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Technischer Bereich der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Anschlussplattenschaltung, die
in einer rauen Umgebung verwendet wird, wie in einer Anschlussbox
für ein Solarzellenfeld.
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Stand der Technik
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Die
Beschreibung erfolgt unter Verwendung einer Anschlussplattenschaltung
in Anschlussboxen für Solarzellenfelder als Beispiel, die
in einer großen Anzahl auf einem Dach eines Gebäudes
oder dergleichen angeordnet sind. 1 zeigt
eine schematische Ansicht einer Rückseite eines Solarzellenfeldes.
Wie aus 1 deutlich wird, weist jedes
Solarzellenfeld P eine Anschlussbox B auf, die auf einer Rückseite
angebracht ist. Anschlussboxen B von benachbarten Solarzellenfeldern
P sind über ein externes Verbindungskabel C elektrisch
miteinander verbunden.
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An
der Innenseite der Anschlussbox sind ein Paar Anschlussplatten angebracht,
deren eines Ende mit dem externen Verbindungskabel verbunden ist
und deren anderes Ende mit der Elektrode des Solarzellenfeldes verbunden
ist. Weiter ist eine Diode im Inneren der Anschlussbox untergebracht,
um das zuvor genannte Paar Anschlussplatten miteinander zu verbinden.
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Diese
Diode ist eine Bypassdiode von einem externen Verbindungskabel zum
anderen externen Verbindungskabel, um den elektrischen Strom kurzzuschließen,
der durch Anlegen einer Spannung in Gegenrichtung erzeugt wird,
wenn die Spannungserzeugungsfähigkeit des Solarzellenfeldes
abnimmt. Wenn die Diode die zuvor genannte Funktion erfüllt, fließt
ein starker elektrischer Strom in Vorwärtsrichtung der
Diode, so dass die Diode stark Wärme erzeugt, wodurch ihre
Temperatur eine geeignete Betriebstemperatur überschreiten
kann. In solchen Fällen versagt die Diode nicht nur in
ihrer Funktion als Diode (Hitze-Burst), sondern es besteht ein Risiko, dass
die Diode und die sie umgebende Schaltung beschädigt werden
können. Weiter wird, selbst wenn sie nicht beschädigt
werden, die Lebensdauer der Diode stark verkürzt, wenn
sich ein solcher Hitze-Burst wiederholt. Deshalb muss die erzeugte
Wärme effizient abgeleitet werden, so dass die beim Betrieb
der Diode erzeugte Wärme eine geeignete Diodenbetriebstemperatur
nicht übersteigt.
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Als
Mittel zum effizienten Ableiten der von einer Diode erzeugten Wärme
wird eine Anschlussplattenschaltung vorgeschlagen, bei der eine
Anschlussplatte in einer Anschlussbox sich so weit wie möglich erstreckt
und die Unterseite der Diode an die Oberfläche der Anschlussplatte
so verlötet ist, dass die Wärme der Diode leicht
zur Anschlussplatte abgeleitet werden kann (siehe Offenlegungsschriften
der japanischen Patentanmeldungen
(JP-A) Nr. 2005-251962 und
2007-110031 ).
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Wenn
jedoch die Unterseite der Diode an der Oberfläche der vergrößerten
Anschlussplatte verlötet und angebracht wird, werden beim
Löten Luftbläschen in das Lötmittel gemischt
und die Luftbläschen verringern die Effizienz der Wärmeübertragung
von der Diode zur Anschlussplatte, wodurch die Wärme der
Diode nicht effizient abgeleitet wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Von der Erfindung zu lösende
Aufgabe
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Die
vorliegende Erfindung wurde in Hinblick auf die zuvor genannten
Probleme im Stand der Technik vorgeschlagen und ihre Aufgabe ist,
eine Anschlussplattenschaltung zur Verfügung zu stellen,
bei der ein Wärmetransport von der Diode zur Anschlussplatte
durch Entfernen oder Reduzieren von Luftbläschen im Lötmittel
beim Verlöten mit einer Anschlussplattenschaltung, bei
der die untere Oberfläche der Diode an die Oberfläche
der Anschlussplatte mittels Lötmittel angebracht wird,
verbessert wird, um die Wärme der Diode abzuleiten.
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Mittel zum Lösen
der Aufgabe
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Die
vorliegende Erfindung bildet eine Anschlussplattenschaltung, die
derart ausgebildet ist, dass ein metallischer Bereich einer unteren
Oberfläche einer Diode vom Auflötverfahrenstyp
(surface mounting type) mit einer Oberfläche einer Anschlussplatte
verlötet ist, die größer ist als der
metallische Bereich, dadurch gekennzeichnet, dass Streifen bestehend
aus einer Mehrzahl von Linien (bevorzugt gerade Linien), die einander
nicht schneiden, auf der Oberfläche der Anschlussplatte
gebildet sind, auf die die Diode zu löten ist, wobei Luftblasen,
die in einem Lötmittel während des Lötens
erzeugt werden, sich von einer unteren Oberfläche der Diode
in die Umgebung über die Streifen verflüchtigen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Anschlussplattenschaltung
der vorliegenden Erfindung liegen ein Startpunkt und ein Endpunkt
einer jeweiligen der Mehrzahl von Linien außerhalb der
unteren Oberfläche der Diode. Außerdem sind in
einer bevorzugten Ausführungsform der Anschlussplattenschaltung
der vorliegenden Erfindung die Mehrzahl von Linien, welche die Streifen
bilden, parallel zu Gräben auf der Oberfläche
der Anschlussplatte, die während der Herstellung der Anschlussplatte
gebildet worden sind. In einer bevorzugten Ausführungsform
der Anschlussplattenschaltung der vorliegenden Erfindung beträgt
eine Tiefe der Streifen 0,01 bis 0,5 mm. Darüber hinaus
erstreckt sich in einer bevorzugten Ausführungsform der
Anschlussplattenschaltung der vorliegenden Erfindung die Anschlussplatte im
Wesentlichen planar, und die Anschlussplattenschaltung wird innerhalb
einer Anschlussbox für ein Solarzellenfeld verwendet.
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Vorteile der Erfindung
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In
einer Anschlussplattenschaltung der vorliegenden Erfindung lässt
man Luftblasen, die erzeugt werden, während eine untere
Oberfläche einer Diode auf eine Oberfläche einer
Anschlussplatte gelötet wird, durch Streifen, die auf der
Oberfläche der Anschlussplatte ausgebildet sind, von einer
unteren Oberfläche der Diode nach außen entweichen,
so dass die Wärme der Diode durch das Lötmittel
effizient zur Anschlussplatte übertragen werden kann, und
ein Wärmeableitungseffekt von der Diode äußerst
hoch ist. Insbesondere ist die Anschlussplattenschaltung der vorliegenden
Erfindung sehr geeignet für die Verwendung in einer rauen
Umgebung, wie in einer Anschlussbox für ein Solarzellenfeld.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 Eine
schematische Darstellung, die eine Rückseite eines Solarzellenfeldes
zeigt.
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2 Ein
Beispiel einer Diode vom Auflötverfahrenstyp, die in der
vorliegenden Erfindung verwendet ist.
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3 Eine
Ansicht, die eine Anschlussplatte mit Gräben und Streifen
zeigt, die aus einer Mehrzahl von geraden Linien gebildet sind,
die parallel zu den Gräben verlaufen.
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4 Eine
Ansicht, die eine Anschlussplatte mit Gräben und Streifen
zeigt, die aus einer Mehrzahl von geraden Linien gebildet sind,
die senkrecht zu den Gräben verlaufen.
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5 Eine
Ansicht, die eine Anschlussplatte mit Gräben und gitterartigen
Streifen zeigt, die durch Schnittstellen einer Mehrzahl von geraden
Linien, die zu den Gräben parallel sind, und einer Mehrzahl
von geraden Linien, die senkrecht zu den Gräben sind, gebildet
sind.
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6 Eine
Röntgenaufnahme, die einen Zustand des Lötmittels
auf einer unteren Oberfläche der Diode zeigt, wenn die
Diode auf die Anschlussplatte von 3 gelötet
worden ist.
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7 Eine
Röntgenaufnahme, die einen Zustand des Lötmittels
auf einer unteren Oberfläche der Diode zeigt, wenn die
Diode auf die Anschlussplatte von 4 gelötet
worden ist.
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8 Eine
Röntgenaufnahme, die einen Zustand des Lötmittels
auf einer unteren Oberfläche der Diode zeigt, wenn die
Diode auf die Anschlussplatte von 5 gelötet
worden ist.
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9 Eine
Röntgenaufnahme, die einen Zustand des Lötmittels
auf einer unteren Oberfläche der Diode zeigt, wenn die
Diode auf die Anschlussplatte gelötet worden ist, die nur
die Gräben aufweist.
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Beste Art zur Ausführung der
Erfindung
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Die
Anschlussplattenschaltung der vorliegenden Erfindung wird nun mit
Bezug zu den Zeichnungen wie folgt erläutert, jedoch ist
die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
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Die
Anschlussplattenschaltung der vorliegenden Erfindung ist in der
Weise ausgebildet, dass ein metallischer Bereich einer unteren Oberfläche
einer Diode mit einer Oberfläche einer Anschlussplatte derart
verlötet ist, dass durch die Diode erzeugte Wärme
effizient zur Anschlussplatte übertragen werden kann.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird eine Diode vom Auflötverfahrenstyp
(SMD-Typ) verwendet. Dies liegt daran, dass die untere Oberfläche
bei einer Diode nicht vom Auflötverfahrenstyp keinen metallischen
Bereich aufweist, wodurch die Wärme nicht effizient von
der Unterseite der Diode zur Anschlussplatte durch das Lötmittel übertragen
werden kann. Ein Beispiel der bei der vorliegenden Erfindung verwendeten
Diode ist in einer Draufsicht (a), einer Seitenansicht (b) und einer
Unterseitenansicht (c) in 2 gezeigt.
Wie aus 2(c) ersichtlich ist, ist
ein Hauptteil der Unterseite der Diode ein metallischer Bereich
und die Wärme wird von diesem Bereich zur Anschlussplatte
durch das Lötmittel übertragen.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird eine Anschlussplatte mit einer Oberfläche
verwendet, die größer ist als der metallische
Bereich der Unterseite der Diode. Um eine hohe Wärmeableitwirkung
zu erzielen, ist die Anschlussplatte in einer Anschlussbox im Wesentlichen
in einer planaren Anordnung bevorzugt so weit wie möglich
ausgedehnt. Das Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung ist, Streifen
auf der Oberfläche der Anschlussplatte zu bilden, auf die die
Diode zu löten ist, wodurch im Lötmittel während des
Lötens erzeugte Luftbläschen von einer unteren Oberfläche
der Diode durch die Streifen nach außen entweichen können.
Es ist notwendig, dass die Streifen durch eine Mehrzahl von Linien
gebildet sind, die einander nicht schneiden, da Luftblasen sonst
dort verbleiben können, wenn bei den Streifen eine Schnittstelle
auftrifft. Aus diesem Grund ist jede der Linien, die den Streifen
bilden, bevorzugt eine gerade Linie. Ebenso ist es bevorzugt, dass
ein Startpunkt und ein Endpunkt einer jeweiligen der Mehrzahl von Linien,
die die Streifen bilden, außerhalb der unteren Oberfläche
der Diode liegen. Bei dieser Konfiguration wandern die Luftblasen
im Lötmittel, die auf der unteren Oberfläche der
Diode erzeugt werden, leicht durch die Streifen zur Außenseite
der unteren Oberfläche der Diode. In der Regel ist es bevorzugt,
dass die Streifen, obwohl dies von den Abmessungen des metallischen
Bereichs der Unterseite der Diode abhängt, in einer Mehrzahl
von (bevorzugt drei oder mehr und zehn oder weniger) geraden Linien
parallel in einem Abstand von 0,5 mm bis 3 mm so ausgebildet sind,
dass sie in einer Weise vorliegen, die dem gesamten metallischen
Bereich der Unterseite der Diode entspricht.
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Darüber
hinaus sind bei der vorliegenden Erfindung die Mehrzahl von Linien,
die die Streifen bilden, bevorzugt parallel zur Richtung der Gräben
der metallischen Oberfläche der Anschlussplatte, die unvermeidlich
gebildet worden sind, als die Anschlussplatte hergestellt wurde,
da falls die Streifen und die Gräben einander schneiden,
Luftblasen dort verbleiben können. Die Gräben
sind äußerst feine Streifen in einer Richtung
einer Druckwalze, die während des Walzenpressens eines
plattenförmigen Objekts aus Aluminiumlegierung, Kupfer
oder dergleichen gebildet worden sind, und sind äußerst
klein (weisen in der Regel eine Tiefe von ungefähr 0,0002
mm auf). Bei der vorliegenden Erfindung unterscheiden sich die Streifen,
die auf der Oberfläche der Anschlussplatte gebildet sind,
von den Gräben und weisen in der Regel eine Tiefe von 0,01
bis 0,5 mm, bevorzugt 0,05 bis 0,3 mm auf. Ein Querschnitt des Streifens kann
eine beliebige Form aufweisen, so lange die Luftblasen leicht entweichen
können, beispielsweise ein Polygon, wie ein Dreieck oder
ein Viereck, das oben offen ist, oder eine Kombination des Polygons mit
einem Kreisabschnitt.
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Ein
Beispiel der Anschlussplatte, die bei der vorliegenden Erfindung
verwendet ist, wird in 3 gezeigt. Die in 3 gezeigte
Anschlussplatte erstreckt sich flächig weiter als die Unterseite
der Diode und auf der Oberfläche der Anschlussplatte, an
die die untere Oberfläche der Diode zu löten ist,
sind Streifen aus einer Mehrzahl von geraden Linien parallel in
einem Abstand von 1,5 mm gebildet. Jede der Linien, die die Streifen
bilden, ist parallel zur Richtung der Gräben der Anschlussplatte.
Die Anschlussplattenschaltung ist zum Beispiel derart ausgebildet, dass
ein Muster von Streifen unter dem metallischen Bereich der unteren
Oberfläche der Diode vorliegt, wenn die untere Oberfläche
der Diode von 2 (8,6 × 7,35 mm) auf
die Anschlussplatte gelötet ist, und dass ein Startpunkt
und ein Endpunkt jeder der Mehrzahl von Linien, die die Streifen
bilden, außerhalb der unteren Oberfläche der Diode
liegt.
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Beispiele
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Anschlussplatten
mit Gräben und Streifen, die aus einer Mehrzahl von geraden
Linien gebildet sind, die parallel zu den Gräben sind,
wie in 3 gezeigt, Anschlussplatten mit Gräben
und Streifen, die aus einer Mehrzahl von geraden Linien gebildet sind,
die senkrecht zu den Gräben sind, wie in 4 gezeigt,
Anschlussplatten mit Gräben und gitterartigen Streifen,
die gebildet sind durch Schnittstellen einer Mehrzahl von geraden
Linien, die zu den Gräben parallel sind, und einer Mehrzahl
von geraden Linien, die senkrecht zu den Gräben sind, wie
in 5 gezeigt, und Anschlussplatten mit einer ähnlichen
Konfiguration wie in 3 gezeigt mit Gräben,
aber ohne Streifen, sind jeweils dreifach vorgesehen, wobei ein metallischer
Bereich einer unteren Oberfläche einer Diode vom in 2 gezeigten
Auflötverfahrenstyp auf die Oberfläche einer jeweiligen
Anschlussplatte gelötet wurde. Dann wurde mit einem Röntgenstrahl (90
kV, 90 mA) von oben eine Aufnahme der Diode gemacht und ein Zustand
der Erzeugung von Luftbläschen im Lötmittel bestimmt.
Bei den in den 3, 4 und 5 gezeigten
Anschlussplatten ist die Diode in der Weise verlötet worden,
dass ein Muster von Streifen unter dem metallischen Bereich der
unteren Oberfläche der Diode existiert und dass ein Startpunkt
und ein Endpunkt der Streifen außerhalb der unteren Oberfläche
der Diode liegen. Bei der Anschlussplatte ohne Streifen wurde die
Diode an einer Position angelötet, die der des Beispiels
von 3 ähnlich ist.
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Die 6(a), 6(b) und 6(c) zeigen jeweils eine Röntgenaufnahme
der Diode, wenn die Diode unter Verwendung der vorbereiteten drei
Scheiben von Anschlussplatten von 3 gelötet
worden ist. Die 7(a), 7(b) und 7(c) zeigen jeweils eine Röntgenaufnahme
der Diode, wenn die Diode unter Verwendung der vorbereiteten drei
Scheiben von Anschlussplatten von 4 gelötet
worden ist. Die 8(a), 8(b) und 8(c) zeigen jeweils eine Röntgenaufnahme
der Diode, wenn die Diode unter Verwendung der vorbereiteten drei
Scheiben von Anschlussplatten von 5 gelötet
worden ist. Die 9(a), 9(b) und 9(c) zeigen jeweils eine Röntgenaufnahme der
Diode, wenn die Diode unter Verwendung der vorbereiteten drei Scheiben
von Anschlussplatten ohne Streifen gelötet worden ist.
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Wie
aus den 6 bis 9 hervorgeht, sind
im Lötmittel in der Anschlussplatte mit Gräben und
Streifen, die einander nicht schneiden, (6 und 7)
weniger Luftblasen vorhanden, als in den oben genannten Anschlussplatten,
obwohl in jeder der Anschlussplatten mit nur den Gräben
ohne die Streifen (9) und der Anschlussplatte mit
Gräben und gitterartigen Streifen (8) im Lötmaterial
viele Luftblasen vorhanden sind. Insbesondere in der Anschlussplatte
mit Gräben und geradlinigen Streifen parallel zu den Gräben
(6) sind im Lötmaterial fast keine Luftblasen
vorhanden, wodurch anzunehmen ist, dass eine Effizienz des Wärmetransports von
der Diode zur Anschlussplatte durch das Lötmittel äußerst
hoch ist.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die
Anschlussplattenschaltung der vorliegenden Erfindung ist für
die Anwendung in einer rauen Umgebung, wie einer Anschlussbox für
ein Solarzellenfeld, geeignet, weil die in einer Diode erzeugte Wärme
durch das Lötmittel effizient auf die Anschlussplatte übertragen
werden kann.
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Zusammenfassung
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Bei
einer Anschlussplattenschaltung, in der eine untere Oberfläche
der Diode an der Oberfläche der Anschlussplatte durch Löten
angebracht ist, um die Wärme der Diode abzuleiten, wird
eine Wärmeübertragung von der Diode zur Anschlussplatte
durch Entfernen von Luftblasen im Lötmittel während
des Lötens erleichtert. Eine Anschlussplattenschaltung, die
derart ausgebildet ist, dass ein metallischer Bereich einer unteren
Oberfläche einer Diode vom Auflötverfahrenstyp
auf eine Oberfläche einer Anschlussplatte verlötet
ist, die größer ist als der metallische Bereich,
ist dadurch gekennzeichnet, dass Streifen bestehend aus einer Mehrzahl
von Linien, die einander nicht schneiden, auf der Oberfläche
der Anschlussplatte gebildet sind, auf die die Diode zu löten
ist, wobei Luftblasen, die im Lötmittel während des
Lötens erzeugt werden, sich von einer unteren Oberfläche
der Diode in die Umgebung über die Streifen verflüchtigen.
Diese Anschlussplattenschaltung ist für die Verwendung
in einer Anschlussbox für ein Solarzellenfeld geeignet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2007-110031 [0005]