-
Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Schaltkreis-Trägerkörper, der
mit einer Kombination aus einer Busschiene, welche einen Leistungsschaltkreis
bildet und einer gedruckten Schaltkreiskarte versehen ist, um den
Betrieb eines Halbleiterschaltelementes zu steuern, welches in dem
Leistungsschaltkreis angeordnet ist, sowie weiterhin ein Verfahren
zur Herstellung dieses Trägerkörpers.
-
Im Stand der Technik ist als eine
Vorrichtung zur Verteilung elektrischer Energie oder Leistung an die
jeweiligen elektronischen Einheiten von einer gemeinsamen fahrzeugseitigen
Energiequelle ein elektrisches Verbindergehäuse vorgesehen, in welchem ein
Energieverteilungsschaltkreis durch Laminieren einer Mehrzahl von
Busschienenkarten gebildet ist, sowie eine Sicherung und ein Relaisschalter
in dem Schalter bekannt.
-
Um eine Verkleinerung eines derartigen elektrischen
Verbindergehäuses
und eine Hochgeschwindigkeitsschaltsteuerung zu realisieren, wird zusätzlich eine
Anordnung in den letzten Jahren verwendet, bei der ein Halbleiterschaltelement,
beispielsweise ein FET zwischen einem Eingangsanschluß und einem
Ausgangsanschluß anstelle
des Relais gesetzt ist.
-
Beispielsweise beschreibt die
JP-A-1035375 ein
elektrisches Verbindergehäuse
mit einer Busschienenkarte, welche einen Stromschaltkreis bildet, einem
FET als Halbleiterschaltelement zum Einbau in den Stromschaltkreis
und einer gedruckten Schaltkreiskarte zur Steuerung des Betriebs
des FETs. Bei diesem elektrischen Verbindergehäuse sind die Busschienenkarte
und die gedruckte Schalt kreiskarte in zwei Höhenlagen an der oberen Seite
und der unteren Seite in einem Abstand voneinander angeordnet und
der FET liegt zwischen den beiden Karten. Ein Drain-Anschluß und ein
Source-Anschluß des
FET sind mit der Busschienenkarte verbunden und ein Gate-Anschluß des FET
ist mit der gedruckten Schaltkreiskarte verbunden.
-
Bei dem elektrischen Verbindergehäuse gemäß der
JP-A-1035375 sind wenigstens zwei
Karten, nämlich
die Busschienenkarte und die gedruckte Schaltkreiskarte notwendig
und zusätzlich
ist es notwendig, genügend
Raum zum Anordnen dieser Karten dreidimensional beabstandet voneinander
und zur Anordnung des FET zwischen den Karten sicherzustellen. Obgleich
somit ein elektrisches Verbindergehäuse des Relais-Typs nach dem
Stand der Technik durch Einbringen des FET verkleinert werden kann,
ist die gesamte Anordnung zu kompliziert, um eine ausreichende Verkleinerung
zu erreichen und insbesondere verbleibt eine Verringerung in der Höhe nach
wie vor eine wesentliche Aufgabe.
-
Da der FET zwischen der Busschienenkarte und
der gedruckten Schaltkreiskarte in dem elektrischen Verbindergehäuse liegt,
kann von dem FET erzeugte Abwärme
zwischen diesen Karten verbleiben und somit muß eine komplizierte Struktur
verwendet werden, um die Wärme
abzuleiten.
-
Da zusätzlich in dem elektrischen
Verbindergehäuse
der Drain-Anschluß und
der Source-Anschluß des
FET mit der Busschienenkarte an der unteren Seite verbunden sind
und der Gate-Anschluß mit
der gedruckten Schaltkreiskarte an der oberen Seite verbunden ist,
ist der Zusammenbau des gesamten elektrischen Verbindergehäuses kompliziert und
eine Automatisierung schwierig. Auch diese Probleme fordern eine
Lösung.
-
Angesichts dieser Umstände ist
es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schaltkreis-Trägerkörper zu
schaffen, bei dem ein Leistungsschaltkreis mit einem Halbleiterschaltelement,
beispielsweise einem FET in einfacher und schlanker (d.h. dünner) Struktur
gebaut werden kann, und der ausgezeichnete Wärmeableitung hat und weiterhin
ist es Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung dies Schaltkreis-Trägerkörpers auf
effiziente weise bereit zu stellen.
-
Zur Lösung der genannten Problem
schafft die vorliegende Erfindung einen Schaltkreis-Trägerkörper mit:
einem Halbleiterschaltelement; einem Leistungsschaltkreis zur Ausgabe
einer eingegebenen elektrischen Leistung über das Halbleiterschaltelement;
einem Steuerschaltkreis zur Steuerung des Betriebs des Halbleiterschaltelementes;
und einer gedruckten Schaltkreiskarte mit einem Kartenkörper, einem
leitfähigen
Muster, welches den Leistungsschaltkreis bildet und das an einer
Oberfläche
hiervon angeordnet ist und einem leitfähigen Muster, welches den Steuerschaltkreis
bildet und auf der anderen Oberfläche hiervon angeordnet ist;
wobei der Kartenkörper
eine Durchgangsöffnung
zur Anbringung des Halbleiterschaltelementes hierauf hat; und wobei
das Halbleiterschaltelement an einem der leitfähigen Muster auf der gedruckten
Schaltkreiskarte von der Vorderseite des leitfähigen Musters her angeordnet
(verbunden) ist und mit dem anderen leitfähigen Muster von der Rückseite
dieses leitfähigen Musters
her durch die Durchgangsöffnung
angeordnet (verbunden) ist.
-
"Vorderseite
des leitfähigen
Musters" bedeutet
die Seite einer leitfähigen
Musteroberfläche,
welche gegenüber
einer leitfähigen
Musteroberfläche liegt,
die zu der gedruckten Schaltkreiskarte weist. "Rückseite
des leitfähigen
Musters" bedeutet
die Seite einer leitfähigen
Mu steroberfläche,
welche in Richtung der gedruckten Schaltkreiskarte weist. Da bei dieser
Anordnung das leitfähige
Muster, welches den Leistungsschaltkreis bildet, auf einer der Oberflächen der
gedruckten Schaltkreiskarte angeordnet ist und das leitfähige Muster,
welches den Steuerschaltkreis des Halbleiterschaltelementes in dem
Leistungsschaltkreis bildet, an der anderen Oberfläche angeordnet
ist, läßt sich
die Herstellung sowohl des Leistungsschaltkreises als auch die Steuerung
des Halbleiterschaltelementes im gleichen Schaltkreis gleichzeitig
realisieren. von daher ist der gesamte Schaltkreis-Trägerkörper erheblich
schlanker oder dünner und
vereinfacht und die Wärmeableitung
wird im Vergleich zu einem elektrischen Verbindergehäuse verbessert,
bei dem die Busschienenkarte und die gedruckte Schaltkreiskarte
beabstandet voneinander angeordnet sind und das Halbleiterschaltelement
mit diesen beiden Karten verbunden ist, wie es der Stand der Technik
zeigt.
-
Da zusätzlich das Halbleiterschaltelement
an dem leitfähigen
Muster auf der Rückseite über die Durchgangsöffnung in
der gedruckten Schaltkreiskarte anordenbar ist, kann das Halbleiterelement
von einer Seite her sowohl mit dem Leistungsschaltkreis und gleichzeitig
auch mit dem Steuerschaltkreis verbunden werden.
-
Da bei diesem Schaltkreis-Trägerkörper die gedruckte
Schaltkreiskarte für
gewöhnlich
dünn und von
geringer Steifigkeit ist, ist es bevorzugt, eine Verstärkungsplatte über eines
der leitfähigen
Muster auf der gedruckten Schaltkreiskarte aufzulaminieren, worauf
das Halbleiterschaltelement von der Rückseite her angebracht wird.
-
Das Bereitstellen einer derartigen
laminierten Verstärkungsplatte
erhöht
die Steifigkeit des gesamten Schaltkreis-Trägerkörpers und vereinfacht seine
Handha bung. Insbesondere wird beim Anbringen des Halbleiterschaltelementes
von der Seite gegenüberliegend
der Verstärkungsplatte
her eine ausreichende Tragsteifigkeit der Karte erhalten.
-
In diesem Fall ist beispielsweise
eine Aluminiumplatte oder eine Platte aus einer Aluminiumlegierung
als Verstärkungsplatte
geeignet und die Wärmeableitung
kann durch diese Platte verbessert werden. Zusätzlich kann die Isolation zwischen
den leitfähigen
Mustern beibehalten werden, in dem die Verstärkungsplatte eines der leitfähigen Muster
auf der gedruckten Schaltkreiskarte über eine (zwischengeschaltete)
Isolierschicht überlappt.
-
Der genaue Aufbau des Halbleiterschaltelementes
macht bei der vorliegenden Erfindung keinen Unterschied. Jedoch
in einem Fall, in welchem ein leitfähiger Anschluß auf der
Rückseite
eines Hauptkörpers
angeordnet ist, wird eine stabile Anbringung des Halbleiterschaltelementes
an der gedruckten Schaltkreiskarte durch Ausbilden einer Durchgangsöffnung mit
einer Größe erhalten,
welche den Hauptkörper
(das Gehäuse)
des Halbleiterschaltelementes aufnehmen kann und dann wird der leitfähige Anschluß auf der
Rückseite
des Hauptkörpers
des Halbleiterschaltelementes mit dem leitfähigen Muster verbunden, welches
den Leistungsschaltkreis bildet.
-
In diesem Fall kann von dem Halbleiterschaltelement
erzeugte Wärme
wirksam über
die Verstärkungsplatte
durch Verwenden einer Anordnung abgeleitet werden, bei der die Verstärkungsplatte
aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung über die Isolierschicht mit
einer der Oberflächen
der gedruckten Schaltkreiskarte in Verbindung ist, die das leitfähige Muster
hat, das den Leistungsschaltkreis bildet.
-
Die Wärmeableitung kann weiter dadurch verbessert
werden, daß eine
Anordnung verwendet wird, bei der die Verstärkungsplatte über eine
Isolierschicht mit einem Wärmeabstrahlteil
verbunden ist.
-
Bei der vorliegenden Erfindung ist
es bevorzugt, daß ein
Anschluß zur
Verbindung des Leistungsschaltkreises oder des Steuerschaltkreises
mit einem externen Schaltkreis mit einem geeigneten leitfähigen Muster
der gedruckten Schaltkreiskarte in Verbindung ist. Bei dieser Anordnung
kann der Leistungsschaltkreis oder der Steuerschaltkreis leicht über den
Anschluß mit
dem externen Schaltkreis verbunden werden.
-
Wenn in diesem Fall ein Gehäuse zur
Aufnahme der gedruckten Schaltkreiskarte vorgesehen wird und ein
Gehäuse
zum Umgeben des Anschlusses und der Verbinder zusammen mit dem Anschluß in dem
Gehäuse
gebildet wird, kann die gedruckte Schaltkreiskarte durch das Gehäuse geschützt werden
und gleichzeitig kann die Verbindung des Leistungsschaltkreises
und des Steuerschaltkreises mit dem externen Schaltkreis leicht
unter Verwendung des Verbinders durchgeführt werden, der aus dem Gehäuse und
dem an dem Gehäuse
ausgebildeten Anschluß gebildet
wird.
-
Bei dieser Anwendung wird der Anschluß bevorzugt
mit der gedruckten Schaltkreiskarte so befestigt, daß er die
gedruckte Schaltkreiskarte in Richtung deren Dicke durchtritt und
in das Gehäuse
durch die Aufnahme in Dickenrichtung vorsteht. Bei dieser Anordnung
kann der Verbinder zur Verbindung der gedruckten Schaltkreiskarte
und des externen Schaltkreises durch einfaches Höhersetzen des Anschlusses auf
der gedruckten Schaltkreiskarte realisiert werden.
-
Zusätzlich ist die Festigkeit der
Aufnahme zum Tragen der gedruckten Schaltkreiskarte durch Verwendung
einer Anordnung verbesserbar, bei der die Aufnahme entlang einer
Richtung parallel zur gedruckten Schaltkreiskarte unterteilt ist
und die unterteilten Aufnahmehälften
miteinander verbunden werden, wobei die gedruckte Schaltkreiskarte
dazwischenliegt.
-
Wenn das wärmeabstrahlteil zum Kühlen der gedruckten
Schaltkreiskarte vorgesehen wird, kann eine stabile Lagerung und
eine Wärmeabführung von der
gedruckten Schaltkreiskarte gleichzeitig durch Verwendung einer
Anordnung realisiert werden, bei der die gedruckte Schaltkreiskarte
zwischen dem Wärmeabstrahlteil
und der Aufnahme liegt.
-
Die vorliegende Erfindung schafft
auch ein Verfahren zur Herstellung eines Schaltkreis-Trägerkörpers mit
einem Leistungsschaltkreis zur Ausgabe einer elektrischen Leistung
von einer Eingabeeinheit an eine Ausgabeeinheit über ein Halbleiterschaltelement
und einem Steuerschaltkreis zur Steuerung des Betriebs des Halbleiterschaltelementes,
wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Herstellen einer
gedruckten Schaltkreiskarte mit einem Kartenkörper, einem leitfähigen Muster,
welches den Leistungsschaltkreis bildet und auf einer Oberfläche hiervon
angeordnet ist, einem leitfähigen
Muster, welches den Steuerschaltkreis bildet und auf der anderen
Oberfläche
hiervon angeordnet ist und einer Durchgangsöffnung zur Anordnung des Halbleiterschaltelementes
auf dem Kartenkörper;
Befestigen einer Verstärkerplatte
an einer Oberfläche
der gedruckten Schaltkreiskarte über
eine Isolierschicht; und Anordnen des Halbleiterschaltelementes
direkt auf einem der leitfähigen
Muster auf der gedruckten Schaltkreiskarte von der gegenüberliegenden
Seite der Verstärkungsplatte
her und Anordnung desselben an dem anderen leitfähigen Muster über die Durchgangsöffnung.
-
Bei diesem Herstellungsverfahren
kann das passende Halbleiterschaltelement mit den leitfähigen Mustern
auf den vorderen und hinteren Oberflächen von einer Seite der gedruckten
Schaltkreiskarte her angeordnet werden, indem die Durchgangsöffnung verwendet
wird, welche vorab in der gedruckten Schaltkreiskarte ausgebildet
wird, so daß ein
schlanker Schaltkreis-Trägerkörper durch
einen einfachen Vorgang problemlos herstellbar ist. Die Arbeitseffizienz
wird im Vergleich zu einer Anordnung nach dem Stand der Technik
erheblich verbessert, bei der die Anschlüsse des Halbleiterschaltelementes
einzeln mit der Busschienenkarte und der gedruckten Schaltkreiskarte
verbunden werden, die im Abstand zueinander liegen.
-
Hierbei wird durch Bereitstellen
einer Stufe mit einer Höhe
entsprechend im wesentlichen der gedruckten Schaltkreiskarte zwischen
dem Anschluß des
Halbleiterschaltelement, welche an dem leitfähigen Muster an der Vorderseite
der gedruckten Schaltkreiskarte zu befestigen ist und dem Anschluß, der durch
die urchgangsöffnung
zu befestigen ist, es möglich,
daß die
jeweiligen Anschlüsse
sowohl an der gedruckten Schaltkreiskarte als auch der Busschiene
so wie sie sind befestigt werden können, ungeachtet der Dicke
der gedruckten Schaltkreiskarte, ohne daß die jeweiligen Anschlüsse des
Halbleiterschaltelementes mit Kraft beaufschlagt werden, so daß sie sich
verformen. Somit lassen sich Belastungen an den jeweiligen Anschlüssen nach
der Verbindung erheblich verringern.
-
Zusätzlich zu den obengenannten
Schritten kann durch Durchführen
eines Anschlußverbindungsschrittes
zum Verbinden eines Anschlusses für den Leistungsschaltkreis-Anschluß oder den
Steuerkreis-Anschluß an
den externen Schaltkreis durch ein geeignetes leitfähiges Muster
auf der gedruckten Schaltkreiskarte, wobei die gedruckte Schaltkreiskarte
durchtreten wird, der Schaltkreisträgerkörper, der mit dem externen
Schaltkreis verbindbar ist, effizient hergestellt werden.
-
Weiterhin kann durch Durchführen eines
Verbinderausformungsschrittes zum Bilden eines Gehäuses aus
isolierendem Material um den Anschluß nach dem Anschlußverbindungsschritt
herum ein Schaltkreis-Trägerkörper erhalten
werden, der problemlos mit dem externen Schaltkreis verbindbar ist.
-
Weiterhin kann durch Befestigen der
Verstärkungsplatte
aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit der gedruckten Schaltkreiskarte
in dem Befestigungsschritt für
die Verstärkungsplatte
und dann durch Durchführen
eines Verbindungsschrittes eines Wärmeabstrahlteils zur Verbindung
des Wärmeabstrahlteils
an der Verstärkungsplatte über eine isolierende
Schicht nach dem Befestigungsschritt ein Schaltkreis-Trägerkörper erhalten
werden, der aufgrund der kombinierten Verwendung der Verstärkungsplatte
aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und dem Wärmeabstrahlteil
eine hervorragende Wärmeabstrahlleistung
hat.
-
Weitere Einzelheiten, Aspekte und
Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung anhand der Zeichnung.
-
Es zeigt:
-
1 eine
auseinandergezogene perspektivische Darstellung eines Schaltkreis-Trägerkörpers gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
2 eine
Querschnittsdarstellung durch den Schaltkreis-Trägerkörper;
-
3 den
Aufbau eines Verteilungsschaltkreises, der von dem Schaltkreis-Trägerkörper gebildet
wird;
-
4 eine
vergrößerte perspektivische
Darstellung des FET-Anbringzustandes in dem Schaltkreis-Trägerkörper;
-
5(a) und 5(b) jeweils eine Querschnittsdarstellung
des Anschlußverbindungsschrittes
in dem Schaltkreis-Trägerkörper; und
-
6(a) und 6(b) eine Draufsicht auf
eine Aufnahme für
den Schaltkreis-Trägerkörper mit
unterteilten Aufnahmehälften
bzw. eine Vorderansicht hiervon.
-
Bezugnehmend auf die Zeichnung wird
nun eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei dieser Ausführungsform wird
ein Verfahren zur Herstellung eines Schaltkreis-Trägerkörpers, der
einen Verteilungsschaltkreis zur Verteilung elektrischer Energie
oder Leistung, welche von einer gemeinsamen Energiequelle seitens
eines Fahrzeuges oder dergleichen kommt, an eine Mehrzahl von elektrischen
Lasten beschrieben. Die Anwendung des Schaltkreis-Trägerkörpers der vorliegenden
Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt und kann in weitem Rahmen
für den
Fall angewendet werden, bei dem ein EIN/AUS-Schalten des Leistungsschaltkreises
durch das Halbleiterschaltelement durchgeführt wird.
-
Die 1 und 2 zeigen den Gesamtaufbau des
Schaltkreis-Trägerkörpers gemäß der vorliegenden
Ausführungsform.
Der Schaltkreis-Trägerkörper beinhaltet
wenigstens eine einzelne gedruckte Schaltkreiskarte 20,
eines oder eine Mehrzahl von Halbleiterschaltelementen (FET 30 in
der Zeichnung), eine Mehrzahl von Anschlußstiften 40, eine isolierende
Aufnahme 50 und ein Wärmeabstrahlteil 60.
-
Die gedruckte Schaltkreiskarte 20 bildet
einen Verteilungsschaltkreis gemäß 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Der Verteilungsschaltkreis beinhaltet eine Leistungsschaltkreiseinheit
PC und eine Steuerschaltkreiseinheit CC.
-
Die Leistungsschaltkreiseinheit PC
ist dafür ausgelegt,
eine Energieversorgung, welche von einem gemeinsamen Eingangsanschluß 42 her
gelangt, über
die jeweiligen FETs an eine Mehrzahl von Ausgangsanschlüssen 44 zu
verteilen und auszugeben und ist so aufgebaut, daß Drains
der jeweiligen FETs 30 mit dem gemeinsamen Eingangsanschluß 42 verbunden
sind und Sources der FETs 30 mit den Ausgangsanschlüssen 44 entsprechend
den jeweiligen FETs 30 verbunden sind.
-
Die Steuerschaltkreiseinheit CC ist
dafür ausgelegt,
das EIN/AUS-Signal für
die jeweiligen FETs 30 oder ein Alarmsignal von einem Signalausgangsanschluß 48 auszugeben
und die Gates der jeweiligen FETs 30 sind mit dieser Steuerschaltkreiseinheit
CC verbunden.
-
Der Eingangsanschluß 42,
der Ausgangsanschluß 44,
der Signaleingangsanschluß 46 und
der Signalausgangsanschluß 48 sind
durch die obengenannten Anschlußstifte 40 gebildet.
-
Nachfolgend wird ein Verfahren zur
Herstellung des Schaltkreis-Trägerkörpers, sowie
der genaue Aufbau, der durch dieses Verfahren erhaltbar ist, entsprechend
der jeweiligen Schrittreihenfolge beschrieben.
-
1) Kartenherstellungsschritt
-
In diesem ersten Schritt wird die
gedruckte Schaltkreiskarte 20 hergestellt.
-
Gemäß den 2 und 4 ist
ein Kartenkörper 22 der
gedruckten Schaltkreiskarte 20 aus einem isolierenden Material,
beispielsweise Epoxyharz oder dergleichen, in Plattenform (besonders
bevorzugt in Dünnfolienform)
ausgebildet. Ein leitfähiges
Muster für
einen Steuerschaltkreis 24 (vergl. 2 und 4), der
die Steuerschaltkreiseinheit CC von 3 bildet, ist
auf eine der Oberflächen
(im gezeigten Beispiel der oberen Oberfläche) des Kartenkörpers 22 aufgedruckt
und ein leitfähiges
Muster für
einen Leistungsschaltkreis 26, das die Leistungsschaltkreiseinheit PC
bildet, ist auf der anderen Oberfläche aufgedruckt (untere Oberfläche im gezeigten
Beispiel). Zusätzlich sind
an geeigneten Stellen des Kartenkörpers 22 Durchgangsöffnungen 22a, 22b zur
Befestigung der FETs 30 mit dem leitfähigen Muster des Leistungsschaltkreises 26 von
der Rückseite
her ausgebildet, wie noch genauer erläutert werden wird.
-
2) Befestigungsschritt
der Verstärkungsplatte
-
Eine Verstärkungsplatte 10 wird
an der unteren Oberfläche
der gedruckten Schaltkreiskarte 20 angeordnet, um über eine
isolierende Klebeschicht (Isolierschicht) 12 mit dem leitfähigen Muster
des Leistungsschaltkreises 26 laminiert zu werden. Die Verstärkungsplatte 10 dient
zur Erhöhung
der Steifigkeit der gedruckten Schaltkreiskarte 20 und
eine Metallplatte oder eine Hartkunststoffplatte können verwendet
werden. Durch Verwenden einer Aluminiumplatte oder einer Platte
aus einer Aluminiumlegierung für
die Verstärkungsplatte 10 kann
die Wärmeabstrahlleistung
des Schaltkreis-Trägerkörpers weiter verbessert
werden. Wenn die isolierenden Platte aus einem Hartkunststoff oder
dergleichen verwendet wird, ist die Isolierschicht, beispielsweise
die isolierende Klebeschicht 12 nicht unbedingt notwendig.
-
Die Verstärkungsplatte 10 kann
nicht nur auf Seiten des leitfähigen
Musters für
den Leistungsschaltkreis 26 vorgesehen werden, sondern
auch auf Seiten des leitfähigen
Musters für
den Steuerschaltkreis 24. Da jedoch ein relativ hoher Strom
in dem leitfähigen
Muster für
den Leistungsschaltkreis 26 fließt und Wärme von den FETs 30 leicht
hierauf übertragen
werden kann, wird die Wärmeabstrahlleistung
durch Auflaminieren der Verstärkungsplatte 10 auf
Seiten des leitfähigen
Musters 26 verbessert.
-
3) Anordnungsschritt (4)
-
Unter Verwendung der Durchgangsöffnungen 22a und 22b,
welche im Kartenkörper 22 der
gedruckten Schaltkreiskarte 20 ausgebildet sind, werden
die FETs 30 bezüglich
der beiden leitfähigen Muster 24 und 26 auf
der gedruckten Schaltkreiskarte 20 von der Seite gegenüberliegend
der Verstärkungsplatte 10 her
angeordnet bzw. befestigt (obere Seite in der Zeichnung).
-
Der FET 30, der in der dargestellten
Ausführungsform
verwendet wird, hat ein Gehäuse 3 von
im wesentlichen rechteckförmiger
Formgebung gemäß 4 und beinhaltet einen dünnen plattenförmigen Drainanschluß (nicht
gezeigt) auf seiner Rückseite, sowie
einen Sourceanschluß 34 und
einen Gateanschluß 36,
welche von einer Seitenfläche
des Gehäuses 32 aus
nach unten vorstehen.
-
Bei dem Herstellungsschritt der Karte
wird die rechteckförmige
Durchgangsöffnung 22a,
durch welche das Gehäuse 32 eingeführt werden
kann, und werden die Durchgangsöffnungen 22b,
welche sich von dem rechteckförmigen Durchgangsöffnungs-Abschnitt 22a in
eine bestimmte Richtung erstrecken und eine derartige Form haben,
daß der
Sourceanschluß 34 eingeführt werden
kann, vorab ausgebildet. Bei dem Befestigungsschritt wird der Drainanschluß auf der
rückwärtigen Oberfläche des
FET-Gehäuses 32 mit
dem leitfähigen
Muster für
den Leistungsschaltkreis 26 auf der unteren Oberfläche der Karte über die
Durchgangsöffnung 22a von
der Rückseite
her befestigt und der Sourceanschluß 34 wird ebenfalls
am gleichen leitfähigen
Muster für
den Leistungsschaltkreis 26 durch die Durchgangsöffnung 22b befestigt
und gleichzeitig wird der Gateanschluß 36 mit dem leitfähigen Muster
für den
Steuerschaltkreis 24 auf der oberen Oberfläche der
Karte von der Vorderseite her befestigt.
-
Mit anderen Worten, bei diesem Befestigungsschritt
können
alle FETs 30 gleichzeitig mit den leitfähigen Mustern 24 und 26 von
oben her ("oben" in 4) befestigt werden, so daß die Effizienz
beim Zusammenbauvorgang im Vergleich mit dem Verfahren wesentlich
verbessert wird, bei dem die FETs 30 einzeln mit der Busschienenkarte
und der gedruckten Schaltkreiskarte in einer Position zwischen den
beiden über
Verdrahtungsmaterialien etc. befestigt oder angeschlossen werden,
wie dies im Stand der Technik der Fall ist.
-
Insbesondere wird durch Durchführen des Befestigungsschritts
für die
Verstärkungsplatte
gemäß obiger
Beschreibung vorab eine ausreichende Tragsteifigkeit der gedruckten
Schaltkreiskarte 20 für Lötarbeiten
sichergestellt, so daß die
Arbeitseffizienz und die Befestigungsgenauigkeit weiter verbessert werden.
-
Bei Durchführung des Befestigungsschrittes ist
es sehr bevorzugt, eine Stufe t bereitzustellen, mit einer Höhe im wesentlichen
der Dicke der gedruckten Schalt kreiskarte 20 und welche
vorab zwischen dem Sourceanschluß 34 und dem Gateanschluß 36 ausgebildet
wird, wie in 4 gezeigt.
Mit dieser Anordnung können
die entsprechenden Anschlüsse 34 und 36 mit
der Busschiene für
den Ausgangsanschluß und
der gedruckten Schaltkreiskarte 20 so wie sie sind verbunden
werden, ungeachtet der Dicke der gedruckten Schaltkreiskarte 20,
ohne daß auf
die beiden Anschlüsse 34 und 36 Kräfte aufgebracht
werden, welche sie verformen würden.
Somit lassen sich Belastungen an den jeweiligen Anschlüssen nach der
Befestigung erheblich verringern.
-
4) Anschlußverbindungsschritt
(5(a) und 5(b))
-
Zusätzlich zu den Durchgangsöffnungen
zur Anbringung der FETs, also zusätzlich zu den Durchgangsöffnungen 22a und 22b weist
die gedruckte Schaltkreiskarte 20 Durchgangsöffnungen 20a zur Verbindung
von Anschlüssen
derart auf, daß die
Anschlußstifte,
welche die jeweiligen Anschlüsse 42, 44, 46 und 48 gemäß 3 bilden, durchtreten können, wobei
eine Durchgangsöffnung 10a etwas
größer als
die Durchgangsöffnung 20a ist
und in der Isolationsschicht 12 und der Verstärkungsplatte 10 ausgebildet
ist. Ein Ende eines Anschlußstiftes 40 wird
in die Durchgangsöffnungen 20a bzw. 10a von
der gegenüberliegenden
Seite der Verstärkungsplatte 10 her
(obere Seite in den 5(a) und 5(b)) eingeführt und
der Anschlußstift 40 wird
direkt mit dem leitfähigen
Muster für
den Leistungsschaltkreis 26 (oder dem leitfähigen Muster
für den
Steuerschaltkreis 24 über
die Durchgangsöffnung)
durch Aufbringen eines Lots 41 auf das durch die Durchgangsöffnung 10a eingeführte Ende
verbunden.
-
Der externe Verbindungsanschluß steht
somit von der gedruckten Schaltkreiskarte 20 aus nach oben
vor und somit kann ein externes Verdrahtungsmaterial mit den jewei ligen
Anschlüssen
von einer Seite (der oberen Seite) verbunden werden, so daß die Anschlußarbeiten
erleichtert werden.
-
5) Aufnahmeanbringschritt
(Verbinderausbildungsschritt)
-
Die Aufnahme 50, die aus
einem isolierenden Material, beispielsweise Kunstharz oder dergleichen
gefertigt ist (vergl. 1 und 2) deckt die gedruckte Schaltkreiskarte 20 von
oben her ab und wird gemäß 1 durch Schrauben 14 oder
dergleichen festgelegt. Die Aufnahme 50, welche nach unten
geöffnet
ist, hat eine Form derart, daß die
gesamte gedruckte Schaltkreiskarte 20 von oben her abgedeckt ist
und beinhaltet eine Öffnung
zur Freilegung der FETs nach oben in ihrer Mitte, sowie eine Wasserdichtwand
(Abdichtwand) 52, welche sich vom Umfang der Öffnung aus
nach oben erstreckt. Mit anderen Worten, die Wasserdichtwand oder
Wasserschutzwand 52 umgibt den Bereich, der die FETs 30 beinhaltet.
Von den vorderen und hinteren Enden der Aufnahme 50 steht
nach unten eine Mehrzahl von Rippenabdeckungen 58 vor,
die in Seitenrichtung Seite an Seite angeordnet sind (siehe 1).
-
Ein zylindrisches Gehäuse 54,
welches nach oben und unten offen ist, ist einstückig mit der Aufnahme 50 an
den linken und rechten Ecken der Aufnahme 50 ausgebildet
(den äußeren linken
und rechten Seiten der Wasserdichtwand 52). Das Gehäuse 54 beinhaltet
den Anschlußstift 40,
der den Eingangsanschluß 42 bildet,
den Anschlußstift 40,
welcher den Ausgangsanschluß 44 bildet
und die Anschlußstifte 40,
welche den Signaleingangsanschluß 46 und den Signalausgangsanschluß 48 jeweils
bilden und formen zusammen mit diesen Anschlußstiften 40 den Steckverbinder.
-
Durch Anschließen des so gebildeten Verbinders
mit einem entsprechenden Gegenverbinder am Ende eines Kabelbaums,
der beispielsweise in einem Fahrzeug verlegt ist, lassen sich der
jeweilige Anschluß und
der äußere Schaltkreis
leicht verbinden.
-
Bei der vorliegenden Erfindung ist
das Steckverbindergehäuse
nicht notwendigerweise einstückig mit
der Aufnahme 50 ausgebildet und kann nach Ausbilden hiervon
als separates Bauteil bzw. als separate Bauteile angebaut oder befestigt
werden.
-
6) Verbindungsschritt
für das
Wärmeabstrahlteil
-
Das Wärmeabstrahlteil 60 der 1 und 2 wird an der unteren Oberfläche der
Verstärkungsplatte 10 angebracht,
um mit dieser eine Einheit zu bilden.
-
Das Wärmeabstrahlteil 60 ist
vollständig
aus einem Material mit sehr guter Wärmeleitfähigkeit gebildet, beispielsweise
einem Metall auf Aluminiumbasis und Extrusionsgießen kann
verwendet werden, wenn ein Abstrahlteil mit konstantem Querschnitt verwendet
wird, wie in der Zeichung gezeigt. Die obere Oberfläche des
Wärmeabstrahlteiles 60 dient
als flache Anheftoberfläche 64 und
die Verstärkungsplatte 10 wird
an der Anheftoberfläche 64 über eine
isolierende Schicht 66 gemäß 2 angeheftet oder befestigt. Eine Mehrzahl
von Rippen 62 liegt Seite an Seite in Seitenrichtung und
steht nach unten von der unteren Oberfläche des Wärmeabstrahlteiles 60 vor und
die Positionen der jeweiligen Rippen 62 entsprechen den
Positionen der Rippenabdeckungen 58 an der Aufnahme 50.
Durch Anbringen des Wärmeabstrahlteils 60 an
der Aufnahme 50 sind beide Enden der jeweiligen Rippen 62 in
Längsrichtung
von den Rippenabdeckungen 58 abgedeckt.
-
Die Verbindung zwischen dem Wärmeabstrahlteil 60 und
der Verstärkungsplatte 10 und
die Ausbildung der Isolierschicht 66 erfolgen bevorzugt gemäß der nachfolgend
beschriebenen Vorgehensweise.
-
- (1) Ausbilden eines dünnen isolierenden Films oder
einer dünnen
isolierenden Schicht durch Aufbringen eines isolierenden Klebmittels
aus Epoxyharz auf der oberen Oberfläche 64 des Wärmeabstrahlteiles 60 und
durch Trocknenlassen hiervon.
- (2) Aufbringen eines Klebstoffes aus dem gleichen Material wie
demjenigen der Isolierschicht oder eines Klebemittels, welches weicher
ist und höhere
Wärmeleitfähigkeit
hat (beispielsweise ein Gel oder dergleichen auf Silikonbasis) über der isolierenden
Schicht oder Aufbringen eines ähnlichen
Klebemittels auf der Seite der Verstärkungsplatte 10 zur
Verbindung der Isolierschicht und der Verstärkungsplatte 10.
-
Hierbei ist die Ausbildung der Isolierschicht 66 möglich durch
das Klebemittel gemäß (2) von
obiger Beschreibung, selbst wenn die Isolierschicht von (1) weggelassen
wird. Eine Isolation zwischen der Verstärkungsplatte 10 und
dem Wärmeabstrahlteil 60 wird
jedoch durch Ablauf der Schritte (1) und (2) besser sichergestellt.
Insbesondere dann, wenn das Wärmeabstrahlteil 60 mit
Masse verbunden ist, um das elektrische Potential auf Null zu bringen,
steigt die Differenz des elektrischen Potentials zwischen dem Wärmeabstrahlteil 60 und
dem Leistungsschaltkreis an. Daher ist es besonders bevorzugt, eine
zuverlässige
Isolationseigenschaft mit der Isolierschicht 66 zu schaffen.
Es ist auch möglich,
die Isolierschicht in (1) beispielsweise durch Anheften der Isolierschicht
an die Anheftoberfläche 64 des
Wärmeabstrahlteiles 60 auszubilden.
-
Wenn das leitfähiges Muster für den Leistungsschaltkreis
einen zu erdenden Teil aufweist, kann das leitfähiges Muster mit Masse oder
Erde über
das Wärmeabstrahlteil 60 verbunden
werden.
-
Wenn eine Schulter 55 an
der Aufnahme 50 so ausgebildet wird, daß der Umfang der gedruckten Schaltkreiskarte 20 hieran
anschlägt,
wie in 2 gezeigt, und
wenn das Wärmeabstrahlteil 60 mit
der Aufnahme 50 so verbunden und hieran festgelegt wird,
daß die
gedruckte Schaltkreiskarte 20 zwischen der Schulter 55 und
dem Wärmeabstrahlteil 60 liegt, kann
die gedruckte Schaltkreiskarte 20 noch stabiler gelagert
werden.
-
Alternativ kann gemäß den 6(a) und 6(b) die Haltekraft für die gedruckte Schaltkreiskarte 20 erhöht werden,
indem die Aufnahme 50 entlang einer Richtung parallel zur
Richtung der gedruckten Schaltkreiskarte 20 (seitliche
Richtung in der Zeichnung) unterteilt wird und die geteilten Aufnahmehälften 50A und 50B zusammen
mit der dazwischenliegenden Schaltkreiskarte 20 verbunden
werden.
-
In dem in der Zeichnung gezeigten
Beispiel sind Anschlüsse 70 einstückig an
den Aufnahmehälften 50A und 50B anstelle
der Anschlußstifte 40 angegossen.
Die jeweiligen Anschlüsse 70 sind
einstückig mit
einem Verbindungsabschnitt 72 in Verbindung, der durch
die Bodenwand des aufnahmeseitigen Gehäuses 54 in Vertikalrichtung
verläuft,
wobei ein Anschluß 74 für die Außenseite
in Richtung der Öffnung des
Gehäuses
vom oberen Ende des Verbindungsabschnittes 72 vorsteht
und ein kartenseitiger Anschluß 76 von
dem unteren Ende des Verbindungsabschnittes 72 in Seitenrichtung
vorsteht, so daß der kartenseitige
Anschluß 76 mit
dem geeigneten leitfähigen
Muster auf der gedruckten Schaltkreiskarte 20 verbindbar
ist.
-
Ein Verbindungsarm 58b erstreckt
sich von der Aufnahmehälfte 50B zu
der Aufnahmehälfte 50A, so
daß der
Verbindungszustand zwischen den beiden unterteilten Aufnahmehälfte 50A und 50B verriegelt
ist, wenn eine Durchgangsöffnung
59 am Ende des Verbindungsarmes 58b und ein Vorsprung 58a an
der Außenseite
der Aufnahmehälfte 50A in
Eingriff miteinander sind.
-
7) Vergußschritt
-
Ein geeignetes Verguß- oder
Versiegelungsmittel für
die Wärmeabstrahlung
wird innerhalb der Wasserdichtwand 52 eingebracht. Dann
wird ein Deckel 70 gemäß 1 und 2 auf das obere Ende der Wasserdichtwand 52 aufgebracht
und durch Verschweißen
oder dergleichen festgelegt, so daß das Innere der Wasserdichtwand 52 versiegelt
ist. Infolgedessen wird der Wasserdichtigkeitseffekt des Schaltkreis-Trägerkörpers weiter
verbessert.
-
Bei dem Schaltkreis-Trägerkörper gemäß der oben
erwähnten
Bauweise und des oben erwähnten
Herstellungsverfahrens wird ein Schaltkreis zur Verteilung elektrischer
Leistung von einer gemeinsamen Energiequelle an wenigstens eine
entsprechende elektrische Last durch Verbinden der Energiequelle
mit dem Eingangsanschluß 42 der
Leistungsschaltkreiseinheit PC und durch Verbinden der elektrischen
Last mit dem jeweiligen Ausgangsanschluß 44 hergestellt.
Zusätzlich
erfolgt eine EIN/AUS-Steuerung des Verteilungsschaltkreises durch
die Wirkungsweise der FETs 30 in dem Schaltkreis, welche wiederum
durch die Steuerschaltkreiseinheit CC gesteuert werden.
-
Der Schaltkreis-Trägerkörper gemäß der vorliegenden
Erfindung ist nicht auf einen beschränkt, der durch das oben erwähnte exemplarische
Verfahren hergestellt worden ist und die Effekte der Vereinfachung
und Verkleinerung des gesamten Aufbaus werden durch die Struktur
erhalten, bei der das leitfähige
Muster für
den Leistungsschaltkreis 26 auf einer der Oberflächen der
gedruckten Schaltkreiskarte 20 gebildet ist und das leitfähige Muster
für den
Steuerschaltkreis 24 auf der anderen Oberfläche ausgebildet
ist und wobei die Halbleiterschaltelemente mit den beiden leitfähigen Mustern 24 und 26 in Verbindung
stehen.
-
Das in der vorliegenden Erfindung
verwendete Halbleiterschaltelement ist nicht notwendigerweise auf
einen FET beschränkt
und es lassen sich solche verwenden, bei denen der leitende Anschluß mit der
Leistungsschaltkreisseite, gebildet durch die Busschienen, verbunden
ist und der Steueranschluß mit
der gedruckten Schaltkreiskarte 20 verbunden ist.
-
Gemäß obiger Beschreibung ist die
vorliegende Erfindung so aufgebaut, daß die gedruckte Schaltkreiskarte
mit dem Leistungsschaltkreis auf einer der Oberflächen ausgebildet
ist, wobei das Halbleiterschaltelement zwischengeschaltet ist und
der Steuerschaltkreis zur Steuerung des Halbleiterschaltelementes
auf der anderen Oberfläche
ausgebildet ist; das Halbleiterschaltelement wird gleichzeitig mit den
Schaltkreisen durch die Durchgangsöffnung in der gedrucken Schaltkreiskarte
verbunden, sowohl der Leistungsschaltkreis mit dem Halbleiterschaltelement
und der Steuerschaltkreis sind in einer einfachen und schlanken,
d. h. dünnen
Struktur aufgebaut und somit kann der Schaltkreis-Trägerkörper eine hervorragende
Wärmeabstrahlung
im Vergleich zu einem derartigen haben, bei dem das Halbleiterschaltelement
zwischen der Busschienenkarte und der Steuerschaltkreiskarte eingeschlossen
ist, wie dies im Stand der Technik der Fall ist.
-
Bei der Herstellung des Schaltkreis-Trägerkörpers läßt sich
die Herstellungseffizienz des Trägerkörpers durch
ein Verfahren zur Herstellung der gedruckten Schaltkreiskarte, des
Befestigens einer Verstärkungsplatte
auf einer der Oberflächen
hieran und durch Anordnen des Halbleiterschaltelementes von der
Seite gegenüber
der Verstärkungsplatte ganz
erheblich verbessern.
-
Ein Schaltkreis-Trägerkörper umfaßt somit gemäß der Erfindung
wenigstens eine gedruckte Schaltkreiskarte mit einem leitfähigen Muster,
welches einen Leistungsschaltkreis mit wenigstens einem Halbleiterschaltelement
bildet und welches auf einer Oberfläche der Bedrucken Schaltkreiskarte
angeordnet ist, sowie einem leitfähigen Muster, welches einen
Steuerschaltkreis zur Steuerung des Halbleiterschaltelementes bildet
und auf der anderen Oberfläche
der gedruckten Schaltkreiskarte angeordnet ist. Die gedruckte Schaltkreiskarte
weist wenigstens eine Durchgangsöffnung
zur Anbringung des Halbleiterschaltelementes an beiden leitfähigen Mustern auf.
Der Schaltkreis-Trägerkörper kann
durch ein Verfahren hergestellt werden, welches den Schritt des
Laminierens einer Verstärkungsplatte
auf eine Oberfläche
der gedruckten Schaltkreiskarte beinhaltet, sowie den Schritt des
Anbringens des Halbleiterschaltelementes von der gegenüberliegenden
Seite der Verstärkungsplatte
her.