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技術 半被覆ダイオードと太陽電池モジュール用端子ボックス

出願人 エンゼル工業株式会社
発明者 佐藤博文佐藤一成藤井浩一
出願日 2003年12月10日 (18年0ヶ月経過) 出願番号 2003-411125
公開日 2005年6月30日 (16年6ヶ月経過) 公開番号 2005-175095
状態 特許登録済
技術分野 光起電力装置 光起電力装置
主要キーワード 投影間隔 側出力線 凸凹加工 上下範囲 接続相手方 N端子 段状部分 輪郭線位置
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2005年6月30日)のものです。
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図面 (9)

課題

放熱作用を保持しつつ、また、接続相手側端子板をも放熱板として使用可能であり、かつ、機械的衝撃に強いダイオードを得る。

解決手段

側リード端子11、ダイオードチップ1、P側リード端子13を積層し被覆体15によりダイオードチップ1を覆った半被覆ダイオードである。被覆体15は、N側リード端子11の表面の一部、ダイオードチップ1、P側リード端子13の表面の一部を覆っている。N側リード端子11の裏面は、被覆体に覆われず露出状態にある。

概要

背景

太陽電池システムは、通常、複数の太陽電池モジュール直列又は並列に接続して構成される。この接続にあたり、太陽電池モジュールのプラス出力電極マイナス出力電極間に逆流防止用バイパスダイオードが接続される。
従来の逆流防止用バイパスダイオードは、pn接合ダイオードチップとダイオードチップに接続されたピン状のリード端子からなりダイオードチップ部分が樹脂被覆されている(以下、パッケージダイオードという)。

また、図1に示す、pn接合のダイオードチップとリード端子が開放状態ダイオードも使用されている(以下、ベアチップダイオードという)。図1中(a)は平面図、(b)は側面図である。図中、1はダイオードチップである。ダイオードチップ1にN側リード端子91とP側リード端子93が半田付けされている。92はN側リード端子91に開けられた位置決め用の穴である。

概要

放熱作用を保持しつつ、また、接続相手側端子板をも放熱板として使用可能であり、かつ、機械的衝撃に強いダイオードを得る。 N側リード端子11、ダイオードチップ1、P側リード端子13を積層し被覆体15によりダイオードチップ1を覆った半被覆ダイオードである。被覆体15は、N側リード端子11の表面の一部、ダイオードチップ1、P側リード端子13の表面の一部を覆っている。N側リード端子11の裏面は、被覆体に覆われず露出状態にある。

目的

そこで、本発明は放熱作用を保持していて、機械的衝撃に強く、取り扱いが容易なダイオードを得ることを課題とする。また、本発明は実装時の位置決めが容易なダイオードを得ることを課題とする。さらに、本発明は実装時にベアチップとリード端子を接続している半田溶融しても、ダイオードチップが剥離しないダイオードを得ることを課題とする。
また、本発明の課題は、作成が容易で耐久性があるダイオードを取り付けた太陽電池モジュール接続用端子ボックスを得ることにある。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

平板状のP型半導体に平板状のN型半導体接合したpn接合構造の平板状のダイオードチップ、板状で、一方端部またはその近傍に前記ダイオードチップが接続されるものであり、他方先端部にN先端部を有するN側リード端子、一方端部またはその近傍に前記ダイオードチップが接続されるものであり、他方先端部にP先端部を有するP側リード端子からなり、前記N側リード端子、前記ダイオードチップ、前記P側リード端子をこの順に下から上に積層し、前記N側リード端子と前記N型半導体の電極面、前記P側リード端子と前記P型半導体の電極面を接続し、被覆体により前記ダイオードチップを覆ったダイオードであって、前記被覆体の上下範囲は、前記被覆体の下端面が、前記N側リード端子の一部であってN型半導体が接続されている部分の裏面が作る裏平面と、前記N側リード端子の一部であってN型半導体が接続されている部分の表面が作る表平面の間、前記裏平面と同一平面、または前記表平面と同一平面のいずれかの平面位置にあり、前記被覆体の上端面が、前記P側リード端子の一部であってP型半導体が接続されている部分の表面よりも上方に位置し、前記被覆体の平面範囲は、前記ダイオードチップを基準位置として、前記N先端部方向の前記被覆体の側端面が、前記裏平面への前記ダイオードチップの正投影輪郭線よりも外側で、前記N先端部の前記裏平面への正投影輪郭線よりも内側に位置し、かつ、前記P先端部方向の前記被覆体の側端面が、前記裏平面への前記ダイオードチップの正投影輪郭線よりも外側で、前記P先端部の前記裏平面への正投影輪郭線よりも内側に位置する半被覆ダイオード

請求項2

前記P側リード端子が下に折り曲げられ、前記P先端部が、前記N側リード端子の裏面に接触する仮想平面よりも下に位置する請求項1記載の半被覆ダイオード。

請求項3

前記N側リード端子に、切り欠きおよび/または凸凹を形成した請求項1乃至2いずれか記載の半被覆ダイオード。

請求項4

請求項1乃至3いずれか記載の半被覆ダイオードを太陽電池モジュール逆流防止用バイパスダイオードに用いた太陽電池モジュール用端子ボックス

請求項5

前記半被覆ダイオードの前記N側リード端子が接続されるN端子板に凸凹構造を設け、前記凸凹構造に、前記半被覆ダイオードの前記N側リード端子を嵌合して、前記半被覆ダイオードの水平方向の移動を規制したことを特徴とする請求項4に記載した太陽電池モジュール用端子ボックス。

請求項6

平板状のP型半導体に平板状のN型半導体を接合したpn接合構造の平板状のダイオードチップ、板状のN側リード端子、一方端部またはその近傍に前記ダイオードチップが接続されるP側リード端子からなり、前記N側リード端子、前記ダイオードチップ、前記P側リード端子をこの順に下から上に積層し、前記N側リード端子と前記N型半導体の電極面、前記P側リード端子と前記P型半導体の電極面を接続し、前記N側リード端子の下面はN接続面であり、前記P側リード端子は、折り曲げられて、前記N接続面の延長面であるN延長面と同一平面上にあるP接続面を有し、被覆体により前記ダイオードチップを覆ったダイオードであって、前記被覆体の上下範囲は、前記N延長面上であって、前記N接続面と前記P接続面の間隔面および/又は前記間隔面の最短間隔距離を示す仮想線と直交する方向への前記間隔面の延長面において、前記被覆体の下端面が、前記N延長面よりも下方に位置し、前記被覆体の下端面が、前記以外の部分において、前記N接続面と、前記N側リード端子の一方表面であってN型半導体が接続されている部分である表平面の間、前記N延長面と同一平面、または前記表平面と同一平面のいずれかの平面位置にあり、前記被覆体の上端面が、前記P側リード端子の一部であってP型半導体が接続されている部分の表面よりも上方に位置する半被覆ダイオード。

請求項7

請求項6に記載した半被覆ダイオードにおいて、前記被覆体の平面範囲は、前記ダイオードチップを基準位置として、前記P接続部方向の前記被覆体の側端面が、前記P接続面の前記N延長面への正投影輪郭線と同一または外側に位置し、かつ、前記P接続部方向と反対方向にある前記被覆体の側端面が、前記N接続面の前記N延長面への正投影輪郭線と同一または外側に位置する請求項6に記載の半被覆ダイオード。

請求項8

請求項6乃至7いずれか記載の半被覆ダイオードを太陽電池モジュールの逆流防止用バイパスダイオードに用いた太陽電池モジュール用端子ボックス。

請求項9

太陽電池モジュールの出力取り出し方法において、太陽電池モジュールのプラス出力電極とマイナス出力電極の間に、逆流防止用バイパスダイオードとして請求項1乃至3、6、7いずれか記載の半被覆ダイオードを接続し、前記プラス出力電極とマイナス出力電極から電力を取り出す太陽電池モジュールの出力取り出し方法。

技術分野

0001

本発明はリード端子を設けたダイオードと、太陽電池モジュールを相互に接続する際に使用する端子ボックスに関するものである。

背景技術

0002

太陽電池システムは、通常、複数の太陽電池モジュールを直列又は並列に接続して構成される。この接続にあたり、太陽電池モジュールのプラス出力電極マイナス出力電極間に逆流防止用バイパスダイオードが接続される。
従来の逆流防止用バイパスダイオードは、pn接合ダイオードチップとダイオードチップに接続されたピン状のリード端子からなりダイオードチップ部分が樹脂被覆されている(以下、パッケージダイオードという)。

0003

また、図1に示す、pn接合のダイオードチップとリード端子が開放状態のダイオードも使用されている(以下、ベアチップダイオードという)。図1中(a)は平面図、(b)は側面図である。図中、1はダイオードチップである。ダイオードチップ1にN側リード端子91とP側リード端子93が半田付けされている。92はN側リード端子91に開けられた位置決め用の穴である。

発明が解決しようとする課題

0004

ダイオードに通電すると発熱する。パッケージダイオードは、ダイオードチップが樹脂で被覆されており熱を放熱することが困難である。また、リード端子がピン状であるため熱伝導性が悪く、リード端子を伝導しての放熱も困難である。このため、ダイオードの耐久性が悪くなる問題点がある。

0005

一方、ベアチップダイオードは機械的な衝撃に弱く、実装前、実装中、さらには、他の部品の実装や水密にするための樹脂充填など実装後の取り扱いに注意が必要である。また、リード端子が平板状であるために位置決めが困難である。この点を解決するために、位置決め用の穴92が設けられているものもあるが、上記取り扱いの難点と相まって、端子ボックスなどに実装する場合の半田付け作業に困難を伴う。さらに、半田付けを行う相手側の端子板などの熱容量が大きく、高熱量の半田コテを使用せざるを得ない場合には、ベアチップ側のダイオードチップとリード端子を接続している半田溶融し、ダイオードチップが剥離する場合も起こり得る。

0006

そこで、本発明は放熱作用を保持していて、機械的衝撃に強く、取り扱いが容易なダイオードを得ることを課題とする。また、本発明は実装時の位置決めが容易なダイオードを得ることを課題とする。さらに、本発明は実装時にベアチップとリード端子を接続している半田が溶融しても、ダイオードチップが剥離しないダイオードを得ることを課題とする。
また、本発明の課題は、作成が容易で耐久性があるダイオードを取り付けた太陽電池モジュール接続用の端子ボックスを得ることにある。

0007

さらに、本発明の課題は、長期間安定して出力を取り出すことが出来る太陽電池モジュールの出力取り出し方法を得ることにある。
本発明のその他の課題は、以下の発明の説明によって明らかになる。

課題を解決するための手段

0009

第1の発明にかかる半被覆ダイオードは、平板状のP型半導体に平板状のN型半導体接合したpn接合構造の平板状のダイオードチップ、板状で、一方端部またはその近傍に前記ダイオードチップが接続されるものであり、他方先端部にN先端部を有するN側リード端子、一方端部またはその近傍に前記ダイオードチップが接続されるものであり、他方先端部にP先端部を有するP側リード端子からなり、前記N側リード端子、前記ダイオードチップ、前記P側リード端子をこの順に下から上に積層し、前記N側リード端子と前記N型半導体の電極面、前記P側リード端子と前記P型半導体の電極面を接続し、被覆体により前記ダイオードチップを覆ったダイオードであって、前記被覆体の上下範囲は、前記被覆体の下端面が、前記N側リード端子の一部であってN型半導体が接続されている部分の裏面が作る裏平面と、前記N側リード端子の一部であってN型半導体が接続されている部分の表面が作る表平面の間、前記裏平面と同一平面、または前記表平面と同一平面のいずれかの平面位置にあり、前記被覆体の上端面が、前記P側リード端子の一部であってP型半導体が接続されている部分の表面よりも上方に位置し、前記被覆体の平面範囲は、前記ダイオードチップを基準位置として、前記N先端部方向の前記被覆体の側端面が、前記裏平面への前記ダイオードチップの正投影輪郭線よりも外側で、前記N先端部の前記裏平面への正投影輪郭線よりも内側に位置し、かつ、前記P先端部方向の前記被覆体の側端面が、前記裏平面への前記ダイオードチップの正投影輪郭線よりも外側で、前記P先端部の前記裏平面への正投影輪郭線よりも内側に位置する。

0010

半被覆ダイオードにおいて、N側リード端子とP側リード端子の方向は自由に定めることができる。したがって、N側リード端子、ダイオードチップ、P側リード端子を直列に位置付けることも出来るし、ダイオードチップを交点にして、N側リード端子とP側リード端子が90度の方向に向かうように位置付けることも出来る。

0011

本発明の好ましい実施の形態にあっては、半被覆ダイオードは、前記P側リード端子が下に折り曲げられ、前記P先端部が、前記N側リード端子の裏面に接触する仮想平面よりも下に位置してもよい。
また、本発明の好ましい実施の形態にあっては、半被覆ダイオードは、前記N側リード端子に、切り欠きおよび/または凸凹を形成してもよい。前記切り欠きおよび/または凸凹には貫通穴も含まれる。当該切り欠きおよび/または凸凹は、N側リード端子の一部分であって、ダイオードチップが接続された部分以外の部分に設けることが好ましい。

0012

第1の発明にかかる太陽電池モジュール用端子ボックスは、第1の本発明にかかる半被覆ダイオードを太陽電池モジュールの逆流防止用バイパスダイオードに用いたことを特徴とする。

0013

本発明の好ましい実施の形態にあっては、太陽電池モジュール用端子ボックスは、前記半被覆ダイオードの前記N側リード端子が接続されるN端子板に凸凹構造を設け、前記凸凹構造に、前記半被覆ダイオードの前記N側リード端子を嵌合して、前記半被覆ダイオードの水平方向の移動を規制してもよい。

0014

本端子ボックスにおいてN端子板に設ける凸凹構造には、半球状、円柱状、かまぼこ形状などの凸部または凹部、さらには、貫通穴、非貫通穴も含まれる。また、本端子ボックスに取り付けられる前記半被覆ダイオードの前記N側リード端子は、切り欠きおよび/または凸凹を形成したものであってもよく、凸凹のないものであってもよい。N側リード端子とN端子板の凸凹構造の嵌合には、N端子板に段状部分を設け、段状部分の側面とN側リード端子の側面が当接する構造も含まれる。

0015

(第2の発明にかかる半被覆ダイオードと太陽電池モジュール用端子ボックス)

0016

第2の発明にかかる半被覆ダイオードは平板状のP型半導体に平板状のN型半導体を接合したpn接合構造の平板状のダイオードチップ、板状のN側リード端子、一方端部またはその近傍に前記ダイオードチップが接続されるP側リード端子からなり、前記N側リード端子、前記ダイオードチップ、前記P側リード端子をこの順に下から上に積層し、前記N側リード端子と前記N型半導体の電極面、前記P側リード端子と前記P型半導体の電極面を接続し、前記N側リード端子の下面はN接続面であり、前記P側リード端子は、折り曲げられて、前記N接続面の延長面であるN延長面と同一平面上にあるP接続面を有し、被覆体により前記ダイオードチップを覆ったダイオードであって、前記被覆体の上下範囲は、前記N延長面上であって、前記N接続面と前記P接続面の間隔面および/又は前記間隔面の最短間隔距離を示す仮想線と直交する方向への前記間隔面の延長面において、前記被覆体の下端面が、前記N延長面よりも下方に位置し、前記被覆体の下端面が、前記以外の部分において、前記N接続面と、前記N側リード端子の一方表面であってN型半導体が接続されている部分である表平面の間、前記N延長面と同一平面、または前記表平面と同一平面のいずれかの平面位置にあり、前記被覆体の上端面が、前記P側リード端子の一部であってP型半導体が接続されている部分の表面よりも上方に位置する。

0017

本発明の好ましい実施の形態にあっては、半被覆ダイオードにおいて、前記被覆体の平面範囲は、前記ダイオードチップを基準位置として、前記P接続部方向の前記被覆体の側端面が、前記P接続面の前記N延長面への正投影輪郭線と同一または外側に位置し、かつ、前記P接続部方向と反対方向にある前記被覆体の側端面が、前記N接続面の前記N延長面への正投影輪郭線と同一または外側に位置してもよい。

0018

第2の発明にかかる太陽電池モジュール用端子ボックスは、第2の本発明にかかる半被覆ダイオードを太陽電池モジュールの逆流防止用バイパスダイオードに用いたことを特徴とする。

0019

(太陽電池モジュールの出力取り出し方法)
本発明にかかる太陽電池モジュールの出力取り出し方法は、太陽電池モジュールのプラス出力電極とマイナス出力電極の間に、逆流防止用バイパスダイオードとして第1または第2の本発明にかかる半被覆ダイオードを接続し、前記プラス出力電極とマイナス出力電極から電力を取り出すことを特徴とする。
本発明の太陽電池モジュールの出力取り出し方法は、端子ボックスを使用する出力取り出し方法のみならず、端子ボックスを使用しない出力取り出し方法にも適用される。すなわち、太陽電池モジュールに端子部分を一体的に形成するモジュールであっても、当該端子部分に半被覆ダイオードを接続して、本発明の出力取り出し方法を適用することができる。

0020

以上説明した本発明の実施の形態は、可能な限り組み合わせて実施することが出来る。

発明の効果

0021

(第1の発明)

0022

第1の発明にかかる半被覆ダイオードは、放熱作用を保持しつつ、かつ、機械的衝撃に対して強度が向上し、取り扱いが容易となる。さらに、実装時にダイオードチとリード端子を接続している半田が溶融しても、ダイオードチップが剥離しない。また、N側リード端子の接続相手側端子板をも、放熱手段に使うことができる効果を有する。
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、上記の効果に加えて、実装時の位置決めが容易となる効果がある。さらに、N側リード端子と接続相手側端子板との接続媒体を介する熱的接触面が大きくなる(たとえば半田が広範囲に広がる)効果がある。

0023

本発明にかかる太陽電池モジュール用の端子ボックスは、逆流防止用のダイオードの実装が容易となり、実装後の加工、取り扱いが容易となる効果がある。また、ダイオードの放熱効果が高いので、耐久性が向上する。

0024

(第2の発明)

0025

第2の発明にかかる半被覆ダイオードは、機械的衝撃に対して強度が向上し、取り扱いが容易となる。また、実装時にダイオードチップ側のチップとリード端子を接続している半田が溶融しても、ダイオードチップが剥離しない。また、実装時の位置決めが容易となる。さらに、N側リード端子の接続相手側端子板を放熱手段に使うことができる。

0026

本発明にかかる太陽電池モジュール用の端子ボックスは、逆流防止用のダイオードの実装が容易となり、実装後の加工、取り扱いが容易となる効果がある。また、ダイオードの放熱効果が高いので耐久性が向上する。

0027

(太陽電池モジュールの出力取り出し方法)
本発明にかかる太陽電池モジュールの出力取り出し方法は、出力を長期間安定に取り出すことが出来る方法となる。

発明を実施するための最良の形態

0028

ダイオードチップの発熱は、主としてN型半導体の発熱に起因する。

0029

(第1の発明)

0030

第1の発明にかかる半被覆ダイオードのN側リード端子は、板状であり面積が広く、またN側リード端子の裏面は被覆がないので、N型半導体の熱がN側リード端子から放熱される。

0031

本発明の好適な実施形態にかかる半被覆ダイオードでは、P側リード端子の一部分が下に折り曲げられ、その先端部分であるP先端部はN側リード端子の裏面に接触する仮想平面よりも下に位置する。半被覆ダイオードを実装する電気部品の一対の端子板は、通常、一対の端子板の表面が同一面である。P端子板にP先端部を受け入れる貫通穴または窪みを設けて置けば、実装時に半被覆ダイオードと一対の端子板との位置は1点が固定される。さらに、被覆体を手掛かりにして、半被覆ダイオードを一対の端子板に軽く押し付けると(場合によっては、半被覆ダイオードの自重量のみにより端子板に戴置されると)、水平方向への移動も規制され、半田付けなどの電気的接続固定作業が容易となり、さらに接続部分の強度も向上する。

0032

また、本発明の好適な実施形態にかかる半被覆ダイオードでは、N側リード端子の一部分に切り欠きおよび/または凸凹が形成される。電気部品のN端子板にこれらと嵌合する凸凹を形成すれば、実装時の水平方向移動がさらに規制される。さらに切り欠きおよび/または凸凹加工により、N側リード端子の裏面は加工部分周辺と他の部分に微小段差が生じる。接続相手側端子板の表面は、通常、平坦面であり、N側リード端子と接続相手側端子は密着しない。ここに半田付けを行うと、微小間隔部分に溶融した半田が浸入し、半田の面積が増大する作用がもたらされる。接触面積が増大するので、ダイオードチップの熱は、リード端子を伝導し、接触面を通過して接続相手側端子板にも伝導し、接続相手側端子板もまた、放熱手段として作用する。

0033

また、本発明の好適な実施例にかかる端子ボックスでは、N端子板の表面に凸凹構造が形成される。半被覆ダイオードのリード端子をこの凸凹構造に嵌合すれば、実装時の水平方向移動がさらに規制され、接続部分の強度もさらに増大する。さらに、凸凹加工により、N端子板の加工部周辺と他の部分の表面に微細な段差を生じるので、実装する端子板との間に微細な隙間が生じ、半田などがさらに広範囲に広がる。その結果、N側リード端子とN端子板との熱移動が良好となる。

0034

以上では、N側リード端子とN端子板の接続は通常の半田によるものとして説明したが、例えばソルダーペースト加熱炉を用いる半田付け、導電性接着剤を使用する接続の場合にも、同様な作用が生じる。

0035

(第2の発明)

0036

第2の発明にかかる半被覆ダイオードのN側リード端子は、一方表面にダイオードチップが取り付けられ、その裏面は被覆が無く、端子板に接続される。よって、ダイオードチップのN型半導体で発生する熱は、N側リード端子を伝導して、直下の端子板に伝達され、端子板から放熱される。半被覆ダイオードの小型化の観点から、N側リード端子の平面大きさをダイオードチップの平面大きさと同じ程度にすることが好ましい。

0037

また、被覆体は、N接続面とP接続面の間隔部分が、これらの接続面よりも下方に突出している。半被覆ダイオードが接続される一対の端子板の間隔部分にこの下方に突出した部分を位置付けることにより、実装時に位置決めを容易に行うことができる。通常この半被覆ダイオードは、接続面と端子板間にソルダーペーストを付けて加熱し、半田付けによる実装を行うが、半田付け前に位置決めがなされるので、不測の振動により、ダイオードが移動し、例えば、端子板が短絡してしまうような不具合を防止出来る。

0038

下方突出部分は、N接続面とP接続面の間隔部分(乃至間隔部分の特定方向への延長部分)の、どこかの1点に設ければ、位置決めの役割を果たし、本発明の技術範囲に含まれる。好ましくは、下方突出部分の平面形状は、半被覆ダイオードが接続される一対の端子板の間隔部分に嵌り合う線分形状であり、更に好ましくは、間隔部分に嵌り合う面形状である。

0039

また、被覆体の平面範囲は、他の電気部品との短絡などの事故なく、狭い空間に密集して実装できる点から、N接続面とP接続面が全て被覆される範囲とすることが好ましい。さらに、半被覆ダイオードを小型化する観点から、N接続面とP接続面を含みその近傍外周を覆うか、または、N接続面とP接続面の側端部と同一面とすることが好ましい。

0040

N接続面および/又はP接続面に、凸凹又は下に凸の突出部を設けても良い。さらに、下方に突出する脚部を設けても良い。また、被覆体の側端面よりもN側リード端子の一部分がはみ出す構造とした場合には、当該はみ出した部分に、第1の発明で説明したと同様な切り欠きおよび/又は凸凹を設けることも出来る。さらに、下方に突出する脚部を設けても良い。このようにすれば、半被覆ダイオードがより安定して位置決めされる。

0041

(出力取り出し方法)
半被覆ダイオードは全体を薄く出来るので、太陽電池モジュールのプラス出力電極とマイナス出力電極の間に接続する逆流防止用バイパスダイオードとして、当該出力電極と共に、太陽電池モジュールの一部として組み込むことができる。また、このように組み込んだパイパスダイオードは、太陽電池モジュールのガラス板のたわみなどに起因する機械的衝撃に耐える程度が高まる。太陽電池モジュールに半被覆ダイオードと当該出力電極を組み込むと、太陽電池モジュール用端子ボックスは不要になり、接続線、接続部分が少なくなり、容積の減少と信頼性の向上に寄与する。

0042

(第1、第2の発明にかかる共通事項

0043

第1と第2の発明において、ダイオードチップの平面形状は、特に制限はないが、通常、正方形長方形正6角形正8角形である。平板状のダイオードチップとは、平面形状が正方形の場合に、その一辺と厚さの比が、通常2倍以上、好ましくは4倍以上、さらに好ましくは8倍以上の立体形状をいう。その他の平面形状の場合には、同様な面積を有する平面と厚さの関係を有する立体形状をいう。

0044

ダイオードチップの電気規格は、特に制限されない。しかし、第1と第2の発明は、比較的電気容量の大きいダイオードチップに適用することが相応しい。このようなダイオードは、発熱による劣化が特に問題となり、放熱が重要だからである。比較的に大きな電気容量とは、VRMが、通常500V(ボルト)以上、より好ましくは600V以上、さらに好ましくは500V以上1200V以下、もっとも好ましくは600V以上1200V以下をいい、I0が、通常8A(アンペア)以上、より好ましく10A以上、さらに好ましくは10A以上50A以下である。VRMとI0の組合せは、通常、500V8A以上であり、好ましくは600V10A以上、さらに好ましくは、600V10A以上1200V50A以下である。

0045

pn接合平板状ダイオードチップを厚さ0.15mm〜0.31mm程度で作成した場合には、上記の規格を満たすダイオードチップは、通常、一辺2.5mm以上、好ましくは、2.7mm以上10.0mm以下、より好ましくは2.7mm以上8.0mm以下である正方形板状体またはこれらと面積の等しいその他の平面形状の板状体である。

0046

N側リード端子の平面は、平板状ダイオードチップがはみ出すことなく、載る大きさが必要である。よって、N側リード端子の幅方向図3(a)において紙面上下方向)長さの最小値は、通常、ダイオードチップの1辺長さ以上である。また、その最大値は、半被覆ダイオードの全体大きさ、放熱性能、ダイオードチップの大きさが異なってもN側リード端子部品の共通化を図るなどの観点から定められる。ダイオードチップの幅方向長さに比較して、通常5倍以下、好ましくは3倍以下、より好ましくは2倍以下、最も好ましくは1.5倍以下である。

0047

被覆体は、型枠にN側リード端子とP側リード端子を接続したダイオードチップを入れ、流動状態としたエポキシ樹脂フェノール樹脂ポリフェニレンサルファイト(PPS)樹脂などを流し込んで固化し、一体的に形成することができる。また、同様な樹脂で成型したキャップ形状体を作り、N側リード端子とP側リード端子を接続したダイオードチップにはめ込んで形成することもできる。半被覆ダイオードの機械的強度補強効果の点で、一体的に形成することが好ましい。
被覆体の形状は、掴み持ちの容易性から直方体にすることが好ましいが、半球形、かまぼこ形、多角体など任意の形状にすることもできる。

0048

以下に実施例により、本発明にかかる半被覆ダイオード、太陽電池モジュール用端子ボックス、太陽電池の出力取り出し方法をさらに説明する。この発明の実施例に記載されている部材や部分の寸法、材質、形状、その相対位置などは、とくに特定的な記載のない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。

0049

図2は太陽電池システムの説明図である。41は太陽電池モジュールであり、矢印42は太陽電池モジュール41の表面を示し、矢印43は裏面を示す。太陽電池モジュール41の表面が太陽光を受けると発電され、その電力は太陽電池モジュール41の側面に取り付けられた端子ボックス44を経由して、外部接続用ケーブル45から出力される。46は、外部接続用ケーブル45のコネクタである。端子ボックス44内には、逆流防止用の半被覆ダイオードが取り付けられている。

0050

端子ボックス44は太陽電池モジュール41の裏面に取り付けられることもある。
複数の太陽電池モジュールの出力電力は直列に接続して取り出されることもあり、並列に接続して取り出されることもある。

0051

図3は半被覆ダイオードの説明図である。図4は、半被覆ダイオードの実装状態を示す斜視図である。
図3中、(a)は半被覆ダイオード6の平面説明図であり、(b)は半被覆ダイオード6の側面説明図である。半被覆ダイオード6は、板状のN側リード端子11の一方端部表面にダイオードチップ1を載せ、N側リード端子11とダイオードチップ1のN型半導体1aの電極面を半田付けで電気的に接続、結合している。P側リード端子13のダイオードチップ接続側は、正方形状の頭部となっている。ダイオードチップ1のP型半導体1bの電極面にP側リード端子13の上記頭部を重ねて、半田付けで電気的に接続、結合している。

0052

15は被覆体である。被覆体15は、型枠にN側リード端子11とP側リード端子13を接続したダイオードチップ1を入れ、エポキシ樹脂を流し込んで固化し、一体的に形成したものである。

0053

符号17は、被覆体15のN先端部11a(N側リード端子11において、ダイオードチップ1が接続された端部と反対側にある端部)側の側端面を示す。側端面17は、ダイオードチップのN先端部11a側の端面位置(矢印2bで示す)と、N先端部11aの位置(矢印37で示す)との間の任意の位置に定めることができる。側端面17とN先端部11a間の間隔は、好ましくは2mm以上、より好ましくは5mm以上、さらに好ましくは8mm以上とする。半被覆ダイオード6の実装時に、接続側の端子板とN側リード端子11との半田付け作業を容易にするためである。

0054

符号18は、被覆体15のP先端部13a(P側リード端子13において、ダイオードチップ1が接続された端部と反対側にある端部)側の側端面を示す。側端面18は、ダイオードチップのP先端部13a側の端面位置(矢印2aで示す)と、P先端部13aの位置(矢印38で示す)との間の任意の位置に定めることができる。側端面18とダイオードの端部2aの距離を大きくすると半被覆ダイオードの横方向(図3(a)において紙面左右方向)への対引張り力が向上する。

0055

側端面18とP先端部13aの水平面への投影間隔は、好ましくは2mm以上、より好ましくは5mm以上とする。半被覆ダイオード6の実装時に、端子板とP側リード端子13との半田付け作業を容易にするためである。
矢印16aは、被覆体15の上端面を示す。被覆体15の上端面はP側リード端子13の表面(矢印40で示す)よりも上方に位置付ける。被覆の実効を図るためである。

0056

矢印16bは、被覆体15の下端面を示す。被覆体15の下端面は、N側リード端子の表平面(矢印35で示す)と同一平面、N側リード端子の裏平面(矢印36で示す)と同一平面、これら2平面(矢印35と矢印36)間の任意の位置、のいずれかに定めることができる。下端面位置16bは、半被覆ダイオード6の強度補強の点から、裏平面36と同一または裏平面36の近接位置に定めることが好ましい。ここで、表平面とは、N側リード端子11の一部であってN型半導体が接続されている部分の表面が作る面をいい、裏平面とは、N側リード端子11の一部であってN型半導体が接続されている部分の裏面が作る面をいう。通常、表平面、裏平面は、N側リード端子11全体の表面、裏面と同一である。しかし、N側リード端子11として、部分厚さが異なる板状体を使用する場合には、これらが異なる場合がある。

0057

矢印31、32は、ダイオードチップ1の中心からその外周を見て、延長線上にN先端部、P先端部がない方向の、被覆体15の端面である。矢印31、32は任意の位置に定めることができる。通常は、ダイオード端部2c、2dの外側であり、好ましくは、N側リード端子の外側である。

0058

なお、被覆体15は、通常直方体であるが、半球形など直方体以外の形状の場合には前記被覆体15の側端面は、N先端部11a、P先端部13aに最近接する点とし、また、上端面、下端面も各々最上部の点、最下部の点とする。

0059

本実施例において、被覆体15の大きさは、図3(a)において、紙面横方向が8.5mm、縦方向が9.5mmであり、また、厚さ4.5mmである。
なお、ダイオードチップ1は、その一辺をN側リード端子の短辺と面一にして取り付けることが半被覆ダイオードの小型化の観点から望ましい。しかし、N側リード端子の短辺から距離をおいて、ダイオードチップを取り付けることもできる。このようにすれば、小型化は犠牲になるが放熱の観点からは好ましい。

0060

P側リード端子13は、下向きに折り曲げられていて、脚14を形成し、そのP先端13aは、N側リード端子11の裏側平面が接触する仮想平面よりも下側に位置している。N側リード端子11が等厚平板状である場合には、裏側平面が接触する仮想平面と裏平面(矢印36)は等しい平面である。
また、N側リード端子11には貫通穴65が空けられている。この貫通穴65の一の目的は端子板との半田付けにおいて半田がN側リード端子11のより広い範囲に広がるように中央部から半田を挿入するためであり、また、他の目的は、端子板に形成された凸部と共同して半被覆ダイオード6の水平位置を規制するために設けられる。

0061

半被覆ダイオード6の水平移動を規制するために設けるN側リード端子11の切り欠きおよび/または凸凹、およびN端子板の凸凹構造を、図5を参照して説明する。
図5には、N側リード端子11とN端子板21(電気部品中で半被覆ダイオードが取り付けられる一対の端子板のうちでN側リード端子が接続される端子板)のみを図示し、被覆体、P側リード端子などは図示していない。

0062

(a)に示すN側リード端子11は、貫通穴65が形成され、N端子板21の表面には貫通穴65に対応する位置に、上に凸の円柱状の凸部67が形成されている。貫通穴65は、N側リード端子11上でダイオードチップ1が接続された場所以外の位置にあり、また、図示しない被覆体15が被さらない位置に形成されている。貫通穴65は凸部67に嵌合する。

0063

(b)に示すN側リード端子11は、その裏面に下に凸の凸部68が形成されている。N端子板21には、凸部68に対応する位置に、貫通穴69が形成されている。凸部68は貫通穴69に嵌合する。
(c)に示すN側リード端子11は、その裏面に上に凸の凹部70が形成されている。N端子板21には、その表面の凹部70に対応する位置に上に凸の凸部71が形成されている。凹部70は凸部71に嵌合する。

0064

(d)に示すN側リード端子11は、そのN先端部11aに一部切欠き72が形成されている。N端子板21には、その表面の切り欠き72に対応する位置に、上に凸の凸部73が形成されている。切り欠き72は凸部73に嵌合する。
(e)に示すN側リード端子11は、その側面端部に切り欠き74、75が形成されている。N端子板21には、その表面の切り欠き74、75に対応する位置に、上に凸の凸部76、77が形成されている。切り欠き74は凸部76に嵌合し、切り欠き75は凸部77に嵌合する。

0065

(a)〜(e)において嵌合とは、隙間無く嵌め合う関係のみならず、受け側が大きく、入れ側が小さい関係をも意味する。受け側と入れ側に微細な隙間があり、溶融した半田が入り込む大小関係であることが、特に好ましい。
(b)〜(e)においては、N側リード端子11に設ける凸凹、切り欠きは、任意の位置に形成することができるが、被覆体15に覆われない位置に設けることが好ましい。

0066

図5(f)は、N端子板21に段状部分78を形成したものである。N側リード端子11には、切り欠きおよび/または凸凹は設けられていない。実装にあたっては、N先端部11aが、段状部分78の側面に位置付けられ、位置決めがなされる。また、段状部分78は、半田付け時に溶融した半田が、N端子板状の半田付けを意図する領域79にとどまり、不用な領域80に流れることを防止する作用もある。これにより、半田付け作業が容易化される。なお、段状部分78は、N側リード端子11の切り欠きおよび/または凸凹と、N端子板の凸凹構造の嵌合と併用して用いることができる。

0067

さらに、N側リード端子11とN端子板21の双方に貫通穴を設け、2つの貫通穴にリベットを通して、固定・接続もでき、また、2つの貫通穴にボルトを通してナットで固定・接続することも出来る。

0068

N側リード端子11の切り欠きおよび/または凸凹は、反面で熱伝導を減少させる。そこで、このような切り欠きおよび/または凸凹は、N側リード端子11上でダイオードチップ1から一定距離離れて設けることが好ましい。図3を参照して、矢印66はこのような構造のダイオードチップ側最接近位置である。矢印66は、ダイオードチップのN先端側側端部(矢印2b)から、ダイオードチップの一辺の1/2相当距離以上離すことが好ましい。
N側リード端子11は全体が等しい厚さの板状体であることが好ましい。また、平面形状は、矢印66で示す凸凹、切り欠きなどの始まり位置までくびれ部分がないことが好ましい。

0069

本実施例では一辺5.0mmの正方形状のダイオードチップを使用し、N側リード端子11は厚さ1.3mm、幅7.6mm、長さ12mmの錫めっきした銅板を使用した。P側リード端子13は厚さ0.4mm、幅1.3mmの錫めっきした銅板を使用し、頭部の一辺は4mmとした。

0070

図4を参照して半被覆ダイオード6の実装について説明する。21は太陽電池のプラス側出力中継するN端子板である。22は太陽電池のマイナス側出力を中継するP端子板である。N端子板21の表面には、円柱状の凸部67が形成されている。P端子板22には係合穴23が開けられている。

0071

実装時には、半被覆ダイオード6の被覆体15を掴み持ちして取扱うことができる。半被覆ダイオード6の脚部14を係合穴23に挿し込んで、また、貫通穴65を端子板表面の凸部67に嵌合して、半被覆ダイオード6を位置決めする。脚部14が貫通穴である係合穴23に挿し込まれるので、半被覆ダイオードは1点が固定され、さらに、貫通穴65と凸部67が嵌合し、水平方向移動(回転移動)が規制される。当該係合と嵌合により位置決めされ、半被覆ダイオードの自重量により下方向に押付けられるので、必ずしも、半被覆ダイオードを端子板に押付ける必要はない。貫通穴65と凸部67の加工により生じた微細な段差が半田付け作業時にも維持され、溶融状態の半田がN側リード端子11と端子板21の接触面の広い範囲に広がることができる。

0072

図6は端子ボックス44の内部構造を示す説明図である。21はN端子板(プラス側端子板)であり、22はP端子板(マイナス側端子板)である。太陽電池モジュールのプラス側出力線(図示しない)は、N端子板21上の固定領域24に半田付けされる。また、太陽電池モジュールのマイナス側出力線(図示しない)は、P端子板22上の固定領域25に半田付けされる。N端子板21とP端子板22の間に逆流防止のために、半被覆ダイオード6が接続されている。

0073

N端子板21、P端子板22は係合凹部と端子ボックスのケース基板に設けられた係合子30を係合させ、また、N端子板21、P端子板22に設けられた貫通穴にケース基板から伸び突起26を挿入し、菊座からなる端子板押さえ27を突起26に嵌めこんで固定している。
外部接続用ケーブル45の芯線は、N端子板21、P端子板22にそれぞれかしめ止め、スポット溶接、半田付け、ビス止め、あるいはこれらの併用により接続される。28は外部接続ケーブル45の抜け止めリングであり、ケースのくびれ部29と共同して、外部接続ケーブル45とケースを固定している。

0074

このような部品類を実装した後に、ケースは内部構造を水密に樹脂封止される。その後、図示しない蓋を密閉して端子ボックスが完成する。前記の樹脂封止は行わないこともある。端子ボックスは太陽電池モジュールの接続に使用される。
本実施例では、2本の外部接続ケーブル45が直列方向に配置されているが、2本の外部接続ケーブル45が並列方向に配置されても良い。また、端子ボックスは、実施例に示した2端子型のみならず、3端子型、4端子型、5端子型などの端子ボックスとすることもできる。

0075

図7は第2の実施例にかかる半被覆ダイオードの説明図である。図8は半被覆ダイオードの実装状態を示す斜視図である。
図7中、(a)は半被覆ダイオード206の平面説明図であり、(b)は半被覆ダイオード206の側面説明図であり、(c)は半被覆ダイオード206の底面説明図である。半被覆ダイオード206は、板状のN側リード端子211の一方表面にダイオードチップ201を載せ、N側リード端子211とダイオードチップ1のN型半導体201aの電極面を半田付けで電気的に接続、結合している。P側リード端子213のダイオードチップ接続側は、正方形状の頭部となっている。ダイオードチップ201のP型半導体201bの電極面に、P側リード端子213の上記頭部を重ねて、半田付けで電気的に接続、結合している。

0076

215は被覆体である。被覆体215は、型枠にN側リード端子211とP側リード端子213を接続したダイオードチップ201を入れ、エポキシ樹脂を流し込んで固化し、一体的に形成したものである。
211bはN側リード端子211の裏面であり、端子板との接続面(N接続面と呼ぶ)である。また、N接続面の延長面をN延長面と定義する。N延長面を矢印237で示している。P側リード端子213は途中で折り曲げられ、ダイオードチップに接続された端部の他方端部は、下面に開放した端子板との接続面(P接続面と呼ぶ)213bを形成している。P接続面213bはN接続面211bと同一平面(すなわちN延長面)上にある。

0077

被覆体215には、N接続面211bとP接続面213bの間隔部分で、下方突出部219が形成されている。突出部219はN接続面211bの一辺に平行に(図7(c)では紙面上下方向)に被覆体215の1端面から対面する端面まで連続した直方体状である。
突出部219は、また、N延長面上において、N接続面211bとP接続面213bの間隔部分241、および/またはN接続面211bとP接続面213bの間隔部分241の最短間隔距離を示す仮想線分242と直交する方向(矢印243で示す)への間隔部分241の延長面(244a、244b)に設けることができる。突出部の突出距離は任意に定めることが出来るが、接続相手方の端子板の厚さ(例えば、0.5mm〜2.0mm)と同程度にすることが好ましい。

0078

被覆体215は、その他の部分で、すなわち、N延長面上において間隔部分241と間隔部分の前記延長面(244a、244b)を除いた部分では、その下端面はN延長面と等しい位置にある。
この部分では、被覆体215の下端面は、N側リード端子の表面(矢印235で示すと同一面、ないし、N側リード端子の表面(矢印235)とN延長面(矢印237)の間の、任意の位置とすることも出来る。下端面位置216bは、半被覆ダイオード206の強度補強の点から、N延長面(矢印237)と同一またはN延長面(矢印237)の近接位置に定めることが好ましい。

0079

被覆体215の上端面(矢印216aで示す)は、P側リード端子213の上端面よりも上方の任意の位置に定めることが出来る。
また、被覆体215の平面範囲は、N接続面とP接続面が部分的に被覆される範囲とすることも出来、また、全て被覆される範囲とすることもできる。
矢印218は、ダイオードチップ1の中心からその外周を見て、延長線上にP接続面がある方向での、N延長面への被覆体215の正投影輪郭線位置である。被覆体215の輪郭線位置218は、P接続面の外側位置213aと同一またはより外側にすることが好ましい。

0080

矢印217は、ダイオードチップ1の中心からその外周を見て、延長線上にP接続面がある方向と反対側での、N延長面への、被覆体215の正投影輪郭線位置である。被覆体215の輪郭線位置217は、N接続面の外側位置211aと同一またはより外側にすることが好ましい。
なお、被覆体215は、通常直方体であるが、半球形など直方体以外の形状の場合には前記被覆体215の側端面は、ダイオード201の中心から見て、N接続面、P接続面の外端部に最近接する点とし、また、上端面、下端面も各々最上部の点、最下部の点とする。

0081

本実施例において、被覆215の大きさは、図7(a)において、紙面横方向が15mm、縦方向が7mmであり、また、厚さ2mmである。
本実施例では一辺5mmの正方形状のダイオードチップを使用し、N側リード端子11は厚さ0.4mm、幅6mm、長さ6mmの錫めっきした銅板を使用した。P側リード端子13は厚さ0.2mm、幅3mmの錫めっきした銅板を使用し、頭部の一辺は4mmとした。被覆体の下方突出部219の幅5mm、突出長さは1.5mmである。

0082

図8を参照して半被覆ダイオード6の実装について説明する。221は太陽電池のプラス側出力を中継するN端子板である。222は太陽電池のマイナス側出力を中継するP端子板である。N端子板221とP端子板222の間に5mmの間隙がある。
実装時には、半被覆ダイオード206の被覆体215を掴み持ちして取扱うことができる。半被覆ダイオードの接続面と端子板の間にソルダーペーストを塗り、半被覆ダイオード206の突出部219を端子板の間隙部に嵌めこみ位置付ける。これを加熱炉中で加熱して、半田付けする。また、導電接着剤により、接続・結合することも出来る。

0083

本発明にかかる半被覆ダイオードは、例えば、太陽電池モジュールの逆流防止用ダイオードに使用できる。

図面の簡単な説明

0084

従来例のベアチップダイオードを示す図である。
太陽電池システムの説明図である。
第1の発明にかかる半被覆ダイオードの説明図である。
第1の発明にかかる半被覆ダイオードの実装状態を示す斜視図説明図である。

0085

N側リード端子の切り欠きおよび/または凸凹、およびN端子板の凸凹構造の説明図である。
端子ボックスの内部構造を示す説明図である。
第2の発明にかかる半被覆ダイオードの説明図である。
第2の発明にかかる半被覆ダイオードの実装状態を示す斜視図説明図である。

符号の説明

0086

1ダイオードチップ
6半被覆ダイオード
11 N側リード端子
11a N先端部
13 P側リード端子
13a P先端部
15被覆体
21N端子板
22P端子板
41太陽電池モジュール
44 端子ボックス

0087

201ダイオードチップ
206半被覆ダイオード
211 N側リード端子
211b N接続面
213 P側リード端子
213b P接続面
215被覆体
219 被覆体の突出部
221N端子板
222P端子板

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