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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsbaugruppe und eine Anschlussdose, die eine Mehrzahl von Halbleiterelementen aufweisen.
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 16. Oktober 2018 eingereichten
japanischen Anmeldung Nr. 2018-195245 , deren gesamter Inhalt vollständig durch Bezugnahme als aufgenommen gilt.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Derzeit sind Schaltungsbaugruppen bekannt, auf denen elektrisch leitfähige Elemente (sogenannte Stromschienen oder dergleichen) montiert sind und die elektrisch leitfähigen Elemente eine Schaltung zum Leiten eines vergleichsweise starken Stroms bilden.
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Andererseits ist aus Patentdokument Nr. 1 eine elektronische Vorrichtung bekannt, bei der in deren Gehäuse Löcher ausgebildet sind, um durch elektrische Bauelemente im Gehäuse erzeugte Wärme zeitnah nach außen auszutreiben und die elektrischen Bauelemente durch Ansaugen von Luft in das Gehäuse zu kühlen.
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VORBEKANNTE TECHNISCHE DOKUMENTE
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PATENTDOKUMENTE
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Patentdokument Nr. 1:
JP 2018 - 063982 A -
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
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Eine Schaltungsbaugruppe gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist mehrere Halbleiterelemente mit ersten Anschlüssen und zweiten Anschlüsse auf, wobei die Schaltungsbaugruppe aufweist: einen Substratabschnitt, mit dem die ersten Anschlüsse und die zweiten Anschlüsse verbunden sind; und Durchgangslöcher, die für jedes Halbleiterelement im Substratabschnitt ausgebildet sind und durch den Substratabschnitt in dessen Dickenrichtung verlaufen.
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Eine elektrische Anschlussdose gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist auf die oben beschriebene Schaltungsbaugruppe; einen hohlen Dissipationsabschnitt, der die mehreren Halbleiterelemente bedeckt; und wärmeleitende Elemente, die zwischen den Halbleiterelementen und dem hohlen Dissipationsabschnitt angeordnet sind.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine Vorderansicht einer elektrischen Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
- 2 zeigt eine Explosionsdarstellung der elektrischen Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
- 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Schaltungsbaugruppe der elektrischen Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel von unten.
- 4 ist eine vergrößerte Ansicht, die den von der gestrichelten Linie umgebenen Abschnitt der 3 vergrößert zeigt.
- 5 zeigt eine schematische Längsschnittansicht entlang der Linie V-V in 4.
- 6 zeigt eine schematische Längsschnittansicht entlang der Linie VI-VI in 4.
- 7 ist eine teilweise Längsschnittansicht, die den Zusammenhang zwischen FETs und einem hohlen Abschnitt in der elektrischen Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
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VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABEN
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Bei Schaltungsbaugruppen wie den zuvor beschriebenen wird eine große Wärmemenge nicht nur in den elektronischen Bauelementen, bei denen es sich beispielsweise um Halbleiterelemente handelt, sondern auch in den elektrisch leitfähigen Elementen erzeugt, da ein großer Strom durch die elektronischen Bauelemente fließt. Eine solche erzeugte Wärme kann zu einer Fehlfunktion der elektronischen Bauelemente führen und kann auch zu einer sekundären thermischen Schädigung der umgebenden elektronischen Bauelemente und dergleichen führen.
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Bei der elektrischen Vorrichtung aus Patentdokument 1 sind zwar im Gehäuse zur Lösung des zuvor beschriebenen Problems Löcher ausgebildet, doch es gibt Bedenken, dass durch die im Gehäuse ausgebildeten Löcher Staub, Wasser oder dergleichen von außen in das Gehäuse eindringen kann. Bei der elektronischen Vorrichtung aus Patentdokument Nr. 1 sind Filter vorgesehen, die ein Eindringen solcher Stoffe in die Löcher des Gehäuses verhindern, was jedoch zu Problemen führt, bei denen der strukturelle Aufbau der elektronischen Vorrichtung komplex wird und die Herstellungskosten steigen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsbaugruppe und eine elektrische Anschlussdose bereitzustellen, mit denen es möglich wird, das Vermögen zum Abführen von Wärme, die durch die Halbleiterelemente erzeugt wird, mit einem einfachen strukturellen Aufbau zu verbessern.
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EFFEKT DER ERFINDUNG
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Gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, das Vermögen zum Abführen von Wärme, die durch die Halbleiterelemente erzeugt wird, mit einem einfachen strukturellen Aufbau zu verbessern.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Zunächst werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aufgelistet und beschrieben. Auch können zumindest Teile der im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen frei kombiniert werden.
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(1) Eine Schaltungsbaugruppe gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist mehrere Halbleiterelemente mit ersten Anschlüssen und zweiten Anschlüssen auf, wobei die Schaltungsbaugruppe aufweist: einen Substratabschnitt, mit dem die ersten Anschlüsse und die zweiten Anschlüsse verbunden sind; und Durchgangslöcher, die für jedes Halbleiterelement im Substratabschnitt ausgebildet sind und durch den Substratabschnitt in dessen Dickenrichtung verlaufen.
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Gemäß diesem Aspekt sind die Durchgangslöcher, die durch den Substratabschnitt in dessen Dickenrichtung verlaufen, in dem Substratabschnitt für jedes Halbleiterelement ausgebildet. Wird also Wärme durch die Halbleiterelemente erzeugt, so zeigt sich ein wärmeableitender Effekt (Dissipationseffekt), bei dem sich die Wärme von einer Oberflächenseite des Substratabschnitts über die Durchgangslöcher zu einer anderen Oberflächenseite des Substratabschnitts bewegen kann.
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(2) Die Schaltungsbaugruppe gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist derart eingerichtet, dass ein Strom, der durch die zweiten Anschlüsse fließt, kleiner ist als ein Strom, der durch die ersten Anschlüsse fließt, wobei die Schaltungsbaugruppe ferner aufweist: eine leitfähige Platte, die mit den ersten Anschlüssen der mehreren Halbleiterelemente verbunden ist; und leitfähige Elemente, die mit den zweiten Anschlüssen der Halbleiterelemente verbunden sind, wobei die Anzahl der leitfähigen Elemente gleich der Anzahl der Halbleiterelemente ist, wobei die Durchgangslöcher im Bereich der zweiten Anschlüsse ausgebildet sind.
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Gemäß diesem Aspekt sind die Durchgangslöcher im Bereich des leitfähigen Elements ausgebildet, mit dem die zweiten Anschlüsse verbunden sind, wobei die zweiten Anschlüsse von einem Strom durchflossen werden, der kleiner ist als der Strom, der durch die ersten Anschlüsse fließt. Eine Erhöhung des Widerstands aufgrund der Durchgangslöcher kann verhindert werden, da die Durchgangslöcher im Bereich der zweiten Anschlüsse (leitfähiges Element) ausgebildet sind, durch die der kleinere Strom fließt.
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(3) Die Schaltungsbaugruppe gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist derart eingerichtet, dass die leitfähige Platte vertiefte Abschnitte aufweist, in denen ein Endabschnitt der leitfähigen Elemente angeordnet ist, ein Kunststoffabschnitt zwischen einem Rand der vertieften Abschnitte und dem einen Endabschnitt der leitfähigen Elemente ausgebildet ist, und die Durchgangslöcher in dem Kunststoffabschnitt ausgebildet sind.
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Gemäß diesem Aspekt ist ein Endabschnitt des leitfähigen Elements derart angeordnet, dass es den Kunststoffabschnitt an der Innenseite des vertieften Abschnitts der leitfähigen Platte sandwichartig einschließt, und in dem Kunststoffabschnitt sind die Durchgangslöcher ausgebildet. Auf diese Weise kann dank dessen, dass die Durchgangslöcher in dem Kunststoffabschnitt ausgebildet sind, eine Erhöhung des Widerstands verhindert werden, die auftritt, wenn die Durchgangslöcher im leitfähigen Element oder der leitfähigen Platte ausgebildet sind, und das jeweilige Durchgangsloch kann einfach ausgebildet werden.
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(4) Eine elektrische Anschlussdose gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist auf die vorstehend beschriebene Schaltungsbaugruppe; einen hohlen Dissipationsabschnitt, der die mehreren Halbleiterelemente bedeckt; und wärmeleitende Elemente, die zwischen den Halbleiterelementen und dem hohlen Dissipationsabschnitt angeordnet sind.
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Gemäß diesem Aspekt ist ein wärmeleitendes Element zwischen den Halbleiterelementen und dem hohlen Dissipationsabschnitt angeordnet. Das wärmeleitende Element ist in Kontakt mit einer inneren Seitenfläche der Halbleiterelemente und des hohlen Dissipationsabschnitts, und Wärme, die durch die Halbleiterelemente erzeugt wird, wird schnell zum hohlen Dissipationsabschnitt übertragen. Dementsprechend kann Wärme, die durch die Halbleiterelemente erzeugt wird, effektiv abgeführt werden.
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(5) Die elektrische Anschlussdose gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ferner eine Kühlrippe, die an einer Außenseite des hohlen Dissipationsabschnitts vorgesehen ist und Wärme von dem hohlen Dissipationsabschnitt aufnimmt und dissipiert.
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Gemäß diesem Aspekt ist die Kühlrippe an einer Außenseite des hohlen Dissipationsabschnitts vorgesehen. Dementsprechend überträgt das wärmeleitende Element die Wärme, die durch die Halbleiterelemente erzeugt wird, zu dem hohlen Dissipationsabschnitt, und die Wärme, die zum hohlen Dissipationsabschnitt übertragen wird, wird über die Kühlrippe luftgekühlt. Dementsprechend kann Wärme, die durch die Halbleiterelemente erzeugt wird, effektiv abgeführt werden.
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DETALLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen davon zeigenden Zeichnungen konkret beschrieben. Eine Schaltungsbaugruppe und eine elektrische Anschlussdose gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese veranschaulichenden Beispiele beschränkt ist, sondern durch die Ansprüche definiert ist, und dass alle Änderungen, die in die Bedeutung und den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, darin eingeschlossen sein sollen.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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Nachfolgend werden Beispiele einer elektrischen Vorrichtung (elektrische Anschlussdose) angeführt und beschrieben, die eine Schaltungsbaugruppe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel umfasst. 1 zeigt eine Vorderansicht einer elektrischen Vorrichtung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, und 2 zeigt eine Explosionsdarstellung der elektrischen Vorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Die elektrische Vorrichtung 1 ist eine elektrische Anschlussdose, die auf einem Stromversorgungspfad zwischen einer Stromquelle, wie etwa einer in einem Fahrzeug bereitgestellten Batterie, und einer durch eine elektrische Vorrichtung eines Fahrzeugs, wie etwa eine Lampe oder einen Wischer, einen Motor oder dergleichen gebildeten Last bereitgestellt ist. Die elektrische Vorrichtung 1 kann als die elektronischen Komponenten eines Gleichspannungswandlers, eines Wechselrichters oder dergleichen verwendet werden.
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Im ersten Ausführungsbeispiel definieren der Einfachheit halber die Vorwärts-rückwärts-, die Links-rechts- und die Aufwärts-abwärts-Richtung in den 1 und 2 jeweils „vorne“, „hinten“, „links“, „rechts“, „oben“ und „unten“ der elektrischen Vorrichtung 1. Die folgende Beschreibung verwendet die Vorwärts-rückwärts-, die Links-rechts- und die Aufwärts-abwärts-Richtung, wie oben definiert, um die Konfiguration der elektrischen Vorrichtung 1 zu beschreiben.
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Die elektrische Vorrichtung 1 weist auf eine Schaltungsbaugruppe 10, eine Leiterplatte 12, die ein Schaltungsmuster aufweist, und ein Stützelement 20, das die Schaltungsbaugruppe 10 stützt.
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Die Schaltungsbaugruppe 10 weist Stromschienen auf, die einen Leistungskreis bilden, und elektronische Komponenten, die auf der Leiterplatte und der Stromschiene montiert sind. Die elektronischen Komponenten sind gemäß dem Zweck der elektrischen Vorrichtung 1 geeignet montiert und weisen Schaltelemente wie FETs (Feldeffekttransistoren), Widerstände, Spulen, Kondensatoren und dergleichen auf.
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Das Halteelement 20 weist einen Basisabschnitt 21 mit einer Haltefläche 211, deren obere Fläche die Schaltungsbaugruppe 10 hält, einen Dissipationsabschnitt 22, der auf einer Fläche (untere Fläche 212), die auf der Seite des Basisabschnitts 21 angeordnet ist, die der Seite der Haltefläche 211 gegenüberliegt, und eine Vielzahl von Beinabschnitten 23 auf, die den Dissipationsabschnitt 22 sandwichartig umgeben und am linken und rechten Ende des Basisabschnitts 21 angeordnet sind. Der Basisabschnitt 21, der Dissipationsabschnitt 22 und die Beinabschnitte 23 des Halteelements 20 können mittels Spritzgießen unter Verwendung eines Metallmaterials, wie etwa Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, als einteiliger Körper ausgebildet sein.
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Der Basisabschnitt 21 ist ein rechteckiges flaches Plattenelement, das eine geeignete Dicke aufweist. Die Haltefläche 211 des Basisabschnitts 21 weist eine Schaltungsbaugruppe 10 auf, die mit einem bekannten Verfahren, wie etwa Kleben, Schrauben oder Löten, daran fixiert ist.
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Der Dissipationsabschnitt 22 weist mehrere Kühlrippen 221 auf, die von der unteren Fläche 212 des Basisabschnitts 21 nach unten vorstehen und Wärme, die von der Schaltungsbaugruppe 10 erzeugt wird, nach außen ableiten. Die mehreren Kühlrippen 221 erstrecken sich in der Links-rechts-Richtung und sind parallel zueinander mit Zwischenräumen in der Vorne-hinten-Richtung dazwischen vorgesehen. Außerdem weist der Dissipationsabschnitt 22 einen hohlen Abschnitt 222 (hohler Dissipationsabschnitt) auf, der FETs 13 abdeckt, die später beschrieben werden, und die Kühlrippen 221 sind an einer Außenseite des hohlen Abschnitts 222 bereitgestellt.
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Die Beinabschnitte 23 sind am linken und rechten Ende des Basisabschnitts 21 bereitgestellt. Die rechte und die linke Seite des Basisabschnitts 21 können jeweils mit einem der Beinabschnitte 23 oder mit mehreren der Beinabschnitte 23 versehen sein.
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Die Leiterplatte 12 weist zum Beispiel ein im Wesentlichen rechteckiges isolierendes Substrat auf. Das isolierende Substrat weist eine Steuerschaltung (nicht gezeigt) auf, die darauf montiert ist und elektronische Komponenten wie Widerstände, Spulen, Kondensatoren und Dioden aufweist, und das isolierende Substrat weist ein darauf ausgebildetes Schaltungsmuster auf, das die elektronischen Komponenten elektrisch verbindet. Die Steuerschaltung der Leiterplatte 12 gibt ein Ein-/Aus-Signal an einen Leistungskreis 30, der später beschrieben wird, und steuert den Leistungskreis 30. Es sei darauf hingewiesen, dass die Leiterplatte 12 und der Leistungskreis 30 in einem Aufnahmeabschnitt 11 untergebracht sind.
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3 zeigt eine schematische Darstellung der Schaltungsbaugruppe 10 der elektrischen Vorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel von unten. Das heißt, 3 ist eine Darstellung, die die Schaltungsbaugruppe 10 zeigt, wenn sie in der Richtung des Pfeils in 2 betrachtet wird.
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Die Schaltungsbaugruppe 10 umfasst den Leistungskreis 30. Der Leistungskreis 30 umfasst Stromschienen 111 bis 113 und Halbleiterschaltelemente 13 (Halbleiterelement), die basierend auf einem Steuersignal zwischen Leitung und Nicht-Leitung schalten, wenn das Steuersignal von der Leiterplatte 12 eingegeben wird.
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Die Halbleiterschaltelemente 13 können beispielsweise FETs (oder spezieller oberflächenmontierte Leistungs-MOSFETs) sein und sind auf der unteren Oberflächenseite der Stromschienen 111 bis 113 montiert. Außer den Halbleiterschaltelementen 13 (im Folgenden als FETs 13 bezeichnet) können auch elektronische Bauelemente wie beispielsweise Zenerdioden auf der unteren Oberflächenseite der Stromschienen 111 und 112 montiert sein.
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Die FETs 13 können beispielsweise Drain-Anschlüsse 131 auf einer Hauptoberfläche ihrer Elementkörper aufweisen, und die Drain-Anschlüsse 131 sind aus einer Seitenflächenseite der Elementkörper herausgeführt. Außerdem weisen die FETs 13 Source-Anschlüsse 132 (erste Anschlüsse) und Gate-Anschlüsse 133 (zweite Anschlüsse) auf einer anderen Seitenfläche auf, die der einen Seitenfläche der Elementkörper gegenüberliegt. 3 zeigt ein Beispiel, bei dem sechs FETs 13a bis 13f auf dem Leistungskreis 30 montiert sind, jedoch besteht keine Beschränkung in dieser Hinsicht. Die FETs 13a bis 13f werden in der folgenden Beschreibung auch als „FETs 13“ bezeichnet.
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Die Drain-Anschlüsse 131 der FETs 13 sind mit der Stromschiene 111 lötverbunden. Die Stromschiene 111 wird in der folgenden Beschreibung als „Drain-Stromschiene 111“ bezeichnet. Auch die Source-Anschlüsse 132 der FETs 13 sind mit einer Stromschiene 112 (leitfähige Platte) lötverbunden. Die Stromschiene 112 wird in der folgenden Beschreibung auch als „Source-Stromschiene 112“ bezeichnet.
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Die Drain-Stromschiene 111 und die Source-Stromschiene 112 sind leitfähige Platten, die aus einem Metallmaterial, wie Kupfer oder einer Kupferlegierung, gebildet sind.
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Andererseits lassen die Gate-Anschlüsse 133 der FETs 13 einen kleineren Strom durch sich hindurch fließen als die Source-Anschlüsse 132 und die Drain-Anschlüsse 131, und sind mit der Stromschiene 113 (leitfähiges Element) lötverbunden. Die Stromschienen 113 werden in der folgenden Beschreibung auch als „Gate-Stromschienen 113“ bezeichnet. Die Gate-Stromschienen 113 sind leitfähige Elemente, die aus einem Metallmaterial, wie Kupfer oder einer Kupferlegierung, gebildet sind.
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Ein Kunststoffabschnitt 114 aus einem isolierenden Kunststoffmaterial ist zwischen der Drain-Stromschiene 111, der Source-Stromschiene 112 und den Gate-Stromschienen 113 angeordnet, und die Gate-Stromschienen 113 sind einstückig mit dem Kunststoffabschnitt 114 gebildet und bilden einen Substratabschnitt 31.
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Der Substratabschnitt 31 ist im Wesentlichen rechteckig in der Auf-abRichtung und weist eine flache untere Seitenfläche auf. Die FETs 13a bis 13f sind auf der unteren Seitenfläche des Substratabschnitts 31 montiert. Die FETs 13a bis 13f sind parallel zueinander entlang der Längsrichtung des Substratabschnitts 31 (der Links-rechts-Richtung) bereitgestellt.
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Der Kunststoffabschnitt 114 wird unter Verwendung eines isolierenden Harzmaterials, wie beispielsweise Phenolharz oder Glasepoxidharz, mittels Spritzgießen hergestellt. Der Kunststoffabschnitt 114 und der Aufnahmeabschnitt 11 können beispielsweise in demselben Prozess als einteiliger Körper ausgebildet werden. Außerdem hält der Aufnahmeabschnitt 11 den Umfangsrandabschnitt der Leiterplatte 12 von dessen Unterseite her mit Rippen (nicht gezeigt), die an der Innenfläche der Umfangswände des Aufnahmeabschnitts 11 ausgebildet sind.
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Die Drain-Stromschiene 111, die Source-Stromschiene 112 und die Gate-Stromschiene 113 greifen in den Kunststoffabschnitt 114 ein und bilden dadurch einen einstückigen Körper. Außerdem ist ein Abschnitt des Kunststoffabschnitts 114 in dem Raum zwischen der Drain-Stromschiene 111, der Source-Stromschiene 112 und der Gate-Stromschiene 113 angeordnet, wodurch eine Isolierung zwischen den Stromschienen bereitgestellt wird.
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Ein rohrförmiges Gehäuse 5, das einen Außenseitenendabschnitt eines Verbinder-Anschlusses (nicht gezeigt) schützt, ist an einer Außenseite der rechten Seitenwand des Aufnahmeabschnitts 11 angebracht.
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4 ist eine vergrößerte Ansicht, die den von der gestrichelten Linie umgebenen Abschnitt der 3 vergrößert zeigt, 5 ist eine schematische Längsschnittansicht entlang der Linie V-V in 4, und 6 ist eine schematische Längsschnittansicht entlang der Linie VI-VI in 4.
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Die Drain-Stromschiene 111 ist größer als die Source-Stromschiene 112 und die Gate-Stromschiene 113 und weist eine rechteckige Plattenform auf. Das heißt, die Drain-Stromschiene 111 weist die größte freiliegende Oberfläche im Substratabschnitt 31 auf und belegt einen großen Abschnitt an dessen Vorderseite. Außerdem sind die FETs 13a bis 13f an der Drain-Stromschiene 111 fixiert, indem jeder der Drain-Anschlüsse 131 an die Drain-Stromschiene 111 gelötet ist.
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Ein Kunststoffabschnitt 114b des Kunststoffabschnitts 114 ist zwischen der Drain-Stromschiene 111 und der Source-Stromschiene 112 angeordnet. Das heißt, dass die Drain-Stromschiene 111 und die Source-Stromschiene 112 den Kunststoffabschnitt 114b von gegenüberliegenden Seiten sandwichartig zwischen sich einschließen. Auf der Drain-Stromschiene 111 sind die FETs 13a bis 13f parallel zueinander entlang eines Seitenrandabschnitts bereitgestellt, welcher der Source-Stromschiene 112 gegenüberliegt, und derart angeordnet, dass die Source-Anschlüsse 132 und die Gate-Anschlüsse 133 der Source-Stromschiene 112 zugewandt sind.
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Die Source-Stromschiene 112 weist kammförmige Vorsprünge auf, welche in derjenigen ihrer Seiten ausgebildet sind, welche der Seite der Drain-Stromschiene 111 zugewandt ist, an welcher die FETs 13a bis 13f fixiert sind. Das heißt, im Seitenrandabschnitt der Source-Stromschiene 112 sind mehrere vertiefte Abschnitte 115 ausgebildet. Die vertieften Abschnitte 115 sind an Positionen ausgebildet, welche den Gate-Anschlüssen 133 der entsprechenden FETs 13a bis 13f entsprechen.
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Die Source-Stromschiene 112 ist kleiner als die Drain-Stromschiene 111 und weist eine im Wesentlichen trapezförmige Plattenform auf. Die Source-Anschlüsse 132 der FETs 13a bis 13f sind an Stellen an den Seitenrandabschnitt der Source-Stromschiene 112 gelötet, an denen keine vertieften Abschnitte 115 ausgebildet sind.
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Die Anschluss-Verbindungsabschnitte 113a der Gate-Stromschiene 113, die später beschrieben wird, sind in den vertieften Abschnitten 115 angeordnet, wobei sie von den Rändern der vertieften Abschnitte 115 beabstandet sind. Außerdem ist ein Kunststoffabschnitt 114a des Kunststoffabschnitts 114 zwischen den Rändern der vertieften Abschnitte 115 und den Anschluss-Verbindungsabschnitten 113a der Gate-Stromschienen 113 angeordnet. Das heißt, die Anschluss-Verbindungsabschnitte 113a der Gate-Stromschienen 113 sind von dem Kunststoffabschnitt 114a umgeben, und die Gate-Stromschienen 113 und die Source-Stromschiene 112 sind dadurch isoliert.
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Die Gate-Anschlüsse 133 der FETs 13a bis 13f sind mit den Gate-Stromschienen 113 verbunden. Insbesondere sind die Gate-Stromschienen 113 in eine L-Form gebogen, weisen die Anschluss-Verbindungsabschnitte 113a auf, die an einem unteren Seitenende an die Gate-Anschlüsse 133 gelötet sind, und weisen Substrat-Verbindungsabschnitte 113b auf, die an einem anderen, oberen Seitenende mit der Leiterplatte 12 verbunden sind (siehe 5). Die Substrat-Verbindungsabschnitte 113b der Gate-Stromschienen 113 weisen jeweils eine Rippenform auf, die an einem Ende dünner ist als die Anschluss-Verbindungsabschnitte 113a.
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Die Anschluss-Verbindungsabschnitte 113a sind in einer Draufsicht rechteckig und sind an der unteren Seitenfläche des Substratabschnitts 31 freigelegt. Die Anschluss-Verbindungsabschnitte 113a sind bündig mit der Source-Stromschiene 112 und dem Kunststoffabschnitt 114a bereitgestellt. Wie vorstehend beschrieben, sind die Gate-Anschlüsse 133 der FETs 13a bis 13f an die Anschluss-Verbindungsabschnitte 113a gelötet, und die Anschluss-Verbindungsabschnitte 113a sind von dem Kunststoffabschnitt 114a umgeben.
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Im Bereich bzw. in der Umgebung der Gate-Anschlüsse 133 (der Anschluss-Verbindungsabschnitte 113a) in dem Kunststoffabschnitt 114a sind Durchgangslöcher 16 ausgebildet, die durch den Kunststoffabschnitt 114a (den Substratabschnitt 31) in dessen Dickenrichtung, das heißt der Oben-unten-Richtung, hindurch verläuft. Zum Beispiel können die Durchgangslöcher 16 in der Grenze zwischen den Anschluss-Verbindungsabschnitten 113a und dem Kunststoffabschnitt 114a ausgebildet sein. Die Durchgangslöcher 16 sind an zwei Seiten der Anschluss-Verbindungsabschnitte 113a in der Links-rechts-Richtung ausgebildet. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, in dem Durchgangslöcher 16 an zwei Stellen bereitgestellt sind, jedoch besteht keine Beschränkung in dieser Hinsicht, und die Durchgangslöcher 16 können auch an drei oder mehr Stellen bereitgestellt sein.
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Die FETs 13a bis 13f, die parallel auf der unteren Fläche des Substratabschnitts 31 bereitgestellt sind, sind durch den hohlen Abschnitt 222 des Dissipationsabschnitts 22 abgedeckt. Wenn die FETs 13a bis 13f Wärme erzeugen, wird die Wärme zur Innenseite des hohlen Abschnitts 222 geleitet und wird über die mehreren Kühlrippen 221 luftgekühlt.
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Ferner umfasst die Schaltungsbaugruppe 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie oben beschrieben, die Durchgangslöcher 16, die im Substratabschnitt 31 für jeden der FETs 13a bis 13f ausgebildet sind. Somit kann Luft einfach zwischen der oberen Seite des Substratabschnitts 31 und der unteren Seite des Substratabschnitts 31 passieren. Das heißt, in der Schaltungsbaugruppe 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann Luft an der unteren Seite des Substratabschnitts 31, auf dem die FETs 13a bis 13f montiert sind, bei denen es sich um wärmeerzeugende Körper handelt, über die Durchgangslöcher 16 frei zur oberen Seite des Substratabschnitts 31 (siehe den Pfeil in 6) bewegt werden. Wird also Wärme durch die FETs 13a bis 13f erzeugt, so wird heiße Luft, die die Wärme enthält, nicht in dem hohlen Abschnitt 222 eingeschlossen und bewegt sich über die Durchgangslöcher 16 zur Oberseite des Substratabschnitts 31, so dass sich ein wärmeableitender Effekt ergibt.
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Außerdem sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Durchgangslöcher 16 im Bereich bzw. in der Umgebung der Gate-Anschlüsse 133 (der Anschluss-Verbindungsabschnitte 113a) ausgebildet. Das heißt, die Durchgangslöcher 16 sind an jedem der FETs 13a bis 13f und außerdem im Bereich der Wärmequellen der FETs 13a bis 13f ausgebildet, so dass Wärme effizienter abgeführt werden kann.
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Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsbaugruppe 10 wird die durch die FETs 13a bis 13f erzeugte Wärme nicht nur über die Kühlrippen 221, sondern zusätzlich auch unter Verwendung der Durchgangslöcher 16 abgeführt, und daher kann Wärme zuverlässiger abgeführt werden. Somit können Fehlfunktionen, Beschädigungen und dergleichen an den FETs 13a bis 13f und sekundäre thermische Beschädigungen an elektronischen Bauelementen und dergleichen in der Peripherie der FETs 13a aufgrund der in den FETs 13a bis 13f erzeugten Wärme vermieden werden.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Durchgangslöcher 16 im Kunststoffabschnitt 114a im Bereich der Gate-Anschlüsse 133 (der Anschluss-Verbindungsabschnitte 113a) ausgebildet. Dementsprechend können die Durchgangslöcher 16 einfacher ausgebildet werden, als wenn Ausbilden die Durchgangslöcher 16 in den Anschluss-Verbindungsabschnitten 113a ausgebildet würden.
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Jedoch ist die Schaltungsbaugruppe 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nicht hierauf beschränkt. Die Durchgangslöcher 16 können in einer beliebigen Stromschiene, nämlich in der Drain-Stromschiene 111, der Source-Stromschiene 112 und/oder der Gate-Stromschiene 113, ausgebildet werden, solange die Durchgangslöcher 16 in der Umgebung bzw. im Bereich der FETs 13a bis 13f angeordnet sind.
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Wenn die Durchgangslöcher 16 in einer beliebigen Stromschiene, nämlich in der Drain-Stromschiene 111, der Source-Stromschiene 112 oder der Gate-Stromschiene 113 ausgebildet werden, besteht die Gefahr, dass der Widerstand für Strom in den Stromschienen ansteigt. Außerdem ist der Widerstand proportional zur Menge an Strom, die fließt. Andererseits ist, wie oben beschrieben, der Strom, der durch den Gate-Anschluss 133 fließt, kleiner als der Strom, der durch die Drain-Anschlüsse 131 und die Source-Anschlüsse 132 fließt. Dementsprechend ist es wünschenswert, dass die Durchgangslöcher 16 in der Umgebung bzw. im Bereich der Gate-Stromschienen 113 oder der Gate-Anschlüsse 133 ausgebildet werden, durch die ein Strom fließt, der kleiner als der Strom ist, der durch die Drain-Stromschiene 111 und die Source-Stromschiene 112 fließt.
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Darüber hinaus besteht, wie oben beschrieben, die Gefahr, dass der Widerstand ansteigt, wenn die Durchgangslöcher 16 in einer beliebigen Stromschiene, nämlich in der Drain-Stromschiene 111, der Source-Stromschiene 112 und/oder der Gate-Stromschiene 113 ausgebildet werden, so dass es wie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wünschenswert ist, dass die Durchgangslöcher 16 im Kunststoffabschnitt 114 bereitgestellt werden.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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7 ist eine teilweise Längsschnittansicht der FETs 13a bis 13f und des hohlen Abschnitts 222 in der elektrischen Vorrichtung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Wie in 7 gezeigt, sind die FETs 13a bis 13f an der unteren Fläche des Substratabschnitts 31 angebracht, und die FETs 13a bis 13f sind durch den hohlen Abschnitt 222 des Dissipationsabschnitts 22 abgedeckt. Ferner ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein wärmeleitendes Element 40 zwischen den FETs 13a bis 13f und den Innenflächen des hohlen Abschnitts 222 angeordnet. Das wärmeleitende Element 40 kann ein Fett mit ausgezeichneter Wärmeleitfähigkeit, eine wärmeleitende Folie oder dergleichen sein. Das wärmeleitende Element 40 ist in Kontakt mit den unteren Flächen der FETs 13a bis 13f und der inneren Fläche des hohlen Abschnitts 222, und Wärme, die durch die FETs 13a bis 13f erzeugt wird, wird zum hohlen Abschnitt 222 übertragen.
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Auf diese Weise kann in der elektrischen Vorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wenn Wärme in den FETs 13a bis 13f erzeugt wird, die Wärme schnell über das wärmeleitende Element 40 zum hohlen Abschnitt 222 geleitet werden. Als Nächstes erhalten die Kühlrippen 221 die Wärme aus dem hohlen Abschnitt 222 und werden luftgekühlt. Dementsprechend kann Wärme, die durch die FETs 13a bis 13f erzeugt wird, effektiver abgeführt werden.
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Abschnitte des zweiten Ausführungsbeispiels, die die gleichen sind wie im ersten Ausführungsbeispiel, tragen gleiche Bezugszeichen, und auf detaillierte Beschreibungen davon wird verzichtet.
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Die vorliegend offenbarten Ausführungsbeispiele sollen in aller Hinsicht als veranschaulichend und nicht einschränkend angesehen werden. Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht durch die Bedeutung der vorstehenden Beschreibungen definiert ist, sondern durch die Ansprüche definiert ist, und dass alle Abwandlungen, die in die Bedeutung und den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, darin eingeschlossen sein sollen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektrische Vorrichtung
- 10
- Schaltungsbaugruppe
- 11
- Aufnahmeabschnitt
- 13
- FET
- 16
- Durchgangsloch
- 22
- Dissipationsabschnitt
- 30
- Leistungskreis
- 31
- Substratabschnitt
- 40
- wärmeleitendes Element
- 111
- Drain-Stromschiene
- 112
- Source-Stromschiene
- 113
- Gate-Stromschiene
- 113a
- Anschluss-Verbindungsabschnitt
- 113b
- Substrat-Verbindungsabschnitt
- 114, 114a, 114b
- Kunststoffabschnitt
- 115
- vertiefter Abschnitt
- 131
- Drain-Anschluss
- 132
- Source-Anschluss
- 133
- Gate-Anschluss
- 221
- Kühlrippen
- 222
- hohler Abschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2018195245 [0002]
- JP 2018063982 A [0005]
