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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technik zu Schaltungsanordungen und elektrischen Verteilerkästen.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Herkömmlicherweise ist eine Technik bekannt, bei der Wärme, die von elektronischen Komponenten erzeugt wird, die auf Leiterplatten platziert sind, von metallenen Wärme ableitenden Elementen abgeleitet werden. Ein Halbleiter-Package, das auf einer Seite einer Leiterplatte in der elektronischen Vorrichtung von Patentdokument 1 angeordnet ist, ist als einzelner Körper ausgebildet und umfasst einen Chip, einen Chipträger (Leadframe), der mit einer Lotschicht mit der Oberseite und der Unterseite des Chips verbunden ist, und einen geformten Kunststoff, der den Chip bedeckt. Der Abschnitt auf der Oberseite des Chipträgers, der mit der Oberseite des Chips verbunden ist, ist durch eine Lotschicht mit der Leiterplatte verbunden, und der Abschnitt auf der Oberseite des Chipträgers, der mit der Unterseite des Chips verbunden ist, ist mit einem Zuleitungsabschnitt verbunden. Ferner umfasst der Abschnitt des Chipträgers, der durch die Lotschicht mit der Unterseite des Chips verbunden ist, eine darauf platzierte Wärmesenke, wobei ein Wärme ableitendes Gel zwischen dem Chipträger und der Wärmesenke vorgesehen ist. Die Wärme des darauf platzierten Halbleiter-Package wird über das Wärme ableitende Gel von der Wärmesenke abgeleitet.
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VORBEKANNTE TECHNISCHE DOKUMENTE PATENTDOKUMENTE
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Patentdokument 1:
JP 2015-5643A (
6)
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ABRISS DER ERFINDUNG
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TECHNISCHES PROBLEM
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Ein Problem bei der in Patentdokument 1 beschriebenen Anordnung besteht jedoch darin, dass Wärme über eine Wärmesenke abgeleitet wird, die auf der dem Halbleiter-Package abgewandten Seite der Leiterplatte angeordnet ist, und daher im Vergleich zu einer Anordnung, bei der die Wärmesenke auf derselben Seite der Leiterplatte wie das Halbleiter-Package angeordnet ist, aufgrund der Leiterplatte ein bestimmter Abstand zwischen der Leiterplatte und der separat davon vorgesehen Wärmesenke vorhanden ist, was leicht zu einer größeren Vorrichtung führt.
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Die in der vorliegenden Beschreibung dargestellte Technik wurde in Hinblick auf die oben beschriebenen Umstände entwickelt, und ein Ziel davon ist es, eine Schaltungsanordnung und einen elektrischen Verteilerkasten bereitzustellen, bei denen die Wärme eines Halbleiter-Package von einem Wärme ableitenden Element abgeleitet werde kann, und gleichzeitig eine Vergrößerung der Vorrichtung verhindert werden kann.
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LÖSUNG DES PROBLEMS
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Eine in der vorliegenden Beschreibung dargestellte Schaltungsanordnung umfasst: eine Leiterplatte, die mit einem wärmeleitenden Abschnitt versehen ist, der Wärmeleitfähigkeit aufweist und in der Dickenrichtung der Leiterplatte durch diese hindurchgeht, und das einen elektrisch leitenden Pfad aufweist; ein Halbleiter-Package, das auf der Leiterplatte platziert ist und Folgendes umfasst: einen Chip, einen Kunststoffabschnitt, der den Chip abdeckt, einen ersten Zuleitungsabschnitt, der mit dem Chip verbunden ist und auf der Leiterplattenseite des Kunststoffabschnitts freiliegt, und einen zweiten Zuleitungsabschnitt, der mit dem Chip verbunden ist und auf der von der Leiterplatte abgewandten Seite des Kunststoffabschnitts freiliegt, ein Wärme ableitendes Element, das auf der vom Halbleiter-Package abgewandten Seite der Leiterplatte angeordnet ist und mit dem wärmeleitenden Abschnitt in wärmeleitfähiger Weise verbunden ist; und ein elektrisch leitendes Element, das den zweiten Zuleitungsabschnitt und den wärmeleitenden Abschnitt miteinander verbindet.
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Mit dieser Anordnung ist es möglich, die Wärme des Chips im Halbleiter-Package über den zweiten Zuleitungsabschnitt, den elektrisch leitenden Abschnitt und den wärmeleitenden Abschnitt vom Wärme ableitenden Element abzuleiten. Somit kann Wärme vom Wärme ableitenden Element abgeführt werden, die vom Chip an den zweiten Zuleitungsabschnitt geleitet wurde, ohne dass ein Wärme ableitendes Element auf der Seite des zweiten Zuleitungsabschnitts vorgesehen werden muss, und die Wärme eines Halbleiter-Package kann vom Wärme ableitenden Element abgeführt werden und gleichzeitig eine Vergrößerung der Vorrichtung verhindert werden.
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der in der vorliegenden Beschreibung offenbarten Technik beschrieben.
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Das Halbleiter-Package kann ferner mehrere dritte Zuleitungsabschnitte aufweisen, die mehreren dritten Zuleitungsabschnitte können einen Steueranschluss und einen Leistungsanschluss aufweisen, der eingerichtet ist, einen größeren elektrischen Strom zu führen als der Steueranschluss, und das elektrisch leitende Element kann den Leistungsanschluss abdecken und einen Ausschnitt aufweisen, der so ausgeschnitten ist, dass der Steueranschluss nicht abgedeckt wird.
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Mit dieser Anordnung werden die Wärmeleitfähigkeit und die Wärmeableitung verbessert, da die Oberfläche der der plattenförmigen Fläche des elektrisch leitenden Elements dadurch vergrößert, dass das elektrisch leitende Element die Leistungsanschlüsse abdeckt, wobei aufgrund des Ausschnitts gleichzeitig eine gute Isolierung zwischen dem Steueranschluss und dem elektrisch leitenden Element gewährleistet ist.
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Die Schaltungsanordnung kann mehrere der Halbleiter-Packages umfassen, und das elektrisch leitende Element kann den zweiten Zuleitungsabschnitt und die wärmeleitenden Abschnitte der Halbleiter-Packages parallel miteinander verbinden.
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Mit einer solchen Anordnung ist es möglich, die Wärme von mehreren Halbleiter-Packages abzuleiten, da die elektrisch leitenden Elemente parallel miteinander verbunden sind, und somit ist es möglich, die Herstellungskosten im Vergleich zu einer Anordnung, bei der die elektrisch leitenden Elemente separat auf dem Halbleiter-Package vorgesehen sind, zu senken.
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Die Schaltungsanordnung kann ferner einen Niet umfassen, der einen Schaft und einen Kopfabschnitt mit einem größeren Durchmesser als der Schaft aufweist, wobei die Leiterplatte ein wärmeleitendes Loch aufweist, das durch die Leiterplatte in der Dickenrichtung desselben hindurchgeht, und der Schaft des Niet in das wärmeleitende Loch eingeführt ist, und somit der wärmeleitende Abschnitt gebildet ist, wobei der Kopfabschnitt des Niets in wärmeleitender Weise mit dem Wärme ableitenden Element verbunden ist.
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Mit einer solchen Anordnung ist es möglich, die Herstellungskosten zu senken, da gewöhnlich, kostengünstige Nieten als wärmeleitende Abschnitte verwendet werden können.
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Ferner vorgesehen ist ein elektrischer Verteilerkasten mit dieser Schaltungsanordnung sowie einem Gehäuse, in dem die Schaltungsanordnung aufgenommen ist.
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VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
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Mit der in der vorliegenden Beschreibung dargestellten Erfindung ist es möglich, eine Vergrößerung der Vorrichtung zu verhindern und gleichzeitig die durch ein Halbleiter-Package erzeugte Wärme von dem Wärme ableitenden Element abzuleiten.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Draufsicht auf eine Schaltungsanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform.
- 2 ist eine vergrößerte Ansicht der Umgebung eines elektrisch leitenden Elements, das in 1 gezeigt ist.
- 3 ist eine Schnittansicht eines elektrischen Verteilerkastens durch die Linie A-A in 1.
- 4 ist eine vergrößerte Ansicht der Umgebung des elektrisch leitenden Elements in 3.
- 5 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines elektrischen Verteilerkastens.
- 6 ist eine Schnittansicht eines elektrischen Verteilerkastens gemäß einer zweiten Ausführungsform.
- 7 ist eine vergrößerte Schnittansicht der Umgebung des elektrisch leitenden Elements in 6.
- 8 ist eine vergrößerte Ansicht der Umgebung des elektrisch leitenden Elements.
- 9 ist eine Draufsicht auf eine Schaltungsanordnung gemäß einer dritten Ausführungsform.
- 10 ist eine Draufsicht auf das leitende Element.
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AUSÜHFURUNGSFORMEN
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ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
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Im Folgenden wird eine erste Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 beschrieben.
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Ein elektrischer Verteilerkasten 10 ist in einem Stromversorgungspfad zwischen einer Stromquelle, wie z.B. der Batterie eines Fahrzeugs, und einer Last eines fahrzeuggebundenen Bauteils, beispielsweise einer Lampe oder eines Wischers, oder einem Motor, vorgesehen und kann z.B. für einen DC-DC-Wandler oder einen Umrichter verwendet werden. Der elektrische Verteilerkasten 10 kann in jeder Orientierung angeordnet werden, aber in der folgenden Beschreibung ist die X-Richtung in 1 vorne, die Y-Richtung in 3 ist links und die Z-Richtung in 3 ist oben.
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Elektrischer Verteilerkasten 10
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Wie in 3 gezeigt, umfasst der elektrische Verteilerkasten 10 eine Schaltungsanordnung 20 und ein Gehäuse, das die Schaltungsanordnung 20 abdeckt. Das Gehäuse 11 ist kastenförmig ausgebildet, wobei seine Unterseite offen ist, und ist aus einem Metall, wie z.B. Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, oder auch aus einem synthetischen Kunststoff gemacht.
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Schaltungsanordnung 20
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Die Schaltungsanordnung 20 umfasst eine Leiterplatte bzw. eine Platine 21, ein Halbleiter-Package 30, das auf der Leiterplatte 21 platziert ist, ein Wärme ableitendes Element 40, das gegenüber der Unterseite der Leiterplatte 21 (also auf der zum Halbleiter-Package 30 entgegengesetzten Seite der Leiterplatte 21) angeordnet ist und die Wärme, die von dem Halbleiter-Package 30 und dergl. an sie übertragen wurde nach außen ableitet, und ein plattenförmiges elektrisch leitendes Element 50, das die Oberseite des Halbleiter-Package 30 und die Oberseite der Leiterplatte 21 miteinander verbindet.
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Leiterplatte 21
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Die Leiterplatte 21 ist mit der Technologie für bedruckte Leiterplatten hergestellt, in der elektrisch leitende Pfade 22 aus Kupferfolie oder dergleichen sowohl auf die Oberseite als auch auf die Unterseite einer isolierenden Platte gedruckt sind, die aus einem isolierenden Material hergestellt ist. Die Leiterplatte 21 ist mit einem Paar (bzw. mehreren) kreisförmigen wärmeleitenden Löchern (Durchgangslöchern) 24 versehen, sowie vier (mehrere) kreisförmigen Schraubenlöchern 25, die alle in der vertikalen Richtung (der Dickenrichtung) durch die Leiterplatte 21 gehen. Die Schäfte der Schrauben 55 sind in die Schraubenlöcher 25 eingeführt. Wie in 4 dargestellt, sind Schäfte 27A von einem Paar Nieten 27 links und rechts der Mitte der Leiterplatte 21 eingeführt, und alle Wände der wärmeleitenden Löcher 24 sind in Flächenkontakt mit elektrisch leitenden Wänden 23, die aus Kupferfolie oder dergleichen sind. Die elektrisch leitenden Wänden 23 sind kontinuierlich zu den oberen und unteren elektrisch leitenden Pfaden 22 der Leiterplatte 21 vorgesehen, und die oberen und unteren elektrisch leitenden Pfade 22 der Leiterplatte 21 sind elektrisch über die elektrisch leitenden Wände 23 miteinander verbunden.
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Die Nieten 27 sind aus einem Metall, wie z.B. Kupfer, einer Kupferlegierung, Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Eisen, rostfreiem Stahl oder dergleichen, und umfassen zylindrische Schäfte 27A und zylindrische Kopfabschnitte 27B, die auf einer Seite der Schäfte 27A in Bezug auf die axiale Richtung derselben vorgesehen sind und einen größeren Durchmesser als die Schäfte 27A aufweisen. Die Schäfte 27A haben einen Durchmesser, der etwas kleiner ist als der der wärmeleitenden Löcher 24, und wenn die Schäfte 27A in die wärmeleitenden Löcher 24 eingeführt sind, wird Lot 28 als Verbundmaterial in die Lücken zwischen der äußeren umlaufenden Oberfläche der Schäfte 27A und der elektrisch leitenden Wände 23 (bzw. der Wände der wärmeleitenden Löcher 24) und den Lücken zwischen den oberen Endflächen der Schäfte 27A und dem elektrisch leitenden Element 50 vorgesehen, und die Elemente in der Umgebung werden durch das Lot 28 aneinander gebondet. Die elektrisch leitenden Wände 23, die Nieten 27 und das Lot 28 bilden einen wärmeleitenden Abschnitt 29, der die Wärmeleitfähigkeit zwischen dem elektrisch leitenden Element 50 und dem Wärme ableitenden Element 40 verbessert.
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Halbleiter-Package 30
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Das Halbleiter-Package 30 ist ein elektronisches Bauteil, das aufgrund von Stromfluss eine große Menge Wärme erzeugt, und kann beispielsweise ein FET (Feldeffekt-Transistor) sein. Das Halbleiter-Package 30 umfasst einen Chip 31, der als integrierte Schaltung ausgebildet ist, einen ersten Zuleitungsabschnitt 32, der mittels Lot mit der Unterseite des Chips 31 verbunden ist, einen zweiten Zuleitungsabschnitt 33, der mittels Lot, Klebstoff oder dergl. mit der Oberseite des Chips 31 verbunden ist, einen Kunststoffabschnitt 35, der den Chip 31 komplett bedeckt, und mehrere dritte Zuleitungsabschnitte 37, die elektrisch mit dem zweiten Zuleitungsabschnitt 33 in dem Kunststoffabschnitt 35 verbunden sind und nebeneinander von einer Seitenfläche des Kunststoffabschnitts 35 nach außen hervorstehen. Dabei können die dritten Zuleitungsabschnitte 37 vom Kunststoffabschnitt 35 hervorstehen, es besteht jedoch keine Einschränkung hierauf und es ist auch eine Anordnung möglich, bei der die dritten Zuleitungsabschnitte 37 am Kunststoffabschnitt 35 frei liegen ohne von der Seitenfläche des Kunststoffabschnitts 35 hervorzustehen.
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Der erste Zuleitungsabschnitt 32 ist in einem Zustand des Flächenkontakts mit dem Kunststoffabschnitt 35 auf der Unterseite des Halbleiter-Package 30 vorgesehen, und eine flache Zuleitungsfläche 32A liegt an dem Kunststoffabschnitt 35 frei. Der zweite Zuleitungsabschnitt 33 ist in einem Zustand des Flächenkontakts mit dem Kunststoffabschnitt 35 auf der Oberseite des Halbleiter-Package 30 vorgesehen, und eine flache Zuleitungsfläche 33A liegt an dem Kunststoffabschnitt 35 frei. Ein (auf der linken Seite in 4 gelegener) seitlicher Endabschnitt des ersten Zuleitungsabschnitts 22 umfasst vier (mehrere) Anschlüsse 32B, die in einem Bereich außerhalb des Kunststoffabschnitts 35 und des elektrisch leitenden Elements 50 angeordnet sind. Die Anschlüsse 32B können durch Verlöten oder dergleichen mit den elektrisch leitenden Pfaden 22 an der Oberseite der Leiterplatte 21 verbunden werden. Wie in 2 dargestellt, umfassen die dritten Zuleitungsabschnitte 37 einen Steueranschluss 37A und drei (mehrere) Leistungsanschlüsse 37B, die einen größeren elektrischen Strom führen als der Steueranschluss 37A, und die alle in einer Reihe auf einer Seite des Kunststoffabschnitts 35 aufgereiht sind. Dabei ist die Anzahl der Steueranschlüsse 37A und der Leistungsanschlüsse 37B auf der anderen Seite des Kunststoffabschnitts 35 nicht auf die in der oben beschriebenen Anordnung beschränkt, und es kann beispielsweise auch eine Seite des Kunststoffabschnitts 35 mit nur einem Leistungsanschluss, oder mit mehreren Steueranschlüssen versehen sein. Der Steueranschluss 37A ist an dem Ende der dritten Zuleitungsabschnitte 37, in Bezug auf die Richtung, in der diese aufgereiht sind, angeordnet. Die Leistungsanschlüsse 37B sind elektrisch mit dem zweiten Zuleitungsabschnitt 33 innerhalb des Kunststoffabschnitts 35 verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform dienen die Leistungsanschlüsse 37B, die auf der Seite des Steueranschlusses 37A des Kunststoffabschnitts 35 aufgereiht sind, als Source-Elektroden des FETs, der erste Zuleitungsabschnitt 32 dient als Drain-Elektrode des FETs und der Steueranschluss 37A dient als Gate-Elektrode des FETs. Die Unterseiten der mehreren dritten Zuleitungsabschnitte 37 sind in derselben Ebene angeordnet und mit Inselabschnitten auf der Oberfläche der Leiterplatte 21, die als elektrisch leitende Pfade 22 dienen, verbunden. Der Kunststoffabschnitt 35 ist aus einem isolierenden synthetischen Kunststoff gemacht, und kann zum Beispiel dadurch gebildet werden, dass ein flüssiger Kunststoff bzw. Kunstharz in eine Metallform gegossen wird, in der der Chip 31 und die Zuleitungsabschnitte 32, 33, 37A und 37B angeordnet sind und der Kunststoff ausgehärtet wird (Gießen in einer Form).
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Wärme Ableitendes Element 40
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Das Wärme ableitende Element 40 ist aus einem hochgradig wärmeleitenden metallischem Material, wie z.B. Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, gebildet, und umfasst, wie in 3 gezeigt, eine flache Oberseite und mehrere Wärme ableitende Rippen 43, die kammartig auf der Unterseite des Wärme ableitenden Elements 40 nebeneinander aufgereiht sind. In dem Bereich in der Mitte der Oberseite des Wärme ableitenden Elements 40, in welchem der wärmeleitende Abschnitt 29 angeordnet ist, ist in einem rechteckigen Bereich eine Plattform bzw. ein Podest 41 vorgesehen, das eine konstante Dicke aufweist und nach oben hervorsteht. Ferner sind an Punkten um die umlaufende Kante der Oberseite des Wärme ableitenden Elements 40 Ansatzabschnitte 42 ausgebildet, die nach oben hervorstehen. Die Oberseiten der Ansatzabschnitte 42 sind mit Schraubenlöchern 42A versehen, in die die Schrauben 55 eingeschraubt und festgezogen werden können.
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Ein Wärme ableitendes Schmiermittel 45 ist zwischen den Kopfabschnitten 27B der Nieten 27 und der Oberseite des Wärme ableitenden Elements 40 vorgesehen. Das Wärme ableitende Schmiermittel 45 ist auf dem gesamten Bereich des Podests 41 des Wärme ableitenden Elements 40 aufgetragen, und kann ein Material wie z.B. ein Silikonschmiermittel sein, das hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist und isolierend ist. Wärme, die von dem elektrisch leitenden Element 50 an den Niet 27 auf der rechten Seite übertragen wird, wird über das Wärme ableitende Schmiermittel 45 zum Wärme ableitenden Element 40 geleitet und vom Wärme ableitenden Element 40 nach außen abgeführt.
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Elektrisch Leitendes Element 50
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Das elektrisch leitende Element 50 ist aus einem Metall, das hohe Wärmeleitfähigkeit und einen geringen elektrischen Widerstand aufweist, wie z.B. Kupfer, eine Kupferlegierung, Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, und umfasst, wie in den 2 und 4 gezeigt, einen ersten Verbindungsabschnitt 51, der mit dem Halbleiter-Package 30 verbunden ist, einen zweiten Verbindungsabschnitt 52, der mit dem wärmeleitenden Abschnitt 29 verbunden ist, sowie einen Zwischenabschnitt 50A, der den ersten Verbindungsabschnitt 51 und den zweiten Verbindungsabschnitt 52 miteinander verbindet. Der erste Verbindungsabschnitt 51 hat eine rechteckige Plattenform und der zweite Verbindungsabschnitt 52 hat eine rechteckige Plattenform, die in Bezug auf die Richtung von vorne nach hinten kleiner ist als die des ersten Verbindungsabschnitts 51. Zwischen dem ersten Verbindungsabschnitt 51 und dem zweiten Verbindungsabschnitt 52 ist stufenweise ein Ausschnitt 53 von der Hinterseite des Zwischenabschnitts 50A und des zweiten Verbindungsabschnitts 52 ausgeschnitten. Wenn das elektrisch leitende Element 50 korrekt positioniert ist, so das es mit der Oberseite des Halbleiter-Package 30 und der Oberseite des wärmeleitenden Abschnitts 29 verbunden ist, dann deckt das elektrisch leitende Element 50 die mehreren Leistungsanschlüsse 37B der dritten Zuleitungsanschlüsse 37, die seitlich vom Steueranschluss 37A angeordnet sind, von oben ab, wohingegen der Steueranschluss 37A der dritten Zuleitungsanschlüsse 37 nicht von oben durch das elektrisch leitende Element 50 abgedeckt ist, sondern durch den Ausschnitt 53 freigelegt ist, so dass eine bessere Isolierung zwischen dem elektrisch leitenden Element 50 und dem Steueranschluss 37A gewährleistet ist. Ein mit Lot beschichtetes Bauteil kann als elektrisch leitendes Element 50 verwendet werden, aber es besteht keine Einschränkung hierauf, und es ist auch eine Anordnung möglich, in der beispielsweise ein elektrisch leitendes Klebematerial auf das elektrisch leitende Element aufgetragen wird.
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Im Folgenden wird eine Anwendung sowie der operative Effekt dieser Ausführungsform beschrieben.
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Die Schaltungsanordnung 20 umfasst: eine Leiterplatte 21, die mit einem wärmeleitenden Abschnitt 29 versehen ist, der Wärmeleitfähigkeit aufweist und in der Dickenrichtung der Leiterplatte 21 durch diese hindurchgeht, und das einen elektrisch leitenden Pfad 22 aufweist; ein Halbleiter-Package 30, das auf der Leiterplatte 21 platziert ist und Folgendes umfasst: einen Chip 31, einen Kunststoffabschnitt 35, der den Chip 31 abdeckt, einen ersten Zuleitungsabschnitt 32, der mit dem Chip 31 verbunden ist und auf der Leiterplattenseite des Kunststoffabschnitts 35 freiliegt, und einen zweiten Zuleitungsabschnitt 33, der mit dem Chip 31 verbunden ist und auf der von der Leiterplatte abgewandten Seite des Kunststoffabschnitts 35 freiliegt, ein Wärme ableitendes Element 40, das auf der vom Halbleiter-Package 30 abgewandten Seite der Leiterplatte 21 angeordnet ist und mit dem wärmeleitenden Abschnitt 29 in wärmeleitfähiger Weise verbunden ist; und ein elektrisch leitendes Element 50, das den zweiten Zuleitungsabschnitt 33 und den wärmeleitenden Abschnitt 29 miteinander verbindet.
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Mit der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, die Wärme des Chips 31 im Halbleiter-Package 30 über den zweiten Zuleitungsabschnitt 33, den elektrisch leitenden Abschnitt 50 und den wärmeleitenden Abschnitt 29 vom Wärme ableitenden Element 40 abzuleiten. Somit kann Wärme vom Wärme ableitenden Element 40 abgeführt werden, die vom Chip 31 an den zweiten Zuleitungsabschnitt 33 geleitet wurde, ohne dass ein Wärme ableitendes Element auf der Seite des zweiten Zuleitungsabschnitts 33 vorgesehen werden muss, und die Wärme eines Halbleiter-Package 30 kann vom Wärme ableitenden Element 40 abgeführt werden und gleichzeitig eine Vergrößerung der Vorrichtung verhindert werden.
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Das Halbleiter-Package 30 umfasst ferner mehrere dritte Zuleitungsabschnitte 37, wobei die mehreren dritten Zuleitungsabschnitte 37 einen Steueranschluss 37A und einen Leistungsanschluss 37B aufweisen, der eingerichtet ist, einen größeren elektrischen Strom zu führen als der Steueranschluss 37A, wobei das elektrisch leitende Element 50 den Leistungsanschluss 37B abdeckt und einen Ausschnitt 53 aufweist, der so ausgeschnitten ist, dass der Steueranschluss 37A nicht abgedeckt wird.
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Mit dieser Anordnung werden die Wärmeleitfähigkeit und die Wärmeableitung verbessert, da die Oberfläche der der plattenförmigen Fläche des elektrisch leitenden Elements 50 dadurch vergrößert wird, dass das elektrisch leitende Element 50 die Leistungsanschlüsse 37B abdeckt, wobei aufgrund des Ausschnitts 53 gleichzeitig eine gute Isolierung zwischen dem Steueranschluss 37Aund dem elektrisch leitenden Element 50 gewährleistet ist.
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Ferner kann die Schaltungsanordnung mehrere Halbleiter-Packages 30 umfassen, wobei das elektrisch leitende Element 50 den zweiten Zuleitungsabschnitt 33 und die wärmeleitenden Abschnitte 29 der Halbleiter-Packages 30 parallel miteinander verbindet.
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Mit einer solchen Anordnung ist es möglich, die Wärme von mehreren Halbleiter-Packages 30 durch ein parallel damit verbundenes elektrisch leitendes Element 50 abzuleiten, und somit ist es möglich, die Herstellungskosten im Vergleich zu einer Anordnung, bei der die elektrisch leitenden Elemente 50 separat auf dem Halbleiter-Package 30 vorgesehen sind, zu senken.
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Die Schaltungsanordnung umfasst ferner einen Niet 27, der einen Schaft 27A und einen Kopfabschnitt 27B mit einem größeren Durchmesser als der Schaft 27A aufweist, wobei die Leiterplatte 21 ein wärmeleitendes Loch 24 aufweist, das durch die Leiterplatte 21 in der Dickenrichtung desselben hindurchgeht, und der Schaft 27A des Niet 27 in das wärmeleitende Loch 24 eingeführt ist, und somit der wärmeleitende Abschnitt 29 gebildet ist, wobei der Kopfabschnitt 27B des Niets 27 in wärmeleitfähiger Weise mit dem Wärme ableitenden Element 40 verbunden ist.
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Mit einer solchen Anordnung ist es möglich, die Herstellungskosten zu senken, da gewöhnlich, kostengünstige Nieten 27 als wärmeleitende Abschnitte 29 verwendet werden können.
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Zweite Ausführungsform
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Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform mit Bezugnahme auf die 6 bis 8 beschrieben.
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In einem elektrischen Verteilerkasten 60 gemäß der zweiten Ausführungsform ist der zweite Verbindungsabschnitt 52 des elektrisch leitenden Elements 50 mit der Oberseite von Wärmekontaktlöchern 62 in der Leiterplatte 21 verbunden. Strukturelle Elemente in der folgenden Beschreibung, die identisch sind mit solchen der ersten Ausführungsform sind mit denselben Bezugszeichen versehen und auf ihre weitere Beschreibung wird verzichtet.
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Wie in den 7 und 8 dargestellt, sind die Wärmekontaktlöcher 62 als mehrere wärmeleitende Löcher 63 bereitgestellt, die durch die Leiterplatte 21 gehen und in Länge und Breite nebeneinander angeordnet sind, wobei die Wände der wärmeleitenden Löcher 63 in Flächenkontakt mit elektrisch leitenden Wänden 64 sind, die aus einem Metall, wie z.B. Kupferfolie sind. Die wärmeleitenden Löcher 63 (bzw. die elektrisch leitenden Wände 64) sind mit Lot 65 gefüllt. Das obere Ende des Lots 65 ist mit dem zweiten Verbindungsabschnitt 52 des elektrisch leitenden Elements 50 verbunden, und das untere Ende des Lots 65 ist in Flächenkontakt mit dem Wärme ableitenden Schmiermittel 45 auf dem Wärme ableitenden Element 40. Die elektrisch leitenden Wände 64 und das Lot 65 bilden einen wärmeleitenden Abschnitt 66, der die Wärmeleitfähigkeit zwischen dem elektrisch leitenden Element 50 und dem Wärme ableitenden Element 40 vergrößert.
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Bei der zweiten Ausführungsform machen es die Wärmekontaktlöcher 62 in der Leiterplatte 61 möglich, die Ableitung der Wärme vom Halbleiter-Package 30 zu verbessern.
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Dritte Ausführungsform
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 9 und 10 eine dritte Ausführungsform beschrieben.
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Wie in 9 gezeigt, sind in der Schaltungsanordnung 70 der dritten Ausführungsform mehrere Haltleiter-Packages 30 und der wärmeleitende Abschnitt 29 durch ein elektrisch leitendes Element 71 parallel miteinander verbunden. Strukturelle Elemente in der folgenden Beschreibung, die identisch sind mit solchen der ersten Ausführungsform sind mit denselben Bezugszeichen versehen und auf ihre weitere Beschreibung wird verzichtet.
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Zwei (mehrere) Halbleiter-Packages 30 sind entlang der Richtung von vorne nach hinten in einer Reihe auf der Leiterplatte 21 platziert. Wie in 10 gezeigt, umfasst das elektrisch leitende Element 71 einen ersten Verbindungsabschnitt 72, der mit zwei (mehreren) Halbleiter-Packages 30 verbunden ist, einen zweiten Verbindungsabschnitt 73, der mit einem wärmeleitenden Abschnitt 29 verbunden ist, sowie einen ersten elektrisch leitenden Abschnitt 74 und einen zweiten elektrisch leitenden Abschnitt 75, die die zweiten Zuleitungsabschnitte 33 und die wärmeleitenden Abschnitt 29 der mehreren Halbleiter-Packages 30 parallel miteinander verbinden. Der erste elektrisch leitende Abschnitt 74 und der zweite elektrisch leitende Abschnitt 75 erstrecken sich entlang der Richtung von links nach rechts mit im Wesentlichen derselben Breite, und Ausschnitte 77 und 78 sind im ersten elektrisch leitenden Abschnitt 74 und im zweiten elektrisch leitenden Abschnitt 75 ausgeschnitten und gehen durch diese hindurch, so dass der Steueranschluss 37A freiliegt. Der Ausschnitt 77 ist ein rechteckiges Durchgangsloch und der Ausschnitt 78 ist einer Stufenform an der äußeren umlaufenden Kante des elektrisch leitenden Elements 71 ausgeschnitten. Wenn das elektrisch leitende Element 71 korrekt positioniert und mit den mehreren Halbleiter-Packages 30 und dem wärmeleitenden Abschnitt 29 verbunden ist, dann bedeckt das elektrisch leitende Element 50 die mehreren Leistungsanschlüsse 37B von oben, das elektrisch leitende Element 50 bedeckt jedoch aufgrund der Ausschnitte 77 und 78 nicht die Steueranschlüsse 37A, so dass es möglich ist, die Isolierung zwischen dem elektrisch leitenden Element 50 und den Steueranschlüssen 37A zu gewährleisten.
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Andere Ausführungsformen
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Die in dieser Beschreibung offenbarte Technologie ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und die folgenden Ausführungsformen sind auch im technischen Umfang der technischen Offenbarung dieser Beschreibung enthalten.
- (1) Die Leiterplatten 21 und 61 sind durch isolierende Leiterplatten gebildet, aber es besteht keine Beschränkung hierauf und es sind auch Ausführungsformen möglich, in denen Stromschienen aus metallischem Material, wie z.B. Kupfer, auf der isolierenden Leiterplatte verlegt sind. Ferner ist die Leiterplatte 21 nicht auf eine einschichtige Leiterplatte beschränkt, und es sind auch Ausführungsformen möglich, in denen die Leiterplatte 21 eine mehrschichtige Leiterplatte ist, in der mehrere leitende Pfade auf einer isolierenden Platte gebildet sind.
- (2) Die oben beschriebenen Ausführungsformen umfassen wärmeleitende Abschnitte 29 und 66, in denen die wärmeleitenden Löcher 24 und 63 in den Leiterplatten 21 und 61 mit Lot 28 bzw. 65 gefüllt sind, aber es besteht keine Beschränkung hierauf, und es sind auch Ausführungsformen möglich, in denen beispielsweise die wärmeleitenden Löcher 24 und 63 nicht mit dem Lot 28 bzw. 65 gefüllt sind, und die elektrisch leitenden Wände 23 und 64 als wärmeleitende Abschnitte dienen, und die Wärme von den elektrisch leitenden Elementen 50 und 71 an das Wärme ableitende Element 40 übertragen wird.
- (3) Die Anzahl von Halbleiter-Packages 30 ist nicht auf die Anzahl der obigen Beschreibung beschränkt, sondern kann je nach Bedarf geändert werden Zum Beispiel sind auch Anordnungen möglich, in denen die Wärme von drei oder mehr Halbleiter-Packages 30 durch parallel angeordnete elektrisch leitende Elemente an den wärmeleitenden Abschnitt übertragen wird.
- (4) Die wärmeleitenden Löcher 24, die Schäfte 27A, und die elektrisch leitenden Wände 23 und 64 sind kreisförmig, aber es besteht keine Beschränkung hierauf, und es sind auch Anordnungen möglich, in denen diese Komponenten oval oder polygonal sind.
- (5) Die elektrisch leitenden Element 50 und 71 sind mit Ausschnitten 53, 77 bzw. 78 versehen, aber es ist auch eine Anordnung denkbar, bei der das elektrisch leitende Element keinen Ausschnitt umfasst. Zum Beispiel sind Anordnungen möglich, in denen das elektrisch leitende Element eine rechteckige Form hat, die keinen Ausschnitt umfasst.
- (6) Die elektrisch leitenden Elemente 50 und 71 bedecken mehrere Leistungsanschlüsse 37B, die an dem Kunststoffabschnitt 35 zur Seite des Steueranschlusses 37A aufgereiht sind, aber es besteht keine Beschränkung hierauf und es sind auch Anordnungen möglich, in denen das elektrisch leitende Element die Leistungsanschlüsse 37B (und den Steueranschluss 37A) nicht abdeckt, sondern die Leistungsanschlüsse 37B (und der Steueranschluss 37A) freiliegen. Zum Beispiel ist eine Anordnung möglich, in der das elektrisch leitende Element sich zu der Seite des Halbleiter-Package erstreckt, die keine Leistungsanschlüsse 37B (bzw. keinen Steueranschluss 37A) umfasst (z.B. indem das leitende Element um neunzig Grad in der horizontalen Ebene gedreht wird), so dass das leitende Element nicht die Leistungsanschlüsse 37B bzw. den Steueranschluss 37A abdeckt.
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Bezugszeichenliste
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- 10, 60:
- Elektrischer Verteilerkasten
- 11:
- Gehäuse
- 20, 70:
- Schaltungsanordnung
- 21, 61:
- Leiterplatte
- 22:
- Leitender Pfad
- 23, 64:
- Elektrisch leitende Wände
- 24, 63:
- Wärmeleitende Löcher
- 27:
- Niet
- 27A:
- Schaft
- 27B:
- Kopf
- 28, 65:
- Lot
- 29, 66:
- Wärmeleitender Abschnitt
- 30:
- Halbleiter-Package
- 31:
- Chip
- 32:
- Erster Zuleitungsabschnitt
- 33:
- Zweiter Zuleitungsabschnitt
- 35:
- Kunststoffabschnitt
- 37:
- Dritter Zuleitungsabschnitt
- 37A:
- Steueranschluss
- 37B
- Leistungsanschluss
- 40:
- Wärme ableitendes Element
- 45:
- Wärme ableitendes Schmiermittel
- 50, 71:
- Elektrisch leitendes Element
- 53, 77, 78:
- Ausschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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