(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体スイッチの動作熱を、そのスイッチによってトリガされる加熱セル（８）へと伝導する方法であって、冷却用フィン（１a）を有する標準的な半導体スイッチ（１）を、電源電圧源に電気的に接続された第一の熱伝導性かつ導電性の材料の帯片（２）に直接取り付けるとともに電気的に接続し、前記第一の帯片（２）を第二の熱伝導性かつ導電性の材料の帯片（４）上に、前記第一及び第二の帯片（２，４）の間に設けられた第一の熱伝導性絶縁膜（３）を介して配設し、前記第二の帯片（４）を、加熱エレメント（１１）の加熱セル（８）へ向けられたフレーム端子として形成された帯片（５）上に直接配設するとともに電気的に接続し、前記帯片（５）を、前記半導体スイッチ（１）に電気的に接続された帯片形状の電力供給端子（７）上に、前記帯片（５）と前記帯片形状の電力供給端子（７）との間に設けられた第二の熱伝導性絶縁膜（６）を介して配設することを特徴とする方法。
【請求項２】
標準的な半導体スイッチ（１）によりトリガされる加熱エレメントであって、冷却用フィン（１a）を有する標準的な半導体スイッチ（１）が、電源電圧源に電気的に接続された第一の熱伝導性かつ導電性の材料の帯片（２）に直接取り付けられるとともに電気的に接続され、前記第一の帯片（２）は、第二の熱伝導性かつ導電性の材料の帯片（４）上に、前記第一及び第二の帯片（２，４）の間に設けられた第一の熱伝導性絶縁膜（３）を介して配設され、前記第二の帯片（４）は、加熱エレメント（１１）の加熱セル（８）へ向けられたフレーム端子として形成された帯片（５）上に直接配設されるとともに電気的に接続され、前記帯片（５）は、前記半導体スイッチ（１）に電気的に接続された帯片形状の電力供給端子（７）上に、前記帯片（５）と前記帯片形状の電力供給端子（７）との間に設けられた第二の熱伝導性絶縁膜（６）を介して配設されていることを特徴とする加熱エレメント。
【請求項３】
前記第一及び第二の帯片（２，４）及びフレーム端子として形成された前記帯片（５）が電気銅からなることを特徴とする請求項２に記載の加熱エレメント。
【請求項４】
前記帯状形状の電力供給端子（７）がニッケル・メッキした真鍮からなることを特徴とする請求項３に記載の加熱エレメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通常の半導体スイッチの動作熱を、そのスイッチによってトリガされる加熱エレメントへと伝導する方法に関するものであり、またかかる加熱エレメントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大電流をスイッチするために、通常、一つのスイッチハウジングとその中に配置された一つの半導体チップとからなる半導体スイッチが使用される。この半導体スイッチは、その内部抵抗により、熱の形で電力損失を生じさせる。加熱エレメントがトリガされると、通常、この熱は、加熱エレメントの被加熱媒体に向けて伝達される。これは、実際の加熱エレメントに加えて、被加熱媒体中に配置された特別なヒートシンクによって行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
かかる方法の欠点は、半導体スイッチを冷却するために、前述のヒートシンクのような追加の部品が使用されることにある。これらのヒートシンクは、被加熱媒体中に、加熱エレメントに追加して配置しなければならない。これにより、ヒートシンクは、実際の加熱エレメントに対して、二次的な加熱エレメントとして作用し、その結果、不均等な温度と圧力の分布を生じる。これに加えて、部品が追加されるため、構造上の空間が多く必要になり、同時に、材料や取付のために追加のコストが生じる。
【０００４】
本発明の目的は、半導体スイッチから実際の加熱セルへ熱伝達させ、必要な機械部品の数を減少させ、かつ、かかる装置の構造と取付を簡単にすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に従えば、上記目的は、半導体スイッチの動作熱を、そのスイッチによってトリガされる加熱セルへと伝導する方法であって、冷却用フィンを有する標準的な半導体スイッチを、電源電圧に接続された熱伝導性かつ導電性の材料の帯片（２）に直接取り付け、該帯片（２）を熱伝導性絶縁膜（３）を介して、熱伝導性かつ導電性の材料の帯片（４）上に配設し、該帯片（４）を、加熱エレメントの加熱セルへ向けられたフレーム端子である帯片（５）上に直接配設し、該帯片（５）を、熱伝導性絶縁膜（６）を介して帯片形状の電力供給端子上に配設することを特徴とする方法によって達成される。
【０００６】
また、本発明の他の局面によれば、標準的な半導体スイッチによりトリガされる加熱エレメントであって、冷却用フィンを有する標準的な半導体スイッチが、電源電圧に接続された熱伝導性かつ導電性の材料の帯片（２）に直接取り付けられ、該帯片（２）は熱伝導性絶縁膜（３）を介して、熱伝導性かつ導電性の材料の帯片（４）上に配設され、該帯片（４）は、加熱エレメントの加熱セルへ向けられたフレーム端子上に直接配設され、該端子は熱伝導性絶縁膜（６）を介して帯片形状の電力供給端子上に配設されていることを特徴とする加熱エレメントが提供される。
【０００７】
本発明の好ましい実施態様においては、前記帯片（２）、（４）及び（５）は電気銅から構成でき、また、前記帯片（７）はニッケル・メッキした真鍮から構成できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【０００９】
図１及び図２を用いて、本発明の方法と本発明の加熱エレメントとを基本的に説明する。図中、市販の形態の（すなわちハウジングを備えた）冷却用フィン１a付きの標準的な半導体スイッチ１が、電源電圧に接続されている導電性材料の帯片（strip）２に直接当接または直接接触している。これを行うには、導電性材料の帯片２をベント・スタンプ（bent stamping）(プレスによる打ち抜き曲板）として製造し、それに冷却用フィン１aを有する半導体スイッチ１をハンダ付けすることが好ましい。
【００１０】
この部品２はネジ、クランプ、プラグ、圧縮(compression)、溶接またはハンダ付けによる接続法によって、ＵＢatに接続される。半導体スイッチは、部品２を経由して電源電圧を供給されている。同時にそれは半導体スイッチ中で生成する熱を熱伝導性絶縁膜３を経由して、更に熱伝導性かつ導電性の材料の帯片４へと伝達する。絶縁膜３は、帯片２と帯片４との間に電気的短絡を生じさせないよう働く。帯片４も同様にベント・スタンプとして製造されたものであることが好ましい。この絶縁膜３の熱伝導率は、半導体スイッチの電力損失が帯片２から帯片４へと可能な限り少ない損失で中継されるよう、非常に高いものでなければならない。絶縁膜３に好適な材料は、セラミックの熱伝導性膜、例えば、熱伝導率＝１．８Ｗ／ｍＫで、厚さ約０．２ｍｍのケラフォル（kerafol）ＷＬＦ 86/74である。
【００１１】
部品４はフレームにネジ、クランプ、プラグ、圧縮(compression)、溶接またはハンダ付けによる接続法によって接続される。
【００１２】
熱伝導性かつ導電性の材料の帯片４は、フレーム端子５上に直接設置されて、それと接触している。また、フレーム端子５はベント・スタンプとして製造されたものであることが好ましい。この部品５はネジ、クランプ、プラグ、圧縮(compression)、溶接またはハンダ付けによる接続法によって、加熱エレメント１１の実際の加熱セル８に接続されている。加熱セル８はＰＴＣ加熱エレメントであることが好ましい。
【００１３】
部品５はこのように加熱セル８に電気的かつ熱的に接続されているので、フレームの電位と同時に半導体スイッチで生成された熱は、加熱セル８上にまたはその中に伝達される。
【００１４】
好ましいＰＴＣエレメントは、加熱セル８中に配置されて、加熱セル８（ヒート・チューブ）からフレーム電位が供給される。
【００１５】
加熱セル８上には、冷却用ルーバ１０があり、それを経由して半導体スイッチ１からの熱とＰＴＣエレメントの熱とが、被加熱媒体へ放散される。スイッチ１は、導電性帯片とヒート・ブリッジと絶縁層とを備え、加熱セル８と冷却用ルーバ(louver)１０と共に、加熱エレメント１１を形成する。ＰＴＣエレメントは接触帯片(contact strip)７を経由してＵＢatに接続するが、７は同様に加熱セル８へと導通している。接触帯片７は、フレーム端子５に対して、絶縁膜６により絶縁されている。例えば、カプトン(capton)膜が絶縁膜６として使用でき、適当な厚さは約０．０５ｍｍで、熱伝導率は約０．７６Ｗ／ｍＫである。接触帯片７はベント・スタンプ２、４、５及び絶縁膜３、６と共に、一体として回路基板９上に圧接されることが好ましい。
【００１６】
接触帯片７は、回路基板９と半導体スイッチ１の端子線を経由してＵＢatに接続することが好ましい。
【００１７】
部品２，４，５は、ベント・スタンプとして製造されたものであることが好ましく、またそれらは良好な導電性と熱伝導性を確保するため、電気銅で製造されたものであることが好ましい。好適な材料は、例えば、熱伝導率＝４００Ｗ／ｍＫで、厚さ約１．０ｍｍ以上の電気銅である。好ましい帯片７は、厚さ約０．６ｍｍのニッケル・メッキした真鍮で、ヒート・チューブ中のＰＴＣ部材と良好な永続的接触を実現するものである。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の方法は、簡単かつ効果的であり、このようにして製造された加熱エレメントは、必要な部品が少なく、簡単で経済的に生産可能で、設置スペースも節減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置の概略側面図。
【図２】図１に示す本発明の装置の実施形態の平面図。
【符号の説明】
１…半導体スイッチ
１ａ…冷却用フィン
２、４、５…帯片
３、６…熱伝導性絶縁膜
７…電力供給端子
８…加熱セル
９…回路基板
１０…冷却用ルーバ
１１…加熱エレメント
【図１】
0005013639.tif 000002
【図２】
0005013639.tif 000003