CN104823277A - 用于制造开关模块及所属的格栅模块的方法及所属的格栅模块和相应的电子的标准组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造开关模块（20）的方法，所述开关模块包括至少一个电子的结构元件（22）以及至少一个用于对所述至少一个电子的结构元件（22）进行冷却的冷却体（24），其中所述至少一个电子的结构元件（22）与所述至少一个冷却体（24）相耦合，并且至少部分地被塑料（26）所包裹，并且本发明涉及一种相应的、用于制造格栅模块（10）的方法和一种通过所述按本发明的方法来制造的格栅模块以及一种相应的、具有这样的格栅模块的电子的标准组件。按照本发明，将所述至少一个电子的结构元件（22）和所述至少一个冷却体（24）放入到压铸模具（30）中，其中在所述至少一个电子的结构元件（22）与所述压铸模具（30）的内侧面（34）之间布置了弹簧元件（32），其中所述弹簧元件（32）如此在所述压铸模具（30）的内侧面（34）上得到支撑，从而将所述至少一个冷却体（24）挤压到所述压铸模具（30）的壁体（36）上。

Description

用于制造开关模块及所属的格栅模块的方法及所属的格栅模块和相应的电子的标准组件
现有技术
本发明涉及一种按独立权利要求1所述类型的、用于制造开关模块的方法，并且涉及一种按独立权利要求8所述类型的、用于制造格栅模块的方法，并且涉及一种按独立权利要求11所述类型的格栅模块、以及一种具有这样的格栅模块的电子的标准组件。
通常对于用于制造开关模块的方法来说，至少一个电子的结构元件与至少一个冷却体相耦合，并且至少部分地被塑料所包裹。所述冷却体在所制造的开关模块的运行过程中对所述电子的结构元件进行冷却。
在公开文献DE 199 12 443 A1中说明了一种用于安装并且用于电接触包括金属的冷却体的功率半导体结构元件的方法。所述冷却体构造为用于半导体芯片的基座并且同时排出热量。此外，所述冷却体提供用于所述半导体芯片的连接触点。所述冷却体通过激光焊接与导线组的连接触点区域机械地并且电地并且热地连接。
在公开文献DE 101 54 878 A1中说明了一种用于将至少一个布置在电路板上的电子的功率构件固定在冷却体上的保持元件。所述保持元件包括一弹簧元件，通过该弹簧元件来将所述电子的功率构件朝所述冷却体挤压。
发明内容
相对于此，所述按本发明的、具有独立权利要求1的特征的、用于制造开关模块的方法和所述按本发明的、具有独立权利要求8的特征的、用于制造格栅模块的方法以及所述按本发明的格栅模块和所述按本发明的电子的标准组件具有以下优点：不仅相同的而且不同的电子结构元件都可以被合并在一个模块中，其中这些结构元件可以具有不同的结构高度和不同的几何形状。
从现有技术中知道的方法会至少部分地用塑料来包裹用电子的结构元件来装备的基片基座，与这种方法不同的是，在所述按本发明的方法中，至少部分地用塑料来包裹优选已经被包装的或者被罩住的电子的结构元件，用于制造开关模块或者格栅模块。
本发明的实施方式提供一种用于制造开关模块的方法，所述开关模块包括至少一个电子的结构元件和至少一个用于对所述至少一个电子的结构元件进行冷却的冷却体。所述至少一个电子的结构元件与所述至少一个冷却体相耦合，并且至少部分地被塑料所包裹。按照本发明，将所述至少一个电子的结构元件和所述至少一个冷却体放入到压铸模具中，其中在所述至少一个电子的结构元件与所述压铸模具的内侧面之间布置了弹簧元件。所述弹簧元件如此在所述压铸模具的内侧面上得到支撑，从而将所述至少一个冷却体挤压到所述压铸模具的壁体上。
在按本发明的、用于制造包括多个开关模块的格栅模块的方法中，将相应的开关模块的构件放入到同一个压铸模具中，并且在共同的过程中将其包裹。
为了部分地包裹所述电子的结构元件和所述冷却体，可以优选使用液态的塑料，所述液态的塑料在所述包裹过程之后得以时效硬化。
所述电子的结构元件可以构造为功率结构元件，所述功率结构元件在运行中产生大量的热。
所述至少一个冷却体比如可以构造为具有较好的导热性的金属的本体。
可以在制造方法的过程中以有利的方式通过所述弹簧元件来对所述电子的结构元件的不同的结构高度和不同的几何形状进行补偿。由此，尽管各个电子的构件的不精确的机械构造，也可以以有利的方式在复合结构中提供高度精确的机械构造。
此外，建议一种具有至少两个电子的结构元件的格栅模块，所述电子的结构元件已经被包装和/或被罩住，并且布置在一复合结构（Verbund）中，其中所述复合结构装置（Verbundanordnung）的每个电子的结构元件分别与一个冷却体相耦合，并且至少部分地用塑料来包裹。按照本发明，所述冷却体分别形成所述格栅模块的外部的表面的一部分，并且为了通过所述外部的表面来给所述电子的结构元件冷却而布置在一平面中。
按本发明的电子的标准组件包括至少一个这样的、具有至少两个电子的结构元件的格栅模块。
所述按本发明的格栅模块可以以有利的方式作为模块并且不是作为带有公差的、单个被包装的结构元件来安装。通过将所述冷却体布置在一个平面中这种方式，可以以有利的方式对所述电子的结构元件进行均匀的散热。此外，所述塑料包套以有利的方式使所述格栅模块的定位变得容易。此外，通过所述复合结构装置能够实现较小的、仅仅通过压铸过程产生的公差。
通过在从属权利要求中所列举的措施以及拓展方案，可以实现在独立权利要求1中所说明的、用于制造开关模块的方法的以及在独立权利要求8中所说明的、用于制造格栅模块的方法的以及在独立权利要求11中所说明的格栅模块的、有利的改进方案。
在所述按本发明的、用于制造开关模块的方法的有利的设计方案中，所述至少一个电子的结构元件可以由所述弹簧元件朝所述至少一个冷却体挤压。所述至少一个电子的结构元件可以以有利的方式在包裹之前可靠地通过所述弹簧元件的弹力与所述相应的冷却体形状配合地并且/或者传力连接地相耦合。
在所述按本发明的、用于制造开关模块的方法的另一种有利的设计方案中，所述至少一个电子的结构元件连同所述至少一个冷却体由所述弹簧元件朝预先给定的方向定向。所述冷却体和所述相应的结构元件可以以有利的方式通过所述定向在所述开关模块的内部转换到预先给定的位置中。因为所述电子的结构元件单个地定向，所以所述电子的结构元件可以以有利的方式在所述包裹用的材料的复合结构中不仅在所述平面中而且关于所述撑开面在高度中都具有很小的公差。
在所述按本发明的、用于制造开关模块的方法的另一种有利的设计方案中，所述电子的结构元件的不同的结构高度和/或公差可以通过所述相应的弹簧元件得到补偿。具有不同的结构高度和公差的电子的结构元件可以以有利的方式布置在同一个压铸模具中，并且在一个共同的过程中被包裹。也可以以有利的方式通过所述共同的包裹过程来节省时间。
在所述按本发明的、用于制造开关模块的方法的另一种有利的设计方案中，所述弹簧元件的、在所述至少一个电子的结构元件上的支承面可以在包裹时被空出。这能够实现这一点：在所述至少一个电子的结构元件通过所述包裹用的材料与所述冷却体相耦合时，所述弹簧元件在所述包裹过程之后可以被从所制成成品的开关模块上移走。所述支承面的空出最好可以通过所述压铸模具来实现，如果所述压铸模具比如包括一面将所述弹簧元件与所述包裹用的材料分开的内壁的话。
在所述按本发明的、用于制造开关模块的方法的另一种有利的设计方案中，所述至少一个冷却体的、背向至少一个电子的结构元件的表面在包裹时被空出，并且平坦地定向。所制成的开关模块可以以有利的方式通过所述平坦的表面容易地布置在一个平面上，这个平面比如构造为电路板的和/或冲裁格栅的一部分。此外，被从所述电子的结构元件传递到所述冷却体上的热量可以通过在所述包套中的空出的表面进一步从所述冷却体上排出，其中直接对通过其它的冷却元件进行的冷却来说可以通过所述空出的表面来接近所述冷却体。由此可以以有利的方式实现对于所述开关模块的、均匀的散热。此外，可以通过所述冷却体的空出的表面来电接触所制成的开关模块，如果所述冷却体由导电的材料制成的话。这比如能够通过向下猛击方法（Slug Down Methode）和/或向上猛击方法（Slug Up Methode）来安装所述开关模块的方式来实现。
在所述按本发明的、用于制造开关模块的方法的另一种有利的设计方案中，电的连接元件可以与所述至少一个电子的结构元件导电地连接并且至少部分地被包裹。所述电的连接元件可以在所述包裹过程之后以有利的方式从所述包裹材料中伸出来，并且由此以有利的方式来容易地进行接触。
在所述按本发明的、用于制造格栅模块的方法的有利的设计方案中，可以在所述包裹过程中在所述开关模块之间构造连接片。由此可以以有利的方式通过连接片的构成来节省材料和重量。此外，各个开关模块比如可以通过将所述连接片切断的方式来容易地彼此分开，从而可以在一个包裹过程中使许多开关模块的制造变得容易。
在所述按本发明的、用于制造格栅模块的方法的另一种有利的设计方案中，在包裹过程中可以构造至少一根定心销。所构成的定心销可以以有利的方式使所述格栅模块容易地在电路板上并且/或者在标准组件中定向。为此可以将所述定心销插入到预先给定的凹坑中，从而阻止所述格栅模块的平移运动，并且能够实现围绕着所述定心销的旋转运动。
在所述按本发明的格栅模块的另一种有利的设计方案中，所述包裹用的塑料可以构成至少一根定心销，用于在安装时使所述格栅模块的定位变得容易。
在所述按本发明的格栅模块的另一种有利的设计方案中，所述电子的结构元件的、相同定向的电的连接元件可以布置在背向所述冷却体的一侧上。这能够以有利的方式比如通过冲裁格栅来实现同时的电接触。
在所述按本发明的格栅模块的另一种有利的设计方案中，所述包裹用的塑料比如可以是玻璃纤维增强的塑料。
在所述按本发明的格栅模块的另一种有利的设计方案中，所述冷却体被连接到至少一个散热片上，用于能够进行较好的散热。优选所述电子的结构元件通过塑料连接件彼此相连接。由此可以以有利的方式节省用于所述构件复合结构的塑料包套的材料。
本发明的实施例在附图中示出，并且在下面的描述中进行详细解释。在附图中，相同的附图标记表示了执行相同的或者类似的功能的组件或者元件。
附图简要说明
图1是压铸模具连同根据按本发明的方法来制造的开关模块的示意性的剖面图；
图2是根据所述按本发明的方法来制造的格栅模块的示意性的剖面图；并且
图3是图2的格栅模块的示意性的透视图。
常见的、用于制造开关模块的方法在一个方法步骤中将至少一个电子的结构元件与至少一个冷却体耦合起来。所述耦合比如可以通过焊接方法来进行，其中所述至少一个电子的结构元件要固定地与所述至少一个冷却体焊接在一起。在另一个方法步骤中，所述至少一个电子的结构元件和所述至少一个冷却体至少部分地被塑料包裹。
正如可以从图1中看出的那样，将开关模块20的至少一个电子的结构元件22和至少一个冷却体24按照本发明放入到压铸模具30中，其中在所述至少一个电子的结构元件22与所述压铸模具30的内侧面34之间布置了弹簧元件32。在此，所述弹簧元件32如此在所述压铸模具30的内侧面34上得到支撑，从而将所述至少一个冷却体24挤压到所述压铸模具30的壁体36上。
通过这种方式，通过所述弹簧元件32来将所述至少一个冷却体24固定在所述压铸模具30的壁体36上，从而可以对所述电子的结构元件22和所述冷却体24的、沿着第一空间方向z的制造公差进行补偿，其中通过所述弹簧元件32的力可以阻止所述冷却体24的、在包裹过程中的位置变化。如果所述开关模块包括多个具有不同的结构高度和/或公差的电子的结构元件22，那么这些不同的结构高度和/或公差就可以通过所述相应的弹簧元件32来得到补偿。作为包裹用的塑料26，比如可以使用玻璃纤维增强的塑料。
正如可以进一步从图1和2中看出的那样，所述至少一个电子的结构元件22可以具有凹坑，在所述凹坑中布置了所述至少一个冷却体24。在所述实施例中示出的开关模块20分别具有一已经被包装或者被罩住的电子的结构元件22以及一冷却体24。
正如可以进一步从图1中看出的那样，所述至少一个电子的结构元件22由所述弹簧元件32朝所述至少一个冷却体24挤压。通过这种方式，在所述至少一个电子的结构元件22与所述至少一个冷却体24之间产生一种形状配合的和/或传力连接的连接。也可以将多个电子的结构元件22与冷却体24耦合起来，其中每个电子的结构元件22由相应的弹簧元件32朝所述冷却体24挤压。
正如可以进一步从图1中看出的那样，所述至少一个电子的结构元件22连同所述至少一个冷却体24由所述弹簧元件32朝预先给定的方向z定向。
正如可以进一步从图1到3中看出的那样，所述弹簧元件32的、在至少一个电子的结构元件22上的支承面22.1在包裹时被空出。通过这种方式，可以在制造过程结束时容易地将所述弹簧元件32移走，其中在所述开关模块20中在所述支承面22.1的区域中产生在图3中示出的凹坑26.1。这个凹坑随后可以用合适的填料来填充。另一种可行方案在于，不移走所述弹簧元件32并且同样将其包裹。
正如可以进一步从图1和2中看出的那样，所述至少一个冷却体24的、背向所述至少一个电子的结构元件22的表面24.1在包裹时被空出，并且平坦地定向。通过这种方式，在所述包裹过程之后，产生所述开关模块20的平坦的表面，其中为了进一步的冷却而可以容易地通过所述空出的表面24.1来接近所述至少一个冷却体24。
正如可以进一步地从图1到3中看出的那样，电的连接元件28与至少一个电子的结构元件22导电地连接，并且至少部分地被包裹。在此，所述连接元件28的一个端部在所述包裹过程之后从所述开关模块中伸出来，并且能够容易地与所述相应的电子的结构元件22相接触。
正如可以进一步从图2和3中看出的那样，也可以将多个包括至少一个电子的结构元件22和至少一个冷却体24的开关模块10合并成一个格栅模块10，在所述格栅模块10中将所述相应的开关模块20的标准组件22、24放入到同一个压铸模具30中，并且在一个共同的过程中用塑料26来将其包裹。所示出的电子的结构元件22具有相同的形状和结构高度，但是也可以设想，所述开关模块10具有不同的、拥有不同的结构高度的结构元件，其中所述不同的结构高度可以通过所述相应的弹簧元件32来得到补偿。
正如可以进一步从图2和3中看出的那样，在所述按本发明的格栅模块10的、所示出的实施例中九个已经被包装并且/或者被罩住的电子的结构元件22布置在一复合结构中。所述复合结构装置的每个电子的结构元件22都分别与一冷却体24相耦合，并且至少部分地用塑料26来包裹。按照本发明，所述冷却体24分别形成所述格栅模块10的外部的表面的一部分，并且为了通过所述外部的表面来给所述电子的结构元件22散热而布置在一个平面中。所述各个电子的结构元件22通过塑料连板12彼此地相连接。
正如可以进一步地从图3中看出的那样，所述包裹用的塑料26在所述按本发明的格栅模块10的、所示出的实施例中构成两根定心销14。所述电子的结构元件22的、相同定向的电的连接元件28或者线路接头被布置在背向所述冷却体24的一侧上，并且比如可以容易地通过相应的未示出的冲裁格栅来进行电接触。为了进行均匀的散热，所述冷却体24可以被连接到至少一个未示出的散热片上。
正如可以进一步从图2和3中看出的那样，用所述按本发明的方法来制造的格栅模块10包括至少一个开关模块20。所示出的实施例包括九个开关模块20。这些开关模块20可以相同地构成并且履行类似的任务，或者不同地构成并且履行不同的任务。这样的格栅模块10可以与其它未示出的构件一起比如作为功率开关级装入在电子的标准组件中。
因为所述开关模块的电子的结构元件22和冷却体24单个地定向，所以所述电子的结构元件22可以以有利的方式在所述包裹用的材料的复合结构中不仅在平面x-y中而且关于撑开面在高度z中具有很小的公差。这意味着，通过所述包裹用的材料，所述电子的构件22和所述冷却体24的、沿着x方向和y方向的环绕的公差以及在所述高度z中的公差可以通过所述包套的不同的材料厚度来得到补偿。

Claims (17)

1. 用于制造开关模块的方法，所述开关模块包括至少一个电子的结构元件（22）以及至少一个用于对所述至少一个电子的结构元件（22）进行冷却的冷却体（24），其中所述至少一个电子的结构元件（22）与所述至少一个冷却体（24）相耦合并且至少部分地被塑料（26）所包裹，其特征在于，将所述至少一个电子的结构元件（22）和所述至少一个冷却体（24）放入到压铸模具（30）中，其中在所述至少一个电子的结构元件（22）与所述压铸模具（30）的内侧面（34）之间布置了弹簧元件（32），其中所述弹簧元件（32）如此在所述压铸模具（30）的内侧面（34）上得到支撑，从而将所述至少一个冷却体（24）挤压到所述压铸模具（30）的壁体（36）上。
2. 按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个电子的结构元件（22）由所述弹簧元件（32）朝所述至少一个冷却体（24）挤压。
3. 按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述至少一个电子的结构元件（22）连同所述至少一个冷却体（24）通过所述弹簧元件（32）朝预先给定的方向定向。
4. 按权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，所述电子的结构元件（22）的不同的结构高度和/或公差通过所述相应的弹簧元件（32）得到补偿。
5. 按权利要求1到4中任一项所述的方法，其特征在于，所述弹簧元件（32）的、在所述至少一个电子的结构元件（22）上的支承面（22.1）在包裹时被空出。
6. 按权利要求1到5中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个冷却体（24）的、背向至少一个电子的结构元件（22）的表面（24.1）在包裹时被空出并且平坦地定向。
7. 按权利要求1到6中任一项所述的方法，其特征在于，电的连接元件（28）与所述至少一个电子的结构元件（22）导电地连接并且至少部分地被包裹。
8. 用于制造包括多个开关模块（20）的格栅模块的方法，其特征在于，所述格栅模块（10）根据权利要求1到7中任一项来制造，其中将所述相应的开关模块（20）的构件（22、24）放入到同一个的压铸模具（30）中，并且在一个共同的过程中将其包裹。
9. 按权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述包裹过程中在所述开关模块（20）之间构造连板（12）。
10. 按权利要求9或10所述的方法，其特征在于，在所述包裹过程中构造至少一根定心销（14）。
11. 具有至少两个电子的结构元件（22）的格栅模块，所述电子的结构元件（22）已经被包装并且/或者被罩住，并且布置在一复合结构中，其中所述复合结构装置的每个电子的结构元件（22）分别与一冷却体（24）相耦合，并且至少部分地用塑料来包裹，其特征在于，所述冷却体（24）分别形成所述格栅模块的外部的表面的一部分，并且为了通过所述外部的表面给所述电子的结构元件（22）冷却而布置在一平面中。
12. 按权利要求11所述的格栅模块，其特征在于，所述包裹用的塑料（26）构成至少一根定心销（14）。
13. 按权利要求11或12所述的格栅模块，其特征在于，所述电子的结构元件（22）的、相同定向的电的连接元件（28）布置在背向所述冷却体（24）的一侧上。
14. 按权利要求11到13中任一项所述的格栅模块，其特征在于，所述包裹用的塑料（26）是玻璃纤维增强的塑料。
15. 按权利要求11到14中任一项所述的格栅模块，其特征在于，所述冷却体（24）被连接到至少一个冷却片上。
16. 按权利要求11到15中任一项所述的格栅模块，其特征在于，所述电子的结构元件（22）通过塑料连板（12）彼此相连接。
17. 电子的标准组件，其特征在于至少一个按权利要求11到16中任一项所述的、具有至少两个电子的结构元件（22）的格栅模块。
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