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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Platine. Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Halbleitervorrichtung, einen Leistungswandler und ein sich bewegendes Objekt, die jeweils die Platine enthalten.
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Hintergrundtechnik
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Eine Platine weist oft eine Leiterplatte und eine Vielzahl elektronischer Komponenten auf. Die Vielzahl elektronischer Komponenten ist auf der Leiterplatte montiert.
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Um die Temperatur des Objekts optisch zu überprüfen, wurde vorgeschlagen, an einem Objekt ein Material aufzubringen, das sich bei Erhöhung der Temperatur optisch verändert.
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Gemäß der im Patentdokument 1 beschriebenen Technologie wird beispielsweise eine Zusammensetzung nahe einer Oberfläche platziert, um anzuzeigen, ob eine Temperatur der Oberfläche eine Schwellentemperatur überschreitet (Zeilen 12 bis 14 einer unteren rechten Spalte auf Seite 194). Falls die Temperatur der Oberfläche oberhalb der Schwellentemperatur liegt, ist die Zusammensetzung transparent; falls die Temperatur der Oberfläche unterhalb der Schwellentemperatur liegt, ist die Zusammensetzung opak bzw. undurchsichtig (Zeilen 14 bis 16 der unteren rechten Spalte auf Seite 194). Die Zusammensetzung enthält ein transparentes flexibles Matrixmaterial und ein innerhalb des Matrixmaterials dispergiertes anzeigendes Material (Zeilen 1 bis 3 einer oberen rechten Spalte auf Seite 195). Das anzeigende Material ist partikelförmig (Zeilen 7 bis 8 einer oberen linken Spalte auf Seite 196). Das anzeigende Material kann Wachs sein (Zeilen 5 bis 6 einer oberen rechten Spalte auf Seite 196).
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Darüber hinaus wurde vorgeschlagen, eine Platine zu beschichten, um beispielsweise die Isolierung und Feuchtigkeitsbeständigkeit der Platine zu verbessern.
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Gemäß der im Patentdokument 2 beschriebenen Technologie wird beispielsweise ein Teilbereich, dem es an einer Isolierung und Feuchtigkeitsbeständigkeit mangelt, mit einem thermoplastischen Harz in einer elektronischen Schaltung beschichtet, die eine Platine aufweist (Zeile 18 einer oberen rechten Spalte bis Zeile 7 einer unteren linken Spalte auf Seite 186).
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Dokument nach dem Stand der Technik
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Patentdokument
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- [Patentdokument 1] Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. H1-112123
- [Patentdokument 2] Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. S59-126643
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Zusammenfassung
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Durch die Erfindung zu lösendes Problem
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Mitunter ist es erforderlich, optisch zu überprüfen, ob eine spezifische elektronische Komponente, die in der Vielzahl von auf der Leiterplatte montierten elektronischen Komponenten enthalten ist, Wärme erzeugt. Beispielsweise ist es manchmal erforderlich, optisch zu überprüfen, ob eine elektronische Komponente, die im normalen Betrieb keine Wärme erzeugt, Wärme erzeugt, um zu bestimmen, ob die elektronische Komponente, die im normalen Betrieb keine Wärme erzeugt, eine normale oder eine anormale Komponente ist. Bringt man dazu ein Material, das sich bei einer Erhöhung der Temperatur optisch verändert, mit der spezifischen elektronischen Komponente in Kontakt, kann man überprüfen, ob die spezifische elektronische Komponente Wärme erzeugt. Ob die spezifische elektronische Komponente Wärme erzeugt, kann jedoch manchmal nicht geeignet überprüft werden, da die von einer anderen elektronischen Komponente als der spezifischen elektronischen Komponente erzeugte Wärme zum Material geleitet wird. Ob die elektronische Komponente, die in einem normalen Betrieb keine Wärme erzeugt, Wärme erzeugt, kann beispielsweise manchmal nicht geeignet überprüft werden, da die Wärme, die von einer elektronischen Komponente erzeugt wird, die in einem normalen Betrieb Wärme erzeugt, zum Material geleitet wird.
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Die Probleme werden deutlich, wenn die Platine eine Steuerungsplatine ist, die ein Leistungs-Halbleiterelement steuert. Der Grund, warum die Probleme deutlich werden, wenn die Platine die Steuerungsplatine ist, die ein Leistungs-Halbleiterelement steuert, ist der Folgende: die Steuerungsplatine, die ein Leistungs-Halbleiterelement steuert, ist oft ein Produkt aus der Kleinserienproduktion vieler Modelle. Wenn die Platine die Steuerungsplatine ist, die ein Leistungs-Halbleiterelement steuert, unterscheiden sich je nach dem Modell der Platine somit oft Positionen, an denen elektronische Komponenten montiert sind. Folglich wird die Zeit, die erforderlich ist, um das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer fehlerhaften Komponente in der Platine zu bestimmen, tendenziell verlängert.
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Darüber hinaus ist es manchmal erforderlich, optisch zu überprüfen, ob eine Platine Wärme ausgesetzt ist. Beispielsweise ist es manchmal erforderlich, optisch zu überprüfen, ob die Platine Wärme ausgesetzt ist, um zu bestimmen, ob ein thermischer Belastungstest an der Platine durchgeführt worden ist. Bringt man dazu das Material, das sich bei einer Erhöhung der Temperatur optisch verändert, mit der Platine in Kontakt, kann man optisch überprüfen, ob die Platine Wärme ausgesetzt ist. Ob die Platine Wärme ausgesetzt ist, kann jedoch manchmal nicht geeignet überprüft werden, da die von einer beliebigen der Vielzahl elektronischer Komponenten erzeugte Wärme zum Material geleitet wird. Beispielsweise kann nicht geeignet überprüft werden, ob die Platine Wärme ausgesetzt ist, da die Wärme, die von der elektronischen Komponente erzeugt wird, die in einem normalen Betrieb Wärme erzeugt, zum Material geleitet wird.
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf diese Probleme konzipiert. Das durch die vorliegende Erfindung zu lösende Problem besteht darin, eine Platine bereitzustellen, die ungeachtet davon, ob die zweite elektronische Komponente Wärme erzeugt, ermöglicht, einfach optisch zu überprüfen, ob die erste elektronische Komponente Wärme erzeugt. Überdies besteht ein weiteres, durch die vorliegende Erfindung zu lösendes Problem, darin, eine Platine bereitzustellen, die ungeachtet davon, ob eine elektronische Komponente Wärme erzeugt, ermöglicht, einfach optisch zu überprüfen, ob die Platine Wärme ausgesetzt ist.
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Mittel zum Lösen des Problems
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Die vorliegende Erfindung ist auf eine Platine gerichtet.
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Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Platine eine Leiterplatte, eine erste elektronische Komponente, eine zweite elektronische Komponente und ein eine Temperatur anzeigendes Harz auf. Die ersten und zweiten elektronischen Komponenten sind auf der Leiterplatte montiert. Das eine Temperatur anzeigende Harz kommt nicht mit der zweiten elektronischen Komponente, sondern der ersten elektronischen Komponente in Kontakt. Das eine Temperatur anzeigende Harz verändert sich optisch bei Erhöhung einer Temperatur.
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Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Platine eine Leiterplatte, eine elektronische Komponente und ein eine Temperatur anzeigendes Harz auf. Die elektronische Komponente ist auf der Leiterplatte montiert. Das eine Temperatur anzeigende Harz kommt nicht mit der elektronischen Komponente, sondern der Leiterplatte in Kontakt. Das eine Temperatur anzeigende Harz verändert sich optisch bei Erhöhung einer Temperatur.
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Die vorliegende Erfindung ist auch auf eine Halbleitervorrichtung, einen Leistungswandler und ein sich bewegendes Objekt gerichtet.
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Effekte der Erfindung
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Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung verändert sich das eine Temperatur anzeigende Harz optisch nicht, wenn die zweite elektronische Komponente Wärme erzeugt. Das eine Temperatur anzeigende Harz verändert sich jedoch optisch, wenn die erste elektronische Komponente Wärme erzeugt. Folglich ist es möglich, ungeachtet davon, ob die zweite elektronische Komponente Wärme erzeugt, optisch zu überprüfen, ob die erste elektronische Komponente Wärme erzeugt.
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Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung verändert sich das eine Temperatur anzeigende Harz optisch nicht, wenn eine elektronische Komponente Wärme erzeugt. Das eine Temperatur anzeigende Harz verändert sich jedoch optisch, wenn eine Platine Wärme ausgesetzt wird. Somit ist es möglich, ungeachtet davon, ob die elektronische Komponente Wärme erzeugt, optisch zu überprüfen, ob die Platine Wärme ausgesetzt ist.
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Die Aufgabe, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen ersichtlicher werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Platine gemäß einer Ausführungsform 1 schematisch veranschaulicht.
- 2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Teil der Platine gemäß der Ausführungsform 1 schematisch veranschaulicht.
- 3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Teil der Platine gemäß der Ausführungsform 1 schematisch veranschaulicht.
- 4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Teil der Platine gemäß der Ausführungsform 1 schematisch veranschaulicht.
- 5 zeigt Draufsichten, die eine Platine gemäß einer Ausführungsform 2 schematisch veranschaulichen.
- 6 veranschaulicht schematisch eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform 3.
- 7 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Leistungsumwandlungssystems gemäß einer Ausführungsform 4 veranschaulicht.
- 8 ist eine Seitenansicht, die ein sich bewegendes Objekt gemäß einer Ausführungsform 5 schematisch veranschaulicht.
- 9 zeigt Querschnittsansichten, die eine Platine eines Referenzbeispiels schematisch veranschaulichen.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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1 Ausführungsform 1
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1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Platine gemäß einer Ausführungsform 1 schematisch veranschaulicht.
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Eine Platine 1 gemäß der Ausführungsform 1 in 1 weist eine Leiterplatte 10 und eine Vielzahl elektronischer Komponenten 11 auf.
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Die Vielzahl elektronischer Komponenten 11 ist auf der Leiterplatte 10 montiert. Die Vielzahl zu montierender elektronischer Komponenten 11 ist mit einer auf der Leiterplatte 10 angeordneten Leiterbahn- bzw. Verdrahtungsstruktur verbunden. Folglich bilden die Vielzahl elektronischer Komponenten 11 und die Verdrahtungsstruktur, die auf der Leiterplatte 10 montiert sind, eine elektronische Schaltung.
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Jede der elektronischen Komponenten 11 ist eine aktive Komponente oder eine passive Komponente. Beispiele der Vielzahl elektronischer Komponenten 11 umfassen einen Transistor, eine Diode, eine integrierte Schaltung (IC), einen Kondensator, eine Spule, einen Widerstand, einen Induktor und einen Transformator.
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Die Vielzahl elektronischer Komponenten 11 umfasst eine erste elektronische Komponente 101 und eine zweite elektronische Komponente 102. Die erste elektronische Komponente 101 und die zweite elektronische Komponente 102 weisen unterschiedliche exotherme Eigenschaften auf.
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Die Platine 1 weist ein eine Temperatur anzeigendes Harz 12 auf.
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Das eine Temperatur anzeigende Harz 12 verändert sich optisch bei Erhöhung der Temperatur. Das eine Temperatur anzeigende Harz 12 wird nicht auf die zweite elektronische Komponente 102, sondern auf die erste elektronische Komponente 101 aufgebracht. Folglich kommt das eine Temperatur anzeigende Harz 12 nicht mit der zweiten elektronischen Komponente 102, sondern der ersten elektronischen Komponente 101 in Kontakt. Wenn die zweite elektronische Komponente 102 Wärme erzeugt, verändert sich das eine Temperatur anzeigende Harz 12 optisch nicht. Wenn jedoch die erste elektronische Komponente 101 Wärme erzeugt, verändert sich das eine Temperatur anzeigende Harz optisch. Somit ist es möglich, ungeachtet davon, ob die zweite elektronische Komponente 102 Wärme erzeugt, optisch zu überprüfen, ob die erste elektronische Komponente 101 Wärme erzeugt.
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Die erste elektronische Komponente 101 ist vorzugsweise eine elektronische Komponente, die in einem normalen Betrieb keine Wärme erzeugt. Die zweite elektronische Komponente 102 ist vorzugsweise eine elektronische Komponente, die in einem normalen Betrieb Wärme erzeugt.
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Falls die erste elektronische Komponente 101, die in einem normalen Betrieb keine Wärme erzeugt, eine normale Komponente ist, erzeugt die erste elektronische Komponente 101 keine Wärme, und das eine Temperatur anzeigende Harz 12 in Kontakt mit der ersten elektronischen Komponente 101 verändert sich optisch nicht. Falls die erste elektronische Komponente 101, die in einem normalen Betrieb keine Wärme erzeugt, eine anormale Komponente ist, erzeugt die erste elektronische Komponente 101 manchmal Wärme, und das eine Temperatur anzeigende Harz 12 in Kontakt mit der ersten elektronischen Komponente 101 verändert sich manchmal optisch. Hier wird der Zustand des eine Temperatur anzeigenden Harzes 12 nicht durch die Wärme beeinflusst, die von der zweiten elektronischen Komponente 102 erzeugt wird, die in einem normalen Betrieb Wärme erzeugt. Dies ermöglicht eine optische Überprüfung, ob die erste elektronische Komponente 101, die in einem normalen Betrieb keine Wärme erzeugt, eine anormale Komponente ist. Darüber hinaus wird eine Überprüfung, ob die erste elektronische Komponente 101, die in einem normalen Betrieb keine Wärme erzeugt, eine anormale Komponente ist, nicht durch die Wärme beeinflusst, die von der zweiten elektronischen Komponente 102 erzeugt wird, die in einem normalen Betrieb Wärme erzeugt.
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Wenn es möglich ist, optisch zu überprüfen, ob die erste elektronische Komponente 101, die in einem normalen Betrieb keine Wärme erzeugt, eine anormale Komponente ist, kann eine fehlerhafte Komponente während einer Herstellung der Platine 1 früher gefunden werden. Dies kann die Qualität der Platine 1 verbessern und die Verlustkosten der Platine 1 reduzieren. Dies kann auch die Zeit verkürzen, die erforderlich ist, um eine Ursache einer fehlerhaften Komponente in der Platine 1 zu untersuchen, und Arbeitsvorgänge zum Untersuchen der Ursache der fehlerhaften Komponente in der Platine 1 vereinfachen. Dies trägt zu einer Verbesserung der Produktivität der Platine 1 bei.
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Die Vorteile werden deutlich, wenn die Platine 1 eine Steuerungsplatine ist, die ein Leistungs-Halbleiterelement steuert. Der Grund, warum die Vorteile offensichtlich werden, wenn die Platine 1 die Steuerungsplatine ist, die ein Leistungs-Halbleiterelement steuert, lautet wie folgt: die Steuerungsplatine, die ein Leistungs-Halbleiterelement steuert, ist oft ein Produkt aus der Kleinserienproduktion vieler Modelle. Wenn die Platine 1 die Steuerungsplatine ist, die ein Leistungs-Halbleiterelement steuert, unterscheiden sich je nach dem Modell der Platine 1 somit oft Positionen, an denen elektronische Komponenten montiert sind. Folglich wird die Zeit, die erforderlich ist, um das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer fehlerhaften Komponente in der Platine 1 zu bestimmen, tendenziell verlängert.
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Die erste elektronische Komponente 101 ist vorzugsweise eine passive Komponente. Wenn die erste elektronische Komponente 101 eine passive Komponente ist, sollte das eine Temperatur anzeigende Harz 12 auf allein die passive Komponente aufgebracht werden. Dies kann die Zeit verkürzen, die erforderlich ist, um den Arbeitsvorgang zum Aufbringen des eine Temperatur anzeigenden Harzes 12 durchzuführen, und die zu verwendende Menge des eine Temperatur anzeigenden Harzes 12 reduzieren. Dies trägt ebenfalls zu einer Reduzierung der Kosten der Platine 1 bei.
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2 bis 4 sind vergrößerte Querschnittsansichten, die jeweils einen Teil der Platine gemäß der Ausführungsform 1 schematisch veranschaulichen. 2, 3 und 4 veranschaulichen das erste Beispiel, das zweite Beispiel bzw. das dritte Beispiel des eine Temperatur anzeigenden Harzes.
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Wie in 2 bis 4 veranschaulicht ist, umfasst das eine Temperatur anzeigende Harz 12 ein Harz 110 und ein eine Temperatur anzeigendes Material 111. Das eine Temperatur anzeigende Material wird beispielsweise auch als Indikatormaterial bezeichnet.
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Das eine Temperatur anzeigende Material 111 ist im Harz 110 eingebettet. Das eine Temperatur anzeigende Material 111 reagiert bei einer Temperatur, die höher als eine spezifische Temperatur, die höher als Raumtemperatur ist, oder gleich dieser ist. Beispielsweise schmilzt das eine Temperatur anzeigende Material 11 bei der Temperatur, die höher als die spezifische Temperatur oder gleich dieser ist. Wenn die erste elektronische Komponente 101 Wärme erzeugt, wird die von der ersten elektronischen Komponente 101 erzeugte Wärme zu dem eine Temperatur anzeigenden Material 111 geleitet. Die Temperatur des eine Temperatur anzeigenden Materials 111 wird höher als die spezifische Temperatur oder gleich dieser. Das eine Temperatur anzeigende Material 111 schmilzt dann. Wenn die Temperatur des eine Temperatur anzeigenden Materials 111 zu einer niedrigeren Temperatur als die spezifische Temperatur zurückkehrt und das eine Temperatur anzeigende Material 111 aushärtet, verändert sich das eine Temperatur anzeigende Harz 12 optisch.
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Das Harz 110 ist beispielsweise ein Polyolefinharz.
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Das eine Temperatur anzeigende Material 111 ist beispielsweise Wachs.
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In dem in 2 veranschaulichten ersten Beispiel ist das eine Temperatur anzeigende Material 111 partikelförmiges Wachs. Wenn das eine Temperatur anzeigende Material 111 partikelförmiges Wachs ist, wird das eine Temperatur anzeigende Material 111 in ein auszuhärtendes Harz so integriert, dass eine Mischung des auszuhärtenden Harzes und des eine Temperatur anzeigenden Materials 111 präpariert wird. Die präparierte Mischung wird aufgebracht, und die aufgebrachte Mischung härtet aus.
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In dem in 3 veranschaulichten zweiten Beispiel ist das eine Temperatur anzeigende Material 111 plattenförmiges Wachs. Da es in diesem Fall nicht notwendig ist, einen Arbeitsvorgang, um das eine Temperatur anzeigende Material 111 in das auszuhärtende Harz zu integrieren, durchzuführen, kann der Arbeitsvorgang zum Auftragen des eine Temperatur anzeigenden Harzes 12 vereinfacht werden. Dies trägt zu einer Verbesserung der Produktivität der Platine 1 bei.
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In dem in 4 veranschaulichten dritten Beispiel ist das eine Temperatur anzeigende Material 111 flockenartiges Wachs. Wenn das eine Temperatur anzeigende Material 111 flockenartiges Wachs ist, wird die Empfindlichkeit des eine Temperatur anzeigenden Harzes 12 gegenüber Temperaturänderungen verbessert.
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2 Vergleich zwischen Ausführungsform 1 und Referenzbeispiel
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9 zeigt Querschnittsansichten, die eine Platine eines Referenzbeispiels schematisch veranschaulichen. 9 (a) veranschaulicht einen Zustand, in dem keine der ersten elektronischen Komponente und der zweiten elektronischen Komponente Wärme erzeugt. 9 (b) veranschaulicht einen Zustand, in dem die erste elektronische Komponente keine Wärme erzeugt, und die zweite elektronische Komponente Wärme erzeugt.
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In der Platine 1 gemäß der Ausführungsform 1 in 1 wird das eine Temperatur anzeigende Harz 12 nicht auf die zweite elektronische Komponente 102, sondern auf die erste elektronische Komponente 101 aufgebracht. Somit kommt das eine Temperatur anzeigende Harz 12 nicht mit der zweiten elektronischen Komponente 102, sondern der ersten elektronischen Komponente 101 in Kontakt. Wenn die zweite elektronische Komponente 102 Wärme erzeugt, verändert sich das eine Temperatur anzeigende Harz 12 optisch nicht. Wenn jedoch die erste elektronische Komponente 101 Wärme erzeugt, verändert sich das eine Temperatur anzeigende Harz 12 optisch. Somit ist es möglich, ungeachtet davon, ob die zweite elektronische Komponente 102 Wärme erzeugt, optisch zu überprüfen, ob die erste elektronische Komponente 102 Wärme erzeugt.
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Im Gegensatz dazu wird in einer Platine 9 des Referenzbeispiels in 9 das eine Temperatur anzeigende Harz 12 auf sowohl die erste elektronische Komponente 101 als auch die zweite elektronische Komponente 102 aufgebracht. Somit kommt das eine Temperatur anzeigende Harz 12 mit der ersten elektronischen Komponente 101 und der zweiten elektronischen Komponente 102 in Kontakt. Wenn die elektronische Komponente 102 Wärme erzeugt, verändert sich somit das eine Temperatur anzeigende Harz 12 optisch, wie in 9 (b) veranschaulicht ist, ungeachtet davon, ob die erste elektronische Komponente 101 Wärme erzeugt. Somit ist es unmöglich, ungeachtet davon, ob die zweite elektronische Komponente 102 Wärme erzeugt, optisch zu überprüfen, ob die erste elektronische Komponente 101 Wärme erzeugt.
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3 Ausführungsform 2
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5 zeigt Draufsichten, die eine Platine gemäß einer Ausführungsform 2 schematisch veranschaulichen. 5 (a) veranschaulicht einen Zustand, bevor ein thermischer Belastungstest an der Platine durchgeführt wird. 5 (b) veranschaulicht einen Zustand, nachdem ein thermischer Belastungstest an der Platine durchgeführt wurde.
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Eine Platine 2 gemäß der Ausführungsform 2 in 5 unterscheidet sich vorwiegend in den folgenden Punkten von der Platine 1 gemäß der Ausführungsform 1 in 1. Die in der Platine 1 gemäß der Ausführungsform 1 verwendeten Strukturen werden für jene der Platine 2 gemäß der Ausführungsform 2 verwendet, welche unten nicht beschrieben sind.
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In der Platine 1 gemäß der Ausführungsform 1 wird das eine Temperatur anzeigende Harz 12 nicht auf die zweite elektronische Komponente 102, die in der Vielzahl elektronischer Komponenten 11 enthalten ist, sondern auf die erste elektronische Komponente 101, die in der Vielzahl elektronischer Komponenten 11 enthalten ist, aufgebracht. Folglich kommt das eine Temperatur anzeigende Harz 12 nicht mit der zweiten elektronischen Komponente 102, sondern der ersten elektronischen Komponente 101 in Kontakt.
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Im Gegensatz dazu wird in der Platine 2 gemäß der Ausführungsform 2 das eine Temperatur anzeigende Harz 12 nicht auf die Vielzahl elektronischer Komponenten 11, sondern auf die Leiterplatte 10 aufgebracht. Somit kommt das eine Temperatur anzeigende Harz 12 nicht mit der Vielzahl elektronischer Komponenten 11, sondern der Leiterplatte 10 in Kontakt.
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Wenn irgendeine der Vielzahl elektronischer Komponenten 11 Wärme erzeugt, verändert sich somit das eine Temperatur anzeigende Harz 12 optisch nicht. Wenn jedoch die Platine 1 Wärme ausgesetzt wird, verändert sich das eine Temperatur anzeigende Harz 12 optisch, wie in 5 (b) veranschaulicht ist. Somit ist es möglich, ungeachtet davon, ob irgendeine der Vielzahl elektronischer Komponenten 11 Wärme erzeugt, optisch zu überprüfen, ob die Platine 1 Wärme ausgesetzt ist.
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Das eine Temperatur anzeigende Harz 12 kommt nicht mit der Vielzahl elektronischer Komponenten 11, sondern der Leiterplatte 10 in Kontakt. Somit kommt das eine Temperatur anzeigende Harz 12 nicht mit einem Teilbereich der Platine 1, dessen Temperatur ansteigen kann, außer wenn ein thermischer Belastungstest an dem Teilbereich durchgeführt wird, sondern einem Teilbereich der Platine 1 in Kontakt, dessen Temperatur ansteigt, wenn ein thermischer Belastungstest an dem Teilbereich durchgeführt wird. Wenn an der Platine 1 ein thermischer Belastungstest durchgeführt wird, wird die durch den thermischen Belastungstest auf die Platine 1 angewendete Wärme zu dem eine Temperatur anzeigenden Material 111 geleitet. Die Temperatur des eine Temperatur anzeigenden Materials 111 wird höher als Raumtemperaturen. Das eine Temperatur anzeigende Material 111 schmilzt dann. Wenn die Temperatur des eine Temperatur anzeigenden Materials 111 zu Raumtemperaturen zurückkehrt und das eine Temperatur anzeigende Material 111 aushärtet, verändert sich das eine Temperatur anzeigende Harz 12 optisch. Ob ein thermischer Belastungstest an der Platine 1 durchgeführt wurde, kann somit bestimmt werden, indem optisch überprüft wird, ob die Platine 1 Wärme ausgesetzt wird. Dies trägt dazu bei, zu vermeiden, dass bei der Herstellung der Platine 1 ein Prozess zum Durchführen eines thermischen Belastungstests ausgelassen wird.
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4 Ausführungsform 3
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6 veranschaulicht schematisch eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform 3.
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Eine Halbleitervorrichtung 3 gemäß der Ausführungsform 3 in 6 ist ein Leistungshalbleiter, zum Beispiel ein Halbleitermodul oder eine einzelne Halbleiterkomponente, die ein Halbleiterelement 30 enthält, wie in 6 (a) veranschaulicht ist. Das Halbleiterelement 30 ist zum Beispiel ein Schaltelement oder eine Diode.
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Die Halbleitervorrichtung 3 enthält die Platine 2 gemäß der Ausführungsform 2. Die Halbleitervorrichtung 3 kann anstelle der Platine 2 gemäß der Ausführungsform 2 die Platine 1 gemäß der Ausführungsform 1 enthalten. Die Platine 2 ist in der Halbleitervorrichtung 3 eingebettet.
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Die Halbleitervorrichtung 3 weist eine Ummantelung 31 auf. Die Ummantelung 31 enthält vorzugsweise eine Öffnung 300, die dem eine Temperatur anzeigenden Harz 12 gegenüberliegt. Die Öffnung 300 ist eine Öffnung zum Überprüfen eines Zustands des eine Temperatur anzeigenden Harzes 12. Somit kann das eine Temperatur anzeigende Harz 12 durch die Öffnung 300 von außerhalb der Ummantelung 31 optisch erkannt werden. Dies ermöglicht eine Überprüfung des Zustands des eine Temperatur anzeigenden Harzes 12, nachdem die Halbleitervorrichtung 3 zusammengebaut ist und die Platine 2 in der Halbleitervorrichtung 3 eingebettet ist. Ob ein thermischer Belastungstest an der Platine 1 durchgeführt wurde, kann überdies bestimmt werden, indem optisch überprüft wird, ob die Platine 1 Wärme ausgesetzt ist. Der Zustand des eine Temperatur anzeigenden Harzes 12 kann somit als Beleg genutzt werden, der einem Bestimmungsort der Halbleitervorrichtung 3 präsentiert werden soll, um zu zeigen, dass der thermische Belastungstest an der Platine 1 durchgeführt wurde.
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Das Halbleiterelement 30 ist vorzugsweise ein Halbleiterelement, das einen Halbleiter mit breiter Bandlücke enthält. Beispiele des Halbleiters mit breiter Bandlücke schließen Siliziumcarbid (SiC), Galliumnitrid (GaN) und Diamant (C) ein. Der Halbleiter mit breiter Bandlücke wie etwa Siliziumcarbid (SiC), Galliumnitrid (GaN) oder Diamant (C) hat eine breitere Bandlücke als jene eines Halbleiters wie etwa Silizium (Si). Selbst wenn es unter einer Hochtemperaturumgebung verwendet wird, kann das Halbleiterelement, das den Halbleiter mit breiter Bandlücke enthält, die Lebensdauer für ein Ultraschall-Bonding von Elektroden stabil bzw. zuverlässig aufweisen. Darüber hinaus kann der vom Halbleiterelement eingenommene Raum reduziert werden, was die Halbleitervorrichtung 3 verkleinern und deren Gewicht reduzieren kann.
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5 Ausführungsform 4
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In einer Ausführungsform 4 wird die Platine 1 gemäß der Ausführungsform 1 oder die Platine 2 gemäß der Ausführungsform 2 oder die Halbleitervorrichtung 3 gemäß der Ausführungsform 3 für einen Leistungswandler verwendet. Der Leistungswandler, für den die Platine 1 gemäß der Ausführungsform 1 oder die Platine 2 gemäß der Ausführungsform 2 oder die Halbleitervorrichtung 3 gemäß der Ausführungsform 3 verwendet wird, ist nicht auf einen besonderen Leistungswandler beschränkt. Die Ausführungsform 4 wird einen Dreiphasen-Inverter beschreiben, für den die Platine 1 gemäß der Ausführungsform 1 oder die Platine 2 gemäß der Ausführungsform 2 oder die Halbleitervorrichtung 3 gemäß der Ausführungsform 3 verwendet wird.
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7 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Leistungsumwandlungssystems gemäß der Ausführungsform 4 veranschaulicht.
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Das in 7 veranschaulichte Leistungsumwandlungssystem enthält eine Stromversorgung 40, einen Leistungswandler 41 und eine Last 42. Die Stromversorgung 40, die eine DC-Stromversorgung ist, stellt dem Leistungswandler 41 DC-Leistung bereit. Die Stromversorgung 40 kann verschiedene Arten von Komponenten wie etwa ein Gleichstromsystem, eine Solarbatterie oder eine Speicherbatterie enthalten und kann eine mit einem AC-System oder einem AC/DC-Wandler verbundene gleichrichtende Schaltung enthalten. Die Stromversorgung 40 kann einen DC/DC-Wandler enthalten, der eine von einem Gleichstromsystem abgegebene DC-Leistung in eine vorbestimmte Leistung umwandelt.
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Der Leistungswandler 41, der ein zwischen die Stromversorgung 40 und die Last 42 geschalteter Dreiphasen-Inverter ist, wandelt die von der Stromversorgung 40 bereitgestellte DC-Leistung in die AC-Leistung um, um der Last 42 die AC-Leistung bereitzustellen. Wie in 7 veranschaulicht ist, enthält der Leistungswandler 41 eine Hauptumwandlungsschaltung 400, die die DC-Leistung in die AC-Leistung umwandelt, um die AC-Leistung abzugeben, eine Ansteuerschaltung 401, die ein Ansteuersignal zum Ansteuern jedes Schaltelements in der Hauptumwandlungsschaltung 400 abgibt, und eine Steuerungsschaltung 402, die an die Ansteuerschaltung 401 ein Steuerungssignal zum Steuern der Ansteuerschaltung 401 abgibt. Zumindest eine der Hauptumwandlungsschaltung 400, der Ansteuerschaltung 401 und der Steuerungsschaltung 402 kann die Platine 1 gemäß der Ausführungsform 1 oder die Platine 2 gemäß der Ausführungsform 2 enthalten.
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Die Last 42 ist ein Dreiphasen-Elektromotor, der von der vom Leistungswandler 41 bereitgestellten AC-Leistung angetrieben wird. Die Last 42 ist nicht auf eine spezifische Nutzung beschränkt, sondern ist ein an verschiedenen Arten elektrischer Vorrichtungen montierter Elektromotor. So wird die Last 42 als Elektromotor für zum Beispiel einen Hybridwagen, einen Elektrowagen, ein Schienenfahrzeug, ein Lift oder ein Klimaanlagengerät verwendet.
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Der Leistungswandler 41 wird hier im Folgenden im Detail beschrieben. Die Hauptumwandlungsschaltung 400 enthält Schaltelemente und Freilaufdioden (nicht veranschaulicht). Ein Schalten des Schaltelements veranlasst, dass die von der Stromversorgung 40 bereitgestellte DC-Leistung in die AC-Leistung umgewandelt wird. Die AC-Leistung wird dann der Last 42 bereitgestellt. Die spezifische Schaltungskonfiguration der Hauptumwandlungsschaltung 400 ist von unterschiedlicher Art. Die Hauptumwandlungsschaltung 400 gemäß der Ausführungsform 4 ist eine Dreiphasen-Vollbrückenschaltung mit zwei Niveaus und kann sechs Schaltelemente und sechs Freilaufdioden enthalten, die mit den jeweiligen Schaltelementen antiparallel verbunden sind. Jedes der Schaltelemente der Hauptumwandlungsschaltung 400 kann die Platine 1 gemäß der Ausführungsform 1 oder die Platine 2 gemäß der Ausführungsform 2 enthalten. Die Halbleitervorrichtung 3 gemäß der Ausführungsform 3 kann für jedes der Schaltelemente der Hauptumwandlungsschaltung 400 verwendet werden. Die sechs Schaltelemente bilden drei Paare oberer und unterer Arme, wobei in jedem Paar davon die zwei Schaltelemente in Reihe miteinander verbunden sind. Die drei Paare oberer und unterer Arme bilden die jeweiligen Phasen (U-Phase, V-Phase und W-Phase) der Vollbrückenschaltung. Ausgangsanschlüsse der jeweiligen Paare oberer und unterer Arme, d. h. drei Ausgangsanschlüsse, der Hauptumwandlungsschaltung 400 sind mit der Last 42 verbunden.
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Die Ansteuerschaltung 401 erzeugt Ansteuersignale zum Ansteuern der Schaltelemente der Hauptumwandlungsschaltung 400 und stellt die Ansteuersignale Steuerelektroden der Schaltelemente der Hauptumwandlungsschaltung 400 bereit. Konkret gibt die Ansteuerschaltung 401 an die Steuerelektroden der Schaltelemente entsprechend dem Steuerungssignal von der Steuerungsschaltung 402, die später beschrieben werden soll, das Ansteuersignal, um das Schaltelement in einen EIN-Zustand zu schalten, und das Ansteuersignal, um das Schaltelement in einen AUS-Zustand zu schalten, ab. Das Ansteuersignal ist ein Spannungssignal (EIN-Signal), das höher als eine Schwellenspannung des Schaltelements oder gleich dieser ist, wenn das Schaltelement im EIN-Zustand gehalten wird. Das Ansteuersignal ist ein Spannungssignal (AUS-Signal), das niedriger als die Schwellenspannung des Schaltelements oder gleich dieser ist, wenn das Schaltelement im AUS-Zustand gehalten wird.
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Die Steuerungsschaltung 402 steuert die Schaltelemente der Hauptumwandlungsschaltung 400, so dass der Last 42 eine gewünschte Leistung bereitgestellt wird. Konkret berechnet die Steuerungsschaltung 402 einen Zeitpunkt (EIN-Zeit), zu dem jedes der Schaltelemente der Hauptumwandlungsschaltung 400 in den EIN-Zustand eintreten sollte, basierend auf der der Last 42 bereitzustellenden Leistung. Beispielsweise kann die Steuerungsschaltung 402 die Hauptumwandlungsschaltung 400 steuern, indem eine PWM-Steuerung zum Modulieren der EIN-Zeit der Schaltelemente entsprechend der abzugebenden Spannung durchgeführt wird. Die Steuerungsschaltung 402 gibt dann eine Steuerungsanweisung (Steuerungssignal) an die Ansteuerschaltung 401 aus, so dass zu einem jeweiligen Zeitpunkt die Ansteuerschaltung 401 das EIN-Signal an das Schaltelement abgibt, das in den EIN-Zustand eintreten soll, und das AUS-Signal an das Schaltelement abgibt, das in den AUS-Zustand eintreten soll. Die Ansteuerschaltung 401 gibt entsprechend diesem Steuerungssignal das EIN-Signal oder das AUS-Signal als das Ansteuersignal an die Steuerelektrode jedes der Schaltelemente ab.
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Da zumindest eine der Hauptumwandlungsschaltung 400, der Ansteuerschaltung 401 und der Steuerungsschaltung 402 die Platine 1 gemäß der Ausführungsform 1 oder die Platine 2 gemäß der Ausführungsform 2 im Leistungswandler gemäß der Ausführungsform 4 enthält, ist es möglich, ungeachtet davon, ob die zweite elektronische Komponente 102 Wärme erzeugt, optisch zu überprüfen, ob die erste elektronische Komponente 101 Wärme erzeugt, oder ungeachtet davon, ob irgendeine der Vielzahl elektronischer Komponenten 11 Wärme erzeugt, optisch zu überprüfen, ob die Platine 2 Wärme ausgesetzt ist.
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Obgleich die Ausführungsform 4 ein Beispiel zum Anwenden der Platine 1 gemäß der Ausführungsform 1 oder der Platine 2 gemäß der Ausführungsform 2 oder der Halbleitervorrichtung 3 gemäß der Ausführungsform 3 für einen Dreiphasen-Inverter mit zwei Niveaus beschreibt, kann die Platine 1 gemäß der Ausführungsform 1 oder die Platine 2 gemäß der Ausführungsform 2 oder die Halbleitervorrichtung 3 gemäß der Ausführungsform 3 nicht auf den Dreiphasen-Inverter beschränkt, sondern für verschiedene Leistungswandler verwendet werden. Obgleich die Ausführungsform 4 den Leistungswandler mit zwei Niveaus beschreibt, kann der Leistungswandler drei oder mehr Niveaus aufweisen. Die Platine 1 gemäß der Ausführungsform 1 oder die Platine 2 gemäß der Ausführungsform 2 oder die Halbleitervorrichtung 3 gemäß der Ausführungsform 3 kann ein Einphasen-Inverter sein, wenn einer einphasigen Last die Leistung bereitgestellt wird. Außerdem ist die Platine 1 gemäß der Ausführungsform 1 oder die Platine 2 gemäß der Ausführungsform 2 oder die Halbleitervorrichtung 3 gemäß der Ausführungsform 3 auch für einen DC/DC-Wandler oder einen AC/DC-Wandler verwendbar, wenn beispielsweise einer DC-Last die Leistung bereitgestellt wird.
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In dem Leistungswandler, für den die Platine 1 gemäß der Ausführungsform 1 oder die Platine 2 gemäß der Ausführungsform 2 oder die Halbleitervorrichtung 3 gemäß der Ausführungsform 3 verwendet wird, ist die Last nicht auf den Elektromotor wie oben beschrieben beschränkt. Der Leistungswandler kann auch als Stromversorgungsvorrichtung einer Elektroerosionsmaschine, einer Laserstrahlmaschine, einer Kochvorrichtung mit Induktionsheizung oder eines kontaktlosen Stromeinspeisungssystems verwendet werden und kann ferner als Leistungskonditionierer beispielsweise eines Solarenergiesystems oder eines Systems zur Speicherung von Elektrizität verwendet werden.
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Wenn die verkleinerte und leichtere Halbleitervorrichtung für den Leistungswandler 41 gemäß der Ausführungsform 4 verwendet wird, kann beispielsweise ein Kühler der Hauptumwandlungsschaltung 400 verkleinert werden und leichter werden. Darüber hinaus kann die Betriebssicherheit des Leistungswandlers 41 gesteigert werden und kann die von der Hauptumwandlungsschaltung 400 verbrauchte Energie reduziert werden.
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6 Ausführungsform 5
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8 ist eine Seitenansicht, die ein sich bewegendes Objekt gemäß einer Ausführungsform 5 schematisch veranschaulicht.
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Das in 8 veranschaulichte, sich bewegende Objekt 5 ist ein Zug. Das sich bewegende Objekt 5 kann auch etwas anderes als ein Zug sein. Beispiele des sich bewegenden Objekts 5 können ein Kraftfahrzeug, ein Schiff, ein Fahrrad mit Hilfsmotor und einen elektrischen Rollstuhl einschließen.
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Das sich bewegende Objekt 5 enthält den Leistungswandler 41 gemäß der Ausführungsform 4. Das sich bewegende Objekt 5 treibt unter Ausnutzung der durch den Leistungswandler 41 umgewandelten Leistung beispielsweise einen Motor an.
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Eine Verwendung der verkleinerten und leichteren Halbleitervorrichtung für den Leistungswandler 41 gemäß der Ausführungsform 4 kann das sich bewegende Objekt verkleinern und dessen Gewicht reduzieren, den Wirkungsgrad des sich bewegenden Objekts 5 erhöhen und die Leistungskapazität des sich bewegenden Objekts 5 erhöhen.
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Innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung können Ausführungsformen frei kombiniert und geeignet modifiziert oder weggelassen werden.
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Obgleich die vorliegende Erfindung im Detail beschrieben ist, ist die vorhergehende Beschreibung in allen Aspekten veranschaulichend und schränkt die Erfindung nicht ein. Daher können zahlreiche Modifikationen und Variationen, die noch nicht beispielhaft beschrieben wurden, entwickelt werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Platine,
- 10
- Leiterplatte,
- 11
- Vielzahl elektronischer Komponenten,
- 12
- Temperatur anzeigendes Harz,
- 101
- erste elektronische Komponente,
- 102
- zweite elektronische Komponente,
- 110
- Harz,
- 111
- Temperatur anzeigendes Material,
- 2
- Platine,
- 3
- Halbleitervorrichtung,
- 31
- Ummantelung,
- 300
- Öffnung,
- 41
- Leistungswandler,
- 400
- Hauptumwandlungsschaltung,
- 401
- Ansteuerschaltung,
- 402
- Steuerungsschaltung,
- 5
- sich bewegendes Objekt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP H1112123 [0006]
- JP 59126643 [0006]
