JP3493422B1 - 半被覆ダイオードと太陽電池モジュール用端子ボックス - Google Patents
半被覆ダイオードと太陽電池モジュール用端子ボックスInfo
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Abstract
実装時の位置決めが容易なダイオードを得る。 【解決手段】 平板状のN側リード端子11の表面に、
ダイオードチップ1のN型半導体の電極面を接続し、N
側リード端子の一部分を裏面側に折り曲げ、P側リード
端子13に、ダイオードチップのP型半導体の電極面を
接続し、前記P側リード端子の他方端部をN側リード端
子の一部分と同方向に折り曲げ、ダイオードチップを樹
脂で被覆15したものであり、被覆の平面方向範囲はダ
イオードチップの周囲2a、2bを越え、N側リード端
子の折り曲げ部直前、かつ、前記P側リード端子の折り
曲げ部直前までの一定範囲であり、また、被覆の縦方向
範囲は、P側リード端子の表面より一定距離上方からN
側リード端子裏面と同一面までの範囲である半被覆ダイ
オード。
Description
ダイオードと、太陽電池モジュールを相互に接続する際
に使用する端子ボックスに関するものである。
電池モジュールを直列又は並列に接続して構成される。
この接続にあたり、太陽電池モジュールのプラス出力電
極とマイナス出力電極間に逆流防止用バイパスダイオー
ドが使用される。
pn接合のダイオードチップとダイオードチップに接続
されたピン状のリード端子からなりダイオードチップ部
分が樹脂で被覆されている(以下、パッケージダイオー
ドという)。また、図1に示す、pn接合チップとリー
ド端子が開放状態のダイオードも使用されている(以
下、ベアチップダイオードという)。図1中(a)は平
面図、(b)は側面図である。図中、1はダイオードチ
ップである。ダイオードチップ1にN側リード端子91
とP側リード端子93が半田付けされている。92はN
側リード端子91に開けられた位置決め用の穴である。
と発熱する。パッケージダイオードは、ダイオードチッ
プが樹脂で被覆されており熱を放熱することが困難であ
る。また、リード端子がピン状であるため熱伝導性が悪
く、リード端子を伝導しての放熱も困難である。このた
め、ダイオードの耐久性が悪くなる問題点がある。
撃に弱く、実装前、実装中、さらには、他の部品の実装
や水密にするための樹脂充填など実装後の取り扱いに注
意が必要である。また、リード端子が平板状であるため
に位置決めが困難である。この点を解決するために、位
置決め用の穴92が設けられてはいるが、上記取り扱い
の難点と相まって、端子ボックスなどに実装する場合の
半田付け作業に困難を伴う。さらに、半田付けを行う相
手側の端子板などの放熱効果が高く、高熱量の半田コテ
を使用せざるを得ない場合には、ベアチップ側のダイオ
ードチップとリード端子を接続している半田が溶融し、
ダイオードチップが剥離する場合も起こり得る。
て、機械的衝撃に強く、取り扱いが容易なダイオードを
得ることを課題とする。また、本発明は実装時の位置決
めが容易なダイオードを得ることを課題とする。さら
に、本発明は実装時にベアチップとリード端子を接続し
ている半田が溶融しても、ダイオードチップが剥離しな
いダイオードを得ることを課題とする。また、本発明の
課題は、作成が容易で耐久性がある太陽電池モジュール
接続用の端子ボックスを得ることにある。さらに、本発
明の課題は、長期間安定して出力を取り出すことが出来
る太陽電池モジュールの出力取り出し方法を得ることに
ある。
めに、請求項1の半被覆ダイオードは、平板状のP型半
導体に平板状のN型半導体を接合したpn接合構造の平
板状ダイオードにおいて、平板状のN側リード端子の一
方端部であるダイオード接続端表面に、前記ダイオード
のN型半導体の電極面を接続し、前記N側リード端子の
他方端部と、前記ダイオードのN側リード端子平面への
投影輪郭線の中で前記他方端部側にある輪郭線との間に
位置する脚折り曲げ点で、N側リード端子の一部分を裏
面側に折り曲げ、前記N側リード端子のダイオード接続
端から前記脚折り曲げ点までの幅方向長さは、前記接続
されたダイオードの同一方向長さよりも長いものであ
り、P側リード端子の一方端部に、前記ダイオードのP
型半導体の電極面を接続し、前記P側リード端子の他方
端部を前記N側リード端子の一部分と同方向に折り曲
げ、前記ダイオードを樹脂で被覆したものであり、前記
被覆の前記ダイオード平面に平行な方向範囲は前記ダイ
オードの周囲を越え、前記N側リード端子の脚折り曲げ
点直前、かつ、前記P側リード端子の折り曲げ部直前ま
での一定範囲であり、前記被覆の前記ダイオード平面に
垂直な方向範囲は、P側リード端子の表面よりから一定
距離上方から前記N側リード端子裏面と同一面までの範
囲であることを特徴とする。
ード端子の方向は自由に定めることができる。したがっ
て、N側リード端子、ダイオードチップ、P側リード端
子を直列に位置付けることも出来るし、ダイオードチッ
プを交点にして、N側リード端子とP側リード端子が9
0度の方向に向かうように位置付けることも出来る。本
発明において、N側リード端子に脚部を設けるための折
り曲げ線は、N側リード端子の短辺方向と平行にしても
良く、長辺方向と平行にしても良い。
クスは、請求項1に記載の半被覆ダイオードを太陽電池
モジュールの逆流防止用バイパスダイオードに用いたこ
とを特徴とする。請求項3の太陽電池モジュールの出力
取り出し方法は、太陽電池モジュールの出力取り出し方
法において、太陽電池モジュールのプラス出力電極とマ
イナス出力電極の間に、逆流防止用バイパスダイオード
として請求項1に記載の半被覆ダイオードを使用し、前
記プラス出力電極とマイナス出力電極から電力を取り出
すことを特徴とする。
ド端子の一部とP側リード端子の先端部が折り曲げられ
て脚部となっている。本半被覆ダイオードを実装する接
続相手側端子にこの脚部を係合する穴を開けておけば、
実装時の位置決めが容易となる。本発明にかかる半被覆
ダイオードは、ダイオードチップとリード端子の大部分
が被覆で覆われているために、機械的衝撃に対して強度
が向上する。また、被覆によりダイオードチップとリー
ド端子の位置関係が保たれているので、実装時にダイオ
ードチップとリード端子間を接続する半田が溶融しても
剥離することが無い。
半導体の発熱に起因する。本発明にかかる半被覆ダイオ
ードのN側リード端子は、平板状であり面積が広く、ま
たN側リード端子の裏面は被覆がないので、N型半導体
の熱がN側リード端子から放熱される。N側リード端子
の一部分を折り曲げて脚部を構成していることに起因し
て、リード端子の裏面は折り曲げ部分周辺と他の部分に
微小な段差が生じる。接続相手側端子は通常平面であ
り、N側リード端子と接続相手側端子は密着しない。こ
こに半田付けを行うと、微小間隔部分に溶融した半田が
浸入し、半田付けの面積が増大する作用がもたらされ
る。半田付け面積が増大するので、ダイオードチップの
熱は、リード端子を伝導し、半田付け面を通過して接続
相手側端子にも伝導し、接続相手側端子もまた、放熱手
段として作用する。
で、太陽電池モジュールのプラス出力電極とマイナス出
力電極の間に逆流防止用バイパスダイオードとして、当
該出力電極と共に、太陽電池モジュールの一部として組
み込むことができる。また、このように組み込んだパイ
パスダイオードは、太陽電池モジュールのガラス板のた
わみなどに起因する機械的衝撃に耐える程度が高まる。
太陽電池モジュールに半被覆ダイオードと当該出力電極
を組み込むと、太陽電池モジュール用端子ボックスは不
要になり、接続線、接続部分が少なくなり、容積の減少
と信頼性の向上に寄与する。
かる半被覆ダイオード、太陽電池モジュール接続用端子
ボックス、太陽電池の出力取り出し方法をさらに説明す
る。この発明の実施例に記載されている部材や部分の寸
法、材質、形状、その相対位置などは、とくに特定的な
記載のない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定
する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。
41は太陽電池モジュールであり、矢印42は太陽電池
モジュール41の表面を示し、矢印43は裏面を示す。
太陽電池モジュール41の表面が太陽光を受けると発電
され、その電力は太陽電池モジュール41の側面に取り
付けられた端子ボックス44を経由して、外部接続用ケ
ーブル45から出力される。46は、外部接続用ケーブ
ル45のコネクタである。端子ボックス44内には、逆
流防止用の半被覆ダイオードが取り付けられている。
1の裏面に取り付けられることもある。複数の太陽電池
モジュールの出力電力は直列に接続して取り出されるこ
ともあり、並列に接続して取り出されることもある。
図4は、半被覆ダイオードの実装状態を示す斜視図であ
る。
面図であり、(b)は半被覆ダイオード6の側面図であ
る。半被覆ダイオード6は、平板状のN側リード端子1
1の一方端部表面にダイオードチップ1を載せ、N側リ
ード端子11とダイオードチップ1のN型半導体端子を
半田付けで結合している。P側リード端子13のダイオ
ードチップ接続側は、正方形状の頭部となっている(第
4図を参照)。ダイオードチップ1の上面(P型半導体
端子)に上記頭部を重ねて、P側リード端子13を半田
付けで結合している。N側リード端子11の他方端部に
は、2本の切り込み線19a、19bを設け、この切り
込み線にはさまれたN側リード端子11の部分を下に折
り曲げて、脚部12が形成されている。
で形成することが出来る。図5(a)〜(h)はN側リ
ード端子の説明図である。
のN側リード端子11を脚折り曲げ点62を含む線分上
で裏面方向に折り曲げて脚部121を形成したものであ
る。65は、N側リード端子11のダイオード接続端部
に対する他方端部である。66はダイオード1のN側リ
ード端子平面への投影線の一部であって、他方端部65
側に位置する輪郭線である。折り曲げ点62は他方端部
65と輪郭線66の間に位置する。
リード端子の端部を脚折り曲げ点62を含む線分上で切
り取り、幅方向の中央部に脚部122を形成したもので
ある。(c)に示すN側リード端子脚部は、N側リード
端子の端部を脚折り曲げ点62を含む線分上で切り取
り、幅方向の側端部に脚部123を形成したものであ
る。(d)に示すN側リード端子脚部は、N側リード端
子の端部からその長辺方向に1本の切り込み線を入れ、
切り込み線と長辺に挟まれた部分を脚折り曲げ点62を
含む線分で折り曲げ、脚部124を形成したものであ
る。
リード端子の端部からその短辺方向に1本の切り込み線
を入れ、切り込み線と短辺に挟まれた部分を折り曲げ、
脚部125を形成したものである。この場合、本発明に
いう脚折り曲げ点62は、当該折り曲げ線上であって、
ダイオードチップ1側の点をいう。(f)に示すN側リ
ード端子脚部は、N側リード端子の端部からその短辺方
向に2本の切り込み線を入れ、2本の切り込み線に挟ま
れた部分を折り曲げ、脚部126を形成したものであ
る。この場合、本発明にいう脚折り曲げ点62は、当該
折り曲げ線上であって、ダイオードチップ1側の点をい
う。
リード端子の長手方向でダイオード1の輪郭線66に近
い位置に、N側リード端子の端部からその短辺方向に2
本の切り込み線を入れ、2本の切り込み線に挟まれた部
分を折り曲げ、脚部127を形成したものである。この
場合、本発明にいう脚折り曲げ点62は、当該折り曲げ
線上であって、ダイオードチップ1側の点をいう。
(h)に示すN側リード端子脚部は、ダイオード1の輪
郭線66と他方端部65の中間点付近であって、N側リ
ード端子の長辺部分に2本の脚部128a、128bを
形成したものである。この場合、本発明にいう脚折り曲
げ点62は、当該折り曲げ線上であって、ダイオードチ
ップ1側の点をいう。
側端子に設ける穴を簡易に設ける観点から、脚部12、
脚部122、脚部123、脚部124、脚部125、脚
部126、脚部127が好ましい。また、半被覆ダイオ
ード実装時に、半田がN側リード端子の幅方向の両側に
広がる観点から、脚部が幅方向の中央部にあるもの、す
なわち脚部12、脚部122、脚部125、脚部12
6、脚部127が好ましい。さらに、放熱のために使用
可能なN側リード端子の面拡大、ひいては半田がN側リ
ード端子の長手方向の両側に広がり放熱のために使用可
能な接続相手側端子との接触面拡大の観点から、脚部は
N側リード端子の長手方向の中間部に設けられるもの、
すなわち脚部12、脚部126、脚部127、脚部12
8a、128bが好ましい。また、N側リード端子の材
料節約の観点からは、脚部12、脚部124、脚部12
5、脚部126、脚部127が好ましい。さらにまた、
1のN側リード端子に設ける脚部は単一でも良く、例え
ば脚部128a、128bのように複数設けても良い。
半被覆ダイオードを実装するときに、相手側端子に設け
る穴を簡易に設ける観点からは、1のN側リード端子に
設ける脚部は単一が好ましい。
端子の幅方向長さを示す。矢印64は、N側リード端子
11に接続されたダイオードチップのN側リード端子の
幅方向長さである。N側リード端子の幅方向長さ(矢印
63)は、ダイオードチップ1の幅方向長さ(矢印6
4)よりも長い。このようにして、ダイオードチップの
N型半導体電極の全面をN側リード端子に接触させてい
る。N側リード端子の幅方向長さの最大値は、半被覆ダ
イオードの全体大きさ、放熱性能、ダイオードチップの
大きさが異なってもN側リード端子部品の共通化を図る
などの観点から定められる。N側リード端子の幅方向長
さ(矢印63)の最大は、ダイオードチップ1の幅方向
長さ(矢印64)に比較して、通常10倍、好ましくは
6倍、より好ましくは2倍である。
N側リード端子の短辺と面一にして取り付けることが半
被覆ダイオードの小型化の観点から望ましい。しかし、
N側リード端子の短辺から距離をおいて、ダイオードチ
ップを取り付けることもできる。このようにすれば、小
型化は犠牲になるが放熱の観点からは好ましい。P側リ
ード端子13の他方端部は、下向きに折り曲げられ、す
なわち、N側リード端子脚部12の折り曲げと同方向に
折り曲げられ、折り曲げ脚部14が形成されている。
mm〜10mm程度の正方形状、正6角形状、正8角形
状のものである。本実施例では一辺5.5mmの正方形
状のダイオードチップを使用し、N側リード端子11は
厚さ0.4mm、幅6mmの銅板を使用した。脚部の幅
は1mmとした。P側リード端子13は厚さ0.4m
m、幅1mmの銅板を使用し、頭部の一辺は4mmとし
た。
被覆15はエポキシ樹脂、フェノール樹脂などが使用で
きる。矢印17は被覆15のN側リード端子脚部12側
の端面である。端面17はダイオードチップの一方端部
2bから脚部12の近傍までの間で任意の位置に定める
ことができる。矢印18は被覆15のP側リード端子脚
部14側の端面である。端面18はダイオードチップの
他方端部2aから脚部14の近傍までの間で任意の位置
に定めることができる。被覆端部18とダイオードの端
部2aの距離を大きくすると半被覆ダイオードの横方向
(図3(b)において紙面左右方向)への対引張り力が
向上する。
向の、被覆15の端面である。端面31、32はダイオ
ード端部2c、2dとN側リード端子長手辺33、34
を越える任意の位置に定めることができる。矢印31と
矢印32の間隔は、通常は、N側リード端子の幅方向の
間隔である線63の長さの2倍以下とする。矢印16は
被覆15の表面端部を示している。被覆15の表面はP
側リード端子13の表面よりも上部にあり、P側リード
端子13、ダイオードチップ1、N側リード端子11の
表面を覆っている。N側リード端子11の裏面は被覆さ
れておらず、N型半導体で発生する熱をN側リード端子
11の裏面から放熱するのに好適な構造となっている。
本実施例において、被覆15の大きさは、図3(a)に
おいて、紙面横方向が10mm、縦方向が8mmであ
り、また、厚さ2mmである。
について説明する。21は太陽電池のプラス側出力を中
継する端子板である。22は太陽電池のマイナス側出力
を中継する端子板である。端子板21には係合穴20
が、端子板22には係合穴23が開けられている。実装
時には、半被覆ダイオード6の脚部12を係合穴20
に、また、脚部14を係合穴23に挿し込んで半被覆ダ
イオード6を位置決めする。脚部12、14が貫通穴で
ある係合穴20、23に挿し込まれるので、半被覆ダイ
オードは水平方向に位置決めされ、半被覆ダイオード6
の縦方向への小距離の移動が生じても、位置決めをやり
直す必要はない。
1、端子板22とP側リード端子13がそれぞれ半田付
けされる。脚部12の折り曲げ部分が曲面となることに
起因して端子板21の表面とN側リード端子11の裏面
間は微小な隙間が出来ており、この隙間に溶融した半田
が浸入し、半田が端子板21とN側リード端子11間の
広範囲に広がる。半被覆ダイオードの脚部が係合する相
手側端子に設ける係合手段は貫通穴に限られず、非貫通
穴、切り欠き、段差など公知の手段が使用できる。
説明図である。21はプラス側端子板であり、22はマ
イナス側端子板である。太陽電池モジュールのプラス側
出力線(図示しない)は、端子板21上の固定領域24
に半田付けされる。また、太陽電池モジュールのマイナ
ス側出力線(図示しない)は、端子板22上の固定領域
25に半田付けされる。端子板21と端子板22の間に
逆流防止のために、半被覆ダイオード6が接続されてい
る。端子板21、22は係合凹部と端子ボックスのケー
ス基板に設けられた係合子30を係合させ、また、端子
板21、22に設けられた貫通穴にケース基板から伸び
た突起26を挿入し、菊座からなる端子板押さえ27を
突起26に嵌めこんで固定している。
板21、端子板22にそれぞれかしめ止め、スポット溶
接、半田付け、ビス止め、あるいはこれらの併用により
接続される。28は外部接続ケーブル45の抜け止めリ
ングであり、ケースのくびれ部29と共同して、外部接
続ケーブル45とケースを固定している。このような部
品類を実装した後に、ケースは内部構造を水密に樹脂封
止される。その後、図示しない蓋を密閉して端子ボック
スが完成する。前記の樹脂封止は行わないこともある。
端子ボックスは太陽電池モジュールの接続に使用され
る。
5が直列方向に配置されているが、2本の外部接続ケー
ブル45が並列方向に配置されても良い。また、端子ボ
ックスは、実施例に示した2端子型のみならず、3端子
型、4端子型、5端子型の端子ボックスとすることもで
きる。
熱作用を保持していて、かつ、機械的衝撃に対して強度
が向上し、取り扱いが容易となった。また、実装時の位
置決めが容易である。さらに、実装時にベアチップ側の
チップとリード端子を接続している半田が溶融しても、
ダイオードチップが剥離しない。また、N側リード端子
を半田付けすると、接続相手側端子との半田接触面が大
きくなり、接続相手側端子をも放熱手段に使うことがで
きる効果を有する。
続端子ボックスは、逆流防止用のダイオードその他構成
品の実装が容易となり、また、ダイオードの放熱効果が
高いので、耐久性が向上する。本発明にかかる太陽電池
モジュールの出力取り出し方法は、出力を長期間安定に
取り出すことが出来る。
る。
ある。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 平板状のP型半導体に平板状のN型半導
体を接合したpn接合構造の平板状ダイオードにおい
て、 平板状のN側リード端子の一方端部であるダイオード接
続端表面に、前記ダイオードのN型半導体の電極面を接
続し、前記N側リード端子の他方端部と、前記ダイオー
ドのN側リード端子平面への投影輪郭線の中で前記他方
端部側にある輪郭線との間に位置する脚折り曲げ点で、
N側リード端子の一部分を裏面側に折り曲げ、前記N側
リード端子のダイオード接続端から前記脚折り曲げ点ま
での幅方向長さは、前記接続されたダイオードの同一方
向長さよりも長いものであり、 P側リード端子の一方端部に、前記ダイオードのP型半
導体の電極面を接続し、前記P側リード端子の他方端部
を前記N側リード端子の一部分と同方向に折り曲げ、 前記ダイオードを樹脂で被覆したものであり、前記被覆
の前記ダイオード平面に平行な方向範囲は前記ダイオー
ドの周囲を越え、前記N側リード端子の脚折り曲げ点直
前、かつ、前記P側リード端子の折り曲げ部直前までの
一定範囲であり、前記被覆の前記ダイオード平面に垂直
な方向範囲は、P側リード端子の表面よりから一定距離
上方から前記N側リード端子裏面と同一面までの範囲で
あることを特徴とする半被覆ダイオード。 - 【請求項2】 請求項1に記載の半被覆ダイオードを太
陽電池モジュールの逆流防止用バイパスダイオードに用
いた太陽電池モジュール用端子ボックス。 - 【請求項3】 太陽電池モジュールの出力取り出し方法
において、太陽電池モジュールのプラス出力電極とマイ
ナス出力電極の間に、逆流防止用バイパスダイオードと
して請求項1に記載の半被覆ダイオードを使用し、前記
プラス出力電極とマイナス出力電極から電力を取り出す
太陽電池モジュールの出力取り出し方法。
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