitenfläche) als der unteren Oberfläche angeordnet ist.
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In diesem Beispiel weist das elektronische Bauteil 4 insgesamt drei unterschiedliche Anschlusstypen auf: zwei Anschlusstypen (erster Anschluss 41 und zweiter Anschluss 42), die innerhalb der Kontur der unteren Oberfläche des Gehäuses 40 angeordnet sind; und einen dritten Anschluss 43, der außerhalb der Kontur der unteren Oberfläche des Gehäuses 40 angeordnet ist (3). Als elektronisches Bauteil 4 wird ein FET verwendet. Der erste Anschluss(typ) 41 ist ein Gate-Anschluss, und es ist nur ein erster Anschluss vorgesehen. Der zweite Anschluss ist ein Source-Anschluss, und es sind acht zweite Anschlüsse vorgesehen. Der dritte Anschluss ist ein Drain-Anschluss, und es sind zwei dritte Anschlüsse vorgesehen. Der erste Anschluss 41 überlappt sich mit dem ausgeschnittenen Stromschienenabschnitt 311 der ersten Stromschiene 31 und ist elektrisch und mechanisch mit einer Anschlussleiterfolie 51 (später beschrieben) des Foliensubstrats 5 auf der Klebefolie 6 (1, 4 und 5) verbunden. Die acht zweiten Anschlüsse 42 sind elektrisch und mechanisch mit der ersten Stromschiene 31 verbunden (2 und 3). Die zwei dritten Anschlüsse 43 sind als Einheit mit dem Gehäuse 40 an über das Gehäuse 40 gegenüberliegenden Abschnitten gebildet und sind elektrisch und mechanisch mit der zweiten Stromschiene 32 verbunden, die von der Stromschiene, mit der die zweiten Anschlüsse 42 verbunden sind, verschieden ist (1).
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Zur Umsetzung der elektrischen und mechanischen Verbindung ist die Verwendung eines metallischen Verbindungsmaterials möglich, typischerweise Lot 7 (2). In diesem Beispiel erfolgt die Verbindung mithilfe von Lot 7 durch Aufschmelzen. Das heißt: Es wird eine Lotpaste im Voraus an vorbestimmten Stellen aufgetragen (aufgedruckt), bevor das elektronische Bauteil 4 auf den Stromschienen 31 und 32 sowie dem Foliensubstrat 5 platziert wird. Sodann wird das elektronische Bauteil 4 auf der Lotpaste platziert und danach erhitzt, um das elektronische Bauteil 4 mit den Stromschienen 31 und 32 sowie dem Foliensubstrat 5 zu verbinden.
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Foliensubstrat
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Das Foliensubstrat 5 weist ein Ende, das elektrisch und mechanisch mit dem Anschluss (der erste Anschluss 41) verbunden ist, der innerhalb der Kontur der unteren Oberfläche des elektronischen Bauteils 4 vorgesehen ist, und das andere Ende auf, das außerhalb der Kontur der unteren Oberfläche des Gehäuses 40 angeordnet ist (1 und 2). Mit dieser Ausbildung ist es möglich, den Anschluss, der innerhalb der Kontur der unteren Oberfläche des elektronischen Bauteils 4 vorgesehen ist, elektrisch mit einem außerhalb der Kontur vorgesehenen Verbindungsziel zu verbinden. Zur zweckmäßigen Beschreibung ist in 2 durch eine Strichpunktlinie eine Foliensubstrat-Platzierungsregion 61 (später beschrieben) angezeigt, die eine Region der Klebefolie 6 ist, auf der das Foliensubstrat 5 vorgesehen ist. Ein Ende des Foliensubstrats 5 ist auf der unteren Oberfläche des Gehäuses 40 (des elektronischen Bauteils 4) angeordnet, und das andere Ende des Foliensubstrats 5 erstreckt sich von der unteren Oberfläche des elektronischen Bauteils 4 weg und ist außerhalb der Kontur der unteren Oberfläche angeordnet. Das andere Ende des Foliensubstrats 5 ist beispielsweise durch ein elektrisch leitendes Element wie etwa einen Überbrückungschip elektrisch mit dem Schaltungsmuster des Schaltungssubstrats 2 verbunden.
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Das Foliensubstrat 5 hat eine Streifenform. Das Foliensubstrat 5 ist an die obere Oberfläche der Klebefolie 6 (später beschrieben) gebunden, die an die obere Oberfläche der Stromschiene 3 gebunden ist. Der Bereich der Klebefolie, 6 auf dem das Foliensubstrat 5 angeordnet ist, erstreckt sich von der Innenseite zu der Außenseite der Kontur der unteren Oberfläche des Gehäuses 40 (des elektronischen Bauteils 4) und erstreckt sich von dem abstehenden Abschnitt der ersten Stromschiene 31 über den ausgeschnittenen Stromschienenabschnitt 311 zu der oberen Oberfläche der zweiten Stromschiene 32. Das heißt: Ein Abschnitt des Foliensubstrats 5 überlappt sich mit dem ausgeschnittenen Stromschienenabschnitt 311.
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Das Foliensubstrat 5 hat eine Dicke, die ausreichend dünner als die Dicke des Schaltungssubstrats 2 ist. Mit einem ausreichend dünnen Foliensubstrat 5 kann der Höhenunterschied in der Dickenrichtung der Schaltungsanordnung 1A zwischen dem ersten Anschluss 41 und dem zweiten Anschluss 42 reduziert werden. Das Foliensubstrat 5 hat bevorzugt eine Dicke von beispielsweise circa 150 µm oder weniger. Wenn das Foliensubstrat 5 eine Dicke von 150 µm oder weniger hat, ist das Foliensubstrat 5 nicht zu dick, und somit kann der Höhenunterschied auf einfache Weise reduziert werden. Das Foliensubstrat 5 hat eine Dicke von beispielsweise 30 µm oder mehr. Wenn das Foliensubstrat 5 eine Dicke von 30 µm oder mehr hat, können eine Anschlussleiterfolie 51 und eine isolierende Schicht 52, die noch beschrieben wird, mit einer gewünschten Dicke gebildet sein, und die Funktionen der elektrischen Verbindung, elektrischen Isolierung und Anbindung sind leicht zu erzielen.
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Das Foliensubstrat 5 ist bevorzugt flexibel. Mit einem flexiblen Foliensubstrat 5 kann der Höhenunterschied reduziert oder sogar im Wesentlichen beseitigt werden. Mit einem flexiblen Foliensubstrat 5 kann die Überlappungsregion des Foliensubstrats 5, die sich mit dem ausgeschnittenen Stromschienenabschnitt 311 überlappt, durch das Gewicht des elektronischen Bauteils 4 in den ausgeschnittenen Stromschienenabschnitt 311 eingebettet sein.
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Das Foliensubstrat 5 weist eine Anschlussleiterfolie 51 und eine isolierende Schicht 52 auf (4 und 5). Die Anschlussleiterfolie 51 und die isolierende Schicht 52 sind durch eine dazwischen eingefügte Bindeschicht (nicht gezeigt) aneinander gebunden. Als Foliensubstrat 5 kann eine flexible bedruckte Leiterplatte (FPC) verwendet werden.
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Anschlussleiterfolie
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Die Anschlussleiterfolie 51 verbindet den Anschluss (den ersten Anschluss 41), der innerhalb der Kontur der unteren Oberfläche des elektronischen Bauteils 4 vorgesehen ist, mit dem Schaltungsmuster. Die Anschlussleiterfolie 51 kann eine Kupferfolie sein. Die Anschlussleiterfolie 51 hat eine rechteckige Streifenform.
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Eine Region der Anschlussleiterfolie 51 mit Ausnahme eines Abschnitts der oberen Oberfläche auf der einen Endseite der Anschlussleiterfolie 51 und eines Abschnitts der oberen Oberfläche auf der anderen Endseite ist mit der isolierenden Schicht 52 bedeckt (2, 4 und 5). Das heißt: Die untere Oberfläche und die Seitenflächen der Anschlussleiterfolie 51 sind vollständig mit der isolierenden Schicht 52 bedeckt. Die eine Endseite der Anschlussleiterfolie 51 liegt über einen in der isolierenden Schicht 52 gebildeten Öffnungsabschnitt 521 von der isolierenden Schicht 52 frei und ist elektrisch und mechanisch mit dem ersten Anschluss 41 verbunden. Der freiliegende Bereich der einen Endseite der Anschlussleiterfolie 51 überlappt sich mit dem ausgeschnittenen Stromschienenabschnitt 311. Wie das Ende der einen Seite liegt auch die andere Endseite der Anschlussleiterfolie 51 von der isolierenden Schicht 52 frei und erstreckt sich von der unteren Oberfläche des elektronischen Bauteils 4 weg zu dem Verbindungs-Durchgangsloch 23. Die andere Endseite der Anschlussleiterfolie 51 kann beispielsweise über ein zusätzliches elektrisch leitendes Element (nicht gezeigt) wie etwa einen Überbrückungschip elektrisch mit dem Schaltungsmuster verbunden sein, das auf dem Schaltungssubstrat 2 oder dergleichen gebildet ist. Zur Umsetzung der elektrischen und mechanischen Verbindung ist die Verwendung von Lot 7 möglich.
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Die Anschlussleiterfolie 51 hat bevorzugt eine Dicke von 10 µm oder mehr. Bei einer Dicke der Anschlussleiterfolie 51 von 10 µm oder mehr ist die elektrische Verbindung mit dem ersten Anschluss 41 und dem Schaltungsmuster leicht erreichbar. Die Anschlussleiterfolie 51 hat bevorzugt eine Dicke von 70 µm oder weniger. Weiter bevorzugt hat die Anschlussleiterfolie 51 eine Dicke von 12 µm oder mehr und 35 µm oder weniger.
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Isolierende Schicht
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Die isolierende Schicht 52 isoliert die Anschlussleiterfolie 51 von der Stromschiene 3 und dem elektronischen Bauteil 4 (2, 4 und 5). Auf der oberen Oberfläche der isolierenden Schicht 52 sind Öffnungsabschnitte 521 in einem Bereich der Anschlussleiterfolie 51 gebildet, der sich mit dem Anschluss, welcher innerhalb der Kontur der unteren Oberfläche des elektronischen Bauteils 4 vorgesehen ist (dem ersten Anschluss 41), und einem Bereich zur elektrischen Verbindung mit dem Schaltungsmuster des Schaltungssubstrats 2 überlappt. Das heißt: Die bedeckte Region der Anschlussleiterfolie 51, die mit der isolierenden Schicht 52 bedeckt ist, weist eine Region mit Ausnahme der oben beschriebenen beiden Bereiche auf der oberen Oberfläche der Anschlussleiterfolie 51 und die gesamte Region der unteren Oberfläche und der Seitenflächen der Anschlussleiterfolie 51 auf.
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Die isolierende Schicht 52 hat bevorzugt eine Dicke von 10 µm oder mehr. Wie hier verwendet, bezeichnet Dicke die Dicke pro Seite. Das heißt: Die Gesamtdicke der isolierenden Schicht 52 des Foliensubstrats 5 beträgt bevorzugt 20 µm oder mehr. Wenn die isolierende Schicht 52 eine Dicke von 10 µm oder mehr pro Seite hat, werden die elektrischen Isolierungseigenschaften zwischen der Anschlussleiterfolie 51 und der Stromschiene 3 (31) sowie zwischen der Anschlussleiterfolie 51 und dem elektronischen Bauteil 4 leicht erreicht. Die isolierende Schicht 52 hat bevorzugt eine Dicke von 50 µm oder weniger pro Seite. Weiter bevorzugt hat die isolierende Schicht 52 eine Dicke von 12 µm oder mehr und 30 µm oder weniger pro Seite.
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Als Material, das die isolierende Schicht 52 bildet, kann ein Harz verwendet werden, das gegen die Lot-Aufschmelztemperatur bei der Befestigung des elektronischen Bauteils 4 wärmebeständig ist. Das Material, das die isolierende Schicht 52 bildet, kann beispielsweise ein Polyimidharz oder dergleichen sein.
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Klebefolie
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Die Klebefolie 6 bindet das Schaltungssubstrat 2 und das Foliensubstrat 5 an die Stromschienen 3 (1 und 2). Die Klebefolie 6 ist kontinuierlich auf den oberen Oberflächen der Stromschienen 31 und 32 angeordnet, so dass sie die Stromschienen 31 und 32 überlagert. Die Klebefolie 6 weist eine Foliensubstrat-Platzierungsregion 61 auf, auf der das Foliensubstrat 5 platziert ist (2). Die Foliensubstrat-Platzierungsregion 61 ist so gebildet, dass sie sich von dem abstehenden Abschnitt der ersten Stromschiene 31 zu der zweiten Stromschiene 32 erstreckt und so den ausgeschnittenen Stromschienenabschnitt 311 überlagert. Das heißt: Ein Abschnitt der Klebefolie 6 überlappt sich mit dem ausgeschnittenen Stromschienenabschnitt 311. Auf der rechten und der linken Seite der Foliensubstrat-Platzierungsregion 61 ist jeweils ein Öffnungsabschnitt 62 gebildet. Die Öffnungsabschnitte 62 sind dazu vorgesehen, von den Anschlüssen des elektronischen Bauteils 4 solche bis auf denjenigen, der mit dem auf dem Schaltungssubstrat 2 gebildeten Schaltungsmuster elektrisch verbunden ist (den ersten Anschluss 41) elektrisch und mechanisch mit der Stromschiene 3 zu verbinden (den zweiten Anschluss 42 und den dritten Anschluss 43). Eine Ausbildungsregion der Klebefolie 6 ist eine Region mit Ausnahme von Verbindungsbereichen, in denen der zweite Anschluss 42 und der dritte Anschluss 43 des elektronischen Bauteils 4 mit den Stromschienen 31 und 32 verbunden sind.
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Die Klebefolie 6 hat eine Dicke von beispielsweise 30 µm oder mehr und 150 µm oder weniger. Wenn die Klebefolie 6 eine Dicke von 30 µm oder mehr hat, sind die Bindungseigenschaften und Isolierungseigenschaften zwischen dem Schaltungssubstrat 2 und dem Foliensubstrat 5 sowie den Stromschienen 3 auf einfache Weise erhöht. Wenn die Klebefolie 6 eine Dicke von 150 µm oder weniger hat, ist die Klebefolie 6 nicht übermäßig dick, und somit kann der Höhenunterschied zwischen dem ersten Anschluss 41 und dem zweiten Anschluss 42 in deren Richtung von oben nach unten reduziert werden. Weiter bevorzugt hat die Klebefolie 6 eine Dicke von 40 µm oder mehr und 100 µm oder weniger.
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Das Material, das die Klebefolie 6 bildet, kann ein Harz sein, das elektrische Isolierungseigenschaften hat und gegen die Lot-Aufschmelztemperatur bei der Befestigung des elektronischen Bauteils 4 wärmebeständig ist. Beispielsweise kann das Material, das die Klebefolie 6 bildet, ein hochwärmebeständiger, Acrylklebstoff oder ein isolierender Klebstoff wie etwa ein Epoxidharz-Klebstoff sein.
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Anwendungen
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Die Schaltungsanordnung 1A nach Ausführungsform 1 eignet sich zur Verwendung in einem elektrischen Anschlusskasten eines Kraftfahrzeugs. Die Schaltungsanordnung 1A nach Ausführungsform 1 eignet sich zur Verwendung als Hochstrom-Leistungsschaltungssubstrat wie etwa eine Gleichstromspannungs-Wandlervorrichtung, eine Wechselstrom/Gleichstrom-Wandlervorrichtung oder ein Gleichstrom/Wechselstrom-Wechselrichter.
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Funktionsweisen und vorteilhafte Wirkungen
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Die Schaltungsanordnung 1A nach Ausführungsform 1 kann folgende vorteilhafte Wirkungen bereitstellen.
- (1) Da das Foliensubstrat 5 so vorgesehen ist, dass es sich von der Innenseite zu der Außenseite der Kontur der unteren Oberfläche des elektronischen Bauteils 4 erstreckt, kann der erste Anschluss 41, der innerhalb der Kontur der unteren Oberfläche des elektronischen Bauteils 4 vorgesehen ist, elektrisch mit dem außerhalb der Kontur vorgesehenen Verbindungsziel (beispielsweise dem auf dem Schaltungssubstrat 2 gebildeten Schaltungsmuster) verbunden sein. Mit dieser Ausbildung kann der elektrische Leistungsstromkreis ein Hochstrom-Schaltungssubstrat ohne Verwendung des Schaltungssubstrats 2 bereitstellen, und sowohl der elektrische Widerstand als auch der Wärmewiderstand können reduziert werden.
- (2) Es kann sehr hohe Produktivität erzielt werden. Das Schaltungssubstrat 2 und das Foliensubstrat 5 können mithilfe der Klebefolie 6 an die Stromschiene 3 gebunden sein. Da diese Elemente durch einfaches Stapeln als Einheit fixiert sein können, wird eine sehr hohe Effizienz des Zusammenbauvorgangs erzielt. Außerdem kann die Verbindung des Foliensubstrats 5 und der Stromschiene 3 mit dem elektronischen Bauteil 4 durch Aufschmelzen von Lot 7 erfolgen, und somit wird eine sehr hohe Effizienz des Verbindungsvorgangs beim Verbinden des Foliensubstrats 5 und der Stromschiene 3 mit dem elektronischen Bauteil 4 erzielt.
- (3) Der Höhenunterschied zwischen dem ersten Anschluss 41 und dem zweiten Anschluss 42 in deren Richtung von oben nach unten kann auf einfache Weise reduziert werden. Da die erste Stromschiene 31 den ausgeschnittenen Stromschienenabschnitt 311 in der Überlappungsregion mit dem ersten Anschluss 41 aufweist, ist die Überlappungsregion des Foliensubstrats 5 mit dem ausgeschnittenen Stromschienenabschnitt 311 durch das Gewicht des elektronischen Bauteils 4 leicht in den ausgeschnittenen Stromschienenabschnitt 311 einzubetten.
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Ausführungsform 2
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Schaltungsanordnung
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Eine Schaltungsanordnung nach Ausführungsform 2 wird mit Bezug auf 6 bis 9 beschrieben. Die Schaltungsanordnung nach Ausführungsform 2 unterscheidet sich dadurch von der Schaltungsanordnung 1A nach Ausführungsform 1, dass die erste Stromschiene 31 anstelle des ausgeschnittenen Stromschienenabschnitts 311 einen ausgesparten Abschnitt 312 (2) aufweist. Bis auf diesen Unterschied hat die Schaltungsanordnung nach Ausführungsform 2 die gleiche Ausbildung wie die Schaltungsanordnung nach Ausführungsform 1. Die folgende Beschreibung konzentriert sich auf den Unterschied, und auf eine Beschreibung von Bestandteilen und vorteilhaften Wirkungen, die denen aus Ausführungsform 1 ähnlich sind, wird verzichtet. Das gleiche gilt für die später genannte Abwandlung 1. 6 und 8 sind vergrößerte Diagramme des abstehenden Abschnitts der ersten Stromschiene 31. Zur zweckmäßigen Illustration sind andere Elemente, wie etwa die zweite Stromschiene 32, weggelassen. Die oberen Diagramme in 7 und 9 sind Querschnittsansichten der Schaltungsanordnung entlang einer Schnittlinie, die wie in 4 in der Längsrichtung durch die Mitte des Foliensubstrats 5 verläuft, und die unteren Diagramme in 7 und 9 sind Querschnittsansichten der Schaltungsanordnung entlang einer Schnittlinie, die wie in 5 in der Querrichtung durch die Mitte des Foliensubstrats 5 verläuft.
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Stromschiene
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Die erste Stromschiene 31 weist einen ausgesparten Abschnitt 312 auf, der einen Abstand zwischen der ersten Stromschiene 31 und der Klebefolie 6 bildet, die noch beschrieben wird (6 und 8). Wie bei dem ausgeschnittenen Stromschienenabschnitt 311 (2) ist der ausgesparte Abschnitt 312 in einer Überlappungsregion gebildet, die sich mit dem Anschluss überlappt, welcher innerhalb der Kontur der unteren Oberfläche des elektronischen Bauteils 4 vorgesehen ist (dem ersten Anschluss 41). Der ausgesparte Abschnitt 312 hat in der Richtung von vorne nach hinten und in der Rechts-Links-Richtung ähnliche Abmessungen wie der ausgeschnittene Stromschienenabschnitt 311. Bevorzugt hat der ausgesparte Abschnitt 312 eine Tiefe, die gleich oder größer als die Dicke des Foliensubstrats 5 ist.
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Der ausgesparte Abschnitt 312 kann durch Prägen der ersten Stromschiene 31 von der Seite der oberen Oberfläche zu der Seite der unteren Oberfläche mithilfe einer Stanze gebildet sein oder kann durch Schneiden der oberen Oberfläche der ersten Stromschiene 31 gebildet sein. Wenn der ausgesparte Abschnitt 312 durch Prägen gebildet ist, ist ein abstehender Abschnitt 313, der von der umgebenden Region abwärts absteht, in einem Bereich gebildet, der die untere Oberfläche des ausgesparten Abschnitts 312 bildet (6 und 7). Der abstehende Abschnitt 313 hat im Wesentlichen die gleiche Dicke wie die umgebende Region (7). Wenn dagegen der ausgesparte Abschnitt 312 durch Schneiden oder dergleichen gebildet ist, ist ein dünn ausgebildeter Abschnitt 314, der dünner als die umgebende Region ist, in einem Bereich gebildet, der die untere Oberfläche des ausgesparten Abschnitts 312 bildet (8 und 9). In diesem Fall ist die untere Oberfläche der ersten Stromschiene 31 flach (9). Die Dicke des dünn ausgebildeten Abschnitts 314 ist bevorzugt so eingestellt, dass die Tiefe des ausgesparten Abschnitts 312 größer als oder gleich der Dicke des Foliensubstrats 5 ist und die Festigkeit des dünn ausgebildeten Abschnitts 314 sich nicht verringert.
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Abwandlung 1
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Schaltungsanordnung
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Eine Schaltungsanordnung gemäß Abwandlung 1 wird mit Bezug auf 10 und 11 beschrieben. Die Schaltungsanordnung unterscheidet sich von der Schaltungsanordnung 1A nach Ausführungsform 1 hauptsächlich dadurch, dass die Klebefolie 6 einen ausgeschnittenen Abschnitt 63 der Klebefolie aufweist.
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Stromschiene
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Die erste Stromschiene 31 weist nicht den ausgeschnittenen Stromschienenabschnitt 311 (2) oder den ausgesparten Abschnitt 312 (6) auf. Das heißt: Die obere Oberfläche und die untere Oberfläche der ersten Stromschiene 31 sind flach.
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Foliensubstrat
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Die Überlappungsregion des Foliensubstrats 5, die sich mit dem ersten Anschluss 41 überlappt, ist nicht an die Klebefolie 6 gebunden. Dies hat den Grund, dass die Überlappungsregion des Foliensubstrats 5 mit dem ersten Anschluss 41 sich mit dem ausgeschnittenen Abschnitt 63 der Klebefolie 6 überlappt. Die andere Region des Foliensubstrats 5 ist an die Klebefolie 6 gebunden.
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Klebefolie
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Die Klebefolie 6 weist einen ausgeschnittenen Abschnitt 63 der Klebefolie auf, der einen Abstand zwischen der ersten Stromschiene 31 und dem Foliensubstrat 5 bildet. Der ausgeschnittene Abschnitt 63 der Klebefolie ist in einer Überlappungsregion gebildet, die sich mit dem Anschluss (dem ersten Anschluss 41) überlappt, der innerhalb der Kontur der unteren Oberfläche des elektronischen Bauteils 4 vorgesehen ist. Der ausgeschnittene Abschnitt 63 der Klebefolie steht mit einem Öffnungsabschnitt 62 in Kommunikation. Die Größe, der Ausbildungsbereich in der Richtung von vorne nach hinten, der Ausbildungsbereich in der Rechts-Links-Richtung sowie die Ausbildungsregion in der Richtung von oben nach unten des ausgeschnittenen Abschnitts 63 der Klebefolie können die gleichen sein wie bei dem ausgeschnittenen Stromschienenabschnitt 311.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die hier genannten Beispiele begrenzt. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist durch die beigefügten Ansprüche angegeben, und alle Veränderungen, die innerhalb der Bedeutung und des Äquivalenzbereiches der Ansprüche fallen, sind in den Umfang einzuschließen. Beispielsweise kann eine Schaltungsanordnung bereitgestellt werden, die sowohl einen ausgeschnittenen Stromschienenabschnitt als auch einen ausgeschnittenen Abschnitt der Klebefolie aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 1A
- Schaltungsanordnung
- 2
- Schaltungssubstrat
- 20
- Isolierendes Substrat
- 22
- Befestigungs-Durchgangsloch
- 23
- Verbindungs-Durchgangsloch
- 3
- Stromschiene
- 31
- Erste Stromschiene
- 311
- Ausgeschnittener Stromschienenabschnitt
- 312
- Ausgesparter Abschnitt
- 313
- Vorstehender Abschnitt
- 314
- Dünn ausgebildeter Abschnitt
- 32
- Zweite Stromschiene
- 4
- Elektronisches Bauteil
- 40
- Gehäuse
- 41
- Erster Anschluss
- 42
- Zweiter Anschluss
- 43
- Dritter Anschluss
- 5
- Foliensubstrat
- 51
- Anschlussleiterfolie
- 52
- Isolierende Schicht
- 521
- Öffnungsabschnitt
- 6
- Klebefolie
- 61
- Foliensubstrat-Platzierungsregion
- 62
- Öffnungsabschnitt
- 63
- Ausgeschnittener Abschnitt der Klebefolie
- 7
- Lot
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2016052487 [0001]
- JP 2003164040 A [0004]
