DE112021004775T5 - Entladeschaltungsmodul - Google Patents

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Rohm Co Ltd
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Abstract

Ein Entladeschaltungsmodul (1) ist ein Entladeschaltungsmodul zum Entladen eines kapazitiven Abschnitts (CX) und umfasst ein isolierendes Substrat (40), einen Entladewiderstandsteil (R) mit mindestens einem auf dem isolierenden Substrat ausgebildeten Widerstand (51, 52) und einen Halbleiterchip (6), der auf dem isolierenden Substrat als Halbleiterschalter implementiert und elektrisch mit dem Entladewiderstandsteil verbunden ist. Das isolierende Substrat, der Entladewiderstandsteil und der Halbleiterchip sind in einem Gehäuse ausgebildet.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die hierin offengelegte Erfindung betrifft ein Entladeschaltungsmodul.
  • Stand der Technik
  • Üblicherweise werden Kondensatoren, die zwischen Versorgungsleitungen angeschlossen sind, als X-Kondensatoren bezeichnet. Um den menschlichen Körper vor einem elektrischen Schlag durch die in X-Kondensatoren geladene elektrische Ladung zu schützen, sind oft Entladeschaltungen vorgesehen, um X-Kondensatoren zu entladen.
  • Einige solcher Entladungsschaltungen umfassen eine Schaltung, in der ein Widerstand und ein Schalter in Reihe geschaltet sind (z. B. Patentdokument 1). Die Reihenschaltung ist parallel zu einem Kondensator X geschaltet. Durch Einschalten des Schalters kann die elektrische Ladung des X-Kondensators über den Widerstand entladen werden.
  • Zitierliste
  • PatentLiteratur
  • Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2013-158211 (8)
  • Überblick über die Erfindung
  • Technische Aufgabe
  • Bei herkömmlichen Entladungsschaltungen, wie sie oben erwähnt wurden, werden häufig keramische Widerstände oder Chip-Widerstände verwendet, die auf einem Substrat angeordnet sind, was zu einer erhöhten Größe führen kann.
  • Ein Ziel der hier offengelegten Erfindung ist es, ein Entladeschaltungsmodul bereitzustellen, das kompakt gebaut werden kann.
  • Lösung der Aufgabe
  • Ein Entladeschaltungsmodul gemäß einem Aspekt des hier Offenbarten ist beispielsweise ein Entladeschaltungsmodul zum Entladen eines Kapazitätsabschnitts und umfasst ein isolierendes Substrat, einen Entladewiderstandsteil mit mindestens einem auf dem isolierenden Substrat ausgebildeten Widerstand und einen Halbleiterchip, der auf dem isolierenden Substrat als Halbleiterschalter implementiert und elektrisch mit dem Entladewiderstandsteil verbunden ist. Das isolierende Substrat, der Entladewiderstandsteil und der Halbleiterchip sind in einem Gehäuse ausgebildet.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Nach dem hier Offenbarten kann ein Entladeschaltungsmodul kompakt gebaut werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Ansicht, die eine Schaltungskonfiguration eines Entladungssystems gemäß einer illustrativen Ausführungsform des hier Offenbarten zeigt.
    • 2 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Entladeschaltungsmoduls.
    • 3 ist eine perspektivische Ansicht des Entladeschaltungsmoduls im montierten Zustand.
    • 4 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration eines Entladungsschaltkreises im Entladeschaltungsmodul zeigt.
    • 5 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration des Entladungsschaltkreises gemäß einem modifizierten Beispiel zeigt.
    • 6 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration eines Entladewiderstandsteils gemäß einem modifizierten Beispiel zeigt.
    • 7 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Entladeschaltungsmodul gemäß einem modifizierten Beispiel zeigt.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Nachfolgend wird eine beispielhafte Ausführungsform des hier Offenbarten unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren beschrieben.
  • <1. Konfiguration eines Entladesystems>
  • 1 ist eine Ansicht, die die Schaltungskonfiguration eines Entladesystems 15 gemäß der illustrativen Ausführungsform des hier Offenbarten zeigt. Das in 1 dargestellte Entladesystem 15 umfasst einen kapazitiven Abschnitt CX, der aus einer Vielzahl von Kondensatoren und einem Entladeschaltungsmodul 1 besteht.
  • Der kapazitive Abschnitt CX entspricht einem X-Kondensator, der zwischen Versorgungsleitungen angeschlossen ist. In der Konfiguration in 1 ist der kapazitive Abschnitt CX beispielsweise als Parallelschaltung von fünf Reihenschaltungen eingerichtet, die jeweils aus zwei Kondensatoren bestehen, die zwischen der positiven und negativen Seite einer Batterie 10 angeschlossen sind. Dies ist jedoch nicht als Einschränkung zu verstehen; stattdessen kann der kapazitive Abschnitt CX beispielsweise aus einem einzigen Kondensator bestehen, der zwischen der positiven und der negativen Seite einer Batterie 10 angeschlossen ist.
  • Das Entladeschaltungsmodul 1, dessen Konfiguration später beschrieben wird, ist eine Entladeschaltung, die in einem Gehäuse ausgebildet ist und einen Entladewiderstandsteil R und einen Halbleiterschalter SW enthält. In der Konfiguration in 1 ist der Entladewiderstandsteil R beispielsweise mit einer Vielzahl von Widerständen eingerichtet. Dies ist jedoch nicht als Einschränkung zu verstehen; stattdessen kann der Entladewiderstandsteil R mit einem Widerstand eingerichtet sein.
  • In der Konfiguration in 1 ist der Halbleiterschalter SW beispielsweise mit einem SiC-MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) mit SiC (Siliziumkarbid) als Halbleitermaterial eingerichtet. Dies stellt jedoch keine Einschränkung dar; stattdessen kann der Halbleiterschalter SW beispielsweise auch mit einem Si-MOSFET oder einem Si-IGBT (Insulated-Gate Bipolar Transistor) eingerichtet sein. In der Konfiguration in 1 ist der Halbleiterschalter SW beispielsweise ein n-Kanal-MOSFET.
  • Ein Anschluss des Entladewiderstandsteils R ist mit der positiven Seite der Batterie 10 verbunden (kapazitiver Abschnitt CX). Der andere Anschluss des Entladewiderstandsteils R ist mit dem ersten Anschluss des Halbleiterschalters SW verbunden. Der zweite Anschluss des Halbleiterschalters SW ist mit der negativen Seite der Batterie 10 (kapazitiver Abschnitt CX) verbunden. Wie in 1 gezeigt, entspricht in einem Fall, in dem der Halbleiterschalter SW mit einem N-Kanal-MOSFET eingerichtet ist, der erste Anschluss dem Drain und der zweite Anschluss der Source.
  • Der Halbleiterschalter SW wird durch eine Steuerspannung ein- und ausgeschaltet, die dem Steueranschluss (Gate) des Halbleiterschalters SW zugeführt wird. Wird der Halbleiterschalter SW mit der im kapazitiven Abschnitt CX gespeicherten elektrischen Ladung eingeschaltet, so fließt ein Entladestrom derart über den Entladewiderstandsteil R und den Halbleiterschalter SW, dass die im kapazitiven Abschnitt CX gespeicherte elektrische Ladung entladen wird.
  • In einem Fall, in dem das Entladesystem 15 z.B. in ein Elektrofahrzeug eingebaut ist, beträgt die Gleichspannung über dem kapazitiven Abschnitt CX z.B. 600V bis 900V. Daher wird für den Halbleiterschalter SW eine Hochspannungsvorrichtung mit einer Stehspannung von beispielsweise 1200 V verwendet. Der Widerstandswert des Entladewiderstandsteils R wird so bestimmt, dass er den örtlichen Sicherheitsnormen entspricht, indem er anhand der Zeitkonstante bestimmt wird, die es ermöglicht, dass die Spannung über dem kapazitiven Abschnitt CX in einer vorbestimmten Zeitspanne (z. B. 2 Sekunden) nach Beginn der Entladung auf eine vorbestimmte Spannung (z. B. 45 V) oder weniger fällt. Der Widerstandswert des Entladewiderstandsteils R beträgt beispielsweise einige zehn Ohm.
  • In einem Fall, in dem, wie oben beschrieben, die Spannung über dem kapazitiven Abschnitt CX eine hohe Spannung ist, wird eine große Menge an Wärme durch die im Entladewiderstandsteil R und dem Halbleiterschalter SW verbrauchte Leistung erzeugt. Die Konfiguration des Entladeschaltungsmoduls 1, wie sie später beschrieben wird, trägt zur Verbesserung der Wärmeableitung bei.
  • <2. Struktur eines Entladeschaltungsmoduls>
  • Nachfolgend wird der Aufbau des Entladeschaltungsmoduls 1 im Detail beschrieben. 2 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des Entladeschaltungsmoduls 1. 3 ist eine perspektivische Ansicht des Entladeschaltungsmoduls 1 im montierten Zustand. In 3 ist eine Abdeckung 8 der Einfachheit halber nicht dargestellt.
  • In den 2 und 3 ist die Längsrichtung (erste Richtung) die X-Richtung, wobei eine Seite der Längsrichtung als X1 und die andere Seite als X2 bezeichnet wird. Die Querrichtung (zweite Richtung) ist die Y-Richtung, wobei eine Seite der Querrichtung als Y1 und die andere Seite als Y2 bezeichnet wird. Die Aufwärts-Abwärts-Richtung ist die Z-Richtung, wobei die Aufwärtsrichtung als Z1 und die Abwärtsrichtung als Z2 bezeichnet wird. Die Längsrichtung, die Querrichtung und die Aufwärts-Abwärts-Richtung sind orthogonal zueinander.
  • Wie in den 2 und 3 gezeigt, umfasst das Entladeschaltungsmodul 1 eine Kupferplatte 2, einen Lötabschnitt 3, ein DCB-Substrat 4, eine erste Widerstandsgruppe 51, eine zweite Widerstandsgruppe 52, einen Halbleiterchip 6, ein Harzgehäuse 7 und eine Abdeckung 8. Das Entladeschaltungsmodul 1 umfasst ferner externe Anschlüsse T1 bis T4 zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit der Außenwelt.
  • Bei der Kupferplatte 2 handelt es sich um ein plattenförmiges Element aus Kupfer, das von oben gesehen im Wesentlichen rechteckig ist, sich in Längs- und Querrichtung erstreckt und dessen Dickenrichtung mit der Auf-Ab-Richtung fluchtet. Die Kupferplatte 2 hat eine gute Wärmeleitfähigkeit. Dies ist jedoch nicht als Einschränkung zu verstehen: Anstelle der Kupferplatte 2 kann auch eine Metallplatte aus einem anderen Metall als Kupfer mit guter Wärmeleitfähigkeit, wie z. B. Aluminium, verwendet werden.
  • Das Harzgehäuse 7 ist ein Gehäuse aus Harz. Anstelle des Harzgehäuses 7 kann auch ein Gehäuse aus einem anderen Isoliermaterial als Harz verwendet werden. Das Harzgehäuse 7 hat einen ersten Befestigungsbasisabschnitt 71, einen zweiten Befestigungsbasisabschnitt 72, einen ersten Seitenabschnitt 73 und einen zweiten Seitenabschnitt 74.
  • Die ersten und zweiten Seitenteile 73 und 74 sind jeweils ein im Wesentlichen wandförmiges Element, das sich in Längsrichtung erstreckt. Die ersten und zweiten Seitenteile 73 und 74 sind in der Querrichtung einander gegenüberliegend angeordnet. Der erste Befestigungsbasisabschnitt 71 ist auf der anderen Seite in der Längsrichtung angeordnet und der zweite Befestigungsbasisabschnitt 72 ist auf der einen Seite in der Längsrichtung angeordnet. Der äußere Anschluss T1 ist an dem ersten Befestigungsbasisabschnitt 71 und der äußere Anschluss T2 ist an dem zweiten Befestigungsbasisabschnitt 72 angeordnet. Die ersten und zweiten Seitenabschnitte 73 und 74 verbinden die ersten und zweiten Befestigungsbasisabschnitte 71 und 72 in Längsrichtung miteinander. Umgeben von den ersten und zweiten Befestigungsbasisabschnitten 71 und 72 und den ersten und zweiten Seitenabschnitten 73 und 74 wird ein Speicherabschnitt S, der ein oben und unten offener Raum ist, innerhalb des Harzgehäuses 7 gebildet.
  • In den vier Ecken des Harzgehäuses 7 sind, von oben gesehen, Befestigungslöcher 7A ausgebildet, die es in der Richtung von oben nach unten durchdringen. In den vier Ecken der Kupferplatte 2 sind, von oben gesehen, Durchgangslöcher 2A ausgebildet, die sie in der Richtung von oben nach unten durchdringen. Die Kupferplatte 2 ist unterhalb des Harzgehäuses 7 angeordnet, und in diesem Zustand überlappen sich der Durchgangslochabschnitt 2A und der Befestigungslochabschnitt 7A von oben gesehen, um in jeder Ecke ein Durchgangsloch zu bilden. Durch jedes Paar von Durchgangslöchern 2A und Befestigungslöchern 7A wird ein Bolzen (nicht abgebildet) in der Richtung von oben nach unten eingeführt, um einen Kühlkörper (nicht abgebildet) unterhalb der Kupferplatte 2 festzulegen. Bei dem Kühlkörper handelt es sich beispielsweise um einen Kühlkörper mit Wasserkühlung.
  • Das DCB-Substrat (Direct Copper Bonding) 4 ist ein plattenförmiges Element, das sich in Längs- und Querrichtung erstreckt und dessen Dickenrichtung mit der Auf-Ab-Richtung ausgerichtet ist. Das DCB-Substrat 4 hat ein Keramiksubstrat 40, einen ersten Leitungsabschnitt 41, einen zweiten Leitungsabschnitt 42 und einen dritten Leitungsabschnitt 43. Das DCB-Substrat 4 wird durch direktes Verbinden des ersten, zweiten und dritten Leitungsabschnitts 41, 42 und 43, die Kupferplatten sind, mit dem Keramiksubstrat 40 gebildet.
  • Das keramische Substrat 40 besteht z. B. aus Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid oder Siliziumnitrid und hat eine gute Wärmeleitfähigkeit. Das Keramiksubstrat 40 ist ein Beispiel für ein isolierendes Substrat.
  • Von einer Seite zur anderen Seite in Längsrichtung sind die ersten, zweiten und dritten Leitungsabschnitte 41, 42 und 43 in dieser Reihenfolge angeordnet. Die ersten, zweiten und dritten Leitungsabschnitte 41, 42 und 43 erstrecken sich in der Querrichtung. Die erste Widerstandsgruppe 51 wird durch Drucken auf das Keramiksubstrat 40 gebildet, um die ersten und zweiten Leitungsabschnitte 41 und 42 miteinander zu verbinden. Die erste Widerstandsgruppe 51 ist beispielsweise mit fünf Widerständen eingerichtet, die sich in der Längsrichtung erstrecken und in der Querrichtung angeordnet sind. Ebenso wird die zweite Widerstandsgruppe 52 durch Druck auf das Keramiksubstrat 40 gebildet, um den zweiten und dritten Leitungsabschnitt 42 und 43 miteinander zu verbinden. Die zweite Widerstandsgruppe 52 ist beispielsweise mit fünf Widerständen eingerichtet, die sich in der Längsrichtung erstrecken und in der Querrichtung angeordnet sind.
  • Jeder Widerstand in der ersten und zweiten Widerstandsgruppe 51 und 52 wird beispielsweise aus einem Metall wie Silber oder Silber/Palladium (Ag/Pd) oder einem Metalloxid wie Rutheniumoxid (RuO2) gebildet.
  • Bei der oben beschriebenen Konfiguration sind fünf Reihenschaltungen, die jeweils aus einem Widerstand in der ersten Widerstandsgruppe 51 und einem Widerstand in der zweiten Widerstandsgruppe 52 bestehen, parallel geschaltet, um einen Entladewiderstandsteil R zu bilden. 4 ist ein Schaltplan, der eine Konfiguration der Entladeschaltung in dem Entladeschaltungsmodul 1 zeigt. Der Entladewiderstandsteil R ist, wie in 4 gezeigt, mit zwei in Reihe und fünf parallel geschalteten Widerständen eingerichtet.
  • Wie in 4 gezeigt, schließt der zweite Leitungsabschnitt 42 die Anschlussknoten N in den Reihenschaltungen von Widerständen kurz. Selbst wenn also einer der Widerstände in einer Reihenschaltung von Widerständen aus irgendeinem Grund vom zweiten Leitungsabschnitt 42 getrennt wird, bleibt der andere Widerstand mit dem zweiten Leitungsabschnitt 42 derart verbunden, dass es möglich ist, eine Änderung des Widerstandswerts des Entladewiderstandsteils R als Ganzes zu unterbinden.
  • Das DCB-Substrat 4 ist oberhalb der Kupferplatte 2 angeordnet. Der Lötabschnitt 3 ist zwischen dem DCB-Substrat 4 und der Kupferplatte 2 in der Aufwärts-Abwärts-Richtung angeordnet. Das DCB-Substrat 4 ist über den Lötabschnitt 3 mit der Oberseite der Kupferplatte 2 verbunden. Das DCB-Substrat 4 und die ersten und zweiten Widerstandsgruppen 51 und 52 sind in dem Speicherabschnitt S untergebracht.
  • Der externe Anschluss T1 hat einstückig einen Befestigungsabschnitt T1A und einen Fußabschnitt T1B. Der Befestigungsabschnitt T1A ist ein plattenförmiges Teil, das an dem ersten Befestigungsbasisabschnitt 71 montiert ist. Der Schenkelabschnitt T1B ist mit einem Teil verbunden, das von dem Befestigungsabschnitt T1A durch den ersten Befestigungsbasisabschnitt 71 hindurchgeht und so ausgebildet ist, dass er von einem unteren Teil des ersten Befestigungsbasisabschnitts 71 an einer Seite in der Längsrichtung in Richtung des Speicherabschnitts S vorsteht. Der Schenkelabschnitt T1B ist so ausgebildet, dass er sich von dem ersten Befestigungsbasisabschnitt 71 zunächst in der einen Richtung in der Längsrichtung, dann nach unten und dann wieder in der einen Richtung in der Längsrichtung erstreckt.
  • Der externe Anschluss T1 besteht zum Beispiel aus Kupfer. Der dritte Leitungsabschnitt 43, der, wie oben erwähnt, auf dem Keramiksubstrat 40 ausgebildet ist, ist elektrisch mit dem externen Anschluss T1 verbunden, indem er den Kontakt mit dem Schenkelabschnitt T1B von unten her herstellt. Das heißt, der dritte Leitungsabschnitt 43 ist mit dem externen Anschluss T1 durch einen Cu-Clip verbunden.
  • Der Halbleiterchip 6 entspricht dem Halbleiterschalter SW (siehe 4). Die Unterseite des Halbleiterchips 6 ist mit der Oberseite des ersten Leitungsabschnitts 41 über einen nicht dargestellten Lötabschnitt verbunden. Der externe Anschluss T4 weist einen Teil auf, der von der Oberseite des zweiten Seitenabschnitts 74 nach oben ragt. Die Oberseite des ersten Leitungsabschnitts 41 ist mit einem unteren Endteil des externen Anschlusses T4 über einen ersten Bonddraht W1 verbunden (siehe 3). Der erste Bonddraht W1 besteht z. B. aus Aluminium.
  • Wie in 4 gezeigt, ist in einem Fall, in dem der Halbleiterchip 6 (Halbleiterschalter SW) ein n-Kanal-MOSFET ist, der Drain des Halbleiterchips 6 elektrisch mit dem externen Anschluss T4 verbunden.
  • Der externe Anschluss T2 hat einstückig einen Befestigungsabschnitt T2A und einen Schenkelabschnitt T2B. Der Befestigungsabschnitt T2A ist ein plattenförmiges Teil, das an dem zweiten Befestigungsbasisabschnitt 72 montiert ist. Der Schenkelabschnitt T2B ist mit einem Teil verbunden, der von dem Befestigungsabschnitt T2A durch den zweiten Befestigungsbasisabschnitt 72 hindurchgeht, und ist derart ausgebildet, dass er von einem unteren Teil des zweiten Befestigungsbasisabschnitts 72 auf der anderen Seite in der Längsrichtung in Richtung des Speicherabschnitts S vorsteht. Der Schenkelabschnitt T2B ist so ausgebildet, dass er sich von dem zweiten Befestigungsbasisabschnitt 72 zunächst in der anderen Richtung in der Längsrichtung, dann nach unten und dann wieder in der anderen Richtung in der Längsrichtung erstreckt.
  • Das Source-Pad des Halbleiterchips 6 ist durch den Schenkelabschnitt T2B und einen zweiten Bonddraht W2 verbunden (siehe 3). Der zweite Bonddraht W2 besteht z.B. aus Aluminium. Somit ist, wie in 4 gezeigt, die Source des Halbleiterchips 6 elektrisch mit dem externen Anschluss T2 verbunden.
  • Der externe Anschluss T3 hat einen Teil, der von der Oberseite des ersten Seitenabschnitts 73 nach oben ragt. Das Gate-Pad des Halbleiterchips 6 ist mit einem unteren Endteil des externen Anschlusses T3 durch einen dritten Bonddraht W3 verbunden (siehe 3). Der dritte Bonddraht W3 besteht z. B. aus Aluminium. Somit ist, wie in 4 gezeigt, das Gate des Halbleiterchips 6 elektrisch mit dem externen Anschluss T3 verbunden.
  • Man beachte, dass anstelle der Bonddrähte W1 bis W3 auch Bondbänder verwendet werden können.
  • Eine Verdrahtung (nicht dargestellt) mit einem O-Ring wird an dem Befestigungsabschnitt T1A mit einer Schraube (nicht dargestellt), die durch die in dem Befestigungsabschnitt T1A des externen Anschlusses T1 und dem ersten Befestigungsbasisabschnitt 71 ausgebildeten Durchgangslöcher eingeführt wird, und einer Mutter (nicht dargestellt), die an der Schraube befestigt wird, befestigt. Somit ist der externe Anschluss T1 durch die Verdrahtung elektrisch mit der positiven Seite des kapazitiven Abschnitts CX (siehe 1) verbunden.
  • Eine Verdrahtung (nicht abgebildet) mit einem O-Ring wird an dem Befestigungsabschnitt T2A mit einer Schraube (nicht abgebildet), die durch die in dem Befestigungsabschnitt T2A des externen Anschlusses T2 und dem zweiten Montagebasisabschnitt 72 ausgebildeten Durchgangslöcher eingeführt wird, und einer Mutter (nicht abgebildet), die an der Schraube befestigt wird, befestigt. Somit ist der externe Anschluss T2 durch die Verdrahtung elektrisch mit der negativen Seite des kapazitiven Abschnitts CX verbunden.
  • Die Abdeckung 8 ist so an dem Harzgehäuse 7 befestigt, dass er den Lagerbereich S von oben abdeckt.
  • Mit dem Entladeschaltungsmodul 1 gemäß dieser Ausführungsform ist es also möglich, das Entladeschaltungsmodul 1 kompakt zu gestalten, indem die Widerstände, die durch Drucken auf dem DCB-Substrat 4 gebildet werden, und der Halbleiterschalter als Halbleiterchip 6 auf dem DCB-Substrat 4 implementiert werden.
  • Selbst wenn die Widerstände und der Halbleiterschalter Wärme erzeugen, wenn sich der kapazitive Abschnitt CX entlädt, wird die erzeugte Wärme von der Wärmesenke abgeleitet, indem sie durch das keramische Substrat 40 und die Kupferplatte 2 geleitet wird, die eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen, und dies trägt zur Verbesserung der Wärmeableitung bei.
  • Das keramische Substrat 40 hat eine große Wärmekapazität derart, dass auch bei einer reduzierten Anzahl von Widerständen ein transienter Temperaturanstieg unterbunden werden kann. Um beispielsweise einen Widerstandswert von mehreren zehn Ohm zu erreichen, der mit dem des Entladewiderstandsteils R vergleichbar ist, müssen konventionell etwa 100 Chipwiderstände auf dem Substrat angeordnet werden; in dieser Ausführungsform sind hingegen nur etwa 10 Widerstände erforderlich.
  • <3. Modifikationen>
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können verschiedene Modifikationen wie folgt enthalten. 5 ist ein modifiziertes Beispiel für den Entladewiderstandsteil R in der Entladeschaltung. In dem in 5 dargestellten Entladewiderstandsteil R sind die Anschlussknoten, an denen jeweils ein Widerstand der ersten Widerstandsgruppe 51 und ein Widerstand der zweiten Widerstandsgruppe 52 in Reihe geschaltet sind, nicht miteinander kurzgeschlossen.
  • In der in 4 oder 5 gezeigten Konfiguration kann ein Thermistor wie ein NTC-Thermistor (negativer Temperaturkoeffizient) vorgesehen werden. In 4 oder 5 ist der Thermistor beispielsweise zwischen einem Anschluss der ersten Widerstandsgruppe 51, der sich von dem am Anschlussknoten N unterscheidet, und dem Knoten, an dem der Drain des Halbleiterchips 6 und der externe Anschluss T4 miteinander verbunden sind, eingefügt.
  • 6 zeigt ein weiteres modifiziertes Beispiel des Entladewiderstandsteils R. In der in 6 gezeigten Konfiguration sind fünf Reihenschaltungen, die jeweils aus einem Widerstand der ersten Widerstandsgruppe 501, einem Widerstand der zweiten Widerstandsgruppe 502 und einem Widerstand der dritten Widerstandsgruppe 503 bestehen, parallel geschaltet. Das heißt, der Entladewiderstandsteil R ist mit drei in Reihe und fünf parallel geschalteten Widerständen eingerichtet.
  • In einem Fall, in dem eine Entladeschaltung installiert ist, z. B. in einem Elektrofahrzeug, kann der Entladewiderstandsteil R mit einer hohen Stehspannung versehen werden. In dem Beispiel in 4, in dem jede Reihenschaltung zwei Widerstände hat, kann die Stehspannung des Entladewiderstandsteils R 1200 V betragen, wenn die Stehspannung eines Widerstands z. B. 600 V beträgt. Im Gegensatz dazu kann in dem Beispiel in 6, in dem jede Reihenschaltung drei Widerstände hat, die Widerstandsspannung des Entladewiderstandsteils R 1200 V betragen, selbst wenn die Widerstandsspannung eines Widerstands niedriger als die oben genannten 600 V, z. B. 400 V, ist. Das heißt, die Erhöhung der Anzahl der Widerstände in jeder Reihenschaltung ermöglicht die Verwendung von Widerständen mit niedriger Stehspannung.
  • In 6 sind die Anschlussknoten, an denen jeweils ein Widerstand der ersten Widerstandsgruppe 501 und ein Widerstand der zweiten Widerstandsgruppe 502 in Reihe geschaltet sind, gemeinsam kurzgeschlossen, ebenso die Anschlussknoten, an denen jeweils ein Widerstand der zweiten Widerstandsgruppe 502 und ein Widerstand der dritten Widerstandsgruppe 503 in Reihe geschaltet sind. Diese Anschlussknoten müssen jedoch nicht kurzgeschlossen sein.
  • 7 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Entladeschaltungsmodul 1X gemäß einem modifizierten Beispiel zeigt. In der in 7 gezeigten Konfiguration sind Widerstände (nicht dargestellt), die auf einem Keramiksubstrat 20 ausgebildet sind, und ein Halbleiterchip (nicht dargestellt), der auf dem Keramiksubstrat 20 implementiert ist, mit einem Dichtungsmaterial 25 (z. B. Harz) zu einem Gehäuse versiegelt. Wie in 7 dargestellt, ist die Oberseite des Keramiksubstrats 20 nach außen hin offen, und ein Kühlkörper (nicht dargestellt) kann mit diesem offenen Teil verbunden werden. Externe Anschlüsse 30 ragen aus der Seitenfläche des Dichtungsmaterials 25 heraus. Wie in 7 gezeigt, sind in dem Fall, in dem die Anzahl der externen Anschlüsse 30 beispielsweise acht beträgt, die vier externen Anschlüsse 30 mit Ausnahme der Anschlüsse, die den oben beschriebenen externen Anschlüssen T1 bis T4 entsprechen, NC-Anschlüsse (Anschlüsse, die im Inneren nicht elektrisch verbunden sind).
  • <4. Weitere>
  • Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung vorstehend beschrieben wurden, können im Rahmen der vorliegenden Erfindung verschiedene Änderungen an den Ausführungsformen vorgenommen werden.
  • <5. Anmerkungen>
  • Wie oben beschrieben, ist z.B. ein Entladeschaltungsmodul (1) gemäß einem Aspekt des hier Offenbarten ein Entladeschaltungsmodul zum Entladen eines kapazitiven Abschnitt (CX) und umfasst: ein isolierendes Substrat (40);
    einen Entladewiderstandsteil (R) mit mindestens einem Widerstand (51, 52), der auf dem isolierenden Substrat ausgebildet ist; und
    einen Halbleiterchip (6), der auf dem isolierenden Substrat als Halbleiterschalter implementiert und elektrisch mit dem Entladewiderstandsteil verbunden ist,
    wobei
    das isolierende Substrat, der Entladewiderstandsteil und der Halbleiterchip in einem Gehäuse ausgebildet (zu einem Gehäuse geformt) sind. (Eine erste Konfiguration.)
  • In der oben beschriebenen ersten Konfiguration kann das isolierende Substrat ein Keramiksubstrat (40) sein.
  • (Eine zweite Konfiguration.)
  • In der oben beschriebenen zweiten Konfiguration kann ferner ein DCB-Substrat (4) vorgesehen sein, welches das Keramiksubstrat (40) und einen in dem Keramiksubstrat ausgebildeten Leitungsabschnitt (41, 42, 43) umfasst. Der Widerstand (51, 52) und der Halbleiterchip (6) können elektrisch mit dem Leitungsabschnitt verbunden sein.
  • (Eine dritte Konfiguration.)
  • In der oben beschriebenen dritten Konfiguration kann ferner ein erster externer Anschluss (T1, T2) vorgesehen sein, der einen Schenkelabschnitt (T1B, T2B) aufweist. Der Leitungsabschnitt (43, 41) kann mit dem Schenkelabschnitt in Kontakt kommen. (Eine vierte Konfiguration.)
  • In der oben beschriebenen dritten oder vierten Konfiguration kann ferner ein zweiter externer Anschluss (T3, T4) vorgesehen sein. Der Leitungsabschnitt (41) kann mit dem zweiten externen Anschluss durch einen Bonddraht (W3, W1) oder ein Bondband verbunden sein. (Eine fünfte Konfiguration.)
  • In jeder der oben beschriebenen dritten bis fünften Konfigurationen kann der Leitungsabschnitt aufweisen:
    • einen ersten Leitungsabschnitt (41), einen zweiten Leitungsabschnitt (42) und einen dritten Leitungsabschnitt (43),
    wobei der erste, zweite und dritte Leitungsabschnitt in dieser Reihenfolge in einer ersten Richtung angeordnet sein können und sich in einer zweiten Richtung orthogonal zur ersten Richtung erstrecken können,
    eine Vielzahl von Widerständen, die eine erste Widerstandsgruppe (51) bilden, können in der zweiten Richtung so angeordnet werden, dass sie den ersten und den zweiten Leitungsabschnitt miteinander verbinden, und
    eine Vielzahl von Widerständen, die eine zweite Widerstandsgruppe (52) bilden, können in der zweiten Richtung angeordnet werden, um den zweiten und dritten Leitungsabschnitt miteinander zu verbinden. (Eine sechste Konfiguration.)
  • In jeder der oben beschriebenen zweiten bis sechsten Konfigurationen kann ferner eine Kupferplatte (2) vorgesehen sein, die mit dem Keramiksubstrat (40) verbunden ist. (Eine siebte Konfiguration.)
  • In der oben beschriebenen siebten Konfiguration kann das Keramiksubstrat (40) über einen Lötabschnitt (3) mit der Kupferplatte (2) verbunden werden. (Eine achte Konfiguration.)
  • In jeder der oben beschriebenen ersten bis achten Konfigurationen kann ferner ein Gehäuse (7) vorgesehen sein, welches das isolierende Substrat (40), den Entladewiderstandsteil (R) und den Halbleiterchip (6) aufnimmt. (Eine neunte Konfiguration.)
  • In der oben beschriebenen neunten Konfiguration kann ferner eine Platte (2) vorgesehen sein, die mit dem isolierenden Substrat (40) verbunden ist und unterhalb des Gehäuses (7) angeordnet ist. Ein Befestigungsloch (7A), das in dem Gehäuse derart vorgesehen ist, dass es dieses in einer Richtung von oben nach unten durchdringt, und ein Durchgangsloch (2A), das in der Platte derart vorgesehen ist, dass es diese in der Richtung von oben nach unten durchdringt, können einander, von oben gesehen, überlappen. (Eine zehnte Konfiguration.)
  • Ein Entladesystem (15) gemäß einem anderen Aspekt des hier Offenbarten umfasst das Entladeschaltungsmodul (1) einer der oben beschriebenen Konfigurationen und einen kapazitiven Abschnitt (CX), der zwischen Versorgungsleitungen angeschlossen ist.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Die vorliegende Offenbarung findet zum Beispiel bei der Entladung eines X-Kondensators Anwendung.
  • Bezugszeichenliste
    • 1, 1X
    Entladeschaltungsmodul
    2
    Kupferplatte
    2A
    Durchgangsloch
    3
    Lötabschnitt
    4
    DCB-Substrat
    6
    Halbleiterchip
    7
    Harzgehäuse
    7A
    Befestigungsloch
    8
    Abdeckung
    10
    Batterie
    15
    Entladesystem
    20
    Keramisches Substrat
    25
    Dichtungsmaterial
    30
    externer Anschluss
    40
    Keramisches Substrat
    41
    erster Leitungsabschnitt
    42
    zweiter Leitungsabschnitt
    43
    dritter Leitungsabschnitt
    51
    erste Widerstandsgruppe
    52
    zweite Widerstandsgruppe
    71
    erstes Befestigungsbasisteil
    72
    zweites Befestigungsbasisteil
    73
    erstes Seitenteil
    74
    zweites Seitenteil
    501
    erste Widerstandsgruppe
    502
    zweite Widerstandsgruppe
    503
    dritte Widerstandsgruppe
    CX
    kapazitiver Abschnitt
    N
    Verbindungsknoten
    R
    Entladewiderstandsteil
    S
    Speicherabschnitt
    SW
    Halbleiterschalter
    T1 bis T4
    externer Anschluss
    T1A
    Befestigungsabschnitt
    T1B
    Schenkelabschnitt
    T2A
    Befestigungsabschnitt
    T2B
    Schenkelabschnitt
    W1
    erster Bonddraht
    W2
    zweiter Bonddraht
    W3
    dritter Bonddraht
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2013158211 [0004]

Claims (11)

  1. Entladeschaltungsmodul zum Entladen eines Kapazitätsabschnitts, umfassend: ein isolierendes Substrat; einen Entladewiderstandsteil mit mindestens einem auf dem isolierenden Substrat ausgebildeten Widerstand; und einen Halbleiterchip, der auf dem isolierenden Substrat als Halbleiterschalter implementiert und elektrisch mit dem Entladewiderstandsteil verbunden ist, wobei das isolierende Substrat, der Entladewiderstandsteil und der Halbleiterchip in einem Gehäuse ausgebildet sind.
  2. Entladeschaltungsmodul nach Anspruch 1, wobei das isolierende Substrat ist ein Keramiksubstrat.
  3. Entladeschaltungsmodul nach Anspruch 2, ferner umfassend: ein DCB-Substrat einschließlich: dem Keramiksubstrat; und einem in dem Keramiksubstrat ausgebildeten Leitungsabschnitt, wobei der Widerstand und der Halbleiterchip elektrisch mit dem Leitungsabschnitt verbunden sind.
  4. Entladeschaltungsmodul nach Anspruch 3, ferner umfassend: einen ersten äußeren Anschluss mit einem Schenkelteil, wobei der Leitungsabschnitt mit dem Schenkelabschnitt in Kontakt kommt.
  5. Entladeschaltungsmodul nach Anspruch 3 oder 4, ferner umfassend: einen zweiten externen Anschluss, wobei der Leitungsabschnitt mit dem zweiten externen Anschluss durch einen Bonddraht oder ein Bondband verbunden ist.
  6. Entladeschaltungsmodul nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der Leitungsabschnitt aufweist: einen ersten Leitungsabschnitt, einen zweiten Leitungsabschnitt und einen dritten Leitungsabschnitt, wobei der erste, zweite und dritte Leitungsabschnitte in einer ersten Richtung in dieser Reihenfolge angeordnet sind und sich in einer zweiten Richtung orthogonal zur ersten Richtung erstrecken, eine Vielzahl von Widerständen, die eine erste Widerstandsgruppe bilden, in der zweiten Richtung derart angeordnet sind, dass sie den ersten und den zweiten Leitungsabschnitt miteinander verbinden, und eine Vielzahl von Widerständen, die eine zweite Widerstandsgruppe bilden und in der zweiten Richtung so angeordnet sind, dass sie den zweiten und dritten Leitungsabschnitt miteinander verbinden.
  7. Entladeschaltungsmodul nach einem der Ansprüche 2 bis 6, ferner umfassend: eine Kupferplatte, die mit dem Keramiksubstrat verbunden ist.
  8. Entladeschaltungsmodul nach Anspruch 7, wobei das Keramiksubstrat über einen Lötabschnitt mit der Kupferplatte verbunden ist.
  9. Entladeschaltungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner umfassend: ein Gehäuse, in dem das isolierende Substrat, der Entladewiderstandsteil und der Halbleiterchip untergebracht sind.
  10. Entladeschaltungsmodul nach Anspruch 9, ferner umfassend: eine Platte, die mit dem isolierenden Substrat verbunden und unterhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei ein Befestigungsloch, das in dem Gehäuse so vorgesehen ist, dass es dieses in einer Richtung von oben nach unten durchdringt, und ein Durchgangsloch, das in der Platte so vorgesehen ist, dass es dieses in einer Richtung von oben nach unten durchdringt, sich, von oben gesehen, gegenseitig überlappen.
  11. Auslasssystem, umfassend: das Entladeschaltungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 10; und einen kapazitiven Abschnitt, der zwischen die Versorgungsleitungen geschaltet ist.
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