WO2005112111A1 - 加圧接触式整流装置 - Google Patents

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Shinichi Ito
Shigeki Maekawa
Hiroya Ikuta
Shigeharu Nagai
Toshiaki Kashihara
Shinji Iwamoto
Takahiro Sonoda
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Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
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Definitions

  • the present invention relates to a rectifier for a large current used in, for example, electrical components of an automobile, and more particularly to a package structure of the present invention.
  • the diode chip which is a rectifying element, was fixed with an I ⁇ melting point metal such as solder.
  • solder containing lead has a large environmental impact, and a structure that does not use solder has been desired.
  • a metal stem having an external thread on an outer peripheral surface and a metal cap having an internal thread on an inner peripheral surface are disclosed. It consists of a lead terminal fixed to the insulator, a diode chip placed on the stem, and the stem and the cap are screwed together to form one electrode and the lead terminal of the diode chip and the other.
  • One in which an electrode and a stem are electrically connected is disclosed. In such a conventional rectifier, it was possible to eliminate the use of lead-containing solder, but there was a problem that the resistance of the diode chip would increase or the wire would break during operation.
  • the present invention has been made to solve the above-described problem, and it is possible to obtain a highly reliable pressurized contact rectifier that does not cause resistance increase or disconnection during power transmission. It is.
  • the temperature of the terminal, diode chip, and stem increased, and at this time, stress concentration due to friction occurred at each contact surface due to the difference in the coefficient of thermal expansion of each material.
  • problems such as poor electrical continuity at the contact surface between the lead terminal and the diode chip or the contact surface between the diode chip and the stem, burning of the diode chip due to a rise in resistance, or breakage of the diode chip due to stress. This led to the present invention.
  • a pressure contact type rectifier includes a cap, a lead penetrating through the cap and supported by an elastic body, a case that can be fitted to the cap, and an electrode that contacts the end of the lead and the case.
  • a rectifying element, and a friction reducing portion provided on at least one of the electrode surfaces, and the rectifying element is pressurized and fixed by the cap and the case.
  • the friction reducing portion provided on the contact surface between the lead and the rectifying element or the contact surface between the rectifying element and the case reduces friction caused by a rise in temperature during operation, thereby reducing the contact surface. Since the stress concentration can be reduced, there is no failure in electrical continuity, consequent burning of the rectifying element due to a rise in resistance, or damage to the rectifying element due to stress. A device is obtained.
  • the friction reducing portion may be deformed by stress, and is preferably formed of conductive fine particles.
  • the fine particles should be at least one of carbon, silver, copper, gold, aluminum, and molybdenum disulfide. Made of material It is preferable that it is formed.
  • the particle diameter of the fine particles be 0.01 ⁇ m or more and 50 ⁇ or less.
  • the particle size is too small, the friction reducing part becomes too dense and the amount of deformation becomes small, and if the particle size is too large, the electrical resistance becomes large.
  • the value is preferably not less than 0.5 tm and not more than 20 ⁇ , and further considering the reliability, it is preferably not less than 0.1 / xm and not more than 10 ⁇ .
  • another press contact type rectifier includes a cap, a lead penetrating through the cap and supported by an elastic body, a case capable of being fitted to the cap, and an end of the lead and the end.
  • a rectifying element having an electrode in contact with the case, comprising a friction reducing portion provided on at least one of the surfaces of the electrode, wherein the rectifying element is pressurized and fixed by the cap and the case;
  • a soft member is inserted into at least one of the contact portion between the element and the lead or the contact portion between the rectifying device and the case.
  • another pressure contact type rectifier includes a cap, a lead penetrating the cap and supported by an elastic body, a case capable of fitting to the cap, and an end of the lead.
  • a rectifying element having an electrode in contact with the case, comprising a friction reducing portion provided on at least one of the surfaces of the electrode, wherein the rectifying element is pressurized and fixed by the cap and the case;
  • the lead positioned outside the lead is provided with a telescopic part, and the lead is fixed to the cap.
  • the lead since the lead is provided with a telescopic part and the lead is fixed to the cap, the telescopic part is extended even if a force acting outward is applied to the lead. This force is absorbed and the displacement of the components inside the cap can be prevented, so the contact area between the lead and the rectifying element does not change, and there is no increase in resistance or disconnection during energization.
  • a high pressure contact type rectifier can be obtained.
  • another pressure contact type rectifier includes a cap, a lead penetrating the cap, supported by an elastic body, a case fittable to the cap, and an end of the lead and the lead.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a pressurized contact rectifier according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a pressurized contact rectifier according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a comparison of reliability between the case where the friction reducing portion is provided and the case where the friction reducing portion is not provided in the pressure contact type rectifier according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between particle diameter and reliability in Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a press-contact rectifier in Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 6 shows a pressurized contact type rectifier in Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the device. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a pressure contact type rectifier 10 according to Embodiment 1 for carrying out the present invention.
  • a lead 2 penetrates an insulating cap 1 having a male screw 1a cut on the outer peripheral surface.
  • the lead 2 is fixed to an insulating elastic body 3 made of, for example, silicon rubber.
  • the lower end of the lead 2 is a lead terminal 2a having a flat lower surface, and these are made of, for example, copper.
  • a female holder 4a that can be fitted to the cap 1 is cut on the inner peripheral surface, and a case 4 having a bottom surface is inserted into the case holder 4 with a central part hollowed out to fix the position of the diode chip 5.
  • a diode chip 5 is arranged as a rectifying element in the cut-out portion.
  • Case 4 is formed of, for example, copper having good electrical and thermal conductivity.
  • the part of the inner surface of the bottom surface of the case 4 that comes into contact with the diode chip 5 is particularly flatly processed in order to increase the contact area with the diode chip 5. For example, pressure is applied by a flat punch to cause plastic flow to improve flatness.
  • the diode holder 6 is made of, for example, PPS (polyphenylene sulfide) resin having high insulation and high heat resistance.
  • FIG. 2 is a schematic diagram configured to operate as a pressure contact rectifier 10 by fitting the cap 1 and the case 4 with a screw portion.
  • the heat generated during operation causes the temperature of the diode chip 5 and the members in contact with the diode chip 5 to rise, so that the lead terminals 2a and the diode chip 5, Even if friction occurs on the respective contact surfaces of case 4, the friction reducing section 7 can reduce the stress concentration caused by the friction. Specifically, the distortion of the contact surface is alleviated by the movement or rotation of the fine particles of the vapor-deposited film constituting the friction reducing section 7. As a result, it is possible to obtain a pressurized contact rectifier that does not burn out the diode chip 5 even when operated for a long time.
  • FIG. 3 is a description showing a comparison of reliability between the case where the friction reducing portion 7 is formed on the surface of the diode chip 5 (A) and the case where the friction reducing portion 7 is not formed (B) in this embodiment.
  • a carbon vapor-deposited film is formed as a friction reducing portion 7 on the electrode surface of the diode chip 5
  • a metal such as silver is deposited as the friction reducing portion 7. It was done.
  • the deposited film is composed of a laminate having fine particles of 0.5 ⁇ m in diameter and about 5 ⁇ m in thickness.
  • the pressurized contact rectifier 10 configured as described above, the heat generated during operation causes the temperature of the diode chip 5 and the temperature around the diode chip 5 to increase. Even if friction occurs at the contact surfaces of the lead terminal 2a, the diode chip 5, and the case 4, the stress concentration caused by the friction is caused by the movement of the silver particles that make up the friction reducing section 7. Can be alleviated. As a result, it is possible to obtain a pressure contact type rectifier that does not burn out the diode chip 5 even when operated for a long time.
  • a silver vapor deposition film is used as the friction reducing section 7, but a vapor deposition film of at least one material of copper, gold, aluminum, and molybdenum disulfide may be used.
  • the friction reducing portion ⁇ is formed of a vapor-deposited film having a particle diameter of 1 ⁇ m and a film thickness of 10 / Xm, but in the present embodiment, the particle diameter of carbon is reduced.
  • the friction reducing portion 7 was formed in the range of not less than 0.05 ⁇ and not more than 70 ⁇ m, and the pressure contact type rectifier was completed.
  • the thickness of the friction reducing portion 7 was set to 10 times the particle diameter. Since the actual durability test accelerated to 10 times, the applied voltage was set to 10 times that of the normal test, and the defect occurrence rate after one year of operation was taken as the defect occurrence rate after 10 years.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the particle size and the defect occurrence rate after 10 years of operation.
  • the defect occurrence rate is 10% or less, which is improved from the defect rate of 12% when the friction reducing portion 7 is not provided.
  • the particle size is in the range of 0.05 / ⁇ to 20 / z m, the defect rate becomes 8% or less, and the reliability is further improved.
  • the defect rate is 6% or less, which is even better.
  • the friction reducing portion 7 becomes too dense, and it is difficult for the particles to move to alleviate the stress concentration due to friction. Easier and higher failure rate
  • the particle size is greater than 5 ⁇ , the contact area between the friction reducing part 7 and the surface of the lead 2, the diode chip 5 and the case 4 is reduced, and the contact resistance is increased, resulting in an increase in operation. The amount of heat generated increases, and the diode chip 5 is easily burned, increasing the failure rate.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a pressure contact type rectifier 10 according to the fourth embodiment.
  • a lead 2 penetrates an insulating cap 1 having an external thread la cut on the outer peripheral surface.
  • the lead 2 is fixed to an insulating elastic body 3 made of, for example, silicon rubber.
  • the lower end of the lead 2 is a lead terminal 2a having a flat lower surface, and these are made of, for example, copper.
  • a female screw 4 a that can be fitted to the cap 1 is cut on the inner peripheral surface, and a diode holder 6 with a central part cut out to fix the position of the diode chip 5 is inserted into a case 4 having a bottom part.
  • the diode chip 5 is arranged in the hollow portion.
  • Case 4 is made of, for example, copper having good electrical and thermal conductivity.
  • the portion of the bottom surface of the case 4 that contacts the diode chip 5 on the inner surface is processed to be particularly flat in order to increase the contact area with the diode chip 5.
  • flatness is improved by applying pressure with a flat punch to cause plastic flow.
  • the diode holder 6 is made of, for example, PPS (polyphenylene sulfide) resin having high insulation and high heat resistance.
  • plate-like silver is inserted between the lead terminal 2a and the diode chip 5 and between the case 4 and the diode chip 5 as the soft members 51a and 51b.
  • the upper and lower surfaces of the diode chip 5 serve as electrodes, and a carbon deposition film is formed on the surface as a friction reducing portion 7.
  • This carbon deposited film is formed by resistance heating deposition, and has a thickness of about 1 Om. Fit male screw 1 a and female screw 4 a and tighten cap 1 and case 4 As a result, the diode chip 5 is firmly brought into pressure contact with the lead terminals 2 a and the base 4 via the elastic body 3, and the pressure contact type rectifier 10 is obtained.
  • the pressure contact type rectifier 10 configured as described above, when the diode chip 5 is firmly pressed into contact with the lead terminal 2a and the case 4, the soft members 51a and 51b are formed.
  • the contact surface of the lead terminal 2 a, the diode chip 5, and the holder pin 4 can be filled with minute unevenness by elastic deformation. As a result, the contact area between the diode chip 5 and the lead terminal 2a or between the diode chip 5 and the case 4 can be increased, and the electrical conductivity and the thermal conductivity can be improved.
  • FIG. 6 shows a pressure contact type rectifier 10 according to the sixth embodiment.
  • a lead 2 penetrates an insulating cap 1 having a male screw 1a cut on the outer peripheral surface.
  • the lead 2 is fixed to an insulating elastic body 3 made of, for example, silicon rubber.
  • a telescopic portion 61 is provided outside the lead wire 2.
  • the elastic portion 61 is, for example, a lead 2 having a U-shaped bent structure.
  • the lower end of the lead 2 is a lead terminal 2a having a flat lower surface, and these are made of, for example, copper.
  • a female screw 4a that can be fitted to the cap 1 is cut on the inner peripheral surface, and a diode holder 6 with a central part cut out to fix the position of the diode chip 5 is inserted into a case 4 with a bottom part.
  • the diode chip 5 is arranged in the hollowed portion.
  • Case 4 is made of, for example, copper having good electrical and thermal conductivity.
  • the part of the inner surface of the bottom surface of the case 4 that comes into contact with the diode chip 5 is particularly flattened in order to increase the contact area with the diode chip 5. For example, pressure is applied by a flat punch to cause plastic flow to improve flatness.
  • the diode holder 6 is insulative and has high heat resistance, for example, PBT (polybutylene terephthalate). It is formed of fat.
  • the upper and lower surfaces of the diode chip 5 are electrodes, and a carbon deposition film 6 is formed on the surface as a friction reducing portion.
  • This carbon deposited film is formed by resistance heating deposition, and has a thickness of about 10 zm.
  • the expansion and contraction portion 61 deforms and absorbs the force. Part displacement can be prevented. As a result, it is possible to prevent a reduction in the contact area between the lead terminal 2a and the diode chip 5, and to obtain a reliable and reliable pressurized contact rectifier without any increase in resistance or disconnection during energization. .
  • a male screw is formed on the outer peripheral surface of the cap and a female screw that can be fitted thereto is formed on the inner peripheral surface of the case. Therefore, the male and female of the screw may be reversed. Further, the cap and the case may be fitted by another mechanism other than screws, such as crimping.
  • the friction reducing portion is formed by vapor deposition.
  • the friction reducing portion is formed by applying a suspension in which fine powder particles are dispersed in a solution, and then drying. May be formed.
  • the soft member In the fourth embodiment, an example in which plate-like silver is used as the soft member has been described. However, a material that is electrically conductive and easily deformed, for example, a metal such as aluminum or aluminum, or a conductive rubber may be used. In the above-described fifth embodiment, an example is shown in which the elastic portion of the lead has a bent structure. However, another elastic structure such as a spring structure or a cylinder structure may be used.
  • a diode chip has been described as a rectifying element.
  • another chip having the same electric operation for example, a MOS-FET is applied.
  • a rectifying element or the like may be used. Toll availability
  • the pressurized contact rectifier according to the present invention is suitable for use in electrical components of automobiles operated at a large current.

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Description

加圧接触式整流装置 '
技術分野
本発明は、 例えば自動車の電装部品などで使用される大電流用の整流 装置に関するもので、詳しくはそ明のパッケージ構造に関するものである。
田
背景技術 書
従来の大電流用の整流装置において、 整流素子であるダイォードチッ プは、 はんだなどの I氐融点金属で固定されていた。 しかし、 鉛を含むは んだを使用することは環境負荷が大きく、 はんだを使わない構造が望ま れでいた。
はんだを使わない整流装置の構造として、 例えば、 日本国特許 3 1 9 8 6 9 3号公報では、 外周面に雄ネジを有する金属製のステム、 内周面 に雌ネジを有する金属製のキャップ、 絶縁体に固定されたリード端子、 ステムの上に配置されたダイオードチップで構成され、 ステムとキヤッ プをネジで嵌め合わせることで、 ダイォードチップの一方の電極とリ一 ド端子、他方の電極とステムを電気的に接続したものが開示されている。 このような従来の整流装置では、 鉛を含有するはんだを使わないことを 実現することはできたが、 動作中にダイォードチップの抵抗上昇や断線 などが発生するという問題があった。
発明の開示 .
この発明は、 上述のような課題を解決するためになされたもので、 通 電中の抵抗上昇や断線のない信頼性の高い加圧接触式整流装置を得るも のである。
発明者らは上述のような課題の原因を調べ、 リ一ド端子とダイォード チップとの接触面あるいはダイオードチップとステムとの接触面の電気 的な接触抵抗で動作中に熱が発生し、 リード端子、 ダイオードチップお よびステムが温度上昇すること、 このとき各材料の熱膨張率の違いによ りそれぞれの接触面で摩擦による応力集中が発生することを見出した。 その結果、 リード端子とダイオードチップとの接触面あるいはダイォー ドチップとステムとの接触面での電気的導通不良、 それにともなう抵抗 上昇によるダイォードチップの焼損、 あるいは応力によるダイォードチ ップの破損などの問題を引き起こすことがわかり、 この発明に至った。 この発明に係わる加圧接触式整流装置は、 キャップ、 上記キャップを 貫通して弾性体で支持されたリード、上記キャップに嵌合可能なケース、 上記リードの端部と上記ケースに接触する電極をもつ整流素子、 上記電 極表面の少なく とも一方に設けられた摩擦軽減部で構成され、 上記整流 素子が上記キヤップと上記ケースとで加圧固定されている。
かかる加圧接触式整流装置では、 リードと整流素子との接触面あるい は整流素子とケースとの接触面に設けられた摩擦軽減部が動作中の温度 上昇による摩擦を緩和して接触面の応力集中を小さくすすることができ るので、 電気的導通の不良、 それにともなう抵抗上昇による整流素子の 焼損、 あるいは応力による整流素子の破損などが起こらず、 信頼性の高 い加圧接触式整流装置が得られる。
このように摩擦軽減部で応力集中を小さくするには、 摩擦軽減部が応 力によつて変形すればよく、 導電性の微粒子で形成されているのが好ま しい。 また、 リードと整流素子との接触面あるいは整流素子とケースと の接触面の電気的導通をよくするためには、 微粒子は、 カーボン、 銀、 銅、 金、 アルミニウム、 二硫化モリブデンの少なくとも一つの材料で構 成されていることが好ましい。 また、 変形量と電気的導通とを同時に確 保するためには、 微粒子の粒径が 0 . 0 1 u m以上 5 0 μ ιη以下である ことが好ましい。 また、 粒径が小さすぎると摩擦軽減部が密になりすぎ て変形量が小さくなること、 さ,らに粒径が大きすぎると電気抵抗が大き くなることから、 微粒子の粒径は◦. 0 5 t m以上 2 0 μ ΐη以下である ことがよく、 さらに信頼性を考慮すると 0 . 1 /x m以上 1 0 μ ιη以下で あることがよい。
また、 本発明にかかる他の加圧接触式整流装置は、 キャップ、 上記キ 'ヤップを貫通して弾性体で支持されたリード、 上記キヤップに嵌合可能 なケース、 上記リードの端部と上記ケースに接触する電極をもつ整流素 子、 上記電極の表面の少なく とも一方に設けられた摩擦軽減部で構成さ れ、上記整流素子が上記キヤップと上記ケースとで加圧固定されており、 整流素子とリ一ドとの接触部あるいは整流素子とケースとの接触部の少 なくとも一方に軟質部材が挿入されたものである。
かかる加圧接触式整流装置では、 キャップとケースを嵌合したときに 軟質部材が変形して、 リ一ドと整流素子との接触面あるいはケースと整 流素子との接触面の微小な凸凹を埋めることにより接触面積を増加させ ることができ、 リード、 整^素子およびケース間の電気伝導性および熱 伝導性を向上させることができる。
また、 本発明にかかる他の加圧接触式整流装置は、 キャップ、 上記キ ャップを貫通して弾性体で支持されたリ一ド、 上記キヤップに嵌合可能 なケース、 上記リードの端部と上記ケースに接触する電極をもつ整流素 子、 上記電極の表面の少なくとも一方に設けられた摩擦軽減部で構成さ れ、上記整流素子が上記キヤップと上記ケースとで加圧固定されており、 キャップの外部に位置するリードに伸縮部が設けられ、 かつ上記リード が上記キヤップに固定されたものである。 かかる加圧接触式整流装置では、 リードに伸縮部が設けられ、 かつリ 一ドがキヤップに固定されているので、 リ一ドに外側に向かって働く力 が加わっても、 伸縮部が伸びてその力を吸収し、 キャップより内側の構 成部品の位置変移を防ぐことができるので、 リ一ドと整流素子との接触 面積が変化せず、 通電中の抵抗上昇や断線のない信頼性の高い加圧接触 式整流装置が得られる。
また、 本発明にかかる他の加圧接触式整流装置は、 キャップ、 上記キ ャップを貫通,して弾性体で支持されたリード、 上記キヤップに嵌合可能 なケース、 上記リードの端部と上記ケースに接触する電極をもつ整流素 子、上記電極表面の少なくとも一方に設けられた摩擦軽減部で構成され、 キヤップの外周面とケースの内周とに嵌合可能なネジを有し、 上記ネジ で締結されて、 整流素子が上記キヤップと上記ケースとで加圧固定され たものである。
かかる加圧接触式整流装置では、 キヤップとケースをネジで嵌合する ので、 整流素子の加圧固定のために他の部材を必要とせず、 安価に加圧 • 接触式整流装置を製造することができる。 図面の簡単な説明
第 1図はこの発明の実施の形態 1における加圧接触式整流装置の概略 構成を示す模式図であり、 第 2図はこの発明の実施の形態 1における加 圧接触式整流装置の模式図であり、 第 3図はこの発明の実施の形態 1に おける加圧接触式整流装置で摩擦軽減部がある場合と摩擦軽減部がない 場合との信頼性の比較を示す説明図であり、 第 4図はこの発明の実施の 形態 3における粒径と信頼性の関係を示す説明図であり、 第 5図はこの 発明の実施の形態 4における加圧接触式整流装置の概略構成を示す模式 図であり、 第 6図はこの発明の実施の形態 5における加圧接触式整流装 置の概略構成を示す模式図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明をより詳細に説明するために、 添付の図面に従ってこれを説明 する。
実施の形態 1 .
第 1図は、 この発明を実施するための実施の形態 1における加圧接触 式整流装置 1 0の概略構成を示す模式図である。 第 1図において、 外周 表面に雄ネジ 1 aが切ら.れた絶縁性のキヤップ 1にリード 2が貫通され ている。 リード 2は例えばシリコンゴムでできた絶縁性の弾性体 3に固 定されている。 リード 2の下端部は下表面が平坦なリード端子 2 aとな つており、 これら'は例えば銅で作製されている。 内周表面にキャップ 1 と嵌合可能な雌ネジ 4 aが切られ底面部を有するケース 4にダイォード チップ 5の位置を固定するために中央部がく り抜かれたダイォードホル ダー 6が挿入され、 このく り抜かれた部分に整流素子としてダイオード チップ 5が配置されている。 ケース 4は電気伝導性、 熱伝導性のよい例 えば銅で形成されている。 ケース 4の底面部の内表面のダイォードチッ プ' 5と接触する部位はダイォードチップ 5との接触面積を大きくするた めにとくに平坦に加工されている。 例えば平坦なパンチで加圧して塑性 流動を起こさせて平坦性を向上させてある。 ダイオードホルダー 6は絶 縁性で耐熱性の高い例えば P P S (ポリフエ二レンサルフイ ド） 樹脂で 形成されている。
ダイォードチップ 5.は上下の表面が電極となっており、 その表面には 摩擦軽減部 7としてカーボンの蒸着膜が形成されている。 このカーボン 蒸着膜は抵抗加熱蒸着で形成されており、 膜厚は約 1 O /i mである。 上 記のような膜厚のカーボンの蒸着膜は通常連続膜では形成されず、 粒径 が約 1 mの微粒子の積層体で構成されている。 雄ネジ 1 aと雌ネジ 4 aを嵌め合わせてキヤップ 1とケース 4を締め付けることで、 弾性体 3 を介してダイオードチップ 5はリード端子 2 aとケース 4に強固に加圧 接触させられる。 第 2図はキャップ 1とケース 4をネジ部で嵌め合わせ て加圧接触式整流装置 1 0として作動するように構成された模式図であ る。
このように構成された加圧接触式整流装置 1 0においては、 動作中に 発生する熱でダイォードチップ 5およびダイォードチップ 5に接触した 部材の温度が上昇し、 リード端子 2 a、 ダイオードチップ 5、 ケース 4 のそれぞれの接触面で摩擦が生じても、 摩擦軽減部 7が摩擦で生じた応 力集中を緩和することができる。 具体的には摩擦軽減部 7を構成する力 一ボン蒸着膜の微粒子が移動あるいは回転することで接触面の歪が緩和 される。 その結果、 長時間動作させても、 ダイオードチップ 5の焼損な どのない加圧接触式整流装置を得ることができる。 第 3図はこの実施の 形態においてダイオードチップ 5の表面に摩擦軽減部 7が形成されてい る場合 （A ) と摩擦軽減部 7が形成されていない場合 （B ) の信頼性の 比較を示す説明図である。 第 3図から、 摩擦軽減部 7を設けることで不 具合発生率が減少し、 加圧接触式整流装置の信頼性が向上することがわ かる。
実施の形態 2 .
上記実施の形態 1ではダイォードチップ 5の電極表面に摩擦軽減部 7 としてカーボン蒸着膜が形成された例を示したが、 本実施の形態は、 摩 擦軽減部 7として金属、 例えば銀を蒸着したものである。 蒸着膜は、 粒 径が 0 . 5 μ mの微粒子で膜厚が約 5 μ mの積層体で構成されている。 このように構成された加圧接触式整流装置 1 0においては、 動作中に発 生する熱でダイォードチップ 5およびダイォードチップ 5周辺の温度が 上昇し、 リード端子 2 a、 ダイオードチップ 5、 ケース 4のそれぞれの 接触面で摩擦が生じても、'摩擦軽減部 7を構成する銀の微粒子が移動す ることで、 摩擦で生じた応力集中を緩和することができる。 その結果、 長時間動作させても、 ダイォードチップ 5の焼損などのない加圧接触式 整流装置を得ることができる。
なお、 本実施の形態では摩擦軽減部 7として銀の蒸着膜を用いたが、 銅、 金、 アルミニウム、 二硫化モリブデンの少なくとも一つの材料の蒸 着膜を用いてもよい。
実施の形態 3 . '
上記実施の形態 1では摩擦軽減部 Ίを粒径 1 μ mで膜厚 1 0 /X mの力 一ボンの蒸着膜で形成した例を示したが、 本実施の形態ではカーボンの 粒径を 0 . 0 0 5 μ ιη以上 7 0 μ m以下の範囲で変化させた摩擦軽減部 7を形成し、 加圧接触式整流装置を完成させて動作時間に対する不具合 発生率を調べた。 摩擦軽減部 7の膜厚は粒径の 1 0倍とした。 実際の耐 久試験は 1 0倍に加速するため印加電圧を通常試験の 1 0倍にして、 1 年間動作後の不具合発生率を 1 0年後の不具合発生率とした。
第 4図は粒径に対する動作年数 1 0年後の不具合発生率の関係を示す 説明図である。 粒径が 0 , 0 1 μ ιη以上 5 0 ; m以下の範囲で不具合発 生率は 1 0 %以下となり、 摩擦軽減部 7がない場合の不具合率 1 2 %よ り改善される。 また、 粒径が 0 . 0 5 /ζ ιη以上 2 0 /z m以下の範囲で不 具合率が 8 %以下となりさらに信頼性が向上する。 さらに、 粒径が 0 . 1 m以上 1 0 m以下の範囲で不具合率が 6 %以下となりさらに良好 となる。
粒径が 0 . 0 1 より小さい場合は、 摩擦軽減部 7が緻密になりす ぎて、 摩擦による応力集中を緩和させるための粒子の移動が困難になる ため、 ダイォードチップ 5の破損が起こり易くなり不具合発生率が上昇 し、 粒径が 5 ◦ μ πιより大きい場合は、 摩擦軽減部 7とリード 2、 ダイ ォードチップ 5およびケース 4の表面との接触面積が減少することによ る接触抵抗が高くなり、 動作中め発熱量が増大して、 ダイオードチップ 5の焼損が起こり易くなり不具合発生率が上昇する。
実施の形態 4 .
第 5図は、 この実施の形態 4における加圧接触式整流装置 1 0の概略 構成を示す模式図である。 第 5図において、 外周表面に雄ネジ l aが切 られた絶縁性のキヤップ 1にリード 2が貫通されている。 リ一ド 2は例 えばシリコンゴムでできた絶縁性の弾性体 3に固定されている。 リード 2の下端部は下表面が平坦なリード端子 2 aとなっており、 これらは例 えば銅で作製されている。 内周表面にキャップ 1と嵌合可能な雌ネジ 4 aが切られ底面部を有するケース 4にダイォードチップ 5の位置を固定 するために中央部がく り抜かれたダイオードホルダー 6が揷入され、 こ のく り抜かれた 分にダイオードチップ 5が配置されている。 ケース 4 は電気伝導性、 熱伝導性のよい例えば銅で形成されている。 ケース 4の 底面部の内表面のダイォードチップ 5と接触する部位はダイォードチッ プ 5との接触面積を大きくするためにとくに平坦に加工されている。 例 えば平坦なパンチで加圧して塑性流動を起こさせて平坦性を向上させて ある。 ダイォードホルダー 6は絶縁性で耐熱性の高い例えば P P S (ポ リ フエ二レンサルフイ ド） 樹脂で形成されている。 リード端子 2 aとダ ィォードチップ 5との間およびケース 4とダイォードチップ 5の間に、 軟質部材 5 1 aと 5 1 bとして例えば板状の銀が挿入されている。
ダイォードチップ 5は上下の表面が電極となっており、 その表面には 摩擦軽減部 7としてカーボンの蒸着膜が形成されている。 このカーボン 蒸着膜は抵抗加熱蒸着で形成されており、 膜厚は約 1 O mである。 雄 ネジ 1 a と雌ネジ 4 aを嵌め合わせてキヤップ 1とケース 4を締め付け ることで、 弾性体 3を介してダイォードチップ 5はリード端子 2 a と ース 4に強固に加圧接触させられて、 加圧接触式整流装置 1 0となる。 このように構成された加圧接触式整流装置 1 0においては、 ダイォー ドチップ 5がリード端子 2 aおよびケース 4と強固に加圧接触されると きに、 軟質部材 5 1 aと 5 1 bが弾性変形してリード端子 2 a、 ダイォ 一ドチップ 5およびホルダー力ップ 4の接触面の微小な凸凹を埋めるこ とができる。 その結果、 ダイオードチップ 5とリード端子 2 aあるいは ダイォードチップ 5とケース 4との接触面積を増加させることができ、 電気伝導性および熱伝導性を向上させることができる。
実施の形態 5 .
第 6図は、 この実施の形態 6における加圧接触式整流装置 1 0を示す ものである。 第 6図において、 外周表面に雄ネジ 1 aが切られた絶縁性 のキャップ 1にリード 2が貫通されている。 リード 2は例えばシリコン ゴムでできた絶縁性の弾性体 3に固定されている。 リ一ド線 2の外部に は伸縮部 6 1が設けられている。 伸縮部 6 1は、 例えばリード 2を U字 型の屈曲構造にしたものである。 リ一ド 2の下端部は下表面が平坦なリ ード端子 2 aとなっており、 これらは例えば銅で作製されている。 内周 表面にキヤップ 1と嵌合可能な雌ネジ 4 aが切られ底面部を有するケー ス 4にダイォードチップ 5の位置を固定するために中央部がく り抜かれ たダイオードホルダー 6が揷入され、 このく り抜かれた部分にダイォー ドチップ 5が配置されている。 ケース 4は電気伝導性、 熱伝導性のよい 例えば銅で形成されている。 ケース 4の底面部の内表面のダイォードチ ップ 5と接触する部位はダイオードチップ 5との接触面積を大きくする ためにとくに平坦に加工されている。 例えば平坦なパンチで加圧して塑 性流動を起こさせて平坦性を向上させてある。 ダイオードホルダー 6は 絶縁性で耐熱性の高い例えば P B T (ポリブチレンテレフタレート） 榭 脂で形成されている。
ダイォードチップ 5は上下の表面が電極となっており、 その表面には 摩擦軽減部としてカーボンの蒸着膜 6が形成されている。 このカーボン 蒸着膜は抵抗加熱蒸着で形成されており、 膜厚は約 1 0 z mである。 雄 ネジ 1 a と雌ネジ 4 aを嵌め合わせてキャップ 1とケース 4を締め付け ることで、 弾性体 3を介してダイォードチップ 5は.,リ一ド端子 2 aとケ ース 4に強固に加圧接触させられる。 その後、 リード 2はキャップ 1に 絶縁性を有する接着剤 6 2で固定される。 接着剤としては、 例えばェポ キシ榭脂などを用いることができる。
このように構成された加圧接触式整流装置 1 0では、 リード 2に上方 に引っ張られる力が加わったとしても上記伸縮部 6 1が変形してその力 を吸収し、キャップ 1より下の構成部品の位置変移を防ぐことができる。 その結果、 リ一ド端子 2 aとダイォードチップ 5との接触面積の減少を 防止することができ、 通電中の抵抗上昇や断線のない信頼性の嵩い加圧 接触式整流装置が得られる。
なお、 上記の実施の形態 1〜実施の形態 5において、 キャップの外周 表面に雄ネジを、 それと嵌合可能な雌ネジをケースの内周表面に形成し た例を示したが、 嵌合可能であればよいので、 ネジの雌雄が逆であって もよい。 さらにはネジ以外の例え.ば圧着など別の機構によってキャップ とケースを嵌合してもよい。
なお、 上記実施の形態 1および実施の形態 2において、 摩擦軽減部が 蒸着で形成された例を示したが、 粉末微粒子を溶液に分散した懸濁液を 塗布したのち乾燥させて形成するなど他の方法で形成してもよい。
また、 上記実施の形態 4において、 軟質部材として板状の銀を用いた 例を示したが、 電気導電性で変形し易い材料例えば、 鲖、 アルミニウム などの金属や導電性ゴムでもよい。 なお、 上記実施の形態 5において、 リードの伸縮部が屈曲構造の例を 示したが、 ばね構造やシリンダー構造など、 他の伸縮性のある構造を用 いてもよい。
また、 上記実施の形態 1〜実施の形態 5において、 整流素子としてダ ィオードチップを用いて説明したが、 ダイオードチップの替わりに、 電 気的な動作が同じ別のチップ、 例えば M O S— F E Tを応用した整流素 子などを用いてもよい。 牽業上の利用可能性
以上のように、 本発明にかかる加圧接触式整流装置は、 大電流で動作 される自動車の電装部品などに用いるのに適している。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . キャップ、 上記キャップを貫通して弾性体で支持されたリード、 上記キャップに嵌合可能なケース、 上記リードの端部と上記ケースに接 触する電極をもつ整流素子、 上記電極の表面の少なく とも一方に設けら れた摩擦軽減部を備え、 上記整流素子が上記キャップと上記ケースとで 加圧固定されたことを特徴とする加圧接触式整流装置。
2 . 摩擦軽減部は導電性の微粒子であることを特徴とする請求の範囲 第 1項に記載の加圧接触式整流装置。 .
3 . 微粒子はカーボン、 銀、 銅、 金、 アルミニウム、 二硫化モリプデ ンの少なく とも一つを含むことを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の 加圧接触式整流装置。
4 . 微粒子の粒径は 0 . 0 1 μ ιη以上 5 0 Ai m以下であることを特徴 とする請求の範囲第 2項に記載の加圧接触式整流装置。
5 . 整流素子とリード端部との接触部、 あるいは整流素子とケースと の接触部の少なくとも一方に軟質部材が揷入されたことを特徴とする請 求の範囲第 1項に記載の加圧接触式整流装置。
' 6 . キヤップの外部に位置するリ一ドに伸縮部が設けられ,、 かつ上記 リードが上記キヤップに固定されたことを特徴とする請求の範囲第 1項 に記載の加圧接触式整流装置。
7 . キヤップの外周面とケースの内周面とに嵌合可能なネジを有し、 上記ネジで締結されて、 整流素子が上記キヤップと上記ケースとで加圧 固定されたことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の加圧接触式整流 装置。
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