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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Schaltungsvorrichtung.
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2021-037554 , die am 9. März 2021 eingereicht wurde und hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen werden soll.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Das Patentdokument 1 offenbart eine Schaltungsvorrichtung, die in einem Strompfad angeordnet ist. Diese Schaltungsvorrichtung umfasst zwei Leiter, die auf einem isolierenden Substrat angeordnet sind. Die beiden Leiter sind durch einen Schmelzunterbrechungsabschnitt verbunden, der als Schaltungselement fungiert. Ein Strom fließt durch einen der Leiter, den Schmelzunterbrechungsabschnitt und den anderen Leiter in dieser Reihenfolge. Wenn ein Strom durch den Schmelzunterbrechungsabschnitt fließt, wird im Wärmeschutzelement Wärme erzeugt. Wenn die Temperatur des Schmelzunterbrechungsabschnitts eine vorgegebene Temperatur erreicht, schmilzt der Schmelzunterbrechungsabschnitt. Infolgedessen wird der Stromfluss durch die beiden Leiter unterbrochen.
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VORBEKANNTE DOKUMENTE
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Patentdokumente
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Patentdokument 1:
JP 2019-33093A -
ABRISS DER ERFINDUNG
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Eine Schaltungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Schaltungsvorrichtung für ein Fahrzeug, zur Anordnung in einem Stromversorgungspfad, und umfasst: eine isolierende Schicht; eine erste leitfähige Struktur und eine zweite leitfähige Struktur, die auf der isolierenden Schicht angeordnet sind; ein Schaltungselement, das die erste leitfähige Struktur und die zweite leitfähige Struktur miteinander verbindet; und eine Stromschiene, die auf der ersten leitfähigen Struktur angeordnet ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Schaltungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1.
- 2 ist eine Querschnittsansicht eines Teils der Schaltungsvorrichtung entlang der in 1 dargestellten Linie A-A.
- 3 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausgestaltung eines Hauptteils eines Stromversorgungssystems zeigt.
- 4 ist eine Draufsicht auf die Schaltungsvorrichtung, von der das obere Resist entfernt wurde.
- 5 ist eine Querschnittsansicht der Schaltungsvorrichtung entlang der in 4 dargestellten Linie B-B.
- 6 ist eine Querschnittsansicht der Schaltungsvorrichtung entlang der in 4 dargestellten Linie C-C.
- 7 ist ein Diagramm, das eine Anordnung von Stromschienen gemäß Ausführungsform 2 zeigt.
- 8 ist ein Diagramm, das eine Anordnung von Stromschienen gemäß Ausführungsform 3 zeigt.
- 9 ist ein Diagramm, das eine Anordnung von Stromschienen gemäß Ausführungsform 4 zeigt.
- 10 ist eine Draufsicht auf eine Schaltungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 5.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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TECHNISCHES PROBLEM
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Wenn ein Strom durch einen Leiter fließt, wird in dem Leiter Wärme erzeugt. Wenn die im Leiter erzeugte Wärmemenge groß ist, wird die Temperatur eines Schmelzunterbrechungsabschnitts durch die im Leiter erzeugte Wärme erhöht. In diesem Fall wird dem Schmelzunterbrechungsabschnitt unbeabsichtigt eine große Wärmemenge zugeführt, so dass Schmelzunterbrechungsabschnitt möglicherweise nicht zum richtigen Zeitpunkt schmilzt. Auch in einem Fall, in dem ein anderes Schaltungselement als ein Schmelzunterbrechungsabschnitt verwendet wird, wird dieses Schaltungselement möglicherweise nicht richtig betrieben, wenn sich die Eigenschaften des Schaltungselements in Abhängigkeit von der Temperatur des Schaltungselements ändern.
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Somit ist es ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, eine Schaltungsvorrichtung bereitzustellen, die die in einem Leiter erzeugte Wärmemenge unterdrückt, wenn ein Strom durch den Leiter fließt.
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VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Mit der vorliegenden Offenbarung ist die im Leiter erzeugte Wärmemenge gering, wenn ein Strom durch den Leiter fließt.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Zunächst werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung aufgeführt und beschrieben. Zumindest Teile der folgenden Ausführungsformen können gegebenenfalls kombiniert werden.
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(1) Eine Schaltungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Schaltungsvorrichtung für ein Fahrzeug, zur Anordnung in in einem Stromversorgungspfad, wobei die Schaltungsvorrichtung Folgendes aufweist: eine isolierende Schicht; eine erste leitfähige Struktur und eine zweite leitfähige Struktur, die auf der isolierenden Schicht angeordnet sind; ein Schaltungselement, das die erste leitfähige Struktur und die zweite leitfähige Struktur miteinander verbindet; und eine Stromschiene, die auf der ersten leitfähigen Struktur angeordnet ist.
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Gemäß diesem Aspekt ist die Stromschiene auf der ersten leitfähigen Struktur angeordnet. Somit fließt ein Strom nicht nur durch die erste leitfähige Struktur, sondern auch durch die Stromschiene. Somit ist der Widerstandswert eines Leiters, der aus der ersten leitfähigen Struktur und der Stromschiene besteht, ein kombinierter Widerstandswert der ersten leitfähigen Struktur und der Stromschiene und ist klein. Dementsprechend ist die in dem Leiter erzeugte Wärmemenge gering. Das Schaltungselement verhindert, dass ein Überstrom durch die erste leitfähige Struktur und die zweite leitfähige Struktur fließt. Das Schaltungselement ist in diesem Fall z.B. eine Schmelzsicherung, ein PTC (positiver Temperaturkoeffizient)-Thermistor oder dergleichen.
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(2) In der Schaltungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist das Schaltungselement eine Schmelzsicherung.
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Gemäß diesem Aspekt ist das Schaltungselement eine Schmelzsicherung. Wenn ein Strom durch die erste leitfähige Struktur, die Schmelzsicherung und die zweite leitfähige Struktur fließt, wird in der Schmelzsicherung Wärme erzeugt. Wenn ein Strom mit einem Stromwert von mindestens einem Stromschwellenwert dauerhaft durch das Schaltungselement fließt, erreicht die Temperatur des Schaltungselements eine vorgegebene Temperatur. Wenn die Temperatur des Schaltungselements die vorgegebene Temperatur erreicht oder überschritten hat, schmilzt das Schaltungselement. Der Stromfluss durch die erste leitfähige Struktur und die zweite leitfähige Struktur wird durch das Schmelzen des Schaltungselements zuverlässig unterbrochen. Somit wird vorzugsweise eine Schmelzsicherung als das Element verwendet, das einen Überstrom verhindert.
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(3) In der Schaltungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung fließt ein Strom durch die zweite leitfähige Struktur, das Schaltungselement und die erste leitfähige Struktur in dieser Reihenfolge, und eine Querschnittsfläche der ersten leitfähigen Struktur entlang einer orthogonalen Richtung, die orthogonal zu einer Stromrichtung ist, in der ein Strom durch die erste leitfähige Struktur fließt, ist kleiner als eine Querschnittsfläche der zweiten leitfähigen Struktur entlang der orthogonalen Richtung.
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Gemäß diesem Aspekt hat die erste leitfähige Struktur eine kleine Querschnittsfläche, und somit ist der Widerstandswert der ersten leitfähigen Struktur groß. Die Stromschiene ist jedoch auf der ersten leitfähigen Struktur angeordnet, und somit ist der Widerstandswert des Leiters, der durch die erste leitfähige Struktur und die Stromschiene gebildet wird, gering. Dementsprechend ist die in dem Leiter erzeugte Wärmemenge gering. Wenn die Querschnittsfläche der ersten leitfähigen Struktur klein ist, kann ein signifikanter Effekt durch die Bereitstellung der Stromschiene erzielt werden.
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(4) In der Schaltungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung fließt ein Strom durch die zweite leitfähige Struktur, das Schaltungselement und die erste leitfähige Struktur in dieser Reihenfolge, und eine axiale Richtung der Stromschiene entspricht einer Stromrichtung, in der ein Strom durch die erste leitfähige Struktur fließt.
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Gemäß diesem Aspekt stimmt die axiale Richtung der Stromschiene mit der Stromrichtung überein. Somit ist die Länge der Abschnitte, in denen der Strom nur durch die erste leitfähige Struktur fließt, kurz, wenn ein Strom durch den von der ersten leitfähigen Struktur und der Stromschiene gebildeten Leiter fließt.
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(5) Die Schaltungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst mehrere Stromschienen, und die mehreren Stromschienen sind entlang einer orthogonalen Richtung nebeneinander angeordnet, die orthogonal zur Stromrichtung ist.
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Gemäß diesem Aspekt stimmt die axiale Richtung der mehreren Stromschienen mit der Stromrichtung überein. Somit wird die Wärmemenge, die in einem durch die erste leitfähige Struktur und die mehreren Stromschienen gebildeten Leiter erzeugt wird, wenn ein Strom durch den Leiter fließt, weiter reduziert.
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(6) Die Schaltungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst mehrere Stromschienen, und die mehreren Stromschienen sind entlang der Stromrichtung angeordnet.
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Gemäß diesem Aspekt stimmt die axiale Richtung der mehreren Stromschienen mit der Stromrichtung überein. Somit wird die Wärmemenge, die in einem aus der ersten leitfähigen Struktur und den mehreren Stromschienen bestehenden Leiter erzeugt wird, wenn ein Strom durch den Leiter fließt, weiter reduziert. Die mehreren Stromschienen sind entlang der Stromrichtung angeordnet. Somit wird die Länge der Abschnitte, in denen ein durch den aus der ersten leitfähigen Struktur und den mehreren Stromschienen gebildeten Leiter fließender Strom nur durch die erste leitfähige Struktur fließt, weiter reduziert.
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(7) Die Schaltungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine zweite Stromschiene, die auf der zweiten leitfähigen Struktur angeordnet ist.
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Gemäß diesem Aspekt ist die zweite Stromschiene auf der zweiten leitfähigen Struktur angeordnet. Somit fließt ein Strom nicht nur durch die zweite leitfähige Struktur, sondern auch durch die zweite Stromschiene. Dementsprechend ist auch die Wärmemenge, die in einem durch die zweite leitfähige Struktur und die zweite Stromschiene gebildeten Leiter erzeugt wird, wenn ein Strom durch den Leiter fließt, gering.
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(8) Die Schaltungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst mehrere der ersten leitfähigen Strukturen und mehrere der Schaltungselemente, wobei die mehreren Schaltungselemente mit der zweiten leitfähigen Struktur verbunden sind und die mehreren Schaltungselemente mit den mehreren ersten leitfähigen Strukturen verbunden sind.
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Gemäß diesem Aspekt wird ein Strom, der in einen Leiter mit der zweiten leitfähigen Struktur eingegeben wird, in mehrere Ströme aufgeteilt. Die mehreren Ströme werden jeweils über die mehreren Schaltungselemente in die mehreren ersten leitfähigen Strukturen eingespeist. In diesem Fall ist der Stromwert des Stroms, der durch die zweite leitfähige Struktur fließt, groß, und somit wird ein Leiter mit einer großen Querschnittsfläche als zweite leitfähige Struktur verwendet. Andererseits ist die Anzahl der ersten leitfähigen Strukturen groß, und somit können Leiter mit kleinen Querschnittsflächen als erste leitfähige Strukturen verwendet werden. Leiter mit kleinen Querschnittsflächen haben große Widerstandswerte. Somit kann durch die Bereitstellung von Stromschienen ein signifikanter Effekt erzielt werden.
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Details der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung
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Im Folgenden werden spezifische Beispiele von Schaltungsvorrichtungen gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Dabei ist die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt, sondern ist durch die Ansprüche definiert und soll auch alle von den Ansprüchen abgedeckten Modifikationen umfassen.
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Ausführungsform 1
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Außeres Erscheinungsbild der Schaltungsvorrichtung
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer Schaltungsvorrichtung 1 gemäß Ausführungsform 1. In der Schaltungsvorrichtung 1 ist die Oberseite einer isolierenden Schicht 10, die eine rechteckige Plattenform und isolierende Eigenschaften aufweist, mit einem oberen Resist 11 bedeckt. Eine Unterseite der isolierenden Schicht 10 ist mit einem unteren Resist 12 bedeckt. Die Oberseite und die Unterseite der isolierenden Schicht sind die Hauptflächen. Die Hauptflächen einer Platte sind Flächen, die eine große Breite haben und keine Endflächen sind. Das obere Resist 11 und das untere Resist 12 sind isolierend. Das obere Resist 11 und das untere Resist 12 sind z. B. aus Kunststoff.
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In der Schaltungsvorrichtung 1 sind drei Schmelzsicherungen 13 und drei Stromschienen 14 auf der Oberseite der isolierenden Schicht 10 angeordnet. Bei den Schmelzsicherungen 13 handelt es sich z.B. um Schmelzsicherungen des Blade-Typs (Blade-Fuses) oder des Chip-Typs (Chip-Fuses). Die drei Stromschienen 14 sind jeweils hinter den drei Schmelzsicherungen 13 angeordnet. Die Stromschienen 14 haben einen rechteckigen Querschnitt und erstrecken sich in von vorne nach hinten.
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Es ist zu beachten, dass die Anzahl der Schmelzsicherungen 13 und der Stromschienen 14 nicht auf drei beschränkt ist, sondern auch eins, zwei, vier oder mehr betragen kann. Im Folgenden wird ein Beispiel beschrieben, in dem die Anzahl der Schmelzsicherungen 13 und die Anzahl der Stromschienen 14 jeweils drei beträgt.
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Querschnitt der Schaltungsvorrichtung 1
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2 ist eine Querschnittsansicht eines Teils der Schaltungsvorrichtung 1 entlang der in 1 dargestellten Linie A-A. In der Schaltungsvorrichtung 1 sind eine erste leitfähige Struktur 15 und eine zweite leitfähige Struktur 16 mit elektrischer Leitfähigkeit auf der Oberseite der isolierenden Schicht 10 angeordnet. Die erste leitfähige Struktur 15 liegt hinter der zweiten leitfähigen Struktur 16. Die isolierende Schicht 10 weist ein erstes Durchgangsloch 10a und ein zweites Durchgangsloch 10b auf, die sich in der vertikalen Richtung (von oben nach unten) durch sie hindurch erstrecken. Das erste Durchgangsloch 10a liegt hinter dem zweiten Durchgangsloch 10b.
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Ein Teil der Oberseite der isolierenden Schicht 10 um das erste Durchgangsloch 10a herum ist von der ersten leitfähigen Struktur 15 bedeckt. Eine Innenfläche der isolierenden Schicht 10 innerhalb des ersten Durchgangslochs 10a ist mit einer ersten Plattierung 17a bedeckt, die elektrisch leitfähig ist. Die erste Plattierung 17a bedeckt die Oberseite der isolierenden Schicht 10 von der Oberseite der ersten leitfähigen Struktur 15 um das erste Durchgangsloch 10a herum. Die erste Plattierung 17a bedeckt auch die Unterseite der isolierenden Schicht 10 von der Unterseite um das erste Durchgangsloch 10a herum.
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Die Teile der ersten Plattierung 17a, die die Oberseite und die Unterseite der isolierenden Schicht 10 bedecken, schließen sich an den Teil der ersten Plattierung 17a an, der die Innenseite der isolierenden Schicht 10 bedeckt. Die erste Plattierung 17a ist in Kontakt mit der ersten leitfähigen Struktur 15. Dementsprechend sind die erste leitfähige Struktur 15 und die erste Plattierung 17a elektrisch miteinander verbunden.
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Ebenso ist ein Teil der isolierenden Schicht 10 um das zweite Durchgangsloch 10b herum von der zweiten leitfähigen Struktur 16 bedeckt.
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Eine Innenfläche der isolierenden Schicht 10 innerhalb des zweiten Durchgangslochs 10b ist mit einer zweiten Plattierung 17b bedeckt, die elektrisch leitfähig ist. Die zweite Plattierung 17b bedeckt die Oberseite der isolierenden Schicht 10 von der Oberseite der zweiten leitfähigen Struktur 16 um das zweite Durchgangsloch 10b herum. Die zweite Plattierung 17b bedeckt die Unterseite der isolierenden Schicht 10 von der Unterseite um das zweite Durchgangsloch 10b.
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Die Teile der zweiten Plattierung 17b, die die Oberseite und die Unterseite der isolierenden Schicht 10 bedecken, schließen sich an den Teil der zweiten Plattierung 17b an, der die Innenseite der isolierenden Schicht 10 bedeckt. Die zweite Plattierung 17b ist in Kontakt mit der zweiten leitfähigen Struktur 16. Dementsprechend sind die zweite leitfähige Struktur 16 und die zweite Plattierung 17b elektrisch miteinander verbunden.
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Die Schmelzsicherungen 13 umfassen jeweils einen Schmelzsicherungs-Hauptkörper 20, der eine Quader-Form aufweist. Ein erster Anschluss 21a und ein zweiter Anschluss 21b ragen von einer Unterseite des Schmelzsicherungshauptkörpers 20 der Schmelzsicherung 13 nach unten. Der erste Anschluss 21a und der zweite Anschluss 21b sind elektrisch leitend. Der erste Anschluss 21a ist durch das erste Durchgangsloch 10a in der isolierenden Schicht 10 geführt. Der erste Anschluss 21a befindet sich auf der Innenseite (bzw. innerhalb) der ersten Plattierung 17a. Der erste Anschluss 21a und die erste Plattierung 17a sind durch Lot H miteinander verbunden.
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Ebenso ist der zweite Anschluss 21b durch das zweite Durchgangsloch 10b in der isolierenden Schicht 10 geführt. Der zweite Anschluss 21b befindet sich auf der Innenseite der zweiten Plattierung 17b. Der zweite Anschluss 21b und die zweite Plattierung 17b sind durch Lot H miteinander verbunden.
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Die Schmelzsicherung 13 verbindet somit die erste leitfähige Struktur 15 und die zweite leitfähige Struktur 16 beschrieben miteinander.
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Der erste Anschluss 21a und der zweite Anschluss 21b sind durch einen elektrisch leitenden Schmelzunterbrechungsabschnitt (nicht dargestellt) im Inneren des Hauptkörpers 20 der Schmelzsicherung miteinander verbunden. Strom fließt durch den zweiten Anschluss 21b, den Schmelzunterbrechungsabschnitt und den ersten Anschluss 21a in dieser Reihenfolge. Wenn ein Strom durch den Schmelzunterbrechungsabschnitt fließt, wird in dem Schmelzunterbrechungsabschnitt Wärme erzeugt. Wenn die im Schmelzunterbrechungsabschnitt pro Zeiteinheit erzeugte Wärmemenge die vom Schmelzunterbrechungsabschnitt pro Zeiteinheit abgeleitete Wärmemenge übersteigt, steigt die Temperatur des Schmelzunterbrechungsabschnitts. Wenn die Temperatur des in der Schmelzsicherung 13 enthaltenen Schmelzunterbrechungsabschnitts eine vorbestimmte Temperatur erreicht oder überschritten hat, schmilzt der Schmelzunterbrechungsabschnitt.
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Wenn ein Strom mit einem Stromwert von mindestens einer Stromschwelle dauerhaft durch den Schmelzunterbrechungsabschnitt fließt, erreicht die Temperatur des Schmelzunterbrechungsabschnitts die vorbestimmte Temperatur und der Schmelzunterbrechungsabschnitt schmilzt. Wenn der Schmelzunterbrechungsabschnitt schmilzt, stoppt der Stromfluss durch den ersten Anschluss 21a und den zweiten Anschluss 21b. Auf diese Weise wird eine Situation vermieden, in der der Strom mit einem Stromwert von mindestens dem Stromschwellenwert für eine längere Zeit durch den ersten Anschluss 21a und den zweiten Anschluss 21b fließt. Die Schmelzsicherung 13 fungiert als ein Schaltungselement.
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Die Stromschienen 14 sind auf der Oberseite der ersten leitfähigen Struktur 15 angeordnet. Die Stromschienen 14 sind in Kontakt mit der ersten leitfähigen Struktur 15. Dementsprechend sind die Stromschienen 14 und die erste leitfähige Struktur 15 elektrisch verbunden. Das obere Resist 11 bedeckt die Oberseite der isolierenden Schicht 10 mit Ausnahme der Abschnitte, auf denen die Stromschienen 14, der erste Anschluss 21a und der zweite Anschluss 21b angeordnet sind. Das obere Resist 11 bedeckt die isolierende Schicht 10, die erste leitfähige Struktur 15, die zweite leitfähige Struktur 16, die erste Plattierung 17a und die zweite Plattierung 17b von oben.
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Die im Schmelzunterbrechungsabschnitt der Schmelzsicherung 13 erzeugte Wärme wird auf den ersten Anschluss 21a, das Lot H, die erste Plattierung 17a, die erste leitfähige Struktur 15 und die Stromschienen 14 in dieser Reihenfolge übertragen. Die Wärme wird von den Stromschienen 14 nach außen abgeleitet. Die Wärmeleitfähigkeiten von isolierenden Körpern wie der isolierenden Schicht 10, dem oberen Resist 11 und dem unteren Resist 12 sind im Allgemeinen geringer als die Wärmeleitfähigkeiten von Leitern wie den Stromschienen 14, der ersten leitfähigen Struktur 15, der zweiten leitfähigen Struktur 16, der ersten Plattierung 17a, der zweiten Plattierung 17b, dem ersten Anschluss 21a und dem zweiten Anschluss 21b.
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Die im Schmelzunterbrechungsabschnitt erzeugte Wärme wird effizient nach außen abgeleitet, da die Stromschienen 14 nach außen hin offengelegt sind. Somit ist es unwahrscheinlich, dass die Temperaturen der isolierenden Körper, wie der isolierenden Schicht 10, des oberen Resists 11 und des unteren Resists 12, ansteigen. Andere Schaltungselemente als die Schmelzsicherungen 13, z. B. ein integriertes Schaltungselement, können auf der Ober- oder Unterseite der isolierenden Schicht 10 angeordnet sein. Die im Schmelzunterbrechungsabschnitt erzeugte Wärme wird effizient nach außen abgeleitet, und somit ist es unwahrscheinlich, dass sich die Temperatur anderer Schaltungselemente als der Schmelzsicherungen 13 aufgrund der in den Schmelzsicherungen 13 erzeugten Wärme erhöht. Die Eigenschaften vieler Schaltungselemente hängen von den Temperaturen der Schaltungselemente ab. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass die Temperatur der Schaltungselemente ansteigt, und dementsprechend ist es unwahrscheinlich, dass die Schaltungselemente aufgrund der im Schmelzunterbrechungsabschnitt erzeugten Wärme nicht ordnungsgemäß funktionieren.
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Betrieb der Schaltungsvorrichtung 1
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3 ist ein Blockdiagramm, das die Ausgestaltung eines Hauptteils eines Stromversorgungssystems 3 zeigt. Das Stromversorgungssystem 3 ist in einem Fahrzeug C installiert. Das Stromversorgungssystem 3 umfasst die Schaltungsvorrichtung 1, drei Verbraucher 30 und eine Gleichstromquelle 31. Bei den Verbrauchern 30 handelt es sich um elektrische Vorrichtungen. Die Gleichstromquelle 31 ist z.B. eine Batterie.
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In der Schaltungsvorrichtung 1 werden die ersten Leiter W1 durch die Stromschienen 14 und die erste leitfähige Struktur 15 gebildet. Ein zweiter Leiter W2 wird durch die zweite leitfähige Struktur 16 gebildet. Die Schaltungsvorrichtung 1 umfasst drei erste Leiter W1 und den zweiten Leiter W2. Die drei in der Schaltungsvorrichtung 1 enthaltenen ersten Leiter W1 sind jeweils mit ihren Enden auf einer Seite mit den drei Verbrauchern 30 verbunden. Die ersten Leiter W1 sind über die Schmelzsicherungen 13 mit dem zweiten Leiter W2 verbunden. Der zweite Leiter W2 ist außerdem mit der positiven Elektrode der Gleichstromquelle 31 verbunden. Die Enden auf der anderen Seite der drei Verbraucher 30 und die negative Elektrode der Gleichstromquelle 31 sind geerdet.
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Ein Strom wird von der positiven Elektrode der Gleichstromquelle 31 in den zweiten Leiter W2 eingespeist. Der in den zweiten Leiter W2 eingespeiste Strom wird in drei Ströme aufgeteilt. Die drei Ströme werden vom zweiten Leiter W2 jeweils an die Schmelzsicherungen 13 ausgegeben. Die vom zweiten Leiter W2 ausgegebenen Ströme fließen durch die Schmelzsicherungen 13, die ersten Leiter W1 und die Verbraucher 30 in dieser Reihenfolge. Auf diese Weise werden die Verbraucher 30 mit Strom versorgt. Die Verbraucher 30 führen mit dem von der Gleichstromquelle 31 gelieferten Strom verschiedene Betriebsoperationen durch.
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Wie oben beschrieben, ist die erste leitfähige Struktur 15 in jedem ersten Leiter W1 enthalten, und die zweite leitfähige Struktur 16 ist in dem zweiten Leiter W2 enthalten. Dementsprechend fließt ein Strom durch die zweite leitfähige Struktur 16, die Schmelzsicherungen 13 und die ersten leitfähigen Strukturen 15 in dieser Reihenfolge. Die Schaltungsvorrichtung 1 ist in einem Pfad für die Stromversorgung von der Gleichstromquelle 31 zu den Verbrauchern 30 angeordnet.
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Wie oben beschrieben, fließt in jeder Schmelzsicherung 13 ein Strom durch den zweiten Anschluss 21b, den Schmelzunterbrechungsabschnitt und den ersten Anschluss 21a in dieser Reihenfolge. Wenn ein Strom mit einem Stromwert von mindestens der Stromschwelle dauerhaft durch den Schmelzunterbrechungsabschnitt fließt, erreicht die Temperatur des Schmelzunterbrechungsabschnitts die vorbestimmte Temperatur und der Schmelzunterbrechungsabschnitt schmilzt. Wenn der Schmelzunterbrechungsabschnitt der Schmelzsicherung 13 schmilzt, wird der Stromfluss durch den zweiten Leiter W2 und den ersten Leiter W1 unterbrochen. Infolgedessen wird die Stromzufuhr zum entsprechenden Verbraucher 30 unterbrochen. Wenn die Stromzufuhr zum Verbraucher 30 unterbrochen wird, wird dessen Betrieb gestoppt. Auf diese Weise wird eine Situation vermieden, in der ein Strom mit einem Stromwert von mindestens dem Stromschwellenwert für eine längere Zeit durch den zweiten Leiter W2 und den ersten Leiter W1 fließt.
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Es ist zu beachten, dass die Anzahl der an die Schaltungsvorrichtung 1 angeschlossenen Verbraucher 30 gleich der Anzahl der Schmelzsicherungen 13 ist. Wie oben beschrieben, ist die Anzahl der Schmelzsicherungen 13 nicht auf drei begrenzt. Dementsprechend ist auch die Anzahl der Verbraucher 30 auch nicht auf drei begrenzt.
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Anordnung der Stromschienen 14
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4 ist eine Draufsicht auf die Schaltungsvorrichtung 1, von der das obere Resist 11 entfernt wurde. Die ersten leitfähigen Strukturen 15 und die zweite leitfähige Struktur 16 haben jeweils eine rechteckige Plattenform. Wie oben beschrieben, sind die drei ersten leitfähigen Strukturen 15 der zweiten leitfähigen Struktur 16 nachgeschaltet. Die ersten Leiter W1 werden durch eine Stromschiene 14 und eine erste leitfähige Struktur 15 gebildet. Der zweite Leiter W2 wird durch die zweite leitfähige Struktur 16 gebildet.
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Die positive Elektrode der Gleichstromquelle 31 ist mit der zweiten leitfähigen Struktur 16 (dem zweiten Leiter W2) verbunden. Die zweiten Anschlüsse 21b der drei Schmelzsicherungen 13 sind mit der zweiten leitfähigen Struktur 16 verbunden. Die ersten Anschlüsse 21a der drei Schmelzsicherungen 13 sind jeweils mit den drei ersten leitfähigen Strukturen 15 verbunden. Die ersten Anschlüsse 21a der Schmelzsicherungen 13 befinden sich in vorderen Endabschnitten der ersten leitfähigen Strukturen 15. Die Enden auf einer Seite der Verbraucher 30 sind mit den hinteren Endabschnitten der ersten leitfähigen Strukturen 15 verbunden. Wie oben beschrieben, fließen Ströme durch die Schmelzsicherungen 13, die ersten Leiter W1 und die Verbraucher 30 in dieser Reihenfolge. Dementsprechend fließen die Ströme in den ersten leitfähigen Strukturen 15 von der stromaufwärtigen Seite zur stromabwärtigen Seite bzw. von der vorderen Seite zur hinteren Seite.
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Wie oben beschrieben, sind die Stromschienen 14 auf den ersten leitfähigen Strukturen 15 angeordnet. Die axiale Richtung jeder Stromschiene 14 ist die Längsrichtung bzw. die Richtung von vorne nach hinten und entspricht der Stromrichtung, in der ein Strom durch die entsprechende erste leitfähige Struktur 15 fließt.
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Es genügt, wenn die axiale Richtung jeder Stromschiene 14 im Wesentlichen mit der Stromrichtung übereinstimmt. Wenn also ein Winkel zwischen der axialen Richtung und der Stromrichtung innerhalb des Toleranzbereichs liegt, stimmt die axiale Richtung mit der Stromrichtung überein.
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5 ist eine Querschnittsansicht der Schaltungsvorrichtung 1 entlang der in 4 dargestellten Linie B-B. 6 ist eine Querschnittsansicht der Schaltungsvorrichtung 1 entlang der in 4 dargestellten Linie C-C. 5 und 6 zeigen Querschnitte der Schaltungsvorrichtung 1, von der das obere Resist 11 entfernt wurde. 5 und 6 haben den gleichen Maßstab. Eine orthogonale Richtung, die orthogonal zu der Stromrichtung ist, in der ein Strom durch die erste leitfähigen Strukturen 15 fließt, ist die Richtung von links nach rechts. 5 zeigt einen Querschnitt der ersten leitfähigen Struktur 15 entlang der orthogonalen Richtung. 6 zeigt Querschnitte der zweiten leitfähigen Struktur 16 entlang der orthogonalen Richtung.
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Die ersten leitfähigen Strukturen 15 und die zweite leitfähige Struktur 16 haben jeweils einen rechteckigen Querschnitt. Die ersten leitfähigen Strukturen 15 und die zweite leitfähige Struktur 16 haben die gleiche Höhe. Die Breite der ersten leitfähigen Strukturen 15 ist kleiner als die Breite der zweiten leitfähigen Struktur 16. Dementsprechend ist die Fläche des Querschnitts der ersten leitfähigen Strukturen 15 entlang der orthogonalen Richtung kleiner als die Fläche des Querschnitts der zweiten leitfähigen Struktur 16 entlang der orthogonalen Richtung.
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Es genügt, dass die Höhe der ersten leitfähigen Strukturen 15 und die Höhe der zweiten leitfähigen Struktur 16 im Wesentlichen gleich sind. Dementsprechend gilt die Höhe der ersten leitfähigen Strukturen 15 und die Höhe der zweiten leitfähigen Struktur 16 gleich der Höhe der zweiten leitfähigen Struktur 16, wenn eine Differenz zwischen der Höhe der ersten leitfähigen Strukturen 15 und der Höhe der zweiten leitfähigen Struktur 16 innerhalb des Bereichs einer Konstruktionstoleranz liegt.
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Die ersten leitfähigen Strukturen 15 und die zweite leitfähige Struktur 16 haben jeweils eine Widerstandskomponente. Somit wird, wenn Ströme durch die ersten leitfähigen Strukturen 15 fließen, Wärme in den ersten leitfähigen Strukturen 15 erzeugt. Und wenn ein Strom durch die zweite leitfähige Struktur 16 fließt, wird in der zweiten leitfähigen Struktur 16 Wärme erzeugt. Je größer der Widerstandswert eines Leiters ist, desto größer ist die Wärmemenge, die in dem Leiter erzeugt wird, wenn ein Strom durch den Leiter fließt. Je größer die Fläche des Querschnitts eines Leiters in einer Richtung orthogonal zur Stromrichtung ist, desto kleiner ist der Widerstandswert des Leiters.
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Der Querschnitt der zweiten leitfähigen Struktur 16 entlang der orthogonalen Richtung hat eine große Fläche. Dementsprechend hat die zweite leitfähige Struktur 16 (der zweite Leiter W2) einen kleinen Widerstandswert. Somit ist die in dem zweiten Leiter W2 erzeugte Wärmemenge gering. Der Querschnitt der ersten leitfähigen Strukturen 15 entlang der orthogonalen Richtung hat eine kleinere Fläche. Dementsprechend hat jede erste leitfähige Struktur 15 einen größeren Widerstandswert. Allerdings ist auf jeder der ersten leitfähigen Strukturen 15 eine Stromschiene 14 angeordnet. Somit fließt ein Strom nicht nur durch die erste leitfähige Struktur 15, sondern auch durch die Stromschiene 14. Dementsprechend ist der Widerstandswert jedes ersten Leiters W1, der durch die Stromschiene 14 und die erste leitfähige Struktur 15 gebildet wird, ein kombinierter Widerstandswert der Stromschiene 14 und der ersten leitfähigen Struktur 15 und ist klein. Somit ist die Wärmemenge, die in jedem ersten Leiter W1 erzeugt wird, gering. Falls die Querschnittsfläche der ersten leitfähigen Strukturen 15 klein ist, kann durch die Bereitstellung der Stromschiene 14 ein signifikanter Effekt erzielt werden.
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Je größer die Leistungsaufnahme eines Leiters ist, desto größer ist auch die im Leiter erzeugte Wärmemenge. Die Leistungsaufnahme eines Leiters wird als Produkt aus dem Widerstandswert des Leiters und dem Quadrat des Stromwertes eines durch den Leiter fließenden Stromes ausgedrückt. Je größer der Widerstandswert ist, desto größer ist die im Leiter erzeugte Wärmemenge.
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Wie oben beschrieben, stimmt die axiale Richtung der Stromschienen 14 mit der Stromrichtung überein. Somit ist die Länge der Abschnitte, in denen ein Strom, der durch den ersten Leiter W1 fließt, nur durch die erste leitfähige Struktur 15 fließt, kurz. In dem in 4 dargestellten Beispiel gibt es zwei solche Abschnitte. Ein erster Abschnitt ist ein Bereich zwischen der Schmelzsicherung 13 und der Stromschiene 14. Ein zweiter Abschnitt ist ein Bereich zwischen dem hinteren Ende der Stromschiene 14 und dem hinteren Ende der ersten leitfähigen Struktur 15. Je kürzer die Länge der Abschnitte ist, in denen ein Strom nur durch die erste leitfähige Struktur 15 fließt, desto kleiner ist die Fläche der Bereiche, in denen eine große Menge an Wärme erzeugt wird.
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Die Anzahl der ersten Leiter W1 ist die gleiche wie die Anzahl der Schmelzsicherungen 13. Dementsprechend kann die Anzahl der ersten Leiter W1 auch eins, zwei oder mehr sein. In einer Ausgestaltung, in der Ströme von der zweiten leitfähigen Struktur 16 in mehrere erste leitfähige Strukturen 15 eingegeben werden, ist der Stromwert eines durch die zweite leitfähige Struktur 16 fließenden Stroms groß. Somit wird als zweite leitfähige Struktur 16 ein Leiter verwendet, der eine große Querschnittsfläche aufweist. Auf der anderen Seite ist die Anzahl der ersten leitfähigen Strukturen 15 groß. Somit werden Leiter mit kleineren Querschnittsflächen als erste leitfähige Strukturen 15 verwendet. Leiter mit kleineren Querschnittsflächen haben größere Widerstandswerte. Somit kann durch die Stromschienen 14 ein signifikanter Effekt erzielt werden. Wenn die Stromschienen 14 nicht verwendet würden, müssten leitfähige Strukturen mit größeren Querschnittsflächen als erste leitfähige Strukturen 15 verwendet werden. In diesem Fall wäre die Anzahl der Verbraucher 30, die an die Schaltungsvorrichtung 1 angeschlossen werden können, begrenzt.
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Modifikation von Ausführungsform 1
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Wenn die Anzahl der ersten leitfähigen Strukturen 15 zwei oder mehr beträgt, kann sich die Form einer ersten leitfähigen Struktur 15 auch von der Form einer anderen ersten leitfähigen Struktur 15 unterscheiden. Zum Beispiel kann sich die Länge einer ersten leitfähigen Struktur 15 in der Richtung von links nach rechts von der Länge einer anderen ersten leitfähigen Struktur 15 in der Richtung von links nach rechts unterscheiden. Alternativ dazu kann sich die Länge einer ersten leitfähigen Struktur 15 in der Richtung von vorne nach hinten von der Länge einer anderen ersten leitfähigen Struktur 15 in der Richtung von vorne nach hinten unterscheiden.
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Ausführungsform 2
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In Ausführungsform 1 ist auf jeder ersten leitfähigen Struktur 15 eine Stromschiene 14 angeordnet. Es ist jedoch auch eine Ausgestaltung möglich, bei der zwei oder mehr Stromschienen 14 auf einer gemeinsamen ersten leitfähigen Struktur 15 angeordnet sind.
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Im Folgenden werden die Unterschiede von Ausführungsform 2 zu Ausführungsform 1 beschrieben. Andere als die nachfolgend beschriebenen Ausgestaltungen sind gleich der Ausführungsform 1. Somit werden gemeinsame Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen wie in Ausführungsform 1 bezeichnet, und nicht näher beschrieben.
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Anordnung der Stromschienen 14
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7 ist ein Diagramm, das eine Anordnung von Stromschienen 14 gemäß Ausführungsform 2 zeigt. In einer Schaltungsvorrichtung 1 gemäß Ausführungsform 2 sind zwei Stromschienen 14 auf einer gemeinsamen ersten leitfähigen Struktur 15 angeordnet. Die axiale Richtung der beiden Stromschienen 14 entspricht der Stromrichtung, in der ein Strom durch die erste leitfähige Struktur 15 gemäß Ausführungsform 2 fließt. Die beiden Stromschienen 14 sind entlang der orthogonalen Richtung (der Richtung von links nach rechts) orthogonal zur Stromrichtung aufgereiht. In Ausführungsform 2 wird ein erster Leiter W1 durch die beiden Stromschienen 14 und die erste leitfähige Struktur 15 gebildet. In dem in 7 dargestellten Beispiel sind die beiden Stromschienen 14, die auf derselben ersten leitfähigen Struktur 15 angeordnet sind, voneinander beabstandet.
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Die axiale Richtung der beiden Stromschienen 14 entspricht der Stromrichtung. Somit wird die Wärmemenge, die in dem ersten Leiter W1 erzeugt wird, wenn ein Strom durch den ersten Leiter W1 fließt, weiter reduziert. In einer Ausgestaltung, in der mehrere Stromschienen 14 vorgesehen sind, ist es möglich, als Stromschienen 14 massengefertigte Stromschienen zu verwenden.
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Die gleichen Effekte wie bei der Verwendung der Schaltungsvorrichtung 1 gemäß Ausführungsform 1 können auch bei der Verwendung der Schaltungsvorrichtung 1 gemäß Ausführungsform 2 erzielt werden.
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Modifikation von Ausführungsform 2
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Die Anzahl der Stromschienen 14, die auf der gemeinsamen ersten leitfähigen Struktur 15 angeordnet sind, ist nicht auf zwei beschränkt. Es können auch drei oder mehr Stromschienen 14 entlang der orthogonalen Richtung nebeneinander angeordnet werden. Mit zunehmender Anzahl der Stromschienen 14 ist es möglich, eine leitfähige Struktur mit einer kleineren Querschnittsfläche als die erste leitfähige Struktur 15 zu verwenden. Außerdem können die beiden Stromschienen 14, die entlang der orthogonalen Richtung nebeneinander angeordnet sind, auch miteinander in Kontakt stehen.
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Ausführungsform 3
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In Ausführungsform 2 sind die mehreren Stromschienen 14 entlang der orthogonalen Richtung auf der gemeinsamen ersten leitfähigen Struktur 15 nebeneinander angeordnet. Die Richtung, entlang derer die mehreren Stromschienen 14 nebeneinander angeordnet sind, ist jedoch nicht auf die orthogonale Richtung beschränkt.
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Im Folgenden werden die Unterschiede von Ausführungsform 3 zu Ausführungsform 2 beschrieben. Andere als die nachstehend beschriebenen Ausgestaltungen sind gleich der Ausführungsform 2. Somit werden gemeinsame Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen wie in Ausführungsform 2 bezeichnet, und nicht näher beschrieben.
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Anordnung der Stromschienen 14
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8 ist ein Diagramm, das eine Anordnung von Stromschienen 14 gemäß Ausführungsform 3 zeigt. In Ausführungsform 3 sind zwei Stromschienen 14 nebeneinander auf einer gemeinsamen ersten leitfähigen Struktur 15 angeordnet. Die beiden Stromschienen 14 sind nebeneinander entlang der Stromrichtung (der Richtung von vorne nach hinten) angeordnet, in der ein Strom durch die erste leitfähige Struktur 15 fließt. In dem in 8 gezeigten Beispiel sind die beiden Stromschienen 14 in Kontakt miteinander.
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Die axiale Richtung der beiden Stromschienen 14 entspricht der Stromrichtung. Somit ist die Wärmemenge, die in dem ersten Leiter W1 erzeugt wird, wenn ein Strom durch den ersten Leiter W1 fließt, wie in Ausführungsform 2 gering. Die beiden Stromschienen 14 sind entlang der Stromrichtung aufgereiht. Somit wird die Länge der Abschnitte, in denen ein durch den ersten Leiter W1 fließender Strom nur durch die erste leitfähige Struktur 15 fließt, weiter reduziert. In einer Ausgestaltung, in der mehrere Stromschienen 14 vorgesehen sind, ist es möglich, massengefertigte Stromschienen als Stromschienen 14 zu verwenden, wie in Ausführungsform 2 beschrieben.
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Abgesehen von dem Effekt, der durch das Anordnen mehrerer Stromschienen 14 nebenander entlang der orthogonalen Richtung erzielt wird, können alle Effekte, die mit der Verwendung der Schaltungsvorrichtung 1 gemäß Ausführungsform 2 erzielt werden, auch mit der Verwendung der Schaltungsvorrichtung 1 gemäß Ausführungsform 3 erzielt werden.
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Modifikation von Ausführungsform 3
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Die Anzahl der Stromschienen 14, die auf der gemeinsamen ersten leitfähigen Struktur 15 angeordnet sind, ist nicht auf zwei beschränkt. Es können auch drei oder mehr Stromschienen 14 entlang der Stromrichtung aufgereiht werden. Mit zunehmender Anzahl der Stromschienen 14 ist es möglich, als erste leitfähige Struktur 15 eine leitfähige Struktur zu verwenden, die entlang der orthogonalen Richtung einen kleineren Querschnitt aufweist. Auch können die beiden Stromschienen 14, die entlang der Stromrichtung aufgereiht sind, voneinander beabstandet sein. Darüber hinaus gibt es keine Beschränkung auf eine Ausgestaltung, bei der die beiden entlang der Stromrichtung angeordneten Stromschienen 14 entlang einer geraden Linie angeordnet sind. Die Achse einer der Stromschienen 14 kann sich entlang einer anderen Richtung als die Achse der anderen Stromschiene 14 erstrecken.
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Ausführungsform 4
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In Ausführungsform 2 sind die mehreren Stromschienen 14 auf der gemeinsamen ersten leitfähigen Struktur 15 entlang der orthogonalen Richtung nebeneinander angeordnet. In der Ausgestaltung von Ausführungsform 2 können ferner wie in Ausführungsform 3 mehrere Stromschienen 14 entlang der Stromrichtung auf der ersten leitfähigen Struktur 15 aufgereiht sein.
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Im Folgenden werden die Unterschiede von Ausführungsform 4 zu Ausführungsform 2 beschrieben. Andere als die unten beschriebenen Ausgestaltungen sind gleich der Ausführungsform 2. Somit werden gemeinsame Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen wie in Ausführungsform 2 bezeichnet, und nicht näher beschrieben.
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Anordnung der Stromschienen 14
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9 ist ein Diagramm, das eine Anordnung von Stromschienen 14 gemäß Ausführungsform 4 zeigt. In einer Schaltungsvorrichtung 1 gemäß Ausführungsform 4 sind drei Stromschienen 14 auf einer gemeinsamen ersten leitfähigen Struktur 15 angeordnet. Zwei Stromschienen 14 der drei Stromschienen 14 sind wie in Ausführungsform 2 entlang der orthogonalen Richtung nebeneinander angeordnet. Außerdem sind zwei der drei Stromschienen 14 entlang der Stromrichtung angeordnet, wie in Ausführungsform 3. In dem in 9 dargestellten Beispiel sind die drei Stromschienen 14 versetzt auf der gemeinsamen ersten leitfähigen Struktur 15 angeordnet.
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Die gleichen Effekte, die bei der Verwendung der Schaltungsvorrichtungen 1 gemäß den Ausführungsformen 2 und 3 erzielt werden, können auch bei der Verwendung der Schaltungsvorrichtung 1 gemäß Ausführungsform 4 erzielt werden.
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Modifikation von Ausführungsform 4
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In Ausführungsform 4 ist die Anzahl der Stromschienen 14, die auf der gemeinsamen ersten leitfähigen Struktur 15 angeordnet sind, nicht auf drei beschränkt, sondern kann auch vier oder mehr betragen. Mit zunehmender Anzahl der Stromschienen 14 ist es möglich, als erste leitfähige Struktur 15 eine leitfähige Struktur zu verwenden, die einen kleineren Querschnitt entlang der orthogonalen Richtung aufweist. Die Anzahl der Stromschienen 14, die entlang der orthogonalen Richtung nebeneinander angeordnet sind, ist auch nicht auf zwei beschränkt, sondern kann auch drei oder mehr betragen. Die Anzahl der Stromschienen 14 entlang der Stromrichtung ist nicht auf zwei beschränkt, sondern kann auch drei oder mehr betragen. Die Anordnung der mehreren Stromschienen 14 auf der gemeinsamen ersten leitfähigen Struktur 15 ist nicht auf die versetzte Anordnung beschränkt, sondern kann auch eine Gitteranordnung sein. Wie in Ausführungsform 2 können die beiden Stromschienen 14, die entlang der orthogonalen Richtung nebeneinander angeordnet sind, in Kontakt miteinander stehen oder voneinander beabstandet sein. Wie in Ausführungsform 3 können die beiden Stromschienen 14, die entlang der Stromrichtung aufgereiht sind, miteinander in Kontakt stehen oder voneinander beabstandet sein.
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Modifikation von Ausführungsform 1
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Wie oben beschrieben, kann die Anzahl der auf einer gemeinsamen ersten leitfähigen Struktur 15 angeordneten Stromschienen 14 in Ausführungsform 1 eine, zwei oder mehr sein. Für den Fall, dass die Anzahl der ersten Leiter W1 zwei oder mehr beträgt, kann sich die Anzahl der auf einer ersten leitfähigen Struktur 15 angeordneten Stromschienen 14 von der Anzahl der auf der Oberseite einer anderen ersten leitfähigen Struktur 15 angeordneten Stromschienen 14 unterscheiden.
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In diesem Fall können mindestens zwei erste Leiter W1 aus den ersten Leitern W1 gemäß den Ausführungsformen 1 bis 4 unter den mehreren ersten Leitern W1 der Schaltungsvorrichtung 1 enthalten sein. Wie oben beschrieben, sind die ersten Leiter W1 durch mindestens eine Stromschiene 14 und eine erste leitfähige Struktur 15 gebildet.
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Ausführungsform 5
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Der zweite Leiter W2 in Ausführungsform 1 ist nur durch die zweite leitfähige Struktur 16 gebildet. Es kann jedoch auch ein anderer Leiter als die zweite leitfähige Struktur 16 als ein Element enthalten sein, das den zweiten Leiter W2 bildet.
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Im Folgenden werden die Unterschiede von Ausführungsform 2 zu Ausführungsform 1 beschrieben. Andere als die nachstehend beschriebenen Ausgestaltungen sind gleich der Ausführungsform 1. Somit werden gemeinsame Komponenten durch dieselben Bezugszeichen wie in Ausführungsform 1 bezeichnet, und nicht näher beschrieben.
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10 ist eine Draufsicht auf eine Schaltungsvorrichtung 1 gemäß Ausführungsform 5. In der Schaltungsvorrichtung 1 gemäß Ausführungsform 5 ist eine zweite Stromschiene 18 auf der zweiten leitfähigen Struktur 16 angeordnet. Die zweite leitfähige Struktur 16 ist elektrisch mit der zweiten Stromschiene 18 verbunden. In Ausführungsform 5 wird der zweite Leiter W2 durch die zweite leitfähige Struktur 16 und die zweite Stromschiene 18 gebildet.
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Wenn also ein Strom durch den zweiten Leiter W2 fließt, fließt der Strom nicht nur durch die zweite leitfähige Struktur 16, sondern auch durch die zweite Stromschiene 18. Somit ist die Wärmemenge, die in dem zweiten Leiter W2 erzeugt wird, wenn ein Strom durch den zweiten Leiter W2 fließt, ebenfalls gering. Wenn die zweite Stromschiene 18 vorgesehen ist, ist es möglich, eine leitfähige Struktur zu verwenden, die einen kleinen Querschnitt entlang der orthogonalen Richtung wie die zweite leitfähige Struktur 16 hat.
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Die gleichen Effekte wie bei der Verwendung der Schaltungsvorrichtung 1 gemäß Ausführungsform 1 können bei der Verwendung der Schaltungsvorrichtung 1 gemäß Ausführungsform 5 erzielt werden.
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In dem in 10 dargestellten Beispiel beträgt die Anzahl der ersten leitfähigen Strukturen 15 drei. Auf jeder ersten leitfähigen Struktur 15 ist eine Stromschiene 14 angeordnet. Die ersten Leiter W1 werden durch die erste leitfähige Struktur 15 und die Stromschiene 14 gebildet. Die Anzahl der ersten leitfähigen Strukturen 15 ist jedoch nicht auf drei beschränkt, wie oben beschrieben. Die Anzahl der Stromschienen 14, die auf einer gemeinsamen ersten leitfähigen Struktur 15 angeordnet sind, ist nicht auf eins begrenzt. Wenn die Anzahl der ersten Stromschienen W1 zwei oder mehr beträgt, sind die Ausgestaltungen aller ersten Stromschienen W1 nicht auf eine Ausgestaltung beschränkt, bei der eine Stromschiene 14 auf der ersten leitfähigen Struktur 15 angeordnet ist.
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Variante von Ausführungsform 5
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Die Anzahl der zweiten Stromschienen 18, die auf der zweiten leitfähigen Struktur 16 angeordnet sind, ist nicht auf eins beschränkt, sondern kann auch zwei oder mehr betragen. Wenn die Anzahl der zweiten Stromschienen 18 zunimmt, ist es möglich, als zweite leitfähige Struktur 16 eine leitfähige Struktur zu verwenden, die einen kleineren Querschnitt entlang der orthogonalen Richtung aufweist. Wenn mehrere zweite Stromschienen 18 auf der zweiten leitfähigen Struktur 16 angeordnet sind, kann sich die Form einer zweiten Stromschiene 18 von der Form einer anderen zweiten Stromschiene 18 unterscheiden. Wenn mehrere zweite Stromschienen 18 auf der zweiten leitfähigen Struktur 16 angeordnet sind, wird der zweite Leiter W2 durch die zweite leitfähige Struktur 16 und die mehreren zweiten Stromschienen 18 gebildet. In einem solchen Fall können die mehreren zweiten Stromschienen 18 auch übereinander gestapelt werden.
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Modifikationen der Ausführungsformen 1 bis 5
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In den Ausführungsformen 1 bis 5 können die Stromschienen 14 auch einen Querschnitt aufweisen, der eine andere als eine rechteckige Form hat. In den Ausführungsformen 1 bis 5 kann, wenn die Schaltungsvorrichtung 1 mehrere Stromschienen 14 umfasst, die Form einer Stromschiene 14 von der Form einer anderen Stromschiene 14 abweichen. In den Ausführungsformen 2 bis 5 können, wenn mehrere Stromschienen 14 auf einer gemeinsamen ersten leitfähigen Struktur 15 angeordnet sind, die mehreren Stromschienen 14 übereinander gestapelt werden.
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In den Ausführungsformen 1 bis 5 ist das Schaltungselement, das die ersten leitfähigen Strukturen 15 und die zweite leitfähige Struktur 16 verbindet, nicht auf die Schmelzsicherung 13 beschränkt. Als ein erstes Beispiel für das Schaltungselement kann anstelle der Schmelzsicherung 13 auch ein PTC-Thermistor verwendet werden. Ähnlich wie die Schmelzsicherung 13 verhindert der PTC-Thermistor, dass ein Überstrom durch ihn hindurchfließt. Wenn ein Strom durch den PTC-Thermistor fließt, wird im PTC-Thermistor Wärme erzeugt. Wenn die Temperatur des PTC-Thermistors steigt, erhöht sich der Widerstandswert des PTC-Thermistors. Wenn der Widerstandswert des PTC-Thermistors ansteigt, sinkt der Stromwert eines Stroms, der durch die zweite leitfähige Struktur 16, das Schaltungselement (den PTC-Thermistor) und die erste leitfähige Struktur 15 fließt. Somit wird verhindert, dass ein Überstrom durch die zweite leitfähige Struktur 16 und die ersten leitfähigen Strukturen 15 fließt. Bei Verwendung der Schmelzsicherung 13 wird ein Stromfluss durch die zweite leitfähige Struktur 16 und die erste leitfähige Struktur 15 zuverlässig gestoppt, da der Schmelzunterbrechungsabschnitt der Schmelzsicherung 13 schmilzt. Somit wird die Schmelzsicherung 13 vorzugsweise als ein Element verwendet, das einen Überstrom verhindert.
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Als zweites Beispiel für das Schaltungselement kann ein Schaltungselement wie ein Halbleiterschalter, ein Widerstand oder eine Induktivität verwendet werden, um die ersten leitfähigen Strukturen 15 und die zweite leitfähige Struktur 16 zu verbinden. Als drittes Beispiel für das Schaltungselement kann eine Reihenschaltung aus einem Halbleiterschalter und der Schmelzsicherung 13 verwendet werden, um die ersten leitfähigen Strukturen 15 und die zweite leitfähige Struktur 16 zu verbinden. In dem Fall, in dem ein Halbleiterschalter als Schaltungselement verwendet wird, kann der Halbleiterschalter ausgeschaltet werden, wenn die Temperatur um den ersten Leiter W1 eine vorbestimmte Schwellentemperatur erreicht oder überschritten hat. Zu diesem Zeitpunkt wirkt der Halbleiterschalter wie eine Schmelzsicherung.
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Die Eigenschaften des Schaltungselements, z. B. eines Halbleiterschalters, eines Widerstands oder einer Induktivität, können sich in Abhängigkeit von der Temperatur des Schaltungselements ändern. Selbst in einem solchen Fall ist die im ersten Leiter W1 erzeugte Wärmemenge bei den Schaltungsvorrichtungen 1 gemäß den Ausführungsformen 1 bis 5 gering. Somit ändert sich die Temperatur des Schaltungselements aufgrund der im ersten Leiter W1 erzeugten Wärme kaum, und das Schaltungselement funktioniert ordnungsgemäß.
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Die hier offenbaren Ausführungsformen 1 bis 5 sind Beispiele in allen Aspekten und sollten nicht als Einschränkung der vorliegenden Erfindung verstanden werden. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird nicht durch die obige Beschreibung, sondern durch die Ansprüche definiert und soll alle Änderungen innerhalb der Bedeutungen und des Umfangs umfassen, die den Ansprüchen entsprechen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltungsvorrichtung
- 3
- Stromversorgungssystem
- 10
- Isolierende Schicht
- 10a
- Erstes Durchgangsloch
- 10b
- Zweites Durchgangsloch
- 11
- Oberes Resist
- 12
- Unteres Resist
- 13
- Schmelzsicherung (Schaltelement)
- 14
- Stromschiene
- 15
- Erste leitfähige Struktur (Leiter)
- 16
- Zweite leitfähige Struktur
- 17a
- Erste Plattierung
- 17b
- Zweite Plattierung
- 18
- Zweite Stromschiene
- 20
- Hauptkörper der Schmelzsicherung
- 21a
- Erster Anschluss
- 21b
- Zweiter Anschluss
- 30
- Verbraucher
- 31
- DC-Stromquelle
- C
- Fahrzeug
- H
- Lot
- W1
- Erster Leiter
- W2
- Zweiter Leiter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2021037554 [0002]
- JP 201933093 A [0004]
