CN107535050A

CN107535050A - 多层总线板

Info

Publication number: CN107535050A
Application number: CN201680017386.4A
Authority: CN
Inventors: R·施奈德; J·J·林奇
Original assignee: 2INTERPLEX IND Inc 1
Current assignee: 2INTERPLEX IND Inc 1; Interplex Industries Inc
Priority date: 2015-02-18
Filing date: 2016-02-16
Publication date: 2018-01-02
Anticipated expiration: 2036-02-16
Also published as: EP3259963A1; KR102327809B1; EP3259963A4; WO2016133861A1; CN107535050B; CA2977045A1; US20200060022A1; KR20170118839A; EP3259963B1; US20180049310A1; US10779392B2; US10485092B2; CA2977045C

Abstract

一种多层总线板，包括：多层堆叠组件，该多层堆叠组件包括多个导电的第一层以及设置在相邻的第一层之间的至少一个第二介电层；以及由介电材料形成的框架，该框架包覆该多层堆叠组件的至少一部分并且以稳固对齐的邻接关系将该第一层和第二层机械地保持。

Description

多层总线板

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年2月18日提交的名称为“具有模制框架的多层总线板”的美国临时申请60/119,705号的优先权。本申请还要求于2015年4月28日提交的名称为“多层总线系统”的美国临时申请62/153,710号的优先权。上面列出的在先申请中的每个都通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及多层总线板，更具体地涉及在导电层之间包含介电绝缘体涂层或膜并且通过模制框架或媒介物机械地保持在一起的多层总线板组件，该模制框架或媒介物至少部分地包覆该组件或将其保持在位。

背景技术

多层总线排(bus bar)和总线板(以下称为“多层总线板”)已被常规地用于电气装置中以便电源和信号分配，并且采取多种不同的形式。本领域中已知的一些总线板采用层压结构，在该层压结构中导电的板或层通过在其间设置的介电层而与相邻的导电层绝缘。

在一种已知的结构中，多层层叠物被包覆在可固化的介电媒介物中。穿过该包覆结构设置孔，驱动导电引脚或柱穿过该结构，以便建立与堆叠的导电板的电接触，并电互连该堆叠的导电板。在美国专利4,133,101号中公开了这种结构。例如在美国专利7,997,777号和美国公开申请2014/0185195号中也公开了其它包覆的多层总线排和总线板结构。在美国专利1,871,492号中公开了一种形成模制电容器的方法。

在某些应用中，期望经由引脚或端子建立连接至多层总线板的一个或多个导电层，而不建立与该多层总线板的其它层的导电接触。在总线板形成为导电层和介电层的交替层叠的一种结构中，在对层进行层压以形成总线板前，提供了相对于将延伸穿过总线板的引脚而言尺寸过大的开口，并且在该开口中设置绝缘环圈或套筒。这些介电层通常是以环氧基涂层为基础的膜，环氧基涂层用作到多个导电层的粘合剂。当引脚被推动穿过总线板时，其与不包括这种套筒的导电层建立接触，并且与包含这种套筒的层绝缘。在这些类型的结构中，由于需要机械强度，环氧树脂涂覆的电介质通常至少覆盖全部导电层的大部分。这种涂层能够限制散热，这在某些大功率开关电路中是需要的。以这种方式组装多层总线板包括将绝缘的套筒选择性地放置在导电层的指定开口内。在制造工艺中，该过程以及环氧基电介质的设置时间耗时、成本高且产量有限。因此，期望具有一种具有考虑到大量生产、允许终端或引脚互连、能够被设计成考虑到散热、能够根据需要经由孔添加轮廓特征以便进行位置和机械保持以及添加介电绝缘体而无需向多层总线板的选定层添加部件的核心结构的总线板以及用于制造这种总线板的方法。

这些现有技术系统通常使用金属粉末涂层或环氧基层压绝缘体以及呈插入物形式的附加绝缘体，以形成穿过通道以便使导体到达相邻的层。使这些全部构成整体的层压工艺类似于PCB的层压，并且对于该层压工艺，耗时四十分钟至一小时。最终产品可以被弯曲和形成，但与定位器、螺栓通孔等的特征无关。

为了避免高电感，需要对总线导体进行电平衡，以使得电流均匀地流动并沿着相反的方向通过每个相邻的导电片。当如此连接时，它们的反向场将有效地彼此抵消。导体越靠近在一起，这种抵消效果越强。因此，所选择的介电材料应当尽可能薄，同时仍然具有适当地超过施加电压的介电强度，从而较少增加电路电感。更靠近、更薄且更宽的导体是减小总电路电感并获得最大性能的关键。另一种现有技术的方法是仅在模制工艺中放置两个铜片，并将它们保持分开，以允许塑料在它们之间流动。由于行业需要非常薄的总线层，这种方法对于当今的技术而言是不够的。相对电势之间的窄间隙与层间的高介电随着开关速度上升而保持低电感。较大的间隔和厚的总线层与层压方法一样产生较高的电感。

由于较高的芯片温度，因此存在对移动到非常高的温度(大于250℃)的持续需要，然而，许多当前的层压材料在较高温度下存在会产生需要解决的额外问题的故障。

随着功率密度增长，多层总线板组件需要变得更加紧凑。需要以机械密集和电高效的方式将子组件连接在各种电源组件和模块中。高达但不限于1200伏的高电压组件需要在紧凑的子组件之间的相反极性导电平面、展开形状以及位置特征，以使得子组件和部件可以在一个具有一共同电源平面的组件中被嵌套在一起。在如绝缘栅双极晶体管(IGBT)的大功率开关电路的应用情况中，这些电源平面需要支持具有低电感的高电容，以便不引起对开关速度具有不利影响的过压。

发明内容

根据本发明的第一方面的实施例，本发明可包括解决了多层总线系统的现有方法的许多缺点的以下特征中的任一或组合：

兼容高产量和更低成本的高效、更高生产量的制造方法；

提供允许更好的定位和嵌套以便将子组件连接到公共总线结构中的外部轮廓和特征的多层总线板；

消除如内部绝缘体的多余部件，以便形成绝缘孔、支座，从而安装和互连线束或其它类型的硬件；

选择性机械连接区域的使用开放了总线排区域，这允许更好的散热并提供特征更丰富的产品；

通过更短、更宽和平衡的电流路径和相反的总线的用于更低的整体电感的紧密邻近，多层总线板设计提高了效率；以及

其可以使用模制介电材料作为绝缘体和部件保持器或定位器来将有源部件结合在总线的层上或层之间。

本发明的第二方面包括多层总线板，其包括：多层堆叠组件，该多层堆叠组件包括多个导电的第一层以及设置在相邻的第一层之间的至少一个第二介电层；以及由介电材料形成的框架，该框架包覆多层堆叠组件的周边的至少一部分并且以稳固对齐的邻接关系将第一层和第二层机械地保持。

本发明的第二方面的实施例可包括以下特征中的任一或组合：

第一层具有长度、宽度和厚度，电流沿着该长度流动通过每个第一层并穿过由第一层的宽度和厚度限定的区域，该厚度在0.25mm到0.6mm的范围内并且宽度与厚度的比值大于200:1。

电流沿着相反的方向流动通过相邻的第一层，相邻的第一层定位成彼此相隔小于0.3mm。

工作电压大于25伏，并延伸至约4000伏。

本发明的进一步方面在于，多层总线板必须包括至少两个层，并且在一个方面中，具有多于两个第一层。

第二介电层包括周边端部，该周边端部从每个相邻的第一层向外延伸，并且第二介电层的周边端部延伸到框架中。

在本发明的一个方面中，多层堆叠组件的周边包括非线性起伏部，该框架覆盖该非线性起伏部的至少一部分。

在本发明的一个方面中，多层堆叠组件包括通孔；该通孔定位并构造在多个第一层中的第一个的导电部分中，并且通孔的尺寸设计成用于在导电触头穿过通孔设置时与该导电触头电配合互连；多层堆叠组件包括位于多个第一层中的第二个的导电部分中的与通孔对齐的尺寸过大的开口，框架包括设置在多个第一层中的至少一个的尺寸过大的开口中并与框架形成为一件式整体部件的至少一个介电的套筒，该套筒具有与通孔对齐的套筒开口，以便在导电触头穿过多层堆叠组件中的通孔设置时使该导电触头与多个第一层中的第二个的导电部分绝缘。

在本发明的一个方面中，多层堆叠组件进一步包括延伸穿过该组件的至少一个贯穿部，框架延伸穿过该贯穿部，以便以稳固对齐的邻接关系将第一层和第二层机械地保持。

在本发明的一个方面中，多层堆叠组件的外层中的至少一个是导电的第一层，并且每个第一层具有邻近介电的第二层的内表面。

在本发明的一个方面中，多层堆叠组件的外层中的每个都是导电的第一层，每个第一层具有邻近介电的第二层的内表面、以及外表面，并且该外表面包括多层堆叠组件的外表面。

在本发明的一个方面中，外层的外表面中的至少一个被表面处理，以增大表面发射率，和/或外层的外表面中的至少一个被涂覆有碳，以提高散热。

在本发明的一个方面中，多层总线板可进一步包括邻近第二层的延伸部分定位的粘合剂，该粘合剂用于增强第一层和框架之间的粘合。

在本发明的一个方面中，框架包括选自支座、定位特征、螺栓连接特征以及它们的组合的组的轮廓特征。

在本发明的一个方面中，多层总线板可进一步包括电气部件，该电气部件选自包括电流分流器、热敏电阻器、二极管、传感器、电流传感器、电阻器、电容器以及它们的组合的组。电气部件邻近通孔定位，并且通过框架相对于多层堆叠组件绝缘，电气部件包括至少两个触头引线部，每个触头引线部电连接至不同的第一层。

在本发明的一个方面中，框架延伸以包括邻近多层堆叠组件的外表面定位的介电的套筒，多层总线板进一步包括电气部件，电气部件通过介电的套筒相对于多层堆叠组件绝缘，电气部件包括至少两个触头引线部，每个触头引线部与多层堆叠组件的不同的第一层物理接触。

在本发明的一个方面中，多个第一层中的第一个从多层堆叠组件向外延伸，以给电气组件的引线部中的至少一个提供弹簧触头。

在本发明的一个方面中，多个第一层中的第一个从多层堆叠组件向外延伸，以给电气组件的引线部中的至少一个提供外部电触头。

在本发明的一个方面中，框架延伸以包括邻近多层堆叠组件的外表面定位的介电的套筒，多个第一层中的第一个从多层堆叠组件向外延伸以提供外部电触头，多层总线板进一步包括电气部件，电气部件邻近介电的套筒定位并且通过介电的套筒相对于多层堆叠组件绝缘，电气部件包括第一触头引线部和第二触头引线部，第一触头引线部与外表面物理接触，第二触头引线部与多层堆叠组件的多个第一层中的第一个物理接触。

在本发明的一个方面中，多层总线板进一步包括具有至少两个引线部的部件，该部件能够通过从第一层的平面成形或形成的引线部附接在两个毗连的第一层之间，以建立到该部件的引线部的机械接触。

本领域技术人员通过参考以下描述、权利要求以及附图将进一步认识和理解本发明的这些和其它特征、优点及目的。

附图说明

附图中：

图1包括现有技术的层压总线板的剖视图；

图2A是本发明的总线板组件的局部分解图；

图2B是图2A的总线板的一部分的分解图；

图2C是图2A的总线板的剖视图；

图3是示出了根据本发明的使用与框架成一体的模制部分在多层总线板结构中形成绝缘的穿过孔的部分截去的透视图；

图4A是本发明的总线板组件的透视图；

图4B是图4A的总线板的分解图；

图4C是图4A的总线板的剖视图；

图5A示出了现有技术的压接边缘；

图5B示出了现有技术的环氧树脂填充边缘；

图6A示出了本发明的多层总线板的边缘部分；

图6B示出了具有附加的塑料保持特征的多层总线板的边缘部分；

图7A示出了现有技术的压接边缘；

图7B示出了本发明的多层堆叠组件的一部分；

图8示出了总线板的模制框架的轮廓的透视图；

图9示出了模制总线板的轮廓的另一透视图，其中，插入视图示出了集成部件的示例；

图10示出了部分被切除的集成部件的透视图；

图11示出了模制多层总线板的轮廓的透视图；

图12示出了部分被切除的集成部件的另一透视图；

图13示出了部分被切除的集成部件的另一透视图；

图14示出了部分被切除的集成部件的另一透视图；以及

图15示出了根据本发明的折叠和弯曲的模制多层总线板组件的透视图。

具体实施方式

参考图1，示出了现有技术的层压总线板15的剖视图，其中，三个铜片40与插在每个铜片40之间并覆盖铜片40的两个外表面的环氧粉末基的层压膜层50平行设置。套管60被插入多层总线板15中并用于将通孔绝缘。

环氧基的层压膜被用作铜片的介电绝缘体并在层压机中结合到所期望的表面上，这通常花费至少三十(30)分钟。套管被嵌入并用作通孔的绝缘体。因此，对于现有技术的多层总线板15，支座、定位部件或绝缘体是次级附加物并且可经由通孔安装在多层总线板上。

根据本发明，公开了一种多层总线板。参考图2A、图2B和图2C，并具体参考图2B，多层总线板100包括多层堆叠组件108，其包括多个导电板或层102以及设置在相邻的导电层102之间的介电层104。例如，导电板或层102可以被提供为高导电的铜层或任何其它合适的高导电材料。介电层106可以任选地设置在外部导电层102的任一侧上。导电层102、介电层104和外部介电层106(如果存在)共同形成多层堆叠组件108。

介电层104和106能够以纸层、例如热塑性膜的聚合物膜、陶瓷织物纤维、纤维素膜、或具有适合于本应用的介电性质的任何其它合适的介电薄片材料的形式提供。作为示例而非限制，在多层堆叠组件中，介电层可以是厚度在0.127mm到0.3mm的范围内的纸，应当认识到，基于特定应用，介电层的其它厚度也是所期望的，并且也期望某些介电层具有与其它介电层不同的厚度和介电性质。介电层是不同于相邻的导电层的层。

根据本发明制造的示例性总线板100如图2所示，其包括两个导电层。然而，应当认识到，根据本发明制造的总线板可以包括两个、三个、四个或更多个的导电层102以及设置在它们之间的介电层104。

模制框架110以稳固对齐的堆叠布置将多层堆叠组件和相邻的导电层102以及介电层104和106机械地保持。该框架可以由诸如热塑性塑料、热固性环氧树脂或者以稳固对齐的布置将多层堆叠组件机械地保持的其它材料的任何合适的可模制或固化的介电材料模制。框架110可包括与框架110成一体的支臂或腹板状构件110a和110b，它们用于以紧密堆叠的布置将层102、104和106保持在远离组件108的周边的区域中。优选的是，该框架(经由模制)形成在该组件上，然而，在本发明的方面中，该框架可以预模制并随后在后续步骤中固定在该组件上。

由于多层堆叠组件108通过框架110机械地固定，所以不需要传统层压总线板中所采用的粘合剂、层压或结合工艺。此外，在模制或设置框架110的工艺中，框架材料粘附至介电层104和106的边缘。塑料框架110到介电层104和106的良好粘附绕着导电层的周边提供了有益绝缘，从而提高了组件108的边缘处的爬电距离。以当前描述的方式生产总线板特别适用于大量生产工艺。此外，当前公开的模制多层总线板可以使用非常薄的介电片或膜，以便允许导电层紧密邻近地堆叠，同时保持它们之间的电绝缘。更具体地，通过薄的电介质隔开的相对的层的紧密间隔的电流路径或平面和更宽的电流路径产生更低的电感、更快的开关速度以及更迅速的散热。这种结构提高了例如逆变器、开关电源等中采用的高速开关电路的高速电路中的电效率。

如图2C所示，可以经由使用导电的压配合引脚、高法向力连接件或被推动穿过多层堆叠组件108中的开口的任何其它合适的导电端子(下文中称为“导电触头”)来建立到组件的相应导电层102的电连接。如果期望具有穿过一个或多个导电层102并与所选择的导电层202a导电互连而不与另一层202b建立电连接的导电触头200，则在层202b中设置尺寸过大的开口204，导电触头200穿过该开口而不建立电互连。在导电层202a中设置较小的触头接纳开口206，其尺寸被设计成用于与导电触头200压配合电互连。更具体地，触头接纳开口206的尺寸设置成使得导电触头200邻接触头接纳开口206的壁，从而在导电触头200被推动穿过多层堆叠组件108时将导电触头200电互连至相应的导电层202a。

绕着总线板100的周边模制或设置介电材料的框架110。在模制框架110时，绝缘套筒208可以在尺寸过大的开口204中形成为模制框架110的整体部分，以便防止导电触头200建立与层202b的电接触(图2C)。套筒208被模制为框架110的一件式整体部件。取决于套筒208的位置，该套筒可经由从该框架的周边部分延伸的支臂或腹板状构件连接至该框架的周边部分。套筒208可以是圆形的、构造成围绕如图所示的细长狭槽、或者可以是任何其它期望的形状，以容纳导电触头200的期望构型同时将触头200与可应用的导电层绝缘。

套筒208可以从多层堆叠组件108的任一侧向内延伸。此外，应当认识到，尺寸过大的开口可以设置在从多层堆叠组件的任一侧延伸的多个相邻的层中并在该开口中模制绝缘套筒，从而使导电触头与多层堆叠组件中的一个或多个绝缘。从外部介电层至少到与导电触头绝缘的导电层的介电层还包括允许模制套筒延伸穿过所有导电层以与导电触头200绝缘的尺寸过大的开口。在与导电触头200建立接触的导电层202a和与导电触头200绝缘的导电层202b之间的介电层可任选地包括如关于图2B中的层104所示的尺寸过大的开口。

框架110可以设置有用于紧固件114的套管接纳开口112。取决于应用，紧固件114可以用于将盖体或电路板120安装在总线板100上，并且可以固定至设置在总线板100下方的结构或者固定至框架110。

如图2A所示，套管116被示出为在一端处具有圆筒形凸缘118的大体上呈圆筒形的套管，其可插入到套管接纳开口112中。可选择地，套管116可以在模制工艺期间插入模制。套管116可以是金属或者在拧紧紧固件114时避免使总线板100受压的任何其它合适的材料。紧固件114可以穿过盖体或电路板120中的开口122并穿过套管116设置。凸缘118的高度被规定，以便在盖体或电路板120与多层堆叠组件108的相邻表面之间提供足够的间隔，从而容纳导电触头200延伸穿过堆叠层组件108的上表面的尾部。此外，当电路板邻近总线板安装时，总线板与电路板之间的间隔必须足以防止在导电触头迹线的尾部与电路板上的导体或安装在电路板上的部件之间形成电弧。套管接纳开口112的上周边124、套管116的凸缘118的上部126和/或套管接纳开口的下周边可任选地形成为凹座(未示出)，以容纳弹性O形环，从而在安装弹性O形环后对总线板100提供振动和应力释放。

虽然已经关于单个导电触头与导电层接触的互连来讨论上述组件，其中，该导电触头经由在框架110的模制中形成的模制套筒而与一个或多个其它导电层绝缘，但是多组导电触头(如图3所示)也可以类似地导电连接至一个或多个层的导电迹线或平面，同时经由使用在框架的模制工艺中形成的绝缘套筒与一个或多个其它层上的导电迹线或平面绝缘。本发明的设计益处是使用模制特征来在相邻的层中形成绝缘的穿过孔，该模制特征是模制引线框架的部件。根据期望和需要，模制多层总线板还允许堆叠超过两个层的附加层，然而，在层压工艺中由于激活粘附的工艺定时，层压受到层的数目限制。

本发明的一些益处包括显著的成本降低、改进的机械和电气性能。相对于长的层压时间，快速插入模制周期时间是节约成本且省时的。可以用相对普遍、低成本的或类似的绝缘体代替昂贵的PEN/环氧树脂膜。螺纹插入件和橡胶垫圈可以被省去。此外，可以在总线板上使用更大的螺栓连接力，使得收缩误差更小并且堆叠高度和尺寸更小。对于类似于IGBT的快速开关电路，总线板电路中的杂散电感会导致过压，这对开关速度具有不利影响。最后，如所述的，薄的绝缘体允许导电层相对彼此以小到0.127mm且优选等于或小于0.3mm并且最优选等于或小于0.2mm紧密邻近地堆叠，同时保持电绝缘，从而提高电效率。

现在参考图4A、图4B和图4C，示出了本发明的多层总线板300的三个描述性图像。多层总线板300包括增加简单性并减低成本的三个基本部件：两个导电片310，它们可以冲压或以其它方式形成，并且在一个实施例中，它们包括诸如1mm厚C11H02铜片的铜或者其它导电材料，并且进行电解后镀覆(在镍上镀锡)以减小环境腐蚀；设置并插入在导电片310之间的介电层320，其可以包括能够切割成所需形状的薄绝缘纸。端部介电层321也可以被包括，以使导电片310的外表面绝缘；并且最后通过可包括诸如聚邻苯二甲酰胺(PolyOne公司的PPA35GF)或其它树脂的绝缘热塑性塑料的包覆模制件330来固定多层导电-介电。虽然在分解视图5B中包覆模制框架330被示出为单独形成的部件，但是其优选地经由传统塑性模制操作(熔融温度325℃以及模具温度90℃)形成在多层堆叠组件上。包覆模制件粘附至介电层，从而提供附加的耐热和振动冲击。包覆模制件还可以提供多个开口340，以便将多层总线板固定至其它部件或者其它夹具。多层总线板300提供不需要用于爬电要求的边缘压接(下面将更详细地进行描述)或二次环氧树脂填充的设计。在该示例中，尽管该塑料是热塑性的，但是只要材料满足本申请提出的绝缘体的介电要求以及机械要求，则不受限制。热固性材料可被使用，并且在温度要求上升时是优选的。如果温度需求要求它们相关联的耐温性，则可以优选如液晶聚合物(LCP)或聚醚醚酮(PEEK)的更高温度的热塑性塑料。包覆模制框架330包覆导电层和包括每个介电层向外延伸超出每个导电层的相邻边缘的部分的介电层。工作电压通常为约450V至600V。然而，在此描述的设计方案可以承受高达4,000V的电压。

参考图5A和图5B，示出了两种现有技术的在总线排设计中对爬电进行处理的方法。由于介电层被插入在导电材料的端层之间或者邻近导电材料的端层定位，所以该介电层的尺寸通常设计成使得其边缘延伸超出相邻的导电层边缘。随后，需要对该延伸部分进行处理，以防止导电层之间的爬电。图5A示出了第一现有技术方法，该方法需要将延伸部分彼此压接的单独制造步骤，以使得它们在总线板的寿命期间保持一致(所有延伸部分居中压接)。图5B中示出了第二种现有技术方法，该方法需要将环氧树脂施加至总线板边缘的额外步骤，以便包覆延伸的介电部分，从而使它们一致。这两种现有技术的方法都需要额外的制造步骤和额外的部件，这增加了现有技术的层压总线板制造设计的长度和成本。

现在参考图6A和图6B，示出了多层总线板400的一部分，该多层总线板具有两个平行延伸的导电片405，它们被插入的介电片410隔开，该介电片包括从相邻的导电片405向外延伸并超出导电片的端部406的端部411。端部411和406设置成平行布置，使得介电端部411从导电片端部406总是向外延伸。模制包覆件(未示出)的模制塑料边缘430在导电片端部406和介电端部411上延伸。在模制包括模制塑料边缘的包覆模制框架的工艺中，加热包覆模制框架的树脂，以使得热塑性塑料被模制成所需形状。导电片、介电片以及包覆模制框架根据它们的热膨胀系数(“CTE”)膨胀和收缩。在对多层总线板进行操作期间，每个多层总线板组件的不同CTE可在对该多层总线板进行加热和冷却期间导致“CTE失配”。

多层总线板400可被设计成通过包含诸如鼠啮415、锯齿状部420和大起伏部425的边缘起伏部来减小由CTE引起的应力，鼠啮415是在导电片405和插入的介电片410的边缘中的相对小的阻断，锯齿状部420的尺寸小但从多层总线板400向外延伸且通常成形有直角，大起伏部425通常呈弧形且可包括多层总线板相对于其本体向内或向外延伸的多个部分。通常，为了在本说明书和权利要求书中描述的目的，将大起伏部、锯齿状部和鼠啮称为边缘起伏部。

模制塑料边缘430可以遵循诸如大起伏部的边缘起伏部的边缘表面，或者填入并覆盖诸如相对较小的鼠啮或锯齿状部的边缘起伏部。然而，所有边缘起伏部都用于降低CTE失配相关的应力，否则该应力会导致导电片边缘部分406的破裂。

图6B示出了图6A的多层总线板400，但是其还包括插入并延伸穿过多层总线板400的塑料特征，以便将多层总线板保持在一起，并消除对包覆模制的需要或者消除对包覆模制件的需要，从而完全机械地将多层总线板保持在一起。该塑料特征可以包括与包覆模制件相同的树脂，或者可以由另一种材料形成。该塑料特征的尺寸、位置和材料根据多层总线板设计以及将多层总线板保持在一起所需的力而定。如下面将要详细描述的，轮廓可被包括在每个塑料特征中，以便将部件定位到多层总线板400上。

现在参考图7A和图7B，示出了现有技术的多层总线板450的剖视图(图7A)以及本发明的多层总线板470的实施例(图7B)。现有技术的多层总线板450包括具有插入的介电层452和两个外部介电层453的两个铜片451。在图7A中，三个介电层的边缘被示出为在455处成压接布置。对于现有技术的多层总线板450，该压接布置需要额外的宽度，并且两个外部介电层453隔离相对传热和电力传输。因此，它们妨碍了散热，这对多层总线板450具有负面影响。

在图7B中，本发明的多层总线板470被示出为具有两个导电片471和472以及插入它们之间的介电片473。多层总线板470不包括任何外部介电层，而导电片471的外表面484和导电片472的外表面485是不绝缘的，并且分别可以更自由地散发通过导电片471和472传导的热。外表面485是扇贝形或粗糙化的，以增加其用于与周围环境进行热传导的表面积，这提升了其增加传热的能力，从而以较高的速率散热。在一个方面中，外表面485还可以涂覆有碳，碳可被等离子喷涂或以其它方式施加，这也提升了外表面485增加表面发射率的能力，从而提高了通过热辐射的散热。

多层总线板470的端部481示出了围绕导电片471、472和介电片473的边缘的模制塑料边缘480。模制塑料边缘480包覆介电片473的边缘部分482。模制塑料边缘480减小了多层总线板470相对于多层总线板450的封装宽度，这是本发明相对于现有技术的优点。

虽然模制塑料边缘包覆并固定多层总线板470的端部，但是可以通过用诸如硅烷的粘合剂对端部表面进行表面处理来提高模制塑料边缘与导电片471、472和介电片473的端部表面475的粘附。已知这种粘合剂处理在注塑模制操作中增强了聚合物金属的粘附。这种粘合剂的实例是诸如二氨基官能团硅烷的硅烷，其可用作金属导电片471和472与模制塑料边缘480的聚合物之间的偶联剂，但不应是限制性的，本领域技术人员已知的呈现提升粘附的效用的其它粘合剂也能够选择性地被包括。

参考图8，示出了本发明的多层总线板的包覆模制件500的一部分，其包括轮廓和模制特征。这种轮廓在三维空间中延伸，并且包括诸如支座、定位特征、螺栓连接特征和边缘限定的集成特征，它们是现有技术的层压总线板中的二次附加特征，并且在此被描述为本发明的多层总线板500的包覆模制件的轮廓特征。这种轮廓允许将子组件和部件定位、嵌套以及安装至多层总线板500。该轮廓被模制为包覆模制件的一部分并且能够从其延伸。

介电包覆模制件的所描述的轮廓可容纳子组件直接到多层总线板中的集成。参考图9，示出了具有模制轮廓600的多层总线板，模制轮廓600具有用于集成电流传感器610的定位和电集成的孔605。尽管在图10中详细描述了电流传感器的电集成，但是多层总线板的这种机械布置允许其它所需子部件定位和集成到多层总线板上。这种说明性示例不应被视为限制性，并且子组件可包括诸如热敏电阻、二极管、电阻器、电容器等的任何有用的电气部件。

参考图10，示出了一部分被切除以显示集成电流传感器710的多层总线板700。电流传感器710包括具有已知电阻的电阻金属条711，其与多层总线板的负载串联放置。引脚715跨越电阻金属711电连接，可以跨越引脚715被测量的电压降与流过多层总线板700的电流成比例。引脚可连接至可编程电路板(“PCB”)，以便监测电压变化。多层总线板700包括包覆模制件720，其具有用于从多层总线板700内的导电片(未示出)延伸并与其电连通的端子720和726的适当的贯穿部(penetrations)。

参考图11，示出了安装在被形成于多层总线板800中的孔801中的通用集成部件810。该孔通过模制的介电套筒802而绝缘，该套筒为包覆模制件(未示出)的一部分和延伸部。导电的总线排层或片815通过交替插入的介电片820彼此隔开。该导电片包括通过模制介电绝缘体802与位于孔801中的部件810绝缘的中心总线816，模制介电绝缘体802还将该部件定位并固定在孔中。通过多层总线板的设计，简化了电气部件到孔801中的安装和嵌入，并且这些孔可用于将带电(live)部件集成到总线上，以便将所有电感移至总线板，从而留下用于PCB的数据部件。

参考图12，示出了安装在被形成于多层总线板850中的孔855中的集成部件870。该孔通过模制的介电绝缘体861绝缘，该绝缘体为包覆模制件860的一部分。导电的总线排层或片851和852通过插入的介电片853彼此隔开。部件870具有与导电片852建立导电接触的第一引线部871，但是第一引线部871通过模制的介电绝缘体861与导电片851绝缘。第二引线部872与导电片851建立导电接触，但也类似地通过模制的介电绝缘体861与导电片852绝缘。因此，孔855允许电气部件定位和集成到本发明的多层总线板850上。该孔适合多个部件的安装，并有助于每个部件的引线部与多层总线板的两个不同的层的电连通。

参考图13，示出了安装在被形成于多层总线板900中的孔910中的集成部件930。该孔通过模制的介电绝缘体911绝缘，该绝缘体为模制包覆件920的一部分。导电的总线排层或片901和902通过插入的介电片903彼此隔开。部件930具有经由向外延伸的引线部905与导电片902建立导电接触的第一引线部931。第二引线部904电连接至与导电片901电连接的向外延伸的引线部904。孔910还包括定位轮廓940，其也是包覆模制件920的延伸部和一部分，以便用作集成部件的定位器和保持器。虽然这些引线部被示出为弹簧触头，但是诸如焊点、铆钉、粘合剂或其它固定连接的可选电连通手段也允许电气部件集成到本发明的多层总线板900上。

参考图14，示出了一部分被切除以显示集成通道980的多层总线板950，其上安装有多个电气部件970。在该实施例中，多层总线板950包括第一导电片951和第二导电片952，插入的介电片953在它们之间延伸。通道980被布置成适合表面安装的部件，介电层955延伸跨越孔以作为包覆模制件960的一部分和延伸部。介电层955与介电片953配合，以便将导电片951与导电片952电绝缘。部件970包括设置在该部件的两个端部处的第一引线部971和第二引线部972。第一引线部971与导电片951建立电连接，第二引线部972与导电片952建立电连接。因此，模制的介电部955和960适合子部件直接集成到多层总线板950中。在该实施例中，该部件安装到多层总线板950的表面中，该部件的每个引线部安装并连接至多层总线板950的单独的导电层。

根据本发明的总线板也可以被提供为折叠和/或弯曲的总线板，这在各种封装应用中是有利的。在图15中示出了折叠和弯曲的示例性实施例。可以提供模制总线板的各种弯曲程度，以适应特定的封装要求。

此外，虽然导电层可以形成为单个导电基板或平面，但是它们还能够以包括在多层堆叠组件的同一层上多个导电轨迹或平面的柔性电路的形式提供。更具体地，该柔性电路可以包括信号或电源路径、多个电源平面或它们的组合。此外，层中的一个或多个可以包括未被集成在柔性电路中的多个导电路径或平面。除了具有可任选地包括介电层以作为多层堆叠组件的最外层的导电路径或平面的外层之外，包括导电路径或平面的层具有设置在其任一侧上的介电层，以防止与相邻层上的导电路径或平面短路。

如上所述，每个总线板层可以包括多于一个导电迹线或平面。预冲压的迹线和/或平面可以包括使迹线或平面在相应的层内保持对齐的连接杆。预冲压的层可以被包括在多层堆叠中，并且框架随后被模制在多层堆叠组件上。在模制该框架后，可以对连接杆进行钻孔或冲压，以在相应的层上形成独立的电路。更具体地，在总线板的不同层上的导电路径或平面中的孔尺寸被设计成使得当穿过其插入电阻线时，该电阻线与不同层上的相应路径或平面建立导电接触。非介电层的其它路径或平面具有围绕用于电阻线的通孔的尺寸过大的开口，以使得电阻线不在相应的层上建立导电接触，或者在位于不需要导电连接的层上的通孔附近不设有导电材料。

模制套筒可设置在堆叠组件的任何层中。如上所述，当该套筒位于多层堆叠组件的外层或最外层中时，可以在该层中设置尺寸过大的开口，以允许将该套筒与框架一起模制。如果该套筒被设置在内层中的一个中，则穿过导电层和介电层设置用于熔融塑料的通路，以允许塑料流动到在其中待形成套筒的空隙中。如本领域已知的，可以使用诸如延伸穿过多层堆叠组件的销的模制工具，以防止塑料流入在其中形成套筒的空隙的中央部分。可选择地，在模制工艺后，可以对通孔进行钻孔或重新钻孔，以将塑料从导电触头将要穿过的通孔中移除。

虽然已经在此根据本发明的某些优选实施例详细描述了本发明，但是在不背离本发明精神的前提下，本领域技术人员可以对本发明进行许多修改和改变。因此，意图仅由所附权利要求的范围来限定，而不是通过描述本文所示实施例的细节和手段。

Claims

1.一种多层总线板，包括：

多层堆叠组件，其包括多个导电的第一层以及设置在相邻的第一层之间的至少一个介电的第二层；以及由聚合物材料形成的模制介电框架，所述框架包覆所述多层堆叠组件的周边的至少一部分并且以稳固对齐的邻接关系将所述第一层和所述第二层机械地保持。

2.根据权利要求1所述的多层总线板，其特征在于，电流沿着每个所述第一层流动，每个所述第一层具有长度、宽度和厚度，所述电流沿着所述长度流动并穿过由所述宽度和所述厚度限定的区域，所述厚度在从0.25mm到0.6mm的范围内并且所述宽度与所述厚度的比值大于200:1。

3.根据权利要求1所述的多层总线板，其特征在于，电流沿着相反的方向流动通过相邻的第一层，所述相邻的第一层定位成彼此相隔小于0.3mm。

4.根据权利要求1所述的多层总线板，其特征在于，具有多于两个第一层。

5.根据权利要求1所述的多层总线板，其特征在于，工作电压大于25伏。

6.根据权利要求1所述的多层总线板，其特征在于，所述第二介电层包括周边端部，所述周边端部从每个相邻的第一层向外延伸，并且所述第二介电层的所述周边端部延伸到所述框架中。

7.根据权利要求1所述的多层总线板，其特征在于，所述多层堆叠组件的所述周边包括非线性起伏部，所述框架覆盖所述非线性起伏部的至少一部分。

8.根据权利要求1所述的多层总线板，其特征在于，所述多层堆叠组件包括通孔；所述通孔定位并构造在所述多个第一层中的第一个的导电部分中，并且所述通孔的尺寸设计成用于在导电触头穿过所述通孔设置时与所述导电触头电配合互连；所述多层堆叠组件包括位于所述多个第一层中的第二个的导电部分中的与所述通孔对齐的尺寸过大的开口，所述框架包括设置在所述多个第一层中的至少一个的所述尺寸过大的开口中并与所述框架形成为一件式整体部件的至少一个介电的套筒，所述套筒具有与所述通孔对齐的套筒开口，以便在所述导电触头穿过所述多层堆叠组件中的所述通孔设置时使所述导电触头与所述多个第一层中的所述第二个的所述导电部分绝缘。

9.根据权利要求1所述的多层总线板，其特征在于，所述多层堆叠组件进一步包括延伸穿过所述多层堆叠组件的至少一个贯穿部，所述框架延伸穿过所述贯穿部，以便以稳固对齐的邻接关系将所述第一层和所述第二层机械地保持。

10.根据权利要求1所述的多层总线板，其特征在于，所述多层堆叠组件的外层中的至少一个是导电的第一层，并且每个所述第一层具有邻近介电的第二层的内表面。

11.根据权利要求1所述的多层总线板，其特征在于，所述多层堆叠组件的外层中的每个都是导电的第一层，并且每个所述第一层具有邻近介电的第二层的内表面、以及外表面，每个所述第一层的所述外表面包括所述多层堆叠组件的外表面。

12.根据权利要求10所述的多层总线板，其特征在于，外层的外表面中的至少一个被表面处理，以增大表面发射率。

13.根据权利要求10所述的多层总线板，其特征在于，外层的外表面中的至少一个被涂覆有碳，以提高散热。

14.根据权利要求6所述的多层总线板，其特征在于，所述多层总线板进一步包括邻近所述第二层的延伸部分定位的粘合剂，所述粘合剂用于增强所述第一层和所述框架之间的粘合。

15.根据权利要求1所述的多层总线板，其特征在于，所述框架包括选自支座、定位特征、螺栓连接特征以及它们的组合的组的轮廓特征。

16.根据权利要求1所述的多层总线板，其特征在于，所述多层总线板进一步包括电气部件，所述电气部件邻近通孔定位，并且通过所述框架相对于所述多层堆叠组件绝缘，所述电气部件包括至少两个触头引线部，每个所述触头引线部电连接至不同的第一层。

17.根据权利要求16所述的多层总线板，其特征在于，所述电气部件选自包括电流分流器、热敏电阻器、二极管、传感器、电流传感器、电阻器、电容器以及它们的组合的组。

18.根据权利要求11所述的多层总线板，其特征在于，所述框架延伸以包括邻近所述多层堆叠组件的外表面定位的介电的套筒，所述多层总线板进一步包括电气部件，所述电气部件通过所述介电的套筒相对于所述多层堆叠组件绝缘，所述电气部件包括至少两个触头引线部，每个所述触头引线部与所述多层堆叠组件的不同的第一层物理接触。

19.根据权利要求18所述的多层总线板，其特征在于，所述多个第一层中的第一个从所述多层堆叠组件向外延伸，以给所述电气组件的引线部中的至少一个提供弹簧触头。

20.根据权利要求18所述的多层总线板，其特征在于，所述多个第一层中的第一个从所述多层堆叠组件向外延伸，以给所述电气组件的引线部中的至少一个提供外部电触头。

21.根据权利要求1所述的多层总线板，其特征在于，所述框架延伸以包括邻近所述多层堆叠组件的外表面定位的介电的套筒，所述多个第一层中的第一个从所述多层堆叠组件向外延伸以提供外部电触头，所述多层总线板进一步包括电气部件，所述电气部件邻近所述介电的套筒定位并且通过所述介电的套筒相对于所述多层堆叠组件绝缘，所述电气部件包括第一触头引线部和第二触头引线部，所述第一触头引线部与所述外表面物理接触，所述第二触头引线部与所述多层堆叠组件的所述多个第一层中的所述第一个物理接触。

22.根据权利要求1所述的多层总线板，其特征在于，所述多层总线板进一步包括具有至少两个引线部的部件，所述部件能够通过从所述第一层的平面成形或形成的引线部附接在两个毗连的第一层之间，以建立到所述部件的所述引线部的机械接触。