CN111799581B - 电子电路单元 - Google Patents

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Abstract

用于引导高电流的功率电子装置单元的电组件（1），包括：具有上侧（11）的冷却体（10）和第一IMS衬底（20）和至少一个第二IMS衬底（30），第一IMS衬底具有第一侧（21）和与该第一侧（21）背离的第二侧（22），并且该第二IMS衬底具有第一侧（31）和第二侧（32），提议：将第一IMS衬底（20）和第二IMS衬底（30）堆叠在冷却体（10）上，其中第一IMS衬底（20）布置在冷却体（10）和第二IMS衬底（30）之间，并且第一IMS衬底（20）的第一侧（21）面向冷却体（10）的上侧（11），并且第二IMS衬底（30）的第一侧（31）面向第一IMS衬底（22）的第二侧（22）。

Description

电子电路单元
技术领域
本发明涉及具有独立权利要求1的前序部分的特征的用于功率电子装置的电组件（elektrische Baugruppe）和该电组件的应用。
背景技术
在功率电子装置中、例如在电动车辆或混合动力车辆中的功率电子装置中，将引导高电流的电构件和/或电子构件相互连接。由于高电流而必须使引导电流的元件具有相应低的电阻并且因此具有大的横截面，其中通过这些引导电流的元件来将电构件和/或电子构件相互连接。由于重复出现开关过程而由于交变电流出现与频率相关的高损耗功率。已知：通过平面的和平行的电流引导并且通过在相反电流方向情况下引起的在电流层（Stromlage）之间的磁性相互作用而得出由开关过程最终得到的电感的明显减小并且因此得出明显减小的损耗功率。因此，在这样的装置中通过汇流排（Stromschienen）而引导电流，其中所述汇流排也被称为汇流条（Busbar）。在此，例如分别以相反的电流方向来直接上下地并且以小间距地相互平行引导两个汇流排、也即馈电导体（Hinleiter）和回路导体（Rückleiter）。
为了部件的电连接，一般而言使用由传导材料、诸如铜或铝制成的汇流排，即所谓的汇流条。在此情况下需要在电学上确保汇流排以防短路并且在电化学上确保汇流排以防与其他部分结合。在用于高电流应用的控制设备中，诸如在电动汽车化的情况下，这些要求持续地提高。因此，当今，直至1000安培和1200伏特的电流要求已经是一般的惯例。汇流排在此受到非常高的热负载并且必须可靠地在整个使用寿命过程中工作。
发明内容
根据本发明，提出用于引导高电流的用于功率电子装置单元的电组件和这种电组件的应用。电组件包括冷却体和第一IMS衬底以及至少一个第二IMS衬底，该冷却体具有上侧，该第一IMS衬底具有该第一IMS衬底的第一侧和该第一IMS衬底的第二侧，其中该第二侧与该第一IMS衬底的第一侧背离，并且该第二IMS衬底具有该第二IMS衬底的第一侧和该第二IMS衬底的第二侧。根据本发明将第一IMS衬底和第二IMS衬底堆叠在冷却体上，其中该第一IMS衬底被布置在该冷却体和该第二IMS衬底之间，并且该第一IMS衬底的第一侧面向该冷却体的上侧，并且该第二IMS衬底的第一侧面向该第一IMS衬底的第二侧。
本发明的优点
相对于现有技术，该电组件具有如下优点：通过在电组件中的IMS衬底而提供如下电流导体（Stromleiter），该电流导体具有高传导率并具有在用于高电流区域的小的结构空间情况下到冷却体上的良好的热量导出（Ableitung）。在此，IMS衬底的金属基板被利用作为引导电流的部件、例如作为汇流条。IMS衬底的导体层用于将IMS衬底与在其下的IMS衬底连接和/或与冷却体连接。IMS衬底的绝缘层将相应的金属基板与IMS衬底的分别所属的导体层分离。因此，在由IMS衬底组成的堆叠中，可以在不同层面中通过IMS衬底的金属基板来传导高电流，其中金属基板通过IMS衬底的绝缘层而彼此电绝缘。因此可能的是，使引导电流的部件在自身的成本和尺寸方面保持得尽可能小。同时，通过IMS衬底的堆叠可以有利地将热量从IMS衬底的用作引导电流的部件的金属基板中良好地导出到冷却体上并且因此使所述引导电流的部件有利地良好地冷却。该电组件是特别有利的，因为在该电组件中，IMS衬底作为已经存在的并且建立的（etablieren）构件而以新的方式被利用，其方式为，将IMS衬底的在现有技术中被使用用于冷却的金属基板现在作为引导电流的部件来利用并且将IMS衬底的真正的导体层利用用于将IMS衬底与其他IMS衬底连接和/或连接冷却体。
本发明的其他有利的构型方案和扩展方案通过在从属权利要求中所说明的特征而得以实现。
根据一种有利的实施例而规定，通过第一连接层来将冷却体的上侧与第一IMS衬底的第一侧连接，并且通过第二连接层来将第一IMS衬底的第二侧与第二IMS衬底的第一侧连接。因此该第一IMS衬底有利地良好地并且导热地连接到冷却体上并且该第二IMS衬底有利地良好地并且导热地连接到第一IMS衬底上。因此可以有利地良好地通过第一IMS衬底来将热量从该第二IMS衬底导出到冷却体上。
根据一种有利的实施例而规定，第一连接层是焊料层（Lotschicht），借助该焊料层来将冷却体的上侧与第一IMS衬底的第一侧焊接。因此，在冷却体和第一IMS衬底之间建立有利地良好的连接和有利地良好地导热的连接。
根据一种有利的实施例而规定，第二连接层是焊料层，通过该焊料层来将第一IMS衬底的第二侧与该第二IMS衬底的第一侧焊接。因此，在第一IMS衬底和第二IMS衬底之间建立有利地良好的连接和有利地良好地导热的连接。
根据一种有利的实施例而规定，第一IMS衬底的第一侧被构造为第一IMS衬底的第一导体层，并且第一IMS衬底的第二侧被构造为第一IMS衬底的第一金属基板，其中第一导体层通过绝缘层而与第一金属基板分开并且电绝缘。
根据一种有利的实施例而规定，第二IMS衬底的第一侧被构造为第二IMS衬底的第二导体层，并且第二IMS衬底的第二侧被构造为第二IMS衬底的第二金属基板，其中第二导体层通过第二绝缘层而与第二金属基板分开并且电绝缘。因此，通过绝缘层来使各个IMS衬底中的不同金属基板彼此导电绝缘并且与冷却体导电绝缘。因此，在由IMS衬底组成的堆叠中的IMS衬底的每个金属基板可以用作为用于引导高的单独的电流导体。
此外根据本发明是一种电组件的应用，其中该电组件被应用在功率电子装置单元中以用于引导高电流。在此，IMS衬底的金属基板被利用作为电组件的引导电流的部件。
根据该应用的有利实施例而规定，第一IMS衬底和所述至少一个第二IMS衬底用作汇流条。汇流条理解为由导电材料制成的如下汇流排，该汇流排例如具有矩形形状的横截面，被设置用于传导高电流。在此，IMS衬底的金属基板尤其是用作汇流条。各个IMS衬底的金属基板在此通过IMS衬底的绝缘层而彼此导电绝缘。然而同时，热量被有利地良好地从汇流条导出到冷却体上。
根据该应用的有利实施例而规定，第一IMS衬底的第一金属基板用作第一汇流条并且该第二IMS衬底的第二金属基板用作第二汇流条。汇流条因此是上下堆叠的并且通过IMS衬底的绝缘层而彼此电绝缘并且与该冷却体电绝缘。同时，汇流条热学良好地连接到该冷却体上，使得热量能够有利地良好地从该汇流条散发（abführen）到冷却体上。
附图说明
在附图中示出本发明的实施例并且在接下来的描述中对其进一步予以阐述。其中：
图1示出IMS衬底的实施例的示意图；
图2示出具有第一IMS衬底和第二IMS衬底的根据本发明的电组件的实施例的示意图。
具体实施方式
在图1中示意性地示出IMS衬底20、30的构造。IMS衬底（绝缘的金属衬底）分别由金属基板28、38组成，以由电介质制成的作为绝缘层29、39的薄层和导体层27、37来覆盖这些金属基板。
金属基板28、38在此被设置用于热量的散布（Spreizung）和导出并且例如由金属、例如铝或铜组成。该绝缘层29、39被布置在金属基板28、38和导体层27、37之间并且将金属基板28、38与导体层27、37分开。在此，绝缘层29、39由电绝缘的材料构造，诸如由基于环氧基或陶瓷的材料来构造。IMS衬底20、30的导体层27、37被设置用于传导电流。该导体层27、37可以例如由铜来构造。该导体层27、37例如具有比金属基板28、38更小的厚度。
IMS衬底20、30以不同的实施方案可得到。在此，在现有技术中将电的器件和/或电子的器件施加到例如以导体线路的形式来构造的导体层27、37上并且将IMS衬底20、30的金属基板28、38施加到冷却体上，以便通过IMS衬底20、30来将热量从电的器件和/或电子的器件散发到冷却体上。
如在图1中所示地，IMS衬底20、30的第一侧21、31表示IMS衬底20、30的如下侧，在该侧上布置导体层27、37。IMS衬底20、30的第二侧22、32表示IMS衬底20、30的如下侧，在该侧上布置金属基板28、38。
在图2中示出电组件1的实施例。该电组件1在图2中的该实施例中包括两个IMS衬底20、30，这些衬底在冷却体10上堆叠。但是，也可以在该冷却体10上将更大数目的IMS衬底20、30上下堆叠并且使其共同构成电组件1。
冷却体10由具有高的热传导率的材料、诸如铝或铜组成并且可以例如也构造有用于排热的结构或冷却通道。
在电组件1中，IMS衬底20、30并不像是现有技术中那样被布置在冷却体10上，使得IMS衬底20、30的第二侧22、32面向冷却体10的方向。在该电组件1中，IMS衬底20、30被翻转（umdrehen），使得这些IMS衬底以IMS衬底20、30的第一侧21、31面向该冷却体10。
因此，在电组件1中，第一IMS衬底20的第一导体层27被利用用于将第一IMS衬底20连接到冷却体10上并且该第二IMS衬底30的第二导体层37被利用用于将第二IMS衬底30连接到该第一IMS衬底20上。为此，第一IMS衬底20的第一侧21以第一导体层27面向冷却体10的上侧11并且通过第一连接层15来与该上侧连接。该第一连接层15可以例如是焊料层，通过该焊料层来将该第一IMS衬底20的第一导体层27与该冷却体10的上侧11焊接。
此外，该第二IMS衬底30的第一侧31以第二IMS衬底30的第二导体层37面向该第一IMS衬底20的第二侧22。在此，该第二IMS衬底30的第一侧31通过第二连接层25来与该第一IMS衬底20的第二侧22连接。该第二连接层25可以例如是如下焊料层，通过该焊料层来将该第二IMS衬底30的第二导体层37与该第一IMS衬底20的第一金属基板28焊接。
在该电组件1中因此可以使原本被设置用于在IMS衬底20、30中的热量的热学散布的金属基板28、38的功能转变（umfunktionieren）成电导体并且将其例如作为汇流排，所谓的汇流条，被使用用于传导高电流。IMS衬底20、30的导体层27、37在此用于将IMS衬底20、30上下（untereinander）连接并且与冷却体10连接。IMS衬底20、30的绝缘层29、39将作为汇流条来使用的金属基板28、38彼此电绝缘，使得每个金属基板28、39构成单独的汇流条。
当然，所示出的实施例的混合形式和其他实施例也是可能的。

Claims (6)

1.一种用于引导高电流的用于功率电子装置单元的电组件(1)，所述电组件包括冷却体(10)和第一IMS衬底(20)以及至少一个第二IMS衬底(30)，所述冷却体具有上侧(11)，所述第一IMS衬底具有所述第一IMS衬底(20)的第一侧(21)和所述第一IMS衬底(20)的第二侧(22)，其中所述第二侧与所述第一IMS衬底(20)的所述第一侧(21)背离，并且所述第二IMS衬底具有所述第二IMS衬底(30)的第一侧(31)和所述第二IMS衬底(30)的第二侧(32)，其特征在于，将所述第一IMS衬底(20)和所述第二IMS衬底(30)堆叠在所述冷却体(10)上，其中所述第一IMS衬底(20)被布置在所述冷却体(10)和所述第二IMS衬底(30)之间，并且所述第一IMS衬底(20)的所述第一侧(21)面向所述冷却体(10)的所述上侧(11)，并且所述第二IMS衬底(30)的所述第一侧(31)面向所述第一IMS衬底(20)的所述第二侧(22),其中通过第一连接层(15)来将所述冷却体(10)的所述上侧(11)与所述第一IMS衬底(20)的所述第一侧(21)连接，并且通过第二连接层(25)来将所述第一IMS衬底(20)的所述第二侧(22)与所述第二IMS衬底(30)的所述第一侧(31)连接，
并且其中所述第一IMS衬底(20)的所述第一侧(21)被构造为所述第一IMS衬底(20)的第一导体层(27)，并且所述第一IMS衬底(20)的所述第二侧(22)被构造为所述第一IMS衬底(20)的第一金属基板(28)，其中所述第一导体层(27)通过第一绝缘层(29)而与所述第一金属基板(28)分开并且电绝缘，
并且其中所述第二IMS衬底(30)的所述第一侧(31)被构造为所述第二IMS衬底(30)的第二导体层(37)，并且所述第二IMS衬底(30)的所述第二侧(32)被构造为所述第二IMS衬底(30)的第二金属基板(38)，其中所述第二导体层(37)通过第二绝缘层(39)而与所述第二金属基板(38)分开并且电绝缘。
2.根据权利要求1所述的电组件，其特征在于，所述第一连接层(15)是焊料层，借助所述焊料层来将所述冷却体(10)的所述上侧(11)与所述第一IMS衬底的所述第一侧(21)焊接。
3.根据权利要求1或2所述的电组件，其特征在于，所述第二连接层(25)是焊料层，通过所述焊料层来将所述第一IMS衬底(20)的所述第二侧(22)与所述第二IMS衬底(30)的所述第一侧(31)焊接。
4.一种根据权利要求1至3其中任意一项所述的电组件(1)的应用，其中所述电组件被应用在功率电子装置单元中以用于引导高电流。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述第一IMS衬底(20)和所述至少一个第二IMS衬底(30)用作汇流条。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述第一IMS衬底(20)的第一金属基板(28)用作第一汇流条并且所述第二IMS衬底(30)的第二金属基板(38)用作第二汇流条。
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