(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単でコスト的に有効な電流供給と熱除去を可能にする表面実装型半導体スイッチの構造、及び、製造方法を提供する。【解決手段】すなわちバスバー３は半導体スイッチ２と電気的および熱的に接触した熱伝導素子を介し使用される。半導体スイッチの動作中に発生した熱はバスバー上に配置されたヒートシンク５を介し除去される。バスバーは回路基板１の底面に当接する簡単で平坦な素子である。したがって、バスバーと回路基板は、さらなる組立のために従来のＳＭＤ生産ラインを通すことができる半組立部品を形成する。【選択図】図１
2009117805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板（１）と、
前記回路基板（１）の上面上のパワー半導体部品（２）と、
前記回路基板（１）内の開口部を介し前記パワー半導体部品（２）と熱的に接触する熱伝導素子（３．１；８）と、
前記パワー半導体部品（２）の動作中に発生した熱を除去するために前記回路基板（１）の底面上に配置されたヒートシンク（５）と、を含む電気制御ユニットであって、
バスバー（３；７）が前記回路基板（１）の底面に平面的に当接するとともに前記熱伝導素子（３．１；８）と電気的および熱的に接触し、
前記熱伝導素子（３．１；８）は、前記パワー半導体部品（２）に電流を供給するとともにそれから電流を取り出すために前記回路基板（１）内の前記開口部を介し前記パワー半導体部品（２）と電気的に接触し、
前記ヒートシンク（５）は前記バスバー（３；７）上に配置されそれと熱的に接触する、ことを特徴とする電気制御ユニット。
【請求項２】
前記ヒートシンク（５）と前記バスバー（３；７）は熱伝導性絶縁層（４）により電気化学的に分離されることを特徴とする請求項１に記載の電気制御ユニット。
【請求項３】
前記熱伝導性絶縁層（４）は粘着性箔または接着層であることを特徴とする請求項２に記載の電気制御ユニット。
【請求項４】
前記バスバー（３；７）は平坦で実質的に細長矩形状の金属板により形成されることを特徴とする請求項１に記載の電気制御ユニット。
【請求項５】
前記熱伝導素子（３．１；８）と前記バスバー（３；７）は、細長状の金属板を深絞り加工することにより単一部品として形成されることを特徴とする請求項１に記載の電気制御ユニット。
【請求項６】
前記熱伝導素子（３．１；８）は実質的に円筒状の固形金属片により形成されることを特徴とする請求項１に記載の電気制御ユニット。
【請求項７】
前記バスバー（３；７）は、前記熱伝導素子（３．１；８）が圧入された穿孔部を備えた平坦な細長状の金属板から形成されることを特徴とする請求項６に記載の電気制御ユニット。
【請求項８】
前記熱伝導素子（３．１；８）は、前記ピンの上面（３．２）が前記回路基板（１）の上面に面合わせされるように、前記回路基板（１）の前記開口部内に突出するピン（３．１）を備えることを特徴とする請求項１に記載の電気制御ユニット。
【請求項９】
前記ピン（３．１）は前記回路基板（１）の前記開口部に確動的に嵌合することを特徴とする請求項８に記載の電気制御ユニット。
【請求項１０】
前記パワー半導体部品（２）の前記底面（２．１）は前記ピン（３．１）の前記上面（３．２）と電気的および熱的に接触することを特徴とする請求項８に記載の電気制御ユニット。
【請求項１１】
前記パワー半導体部品（２）の前記底面（２．１）は前記ピン（３．１）の前記上面（３．２）にはんだ付けされることを特徴とする請求項８に記載の電気制御ユニット。
【請求項１２】
前記パワー半導体部品（２）の前記底面（２．１）は、前記ピン（３．１）の前記上面（３．２）と前記回路基板（１）の前記上面とに当接することを特徴とする請求項８に記載の電気制御ユニット。
【請求項１３】
前記バスバー（３；７）は、電流供給および電流取出のためのケーブルを接続するための差し込み接触可能なブレード端子（３．３）を備えることを特徴とする請求項１に記載の電気制御ユニット。
【請求項１４】
前記バスバー（３；７）は、電流供給および電流取出のためのケーブルを接続するためのスレッドスタッドを備えることを特徴とする請求項１に記載の電気制御ユニット。
【請求項１５】
前記バスバー（３；７）は、電流供給および電流取出のためのケーブルを接続するための圧着接続部を備えることを特徴とする請求項１に記載の電気制御ユニット。
【請求項１６】
前記バスバー（３；７）は、前記回路基板（１）内のドリル孔（１３）に摩擦ロックされた隆起状の実装素子（１２）を備えることを特徴とする請求項１に記載の電気制御ユニット。
【請求項１７】
同じ種類の第２のバスバー（１０）をさらに含む、請求項１に記載の電気制御ユニットであって、前記２つのバスバー（３；７、１０）の一つは前記パワー半導体部品（２）に電流を流し、他のバスバーは前記パワー半導体部品（２）から電流を取り出すことを特徴とする請求項１に記載の電気制御ユニット。
【請求項１８】
前記ヒートシンク（５）は、両方のバスバー（３；７，１０）上に配置され、絶縁層（４）によりそこから電気化学的に分離されることを特徴とする請求項１７に記載の電気制御ユニット。
【請求項１９】
前記パワー半導体部品（２）は表面実装型装置として構成されることを特徴とする請求項１に記載の電気制御ユニット。
【請求項２０】
その各々が前記回路基板（１）内のそれぞれの開口部を介し前記バスバー（３；７）に電気的および熱的に接続される複数のパワー半導体部品（２）が前記回路基板（１）上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の電気制御ユニット。
【請求項２１】
回路基板（１）の上面上のパワー半導体部品（２）と、
前記回路基板（１）内の開口部を介し前記パワー半導体部品（２）と熱的および電気的に接触する熱伝導素子（３．１；８）と、
前記回路基板（１）の底面に当接するとともに、前記熱伝導素子（３．１；８）と電気的および熱的に接触したバスバー（３；７）と、
前記パワー半導体部品（２）の動作中に発生した熱を除去するための前記バスバー（３；７）上に配置されたヒートシンク（５）と、を含む電気制御ユニットを製造する方法であって、
前記回路基板（１）を前記バスバー（３；７）上に予め機械的に固定することにより半組立部品を構築する工程であって、前記バスバー（３；７）は、前記ピンの上面が前記回路基板（１）の上面に面合わせされるように下から前記回路基板（１）の対応する開口部内に突出する少なくとも一つのピンを備える、工程と、
前記半組立部品の上面上にはんだペーストを塗布する工程と、
前記パワー半導体部品が前記回路基板（１）の上面と前記ピンの上面に当接するように前記半組立部品の上面上に前記パワー半導体部品を装備する工程と、
前記パワー半導体部品を前記回路基板（１）と前記ピンにはんだ付けする工程と、を含む方法。
【請求項２２】
前記バスバー（３；７）の底面上にヒートシンクを取り付ける工程をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記ヒートシンクは熱伝動性電気的絶縁層を介し前記バスバー（３；７）に接続されることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記バスバー（３；７）は前記半組立部品の一側面に突出する電気端子を備えることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記はんだペーストはスクリーン印刷により塗布されることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記パワー半導体部品はリフローはんだ付けにより前記回路基板（１）と前記ピンにはんだ付けされることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
前記はんだペーストを塗布する工程、前記装備する工程、および前記はんだ付け工程は、従来のＳＭＤ生産ラインにおいて行なわれることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
細長状の金属板を深絞り加工することにより前記バスバー（３；７）の前記ピンを形成する工程を更に含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２９】
固体金属熱伝導素子を、穿孔された細長状の金属板に圧入することにより、前記バスバー（３；７）の前記ピンを形成する工程を更に含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３０】
前記回路基板１は、前記ピンを前記回路基板（１）の前記開口部内に圧入することにより前記バスバー（３；７）上に予め機械的に固定されることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項３１】
前記バスバー（３；７）は、前記回路基板（１）が予め前記バスバー（３；７）上に機械的に固定されるように、前記回路基板（１）内のドリル孔（１３）に摩擦ロックされた隆起状の実装素子（１２）を備えることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項３２】
請求項１乃至２０のいずれかに記載の制御ユニットを製造するための請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流供給および熱除去機能が改良された電気制御ユニットならびにその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車において高電流の切り替えおよび分配に使用されるような制御装置または制御モジュールでは、回路基板へおよび回路基板から１００Ａ〜２００Ａの電流を供給すると問題を引き起こす。これはバスバーおよび高電流コネクタなどの固体機構部品上でこのような電流を供給しなければならないためである。電界効果トランジスタまたはバイポーラ接合トランジスタなどの半導体スイッチと、それに伴う追加の電子部品から成る駆動回路とが、これらの電流を切り替え分配するために使用される場合は、常に、制御装置または制御モジュールの電気回路を搭載する回路基板が好ましくは使用される。
【０００３】
このような制御装置が使用される特定分野は、例えば、自動車の追加電気ヒータの駆動におけるものであり、ここでは、電気エネルギが加熱抵抗（好ましくはいわゆる正温度係数（ＰＴＣ）素子）により熱に変換され、そしてラジエータ素子により空気流へと運ばれる。これらのヒータは個々にまたは併せて駆動されるいくつかの加熱段から成ってもよい。加熱電力を熱要求および／またはオンボード電源において現在利用可能な電力に適合させるために、ヒータは、通常、パルス幅変調駆動される。このとき、上記半導体スイッチは、加熱電流を個々の加熱段に切り替えて分配するために使用される。設置を容易にするために、ヒータおよび対応する制御ユニットは、制御電子回路をヒータのフレームに一体化することができる構造ユニットとして構成される。
【０００４】
すべての電子部品は、好ましくは表面実装型装置（ＳＭＤ）として製造される。これはさらなる問題をもたらす。半導体スイッチを通る高電流の流れは大量の熱を発生するので、半導体スイッチから熱を除去するために特定の手段を採らなければならない。半導体スイッチもまた表面実装型装置として設けられるので、半導体スイッチは、もはやヒートシンクにボルト止めすることができない。したがって、熱は、ヒートシンクに供給される前に熱伝導性に乏しい回路基板を介し運ばれなければならない。半導体スイッチから熱を除去することとヒートシンクに熱を供給することは、電気絶縁によりさらに妨げられる。電気絶縁は、半導体スイッチとヒートシンクの電位を分離するために必要であり、半導体スイッチとヒートシンク間の熱移動を劣化させる。
【０００５】
この熱除去の問題に対する解決策は特許文献１から公知である。電流の供給および取出の問題は、回路基板にボルト止めされた固体バスバーと回路基板にはんだ付けされた接点ばねとにより解決される。熱除去は、半導体スイッチがはんだ付けされた回路基板内に圧入された熱伝導素子により、そして熱伝導素子に接続されたヒートシンクにより、電流供給とは別個に実現される。
【０００６】
この手法は、必要とされる複数の異なる部品と製造工程に関し不利であり、これに伴い高い材料コストと製造コストをもたらす。また、ヒートシンクと、半導体スイッチと電気的に接続される熱伝導素子との間の確実な電気絶縁性を保証することは難しい。
【０００７】
半導体スイッチへの電流供給と半導体スイッチからの熱除去の問題は、半導体スイッチを、電気伝導率および熱伝導率が高い固体金属（例えば銅）細長片にはんだ付けすることにより原理的に解決することができる。金属細長片は、周囲に対する熱移動を改良するために冷却フィンを付加的に備えることができる。同時に、金属細長片は、当該の電流を供給するための大きな断面を有するケーブルが例えばコネクタピンを金属細長片内に圧入することにより細長片に差し込まれるかあるいはねじ止めされるように、形成されてもよい。この手法でも、半導体スイッチに電気的に接続された金属細長片とその周囲との間で確実な電気絶縁性を保証することは非常に難しい。
【特許文献１】欧州特許出願公開第１３９５０９８号明細書
【発明の開示】
【０００８】
したがって、本発明の目的は、回路基板上に搭載されている半導体スイッチへ電流を供給するための、そして該半導体スイッチから熱を除去するための簡単でコスト的に有効な解決策を提供することある。本発明のさらなる目的は、対応する製造方法を提供することである。
【０００９】
これは独立請求項の特徴により達成される。好ましい実施態様は従属請求項の主題である。
【００１０】
本発明の特定の手法は、電流供給と熱除去のために、半導体スイッチと電気的および熱的に接触したバスバーを使用することであり、これにより、動作中に発生した熱はバスバー上に配置されたヒートシンクを介し除去される。
【００１１】
本発明の第１の側面によると、電気制御ユニットが提供される。本制御ユニットは、回路基板と、回路基板の上面上のパワー半導体部品と、回路基板内の開口部を介しパワー半導体部品と熱的に接触する熱伝導素子と、パワー半導体部品の動作中に発生した熱を除去するために回路基板の底面上に設けられたヒートシンクと、回路基板の底面に面合わせされるとともに熱伝導素子と電気的および熱的に接触するヒートシンクと、を含む。ここでは、熱伝導素子は、パワー半導体部品に電流を供給しまたはパワー半導体部品から電流を取り出すために回路基板内の開口部を介しパワー半導体部品と電気的に接触し、ヒートシンクはバスバー上に配置され、それと熱的に接触する。
【００１２】
好ましくは、ヒートシンクとバスバーは粘着性フィルムまたは接着層などの熱伝導性絶縁層により電気化学的に分離される。このようにして制御ユニットの動作安全性を実質的に向上することができる。
【００１３】
バスバーは平坦で実質的に細長矩形状の金属板により形成されると有利である。これにより、簡単でコスト的に有効な制御ユニットの製造が可能になる。
【００１４】
熱伝導素子とバスバーは、金属板を深絞り加工することにより単一部品として形成されると有利である。あるいは、熱伝導素子は実質的に円筒状の固形金属片として形成されると有利である。この場合、バスバーは、好ましくは、熱伝導素子が圧入される穿孔部を有する平坦な細長状の金属板から形成される。いずれにしても簡単でコスト的に有効な製造が保証される。
【００１５】
熱伝導素子は、ピンの上面が回路基板の上面に面合わせされるように回路基板の開口部内へ突出するピンを備えると有利である。好ましくは、ピンは回路基板の開口部に完全に嵌入する。こうして、パワー半導体部品が回路基板とピンの上面上に平面的に当接することを保証することができる。
【００１６】
パワー半導体部品の底面はピンの上面に電気的および熱的に接触する（好ましくははんだ付けされる）と有利である。このようにして、パワー半導体部品と熱伝導素子間の確実な電気的および熱的な接触を保証することができる。
【００１７】
パワー半導体部品の底面はピンの上面および回路基板の上面に当接すると有利である。このようにして、パワー半導体部品が回路基板上の導体路と熱伝導素子との両方にはんだ付けされることを保証することができる。
【００１８】
バスバーは、電流供給および電流取出のためのケーブルを接続するための差し込み可能なコネクタのブレード端子を備えると有利である。バスバーは、電流供給および電流取出のためのケーブルを接続するためのスタッドまたは圧着接続部を有すると有利である。いずれにしても、安全な接触と簡単な製造が保証される。
【００１９】
バスバーは、回路基板内のドリル孔に摩擦ロックされた隆起状の実装素子を備えると有利である。このようにして、安全な予備的実装が実現される。
【００２０】
電気制御ユニットは同じ種類の第２のバスバーを備えると有利であり、ここでは、２つのバスバーの一方はパワー半導体部品に電流を供給するのに使用され、他方はパワー半導体部品から電流を取り出すのに使用される。この場合、好ましくは、ヒートシンクは絶縁層により分離された両方のバスバー上に配置される。
【００２１】
好ましくは、パワー半導体部品はＳＭＤ部品である。このようにして、制御ユニットは特にコンパクトな形態で製造することができる。
【００２２】
その各々が回路基板内のそれぞれの開口部を介しバスバーに電気的および熱的に接続される複数のパワー半導体部品が回路基板上に配置されると有利である。このようにして、いくつかのパワー半導体部品に電流を供給すると同時に、共通のヒートシンクによりそれらを冷却することができる。
【００２３】
本発明の第２の側面によると、回路基板の上面上のパワー半導体部品と、回路基板内の開口部を介しパワー半導体部品と熱的および電気的に接触する熱伝導素子と、回路基板の底面に面合わせされるとともに熱伝導素子と電気的および熱的に接触するバスバーと、パワー半導体部品の動作中に発生した熱を除去するためのバスバー上に設けられたヒートシンクと、を含む電気制御ユニットの製造方法が提供される。本製造方法は、バスバー上に回路基板を予め機械的に固定することにより半組立部品を構築する工程であって、バスバーは、ピンの上面が回路基板の上面に面合わせされるように下から回路基板の対応する開口部内に突出する少なくとも一つのピンを備える、工程と、半組立部品の上面上にはんだペーストを塗布する工程と、パワー半導体部品が回路基板の上面とピンの上面とに当接するように半組立部品の上面上にパワー半導体部品を装備する工程と、パワー半導体部品を回路基板とピンにはんだ付けする工程と、を含む。
【００２４】
ヒートシンクはさらに（好ましくは熱伝導性電気絶縁層を介し）バスバーに接続されると有利である。
【００２５】
バスバーは、半組立部品の一側面に突出する電気端子を備えると有利である。
【００２６】
はんだペーストはスクリーン印刷により塗布されると有利である。さらに、パワー半導体部品はリフローはんだ付けにより回路基板とピンとにはんだ付けされる。上記はんだペーストを塗布する工程、装備する工程、およびはんだ付け工程は、従来のＳＭＤ生産ラインにおいて行なわれると有利である。したがって、本制御ユニットは特に効率的でコスト的に有効なやり方で既存の製造設備により製造することができる。
【００２７】
好ましくは、バスバーのピンは細長状の金属板の深絞り加工により製造される。あるいは、バスバーのピンは、穿孔された細長状の金属板に固体金属熱伝導素子を圧入することにより製造されてもよい。このようにして、バスバーと熱伝導素子は特にコスト的に有効なやり方で製造することができる。
【００２８】
回路基板は、ピンを回路基板の開口部内に圧入することによりバスバー上に予め機械的に固定されると有利である。バスバーは、予め回路がバスバー上に機械的に固定されるように、回路基板内のドリル孔により摩擦ロックされた隆起状の実装素子を付加的にまたは代替的に備えることができると有利である。したがって、回路基板とバスバーは、容易にさらに加工され得る（特には電子部品が装備される）構造ユニットを形成する。
【００２９】
本製造方法は、本発明の第１の側面による制御ユニットを製造するために使用されると有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明について添付図面を参照し説明する。
【００３１】
図１は、本発明による電気制御装置の部品の基本的構造を示す。本制御装置は、回路基板（１）、その上にはんだ付けされた半導体スイッチ（２）、カスタム形成されたバスバー（３）、熱伝導性絶縁箔（４）、そして例示的なヒートシンク（５）を含む。
【００３２】
本発明の第１の実施形態は、正面図として図２Ａに、断面図として図２Ｂ〜２Ｄに示される。少なくとも一つのドリル孔（１．１）を有する回路基板（１）は、さらなる処理のための予備的固定が実現されるように、ピン状のスタンピング（３．１）を有する平坦なバスバーに接合される。バスバー（３）のピン（３．１）は、ピン（３．１）の上面が回路基板の上面（すなわち回路基板の銅層（１．２））に面合わせされるように回路基板（１）のドリル孔（１．１）に圧入される。バスバーは回路基板の底面に当接するが、全体の厚さが数ミリ増加するのみである。こうして形成された半組立部品は、さらに、通常の回路基板と全く同様に従来のＳＭＤ製造ラインで加工することができる。
【００３３】
半導体スイッチは回路基板上に位置決めされ、他のＳＭＤ部品と一緒に回路基板にはんだ付けされることになる。半導体スイッチは、こうして回路基板の銅層（１．２）とピン（３．１）の上面との両方に当接する。これにより、半導体スイッチ（２．１）の底面とバスバー（３．２）のピンの上面との間に広範な接触がもたらされる。ここで、半導体スイッチ（２）、ピン（３．１）、回路基板（１）との間の空洞（６）は液状はんだで充填される。これにより、半導体スイッチとバスバー間の最適な熱的および電気的接続が実現される。
【００３４】
このとき、ヒートシンク（５）は良好な熱的接続性を実現するために広い面積にわたってバスバー（３）に接続される。これは、例えば、接着または圧入により行うことができる。さらに、バスバー（３）とヒートシンク（５）の電気化学的分離（すなわち絶縁）は、熱輸送を損なわないようにできるだけ薄い絶縁箔（４）により簡単なやり方で実現することができる。絶縁箔は、また、接合機能を実現するためにも両面粘着性フィルムから成ってよい。組み立ての観点からは、バスバー（３）と回路基板（１）とを接合する前にヒートシンク（５）、絶縁箔（４）、そしてバスバー（３）を準備組み立て（ｐｒｅａｓｓｅｍｂｌｙ）することも考えられる。あるいは、粘着性箔は、また、ヒートシンクまたはバスバーに適用される接着層で置換されてもよい。
【００３５】
ヒートシンクは、好ましくは既成アルミニウムプロファイル部材から作られる。アルミニウムプロファイル部材の代わりに、金属ベースプレートの容器を使用してもよい。このとき、ベースプレートの内側は、バスバーと回路基板の両方が組立後にベースプレートにより支持されるように、バスバーを収容するための帯状の凹部を備えることができる。
【００３６】
図３Ａには、ピン（３．１）を有する深絞り部品としてのバスバー（３）の構成を示す。深絞りにより、バスバー（３）の特に費用効果が高く精密な製造が可能となる。好ましくは、バスバーは、それ以上の加工工程を必要としない平坦で実質的に細長矩形状の金属板から製造される。この製造方法は、差込み可能な接触（３．３）をバスバー（３）の一端上に形成することにより、バスバー（３）へのおよびバスバー（３）からの（例えばケーブル内に）安全な電流供給を容易に実現する。あるいは、接続ピンまたはスレッドスタッドを、例えば、ケーブルとそれとを接続するためのバスバー内に圧入してもよい。好ましくは細長状の金属板から直接形成される圧着接続部などの他の接触手段もまた可能である。
【００３７】
本発明の第２の実施形態は、正面図として図４Ａに、断面図として図４Ｂ〜４Ｄに示される。バスバー（７）は、穿孔された平坦な細長状の金属板として形成される。細長状の金属板は平坦で基本的には矩形であることが好ましい。回路基板（１）内のドリル孔内に突出するピンは第１の実施形態のように細長状の金属板自体からは形成されず、個別の固体の円筒状構成要素（８）を細長状の金属板（７）（図３Ｂ参照）内に圧入することにより形成される。したがって、バスバーは特に簡単で費用効果が高いやり方で製造することができる。さらなる製造工程は上述したやり方で行なわれる。この構成は、バスバー（７）と半導体スイッチ（２）との間の熱的な結合が改良されるため有利である。
【００３８】
この変形の代替として、ピン（８）を最初に圧入し、そして回路基板（１）（図３Ｃ参照）にはんだ付けすることも考えられる。この半組立部品により、バスバーとピン（８）は、例えば確動嵌合突起（８．１）を形成することによりドリル孔（７．１）により接合される。
【００３９】
一体化した熱伝導素子を備えたバスバー単体（すなわちヒートシンクなし）は、主として、差し込み可能接点を介し電流を供給すること、個々のパワー半導体に電流を分配すること、パワー半導体の熱を抽出すること、そして熱を拡散するにあたって熱を回路基板の反対側すなわちパワー半導体の反対側に運ぶこと、に関与する。熱を拡散させることは、パワー半導体から生ずる熱の流れの入力断面が、ヒートシンクに流れ込む熱伝導素子（バスバーの一部としての）における熱の流れの出力断面より小さいことを意味する。
【００４０】
例えば周囲空気へのさらなる熱輸送と熱移動は個別のヒートシンクにより実現される。好ましくはできるだけ大きな表面を介しヒートシンクをバスバーに連結することにより、２つの部品を電気的に絶縁するための薄い絶縁箔がバスバーとヒートシンクとの間の熱輸送をわずかに劣化させるのみとなるように実現することができる。厚さｄを有する絶縁箔が置かれた転送面Ａが大きければ大きいほど、得られる絶縁箔の熱抵抗ＲｔｈはＲｔｈ〜ｄ／Ａの関係で小さくなる。
【００４１】
したがって、一体化された熱伝導素子を備えたバスバーは、回路基板全体の良好な熱輸送を容易にする機能と、さらに、好ましくは電気的に絶縁されたヒートシンク内に余分な熱を結合する機能とを有する。
【００４２】
本発明による熱除去機能を有するバスバーのさらなる利点は、ヒートシンクと組み合わせたバスバーが半導体スイッチ間を熱的に結合することができることである。例えば破損を起因とする半導体スイッチの一つの過剰な発熱が存在する場合、他の半導体スイッチのスイッチを切ることによりヒートシンク全体を熱除去のために提供することができる。これにより、障害状況での制御ユニットのさらなる安全向上が可能となる。本発明は、もはやいくつかの個々の熱伝導素子を回路に取り付けその後バスバーに接続する必要がなく、これらの個々の部品は平坦な細長状の金属板を穿孔して形成することにより単一の製造工程で製造されるという意味で、製造と組立の際の大幅な単純化を実現する。同時に、この細長片の一端は、また、差し込み可能な接続のための刃形接触子として形成されてもよい。したがって、熱除去機能を有するバスバーは、３つの異なる機能、すなわち電流分配および供給、熱除去、そして差し込み可能接点の提供を担うことができる。
【００４３】
本発明の一体化された熱伝導素子を備えたバスバーは、単一の組立および接続プロセスにおいて回路基板に機械的に嵌め込まれる。電気的および熱的な接続性ははんだ処理中に実現される。すなわち、バスバーが回路基板に機械的に固定された後、はんだペーストが一般的にはスクリーン印刷により回路基板に（そして突出する熱伝導素子に）塗布される。その後、パワー半導体と他の電子部品が装備される。次のリフロー工程では、熱伝導素子、パワー半導体および他の部品、そして回路基板は、同時に互いにはんだ付けされる。
【００４４】
図５には、第２のバスバー（１０）を有する構造を示す。このバスバーは第１のバスバー（３）と同じ構成を有することができ、半導体スイッチの電流供給と熱除去を行う。２つのバスバーを有するこの構成は、回路に高電流を供給しなければならずそして高電流が再び合流される前にいくつかの半導体スイッチに分配される状況において好ましくは使用される。これは、例えば、通電容量を増すために回路基板上のいくつかの半導体スイッチが並列に接続される場合に常にあてはまる。第２のバスバー（１０）のピンも、また、回路基板内のドリル孔を貫通して上面上に突出するが、ここには半導体スイッチは一切はんだ付けされない。ピンを有するバスバーの、回路基板上の半導体スイッチまたは別の部品への電気的接続は、該ピンがはんだ付けされる回路基板上の銅領域により実現される。
【００４５】
図６には、随意的なバスバーと回路基板の取り付けを示す。この目的を達成するために、熱伝導素子は、安全な準備組み立てを容易にするように回路基板内のドリル孔（１３）と係合する隆起状の実装素子（１２）を備える。これは、回路基板内のドリル孔への圧入嵌合がなされるように実装素子を大きめにすることで実現される。あるいは、少なくとも２つの実装素子（図６Ｃの１２．１と１２．２）は、回路基板との摩擦ロックを実現するためにプレテンション（Ｆ）下で設置されてよい。
【００４６】
要約すると、本発明は、表面実装型半導体スイッチのための簡単でコスト的に有効な電流供給と熱除去を可能にする。この目的を達成するために、バスバーが使用される、すなわちバスバーは半導体スイッチと電気的および熱的に接触した熱伝導素子を介し使用される。半導体スイッチの動作中に発生した熱は、バスバー上に配置されたヒートシンクを介し除去される。バスバーは回路基板の底面に当接する簡単で平坦な素子である。したがって、バスバーと回路基板は、さらなる組立のために従来のＳＭＤ生産ラインを通すことができる半組立部品を形成する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態による例示的な電気制御ユニットを示す。
【図２Ａ】図１の制御ユニットの正面図を示す。
【図２Ｂ】図２ＡにおけるＡ−Ａ線に沿った断面図を示す。
【図２Ｃ】図２Ｂの詳細を示す。
【図２Ｄ】図２Ｃの詳細を示す。
【図３Ａ】本発明の一側面によるバスバーの実施形態を示す。
【図３Ｂ】本発明のさらなる側面によるバスバーの別の実施形態を示す。
【図３Ｃ】装備された回路基板の実施形態を示す。
【図４Ａ】本発明の別の実施形態による制御ユニットの正面図を示す。
【図４Ｂ】図４ＡにおけるＢ−Ｂ線に沿った断面図を示す。
【図４Ｃ】図４Ｂの詳細を示す。
【図４Ｄ】図４Ｃの詳細を示す。
【図５Ａ】本発明のさらに別の実施形態による制御ユニットを示す。
【図５Ｂ】図５Ａの制御ユニットの正面図を示す。
【図６Ａ】本発明の別の実施形態による制御ユニットの正面図を示す。
【図６Ｂ】図６ＡにおけるＣ−Ｃ線に沿った断面図を示す。
【図６Ｃ】図６Ａと６Ｂのバスバーの透視図を示す。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【外国語明細書】
2009117805000001.pdf