CN100449756C - 电机以及用于制造所述电机的方法 - Google Patents
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Abstract
尤其用于调节汽车中活动部件的电机(10)，其具有一个夹层结构的电子单元(70)，它具有一个导电得到第一衬底(71)和一个导电的第二衬底(72)，在所述第一衬底(71)和所述第二衬底(72)之间设置功率元器件并且与两个衬底(71，72)电连接，并且所述第二衬底(72)在一个背离第一衬底(71)的侧面(84)上配有其它的电子元器件(56)，其中所述第一衬底(71)是引线框(44)，它与第二衬底(72)一起通过塑料体(95)压力注塑包封，使得从塑料体(95)中伸出引线框(44)的凸起(97)，它们为了连接其它电机结构部件构成一个电的和/或机械的节点位置(98)。
Description
技术领域
本发明涉及一种尤其用于调节汽车活动部件的电机，以及一种用于制造这种电机的方法。
背景技术
通过DE 34 06 528 A1已知一种功率半导体模块，其中至少一个半导体元器件设置在两个平行衬底之间并且与一个衬底上的金属层接触。陶瓷板用作衬底，在其上安置所有的金属印制导线形式的导线连接。在此该功率半导体模块可以装进一个外壳里面，它至少部分地通过填料填充。
如果要使用一种这样的半导体模块用于控制电机，则这个半导体模块由于使用两个金属化的陶瓷衬底构成一个独立的电单元，它能不直接集成到电机外壳的结构空间里面，因为它能只通过一个电插头与电机电接通。
发明内容
相比之下，按照本发明的电机具有优点，即通过由具有从注塑的塑料体中伸出来的凸起的引线框构成一个衬底，使电单元直接提供电气和机械的接头供使用，它们稳定地构成，使得电机的其它结构部件可以直接连接在电单元上。这一点具有优点，所述电子模块可以在电机结构空间中直接集成在电机中的电枢轴上，由此对于某些电机结构部件省去附加的电连接和机械固定。
按照本发明的用于制造带有电控制单元的电机的方法具有优点，通过使一个机械稳定的引线框与一个陶瓷衬底以夹层结构连接可以通过一个成本经济的和易于变化的工艺制造功率非常强大且紧凑的控制电子装置。通过将电机结构部件直接连接在控制单元上省去附加的工艺步骤，因为与装配电单元一起也将完成装配其它的电机结构部件，如电刷架、屏蔽面、插头针和与外部电子组件的连接件。
在目前的控制器中逻辑部件和功率元器件大多在结构上相互分开。逻辑电路目前或者在电路板上或者在陶瓷衬底上如LTCC上实现。对于功率件，在低消耗功率的应用中使具有外壳的结构部件如TO220-功率MOS晶体管安装在电路板上，但是必需附加冷却体。对于大电流应用如电助力转向器时，功率晶体管作为裸片钎焊在DBC衬底上。在现有技术中芯片表面通过粗金属线接合接通。接合脚的大面积需求和有限的载流性与可靠性问题限制了这种技术，尤其对于大电流应用。接合技术的其它缺陷是由于漏感造成的不良开关特性和并联接合环的不利检测方案。功率衬底和逻辑电路衬底在控制器中通过附加的引线框和接合技术接线。这种方案是非常占地方的。电子器件、尤其是功率元器件在冷却体、如控制器外壳上或电机轴承盖上的通过导热胶或薄膜的装配对于热管理不是最佳的。
按照较高集成密度和可靠性以及改进的热管理的要求在构造和连接技术上导致一种新的方案。目的是，一方面使逻辑电路部件和功率元器件相互组合同时使系统在可靠性方面最佳化。因此按照本发明使用一种适合的构造技术和连接技术(AVT)，它们例如通过使功率元器件双面钎焊在适合的接线载体之间并与冷却源上直接大面积的接触不仅改进电的而且改进热的和热机械的性能。在此使用按照本发明的使功率元器件在两个衬底之间双面钎焊成一个夹层结构的技术，用于使更多的不仅具有可钎焊的芯片背面而且具有可钎焊的芯片正面的功率晶体管钎焊在两个衬底(例如DBC)之间，衬底具有一个对应于所述应用的接线。芯片正面的可钎焊性通过涂覆焊料球、所谓的焊料块实现。
两个衬底承担机械稳定性、排热和电接线以及相对于冷却面电绝缘的功能，其中DBC衬底也优选适用于大电流。
对于较小电流的应用按照本发明的技术提供了通过使功率器件、逻辑电路和传感器组合在一个模块里面来微型化或集成的方案，由此可以进一步降低成本、尤其是系统成本。
本发明的目的是使一个车窗玻璃升降电子装置直接集成在电机里面并且与对应于现有技术的电子装置相比降低成本，减小结构空间以及重量。核心是一个以夹层结构技术为基础的机械电子模块，它使所有电和机械功能统一，即它包括功率器件、逻辑电路、传感器和对于夹层结构所需的衬底以及外壳。通过夹层结构技术方案和多功能利用例如引线框(第一衬底)可以放弃用于接线尤其是接合的附加元件。这一点由此得以实现，在一个第一衬底、最好是引线框(也可以选择DBC，Direct Bond Copper)与一个第二衬底、最好是一个陶瓷衬底之间粘接或钎焊功率元器件(例如功率MOSFET)并且在第二衬底表面上配备功率元器件的控制逻辑电路和传感器。与功率元器件在第一与第二衬底之间的接通并行地实现两个衬底的接通，由此在模块内部建立所有电气的和机械的连接。以这种方式产生的夹层结构为了免受环境和机械损伤通过塑料注塑过程配有一个外壳。
本发明的优点具体为：
a)结构微型化
有利地为了使电子装置直接组合到电机里面通过对于功率和有源逻辑电路元器件使用夹层结构技术和使用裸片结构元器件减少结构空间和重量，即避免严重占据空间的预包装的元器件。此外通过夹层结构和使用裸片元器件能够使衬底尺寸与标准技术相比更小地构成，由此尽管使用一个与印刷电路板相比更贵的逻辑电路衬底，也得到成本优势。
b)作为第一衬底的多功能引线框
第一衬底、最好一个引线框使一系列功能组合到一起。首先该衬底用于使功率元器件电接通并且与第二衬底一起用于其电连接、即用于形成功率部件的电功能。其次，所述引线框承担功率元器件的冷却，因此这样选择功率元器件装配部位的几何形状，使得可以实现一种最佳的排热。由此具有良好的电和热特性的材料首先是有利的，最好是铜合金或具有类似特性的材料。因为作为功率元器件与引线框之间的接合过程最好使用钎焊或粘接工艺，提供一个适合于该工艺的表面，即在使用铜合金时可以通过相应的措施在加工引线框中放弃一个附加的、即与成本相关的表面例如镍。除了适合的材料选择以外可以通过适当地选择材料厚度仍然实现附加的功能例如插头针，它们应用于标准的插接系统。
其它的可以组合在引线框里的元件例如是用于装配碳刷的弹簧夹以及用于容纳应用中的模块的孔和用于连接外部元器件或用于接通电机的节点位置。所述用于外部元器件、如接线的电容、电感或碳刷绞线(Litzen)的节点位置可以在引线框的结构中构造，使得元器件通过成本经济的接合工艺例如切割夹紧技术接通，即，能够避免成本昂贵的热工艺例如焊接。
在引线框与逻辑电路衬底之间的接通可以在引线框相应成形时在触点位置没有附加组件地实现，如果在加工工艺中通过相应的成形结合加工工艺例如压印和冲压产生凸起或凹下。原则上例如也可通过压印和由此减小材料厚度在适当成形时也制成弹簧元件，弹簧元件也适用于电接通。此外加工工艺也适合于产生轮廓，它们使引线框机械性能稳定或者有助于结合外壳密封模块。这些轮廓是所谓的U形或V形凹槽和“凹洞(anker holes)”以及凹割，它们同时用于模块的机械稳定性并由此保证其可靠性。
另一功能元件是所谓的坝条，它使引线框的各个部位在钎焊或注塑工艺之前相互连接。所述坝条具有优点，首先实现由此使多个独立部件连接成一个易于处理的部件，由此明显减少工件支架或接合辅具的复杂性。其次由此同样可以使注塑模具更简单地构成。
上述功能可以在加工引线框时并行地实现，因为为了加工引线框使用成形的工艺如冲压、压印和弯曲，相应的成本主要由模具产生，它们通常在相同的质量时具有较高的产量。即，为了实现引线框的所有功能与对应于现有技术的构造技术相比无需其它的产生附加成本的加工步骤。
c)逻辑电路衬底作为第二衬底
作为第二衬底最好使用一个逻辑电路衬底，其是一种陶瓷的衬底的改进方案。这种衬底具有许多优点，它们使该衬底技术用于模块技术是特别有吸引力的。与对应于现有技术的陶瓷衬底相反，所述衬底适合于大电流，即，由此可以使技术在不同的功率范围上分级(skalierbar)并且还可以更成本经济地加工。在这个逻辑电路衬底上特别有利的是通用的表面，它不仅可以粘接而且可以钎焊。由此能够在正面(逻辑电路面)上以对应于现有技术的导电粘接技术配备裸片和SMD形式的逻辑电路元器件，用于使预配备的结构组件接着与功率元器件和第一衬底一起在一个接合步骤最好是钎焊步骤中不仅机械地而且电地连接。原则上也可以设想使用粘接工艺作为接合技术。
使用标准技术用于配备到逻辑电路面上尤其出于经济的原因是有利的，因为衬底的配备能够以大板卡实现，由此可以成本经济地并行实现一系列的加工步骤，如导电胶的印刷。原则上也可以设想，使衬底不在大板卡而是作为单个衬底进行配备。这个变型方案在以下情况下是需要的，即所述衬底首先要与功率部件和第一衬底连接并接着配备逻辑电路元器件的时候。
从技术观点出发使用一个陶瓷衬底是有利的，因为陶瓷的膨涨系数明显比其它衬底如电路板(FR4)更好地适配于硅胶和模块封装。因为在这种衬底材料中能够使所谓的通道(Vias)实现用于形成衬底正面与衬底背面之间的电连接，因此可以放弃带来附加成本并需要结构空间的元件和工艺。由此也可以实现一种非常紧凑的电子装置的结构形式。
d)对称的结构
所述功率元器件以及在功率元器件或引线框与逻辑电路衬底之间的接合位置最好布置使得产生一种尽可能对称的结构。一种对称的结构尤其对于热机械负荷是有利的，因为可以使所产生的作用力均匀地分布并由此改进可靠性，即，提高寿命。此外一种对称结构和短的印制导线长度也能够改善EMV(电磁兼容性)特性。尤其是功率分支和接头到屏蔽板的对称布线是有利的，用于保证可集成在模块中的去干扰元器件的最佳功能。这样的构造可以用本发明的技术实现。
e)去干扰元器件集成到模块里面
将必要时所需的去干扰元器件集成到模块里面是有利的，因为在市场上提供的元器件、如X2Y，它们承担去干扰功能并且作为SMD元器件可以集成到逻辑电路衬底的标准配备工艺里面。通过放弃外部的通常要接线的去干扰元器件(通常由电感和电容组成)，省去在模块外部附加的成本昂贵的工艺步骤，例如用于接通接线的元器件的焊接。除此以外通过省去外部的通常比SMD元器件具有明显更大尺寸的元器件得到结构空间方面的优点，它对于将模块整体集成到应用里面用于减小结构空间是有利的。通过省去外部元器件也简化模块的处理和装配，因为去除损伤这些组件的潜在危险。
f)使用裸片的元器件
为了实现微型化的目的有利的是最好使用裸片的元器件，它们比在标准外壳中的相同元器件如TO220需要明显更少的结构空间。因为整个模块配有外壳，因此避免元器件的造成成本的双重包装是有意义的。
g)由低压环氧树脂压制物制成外壳
整个模块外壳以一个在转送成型工艺中加工的外壳形式实现是有利的，因为用于这个工艺的环保的所谓的绿色化合物即低压环氧树脂压制物是适合的，将低压环氧树脂在夹层结构中产生的缝隙无气泡地充满并且使电子元器件尤其是裸片的元器件免受环境影响(例如湿度、灰尘)。此外塑料由于其物理特性很好地适合于补偿所置入的组件的热机械误差匹配。与此相关也提高夹层结构的机械稳定性。在多功能地充分利用在模块结构中使用的材料和组件的意义上可以使外壳也是用于外部接头(如插头针或用于碳刷的弹簧箍)和元器件以及在应用中的模块容纳点的支承位置。为了使模块集成到应用里面可以使外壳以有利的方式成形，使得可以考虑由结构空间和应用的功能要求(如模块中的霍尔传感器与应用中的环形磁铁的距离)引起的几何形状边界条件。因为与标准TO220外壳不同，所述整个模块、即逻辑电路部件和功率部件都完全被包围并由此电绝缘，在装配时与标准外壳(TO220)不同，放弃附加的电绝缘元件如薄膜，由此不仅节省绝缘材料费用而且节省其装配费用。
h)并行的加工工艺
在对应于现有技术的加工工艺中功率元器件通过接合连接，即一个顺序的加工方法。为了降低加工成本有利的是，将顺序的工艺替换成并行的工艺。这一点尤其可以对于功率元器件通过功率部件的并行钎焊和粘接实现。在模块情况下，例如将晶体管首先配备在第一衬底(引线框)上并接着将第二衬底(逻辑电路衬底)配备到晶体管上。通过配备第二衬底和衔接的钎焊和粘接过程并行地不仅进行功率元器件的布线而且进行功率元器件以及第一和第二衬底的所有电触点的连接过程。这种形式的装配的前提是，所述功率元器件在两侧具有可钎焊或可粘接的表面。因此例如对于功率晶体管基极和源极接头配有所谓的UBM(凸点下金属化层)并且在通过钎焊接通的情况下附加地配有焊料点，即焊料块。双面钎焊技术的目的是，将功率晶体管钎焊在两个铜直接键合即DBC衬底之间。在逻辑电路衬底上的并行化对于有源的元器件通过使用倒装(Flip-Chip)技术代替接合技术，由此还能够减少所需的衬底面积，它对于模块结构尺寸和在应用中所需的结构空间具有有利影响。以倒装技术配备不仅可以以一个钎焊或粘接的倒装形式实现，而且最好还以粘接连接的形式实现，因为这个工艺可以更简单地集成到衬底的标准配备里面。
i)模块的机械稳定性高
根据电子装置的应用和安装(插头针或插头突缘上的作用力)可以有利地附加使模块稳定。这一点可以通过不同的实施方式实现，下面描述其中的两个实施例。
原则上可以使模块第二次通过另一种塑料压力注塑包封，它显示出与环氧树脂低压压制物不同的机械特性。附加的压力注塑包封尤其在塑料压力注塑包封过程对于应用本来就需要的情况下是特别有利的，例如在加工一个外壳盖时，并且可以将模块的压力注塑包封集成到该工艺里面。在这种情况下无需引起附加成本的其它工艺和模具。模块的压力注塑包封不仅可以局部地而且可以全部地实现。
如果没有其它压力注塑包封过程或者模块的压力注塑包封由于技术原因、例如太高的注塑工艺复杂性可能由于产量损失而使成本增加，有利的是，机械稳定性和附加功能的实现例如为了在应用中固定模块的插头突缘或装配元件在一个独立的模块支架中实现。构造这个部件，使得它成本经济地制成并且接着可以使模块也方便地装配在这个部件里面，例如通过一个卡接连接。通过这个过程可以使由于附加部件和附加过程造成的成本最小化。
j)可独立检验的单元
通过将所有用于电机控制和接通的电气和机械功能集成在模块里面使模块是一个独立的可检验的单元。这一点尤其在应用的加工流水线中是有利的，因为在这种情况下在模块上无需其它的可能导致模块损伤的装配过程。由此在应用加工范围中也无需其它的成本昂贵的中间检验并且可以使应用的制造以功能检验结束。
k)实施方式
通过引线框灵活的结构的方案可以考虑来自机械和电节点位置方面的应用如插头针的位置或实施弹簧箍的需求。这一点尤其在功率接头部位是有利的，如果电机接通不通过由引线框产生的弹簧箍实现，而是通过附加的承担弹簧箍功能和容纳碳刷的组件来实现。所述弹簧箍与模块接头的连接例如可以通过铆接或焊接实现。
l)降低噪声
使用于电机接通的碳刷集成到模块里面在电机噪声传播方面是有利的，因为弹簧箍的振动不像对应于现有技术的电子装置那样传导到起到共振空间作用的电机外壳里面。通过模块或模块外壳的构形和模块在电机外壳中的容纳可以去除振动耦联。
m)模块组合部件的扩展
原则上可以使所示附件也转移到大电流模块，尤其是通过一个逻辑电路衬底替换所谓的DBC覆盖衬底。使用一个最好在c)中描述的逻辑电路衬底是有利的，因为能够实现用于功率部件的控制电子装置的集成。
特别有利的是用于加工按照本发明的电子单元的不同技术的组合，例如最好使用在c)中描述的衬底以及使用夹层结构技术，它需要预先钎焊的功率元器件，并且使电子装置直接集成到电机里面，这是以在电机与电子装置之间相应的节点位置的技术诀窍知识为前提，尤其在模块具有碳刷弹簧的情况下。电子装置以模块形式构成，即配有一个自身的外壳并且可方便地电接通，所述电子装置原则上允许基于对应于现有技术的陶瓷衬底的电子装置更容易的外部的市场化。通过组件如引线框的多功能使用可以减少接合工艺步骤的数量，在此排除了同时潜在的失效位置，由此在振动载荷方面得到一更好的质量。
下面示例性地借助于一个模块描述本发明，所述模块以夹层结构工艺由一个功率部件和逻辑部件构成用于控制一个电机。在此该功率部件包括一个由功率晶体管组成的H电桥而逻辑部件包括一个具有其外部的布线的微处理器以及传感器。此外例如作为第一衬底使用引线框而作为第二衬底使用一种混合陶瓷。但是本发明的基本原理以及核心和优点通过设计结构上的缩放和配合可以转移到功率部件的任意的配线拓扑和逻辑部件功能。
逻辑电路衬底的配备在构造模块的本身之前。逻辑电路衬底的配备作为大板卡实现，在其上首先通过一个丝网印刷或模板印刷涂覆导电胶。接着通过有源或无源的元器件配备大板卡；对于无源元器件以标准SMD技术而对于有源元器件通过标准贴片(在第一衬底上的背面)。在导电胶在一个炉工艺中固化以后粘接有源的元器件。原则上也可以使有源元器件以倒装芯片技术配备。最后将大板卡细分成单个衬底，它们被加工成其它模块结构。
模块的构造通过引线框开始。在引线框上在装配模块时必要时在一个接合装置(钎焊模具)中先后堆叠预成形焊料、预钎焊(vorbeloten)的功率晶体管和预配备的逻辑电路衬底(单个衬底)。接着将整个堆垛在一个钎焊步骤中在使用无铅焊料例如SnAgCu的条件下接合。原则上也可以使用焊膏或其它接合工艺，如粘接。选择接合位置的布置，使得产生一个尽可能对称的结构，目的是在接合过程中不导致晶体管和衬底的倾翻，它们在芯片部位可能导致短路或者通常导致不均匀厚度的接合位置，它们一方面降低加工产量另一方面降低模块可靠性。因为所述引线框用于冷却晶体管，所以晶体管的焊接最好通过引线框上的排出侧实现，用于保证最佳地排出晶体管热量。
用于使在应用中的模块固定的引线框中的元素如孔可以在加工过程中用于将引线框容纳或固定在接合装置里面。在钎焊以后通过转送成型工艺对结构部件封装，其中将结构部件在一个模型(Moldform)的凹穴中通过塑料压力注塑包封，由此产生模块的外壳。该模具由一个上部件和一个下部件组成，它们在加入结构部件以后封闭并在引线框尤其是所谓的坝条上密封凹穴。
接着进行自身的注塑过程，它以较高的温度和高压进行。只要塑料在模具中交联，就打开模型并推出或取出结构部件。根据所使用的塑料和对于封装的要求可以选择在一个炉步骤中作为所谓的PMC(后成型固化)进行再硬化。直到成型后所述引线框的各个功能元件或部位通过坝条相互连接，由此使引线框能够作为一个部件在装配过程中处理。该连接使所有的电连接短路，即，为了建立电功能将这些连接位置通过一个冲切过程分开。必要时可以与冲切过程组合一个弯曲过程用于使电和机械的节点位置为了应用而具有应用特有的结构。
根据模块的实施方式在最终装配范围里使模块配备有布线的元器件，必要时装配独立的碳刷并使碳刷与碳刷箍连接。在使用具有绞线的碳刷的情况下附加地还使绞线与模块上的相应接头连接。最终装配以此时可以检验全部检验的单元的电检验结束。
根据应用可以使模块以不同的方式装配到驱动单元里面，但是对于传感器的集成需要特殊的取向，例如使逻辑部件指向电机轴线方向，例如当霍尔传感器必需定位在一个极轮上的时候。在这种情况下传感器在模块内部的定位与模块在应用中的定位相协调。在此尤其是距离要求，例如对于霍尔传感器，可使所述外壳在传感器处具有轮廓，该轮廓允许保持所需的距离同时使元器件与霍尔传感器相比具有更厚的厚度。
在最简单的情况下所述模块没有其它措施地直接装配到应用里面，这一点例如可以通过螺栓或挤压实现。但是也可以设想，使模块例如置入到所述应用的外壳的一部分里面并通过装配所述应用的盖板通过粘接固定。
在其它情况下可能需要使模块配有其它功能元件，例如插头突缘，它们由于环氧树脂低压压制物的机械特性不能通过环氧树脂低压压制物实现。为此所述模块可以在应用中装配之前在一个附加步骤中通过一种适合的塑料局部或完全压力注塑包封，这最好集成到一个本来就需要的过程里面，例如外壳盖的加工。所述模块的装配对于这种情况与外壳盖一起实现。也可以选择使模块附加地装配到一个独立加工的支架上，由此得到一个具有扩展功能的结构组件，它在应用加工过程的范围里面装置。如果扩展模块的功能范围，有利的是在结束在应用里的装配之前进行一个附加的中间检验。
在模块的其它实施方式中可以由外部的接头之一产生一个弹簧元件，它承担接通一个屏蔽板的任务，其中该屏蔽板是电机外壳的组成部分。该屏蔽板用于屏蔽在换向器中产生的碳刷火花。该屏蔽板的接通最好在装配模块时进行，由此可以放弃其它接合过程。
附图说明
在附图中示出按照本发明的具有控制单元的电机的不同实施例并在下面详细描述。附图中：
图1为一个按照本发明的具有敞开的外壳的电机的立体图，
图2为一个电子单元的截面示意图，
图3为控制单元的示意平面布置图，
图4和5为控制单元的另一实施例的俯视图和侧视图，
图6和7为按照图4和5的具有屏蔽元件的另一实施例，
图8和9为按照图4和5的电子单元的另一变型方案。
具体实施方式
在图1中示出一个传动器驱动单元11，其中一个电机10通过一个电枢轴12在其整个长度上支承在一个第一外壳部件14里面。在电枢轴12上支承一个第一传动器元件16，它与一个独立的蜗杆20的第二传动器元件18耦联。该蜗杆20与蜗轮22啮合，它使驱动转矩通过一个缓冲装置24传递到输出小齿轮26上，输出小齿轮例如驱动汽车中的一个窗玻璃或者一个汽车滑动天窗。在电枢轴12上设置一个转子28，它可以在一个与外壳固定的定子30内部自由地旋转。该定子30具有永久磁铁32，永久磁铁们通过一个两体的磁轭元件34相互连接。为了供电该电枢轴12具有一个换向器36，它与碳刷38处于摩擦连接，该碳刷通过弹簧箍40与一个电子模块70连接。该电子模块70具有一个导电的引线框44，其自由端作为凸起97从一个注塑的塑料体95中伸出来并且构成弹簧箍40以及用于外壳插头48的电连接件46和与一个未详细示出的屏蔽板104的一个电气和机械的接通。所述弹簧箍40在此由铜板制成的板簧52与引线框44一体地制成。该弹簧箍40从引线框44切向延伸到集流环36并具有容纳体54，在其中固定插进碳刷38。所述电子模块70除了在引线框44，71上外还在一个第二衬底72上具有不同的电子元器件56，如一个微处理器58或一个位置检测传感器60，位置检测传感器与电枢轴12上的一个位置发生器62共同起作用。为了可见地示出集流环36和由环形磁铁64构成的位置发生器62，在图1中所述电子模块70以一个面图的形式示出。在将传动器结构部件16，18以及电枢轴12和定子30径向装配进外壳部件14里面以后，将导电的引线框44通过集成的弹簧箍40径向相对于电枢轴12装配在第一外壳部件14里面。接着径向装配一个未示出的盖板作为第二外壳部件，它封闭第一外壳部件14。
在图2中详细示出一个由电子模块70以夹层结构工艺构成的电子单元70的示意结构。作为第一下衬底71，一个引线框44例如由一个铜板通过冲切、弯曲和压印形成并具有不同的部分73。作为功率元器件75，在引线框44上使二极管69或晶体管77、例如功率MOSFET 79电连接。作为第二上衬底72在功率元器件75上面设置一个陶瓷衬底81，它具有一个双侧金属化的覆层83，84，它们在这里由银质印制导线78制成。所述功率元器件75在其底面85和顶面86上具有导电的接触面87(例如通过焊料块90)，通过它们使功率元器件分别与两个衬底71，72导电连接。所述功率元器件75由没有塑料外壳的所谓裸片元件89构成，用于实现一种紧凑的层结构。在背离引线框44的第二衬底72的覆层上设置其它的电子元器件56，如一个微处理器58、一个位置传感器60和SMD部件59，它们共同构成用于控制电机10的逻辑部件57。第二衬底72与第一衬底71通过钎焊或通过一种导电粘接剂连接，其中在一个可替代的实施例中在引线框44上成形固定元件91，通过它们使功率元器件75和/或第二衬底72电接通并且机械地固定在第一衬底71上。
图3示出引线框44的平面布置图，其中各个部分73通过坝条(Dam-Bar)93相互连接，使得引线框44作为一个相关部件可以与第二衬底72连接并且接着通过一个塑料体95注塑包封。在注塑过程中塑料压制物也流进两个衬底71，72与功率元器件75之间的缝隙113和空腔113。在此设计所述塑料体95的尺寸，使得在其注塑后所述坝条93通过冲切可以去除，由此使各个部分73不再相互导电连接。从塑料体95中伸出引线框44的不同凸起97，它们构成与其它电机结构部件99的电气和机械的节点位置98。因此凸起97的一部分构成用于电流和信号连接的插头针88，其它凸起97具有一个用于其它连接元件102的容纳体，通过容纳体使电子单元70可固定在电机外壳14上。其它凸起97由用于外部电子组件或用于碳刷绞线76的电接触位置101构成。其它两个凸起97构成弹簧箍40，在其上设置碳刷38，碳刷与电枢轴12的集流环36共同起作用，如同在图9中所示的那样。所述弹簧箍40例如通过分离坝条93弯曲，使得设置在其上的碳刷38在装配电子单元70以后在预应力下顶靠在集流环36上。另一凸起97由电气和机械连接体103构成，用于一个防止电磁干扰的屏蔽元件104。在塑料体95内部的各个部分73上设置在这里未示出的功率元器件75或其它电子组件。
图4示出塑料体95的俯视图，它(作为注塑外壳95)完全包围电子元器件56、功率元器件75和第二衬底72。从塑料体95中伸出凸起97作为电机结构部件99的电气和机械节点位置98。代替与凸起97一体构成的弹簧箍40在这里例如由弹簧钢制成的独立弹簧箍40机械地与凸起97连接，例如钎焊、焊接或挤压。所述弹簧箍40在此不仅用于碳刷38的机械的弹性的固定，而且用于其电流输入。在一个可选择的实施例中沿着弹簧箍40设置附加的碳刷绞线76，它们使碳刷38直接与构成触点位置101的凸起97为了对碳刷38供电而电连接(在右侧虚线示出)。其它触点位置101构成一个用于附加的外部电子组件74的节点位置98，例如一个由电解电容(ELKO)构成的电容80。
图5示出电子单元70的一个对应截面图，其中所述弹簧箍40基本垂直于第一衬底71的平面延伸。
在图6和7中示出电子单元70在未示出的电机外壳14里面装配在电枢轴12上的状态。在此所述塑料体95以容纳碳刷38的弹簧箍40径向向着电枢轴12推到集流环36上，直到碳刷38在预紧力下顶靠在集流环36上。所述电子单元70通过构成固定元件100的例如与连接机构102共同作用的凸起97固定在外壳14上。在碳刷火花部位中围绕集流环36和电子单元70设置一个屏蔽板104用于屏蔽电磁干扰。为此构成连接构件103的凸起97例如由弹簧元件105构成，弹簧部件在装配电子单元70时与屏蔽元件104连接。在该实施例的一种变型方案中也可以使金属制成的其它外壳部件14、如一个极头(poltopf)作为屏蔽元件104与连接构件103接通或者使屏蔽元件104与弹簧箍40或冷却面96一样也与引线框44的凸起97一体地构成。为了使在浇注到塑料体95里面的位置传感器60与设置在电枢轴12上的位置发生器62、例如一个磁环之间的距离最小化，使塑料体95以微小的距离直接径向相对于位置发生器62设置。在本实施例中为此使塑料体95具有一个缺口107，在其中嵌入旋转的磁环，由此减小电机10的整个结构高度。
在按照图8和9的另一实施例中所述塑料体95通过另一塑料部件109环绕注塑，在这里构成用于插头针88的插头突起111。在此在插头突起111的外围由固定元件100构成用于连接机构102的其它容纳体，在其中可以固定插头突起111并由此使电子单元70固定在外壳部件14里面。
要注意，在所有附图中所示的实施例能够实现单个特征相互间的多种组合方案。因此对应于应用适配地选择单个电机结构部件99、外部的电子组件74或电子单元70的电子元器件56。代替由节点位置98构成的凸起97也可以使这些节点位置与相应的电机结构部件99或外部的电子组件74一体地构成。导电的引线框44的加工例如也不局限于冲切，而是可以通过各种方法制成，所述方法提供导电的布线载体44。按照本发明的装置优选用于电动调节驱动装置，尤其是窗玻璃和汽车滑动天窗。但是按照本发明的电子模块70不局限于碳刷电机的应用，而是也可以用于EC电机和其它执行器，例如用于阀门控制器。体44。按照本发明的装置优选用于电动调节驱动装置，尤其是窗玻璃和汽车滑动天窗。但是按照本发明的电子模块70不局限于碳刷电机的应用，而是也可以用于EC电机和其它执行器，例如用于阀门控制器。
Claims (26)
1.电子单元(70)，其具有夹层结构，该电子单元具有导电的第一衬底(71)和导电的第二衬底(72)，在所述第一衬底(71)和所述第二衬底(72)之间设置功率元器件(75)并且功率元器件与两个衬底(71，72)电连接，所述第二衬底(72)在一个背离第一衬底(71)的侧面(84)上装配有其它的电子元器件(56)，其中所述第一衬底(71)是引线框(44)，该引线框与第二衬底(72)一起通过塑料体(95)压力注塑包封，使得引线框(44)的凸起(97)从塑料体(95)中伸出，凸起为了连接其它电机结构部件构成一个电气的和/或机械的节点位置(98)。
2.如权利要求1所述的电子单元(70)，其特征在于，所述凸起(97)由电子单元(70)的固定元件(100)构成。
3.如权利要求1或2所述的电子单元(70)，其特征在于，所述凸起(97)由插头针(88)或对于外部电子组件(74)的触点位置(101)构成。
4.如权利要求1或2所述的电子单元(70)，其特征在于，所述电机结构部件(99)是用于容纳碳刷(38)的弹簧箍(40)。
5.如权利要求1或2所述的电子单元(70)，其特征在于，所述电机结构部件(99)是电磁屏蔽体(104)。
6.如权利要求1或2所述的电子单元(70)，其特征在于，在引线框(44)上成形固定元件(91)，在其上可以接合功率元器件(75)和/或第二衬底(72)，用于与引线框(44)建立电的和/或机械的连接。
7.如权利要求3所述的电子单元(70)，其特征在于，所述触点位置(101)由节点位置(98)以切割夹紧技术构成。
8.如权利要求1或2所述的电子单元(70)，其特征在于，在第二衬底(72)上作为电子元器件(56)设置微处理器(58)和/或一个控制逻辑电路和用于电机(10)的一个电枢轴(12)的位置传感装置(60)。
9.如权利要求1或2所述的电子单元(70)，其特征在于，所述第二衬底(72)具有至少一个导电表面，并且电子元器件(56)可以变化地通过钎焊或导电粘接配备。
10.如权利要求1或2所述的电子单元(70)，其特征在于，所述第二衬底(72)具有陶瓷板(81)并在其顶面和底面上分别具有至少一个印制导线平面，印制导线平面相互电连接。
11.如权利要求1或2所述的电子单元(70)，其特征在于，所述功率元器件(75)和/或电子元器件(56)由裸片元件无外壳地构成。
12.如权利要求1或2所述的电机(10)，其特征在于，所述功率元器件(75)具有两面可钎焊的或可导电粘接的表面，所述表面在面对第二衬底(72)的侧面(86)上配有焊块(90)。
13.如权利要求1或2所述的电子单元(70)，其特征在于，所述功率元器件(75)是功率MOSFET(79)。
14.如权利要求1或2所述的电子单元(70)，其特征在于，所述功率元器件(75)为了改进排热对称地设置在第一衬底(71)上。
15.如权利要求1或2所述的电子单元(70)，其特征在于，所述两个衬底(71，72)是冷却体。
16.如权利要求1或2所述的电子单元(70)，其特征在于，所述塑料体(95)通过转送成型工艺成形。
17.如权利要求1或2所述的电子单元(70)，其特征在于，所述塑料体(95)通过外壳部件(14)和/或插头突起(111)的另一种塑料压力注塑包封。
18.如权利要求1或2所述的电子单元(70)，其特征在于，所述塑料体(95)设置在独立的模块载体上。
19.如权利要求1或2所述的电子单元(70)，其特征在于，所述电子单元(70)相对于电枢轴(12)径向装配并且直接设置在换向器(36)和/或电枢轴(12)的位置发生器的对面。
20.如权利要求2所述的电子单元(70)，其特征在于，所述固定元件(100)是孔。
21.如权利要求3所述的电子单元(70)，其特征在于，所述外部电子组件(74)是电容(80)或电感或绞线(76)。
22.电机(10)，其具有按照权项1至21中任意一项所述的电子单元(70)。
23.一种用于制造具有电子控制单元(70)的电机(10)的方法，其特征在于下列步骤：
-冲压一体的导电引线框，其中坝条(93)与单个部分(73)相互连接，
-在引线框(44)上覆上预钎焊的功率元器件(75)并且在其上覆上具有其它元器件的陶瓷衬底(72，81)用于形成夹层结构，
-通过接合工艺使单个层相互电连接，
-通过转送成型工艺围绕夹层结构(70)注塑塑料模块体(95)，使得所述坝条(93)设置在模块体(95)外部，
-将所述坝条(93)分离并且使从模块体(95)伸出的引线框(44)的凸起(97)机械地与电机结构部件(99)或与外部的电组件(74)连接。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，在陶瓷衬底(72)上设置磁位置传感器(60)并且通过塑料(95)压力注塑包封，使得位置传感器(60)在装配控制单元(70)以后直接设置在位在电机(10)电枢轴(12)上的磁的位置发生器的对面并且与这个发生器共同起作用。
25.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述接合工艺是钎焊或粘接。
26.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述电机结构部件(99)是碳刷(38)或电磁屏蔽元件(104)或连接机构(102)。
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