CN112928562A - 电子电路单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于使换流器与中间回路电容器电接触的连接组件，包括载体基底（5）和汇流排对（15、25），其中第一汇流排（15）的第一联接区域（16）在第一方向（R1）上平面平行于第一导体面（10）延伸，并且第一联接区域（16）沿着第一方向（R1）在连接区域（12）处与第一导体面（10）导电地连接，其中第二汇流排（25）的第二联接区域（26）在第一方向（R1）上平面平行于第二导体面（20）延伸，并且第二联接区域（26）沿着第一方向（R1）在第二连接区域（26）处与第二导体面（20）导电地连接，其中在第二汇流排（25）中在接片区域（11）的区域中构造有凹部（29），从而使得第二汇流排（25）在该区域中与接片区域（11）间隔开并且由此电绝缘。

Description

电子电路单元

技术领域

本发明涉及一种具有独立权利要求1的前序部分的特征的、一种电子电路单元、尤其是一种用作用于电机的换流器（Inverter）或者用作转换器（Konverter）的电路单元。

背景技术

在混合动力车辆或电动车辆中，采用如下换流器结构和转换器结构，该换流器结构和转换器结构具有由例如构造在功率模块中的中间回路电容器和半桥组成的换向回路。例如为了运行电机而使用如下换流器，该换流器为电机提供相电流。换流器和转换器包括例如功率模块和至少一个中间回路电容器，该中间回路电容器短时地提供电能。功率模块可以包括例如具有印制导线的载体基底（Trägersubstrat），在该载体基底上布置有例如功率半导体，这些功率半导体与载体基底一起形成电子构件组。已知的是，中间电路电容器的联接触头与功率模块导电地连接。为此，将从功率模块中引出的、电接触电子构件组的接触元件与中间电路电容器的、例如构造为汇流排（Stromschiene）的联接触头连接起来。

US 2007 0109715 A1说明了这种与功率模块导电地连接的中间回路电容器。

由于高电流，载流元件必须具有相应小的电阻，进而具有大的横截面，通过所述载流元件使电构件和/或电子构件彼此连接。通过开关过程的重复出现，由于交变电流而出现与频率相关的高损耗功率。已知的是，通过平面的且平行的电流引导以及通过在相反的电流方向时引起的在电流层（Stromlage）之间的磁性的相互作用，得到由开关过程引起的电感的明显减小并且由此得到明显减小的损耗功率。因此，电流在这种组件中经由例如从中间回路电容器出发并且也被称为汇流条（Busbars）的汇流排引导。在此，例如分别将具有相反的电流方向的两个汇流排、即馈送导体和返回导体直接叠置地并且以小的间距彼此平行地引导。

在不同的电构件和/或电子构件之间的连接、像比如在功率模块和中间回路电容器之间的连接的情况下，为了建立安全和牢固的连接，中断所述汇流排在建立所述连接的区域中的平行的且相互叠置的引导。汇流排的相互叠置的引导的中断在电构件和/或电子构件的连接的区域中导致增加的电感，并且因此在组件中导致伴随而至的增加的损耗。

发明内容

根据本发明，提出一种用于使换流器与中间回路电容器电接触的连接组件。该连接组件包括载体基底和汇流排对，其中在载体基底上构造有至少一个第一导体面和两个与第一导体面电绝缘的第二导体面，其中两个第二导体面在第一方向上并排地构造在载体基底上，其中第一导体面的接片区域在第二方向上延伸穿过两个第二导体面之间，其中第二方向垂直于第一方向地布置，其中第一导体面的连接区域与第一导体面的接片区域联接，其中连接区域在第一方向上具有连接宽度，并且接片区域在第一方向上具有接片宽度，其中连接宽度大于接片宽度，其中汇流排对包括具有第一联接区域的第一汇流排和具有第二联接区域的第二汇流排，其中第一汇流排的第一联接区域在第一方向上平面平行于第一导体面延伸，并且第一联接区域沿着第一方向在连接区域处与第一导体面导电地连接，其中，第二汇流排的第二联接区域在第一方向上平面平行于第二导体面延伸，并且第二联接区域沿着第一方向在第二连接区域处与第二导体面导电地连接，其中在第二汇流排中在接片区域的区域中构造有凹部，从而使得第二汇流排在该区域中与所述接片区域间隔开并且由此电绝缘。

与现有技术相比，根据本发明的连接组件具有有利低的电感。汇流排也可以在所述汇流排与载体基底连接的区域中以小的间距平面地叠置地布置。汇流排的线路横截面朝载体基底的减小有利地被最小化并且在具有独立权利要求的特征的连接组件中必须被相对较少地予以减小，由此可以确保汇流排与载体基底的特别低欧姆的连接。在该连接组件中，两个汇流排的电流引导区域也在汇流排朝载体基底伸展（zulaufen）的区域中紧密地叠置，由此这些区域特别低电感地构造。第一导体面也被第二汇流排覆盖。因此，有利地降低了连接组件的总电感。

此外，根据本发明的连接组件可以有利地良好地且简单地制造并且特别是对公差不敏感的。

本发明的其它有利的设计方案和改进方案通过在从属权利要求中说明的特征来实现。

根据一个有利的实施例规定，两个第二导体面在第一方向上在一个宽度上延伸，其中，该宽度基本上等于第一导体面的连接区域的连接宽度。在载体基底上如此构造的面可以由构造有基本上相同宽度的汇流排在类似宽的范围上沿着第一方向与导体面接触。因此，有利地形成一种低电感的连接组件。

根据一个有利的实施例规定，接片宽度小于连接宽度的30%、优选小于其20%、特别优选小于其10%。因此，尽管在第二导体面之间的第一导体面的接片区域，两个第二导体面仍然能够有利地彼此靠近地布置。因此，第二汇流排中的跨接第一导体面的凹部可以有利地构造得小。因此，第二汇流排沿着第一方向与第二导体面导电地接触的区域特别大地构造，并且仅通过第二汇流排中的相对的凹部来予以中断，该凹部跨接第一导体面的接片区域。

根据一个有利的实施例规定，第一导体面的接片区域与第一导体面的连接区域一起构造成T字形状。因此，产生第一导体面的相比于连接区域而言更狭窄的接片区域。汇流排因此可以在有利宽的区域上沿着第一方向与导体面导电地连接。

根据一个有利的实施例规定，第一汇流排的第一联接区域布置在第一导体面的连接区域和第二汇流排之间。第二汇流排因此覆盖第一汇流排，直至其在第一联接区域处的端部，在该端部处电流由第一汇流排然后导引到第一导体面中。第一导体面的连接区域也被第二汇流排覆盖。

根据一个有利的实施例规定，第一汇流排被构造为具有从第一联接区域折弯的第一中间区域和从第一中间区域折弯的第一基部区域的阶梯形，和/或第二汇流排被构造为具有从第二联接区域折弯的第二中间区域和从第二中间区域折弯的第二基部区域的阶梯形。通过汇流排的阶梯形的引导，汇流排可有利地良好地且简单地从其上布置有第一导体面和第二导体面的基底上侧被引导至导体面。汇流排的联接区域可以平面平行于载体基底布置，而基部区域虽然可以平面平行于载体基底，但是在垂直于载体基底的第三方向上与载体基底间隔开。

根据一个有利的实施例规定，第一基部区域和第二基部区域彼此平面平行地布置，和/或第一中间区域和第二中间区域彼此平面平行地布置。因此实现了，电流在两个汇流排中尽可能彼此平行地引导。因此，在连接组件中实现了有利地小的电感。

根据一个有利的实施例规定，在第一汇流排与第二汇流排之间、尤其在第一汇流排的第一基部区域与第二汇流排的第二基部区域之间布置有电绝缘的绝缘元件，该绝缘元件使第一汇流排与第二汇流排电绝缘。

此外，根据本发明提出一种电子电路单元、尤其是一种用作用于电机的换流器或者用作转换器的电路单元，所述电子电路单元包括根据本发明的接触组件。因此，如果该连接组件例如被应用在该换流器的中间回路中以便将该功率电子单元与该中间回路电容器相连接，那么该电子电路单元可以被构造为有利地特别低电感的。

根据一个有利的实施例规定，在载体基底上构造有至少一个电子单元、尤其是功率电子单元，其中，电子电路单元还包括至少一个电构件或电子构件，其中，第一汇流排构造用于电接触电子构件，并且第二汇流排构造用于电接触电子构件。

附图说明

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。其中示出：

图1示出了载体基底的一个实施例的图示，

图2示出了第一汇流排的图1的载体基底的图示，

图3示出了具有图2中的载体基底和第一汇流排以及第二汇流排的连接组件的一个实施例的图示，

图4示出了图3的连接组件的实施例的侧视图。

具体实施方式

根据本发明的连接组件2可以被应用在例如用于机动车技术中的换流器或转换器的电子电路单元中。例如，电子电路单元1可以被用作用于运行例如混合动力车辆或电动车辆的电机的逆变器，该逆变器也被称为换流器。

在此，电路单元1包括电子单元，尤其是包括载体基底5的功率电子单元。在载体基底5的基底上侧上可以布置有在附图中未示出的不同的电器件和/或电子器件，像比如功率半导体，诸如场效应晶体管，如MIS-FET （金属绝缘半导体场效应晶体管）、IGBT （绝缘栅双极晶体管）、功率MOSFET （金属氧化物半导体场效应晶体管）和/或二极管，例如整流二极管。例如，它可以是指无封装功率半导体（裸片、Bare-Die）。此外，诸如电阻器或电容器的无源器件也可以作为电器件和/或电子器件布置在载体基底5上。载体基底5可以与布置在载体基底上的电器件和/或电子器件一起形成电子单元，尤其是功率电子单元，尤其是电路单元。

此外，电子电路单元1还包括布置在载体基底5之外的电构件和/或电子构件8。电构件和/或电子构件8例如可以是指电容器。所述电构件和/或电子构件例如可以是指功率电容器，该功率电容器例如用作电子电路单元1的中间回路电容器。这样的电容器也可以包括多个相互导电地连接的电容器元件，这些电容器元件本身形成各自的电容，并且例如也包括为了这些电容器元件的导电地连接所需的导电的连接元件。在此，作为电容器或者作为电容器元件可以使用不同的电容器技术，像比如薄膜电容器，如堆叠电容器或者圆绕组（Rundwickel）电容器，或者其他合适的电容器技术。汇流排15、25例如可以是电构件和/或电子构件8的、例如中间回路电容器的汇流排15、25。汇流排15、25可以一件式地实施并且从电构件和/或电子构件8出发一件式地延伸直至载体基底5。但汇流排15、25也可以多件式地实施，其中各个部件一起形成从电构件和/或电子构件8出发的汇流排15、25。尤其地，第一汇流排15可以一件式地实施，而第二汇流排15可以两件式地实施。

在电路单元1中，电构件和/或电子构件8的汇流排15、25能够通过连接组件2与在载体基底5上的功率电子单元电接触。

连接组件2包括具有导体面10、20的载体基底5和汇流排对15、25，所述汇流排对与载体基底5的导体面10、20导电地连接。在此，第一汇流排15与第一导体面10导电地连接。第二汇流排25与两个第二导体面20导电地连接。下面借助于图1至图4描述连接组件2的实施例。

图1仅示出载体基底5。载体基底5可以包括由诸如金属和/或电介质材料的导电材料构成的多个层。载体基底5例如是指电路载体，在该实施例中是指DBC基底（直接键合铜）。载体基底5但是例如也能够是指AMB 基底（活性金属钎焊）、IMS （绝缘金属基底）、电路板（PCB、印刷电路板）或其他适合于功率模块的基底。

载体基底5在此还包括印制导线和/或导体面。电器件和/或电子器件可以相互地或者与布置在电子单元外部的其它电元件和/或电子元件例如通过载体基底5的印制导线和/或导体面、通过接合线或者其它合适的导电接触元件例如通过钎焊或者烧结来导电地连接。印制导线可以如在该实施例中那样被构造为导体面10、20。第一导体面10在此例如具有与第二导体面20相反的极性，该极性用T-表示，其中第二导体面20的极性用T+表示。第二导体面20具有相同的极性T+。在附图中仅示出设置用于联接汇流排15、25的载体基底5的局部。第一导体面10设置为用于与第一汇流排15电连接的联接部位并且仅形成载体基底5上的较大的导体面或印制导线的端部。第二导体面20设置为用于与第二汇流排25电连接的联接部位并且仅形成载体基底5上的较大的导体面或印制导线的端部。

电子单元的载体基底5例如可以布置在冷却体的在附图中未示出的上侧上并且例如可以钎焊到冷却体的上侧上。载体基底5能够直接地或者在中间置入（Zwischenlage）导热层的情况下安置在冷却体上。冷却体用于导出在电子单元4中产生的热量并且其特征在于高的导热性。冷却体由具有良好导热性的材料、像比如铝或铜制成。冷却体例如可以由铜制成并且构造为板。在冷却体上例如也可以构造有用于改善散热的结构，像比如肋片、销或通道。电子单元的载体基底5例如也可以直接安置在冷却体的上侧上并且例如通过由载体基底5包括的电绝缘层与冷却体绝缘。

导体面10、20构造在载体基底5的基底表面上。第一导体面10与第二导体面20电绝缘。导体面彼此间的布置根据方向来描述。在此，第一方向R1和第二方向R2平行于载体基底5延伸，其中第二方向R2垂直于第一方向R1延伸。第三方向R3垂直于第一方向R1并且垂直于第二方向R2进而垂直于载体基底5延伸。两个第二导体面20在第一方向R1上并排地布置在载体基底5上。两个第二导体面20在此通过在载体基底5上的中间空间彼此间隔开。第一导体面10的接片区域11布置在两个第二导体面20之间的中间空间中。导体面10的接片区域11在第二方向R2上在两个第二导体面20之间穿过并且随后朝向两侧扩宽至第一导体面10的连接区域12。因此，接片区域11与连接区域12一起形成T字形状。

在第一方向R1上，接片区域11具有接片宽度s。连接区域12在第一方向R1上具有连接宽度v。两个第二导体面20共同在第一方向R1上延伸经过宽度b。在这个实施例中，连接宽度v大于接片宽度s。接片宽度s可以例如小于连接宽度v的30%，优选小于其20%或者特别优选小于其10%。连接宽度v可以如在该实施例中那样例如基本上相应于宽度b。因此，第一导体面10的连接区域12在第一方向R1上延伸至两个第二导体面的外部边缘。

第一导体面10和第二导体面20关于一个延伸穿过第一导体面10的接片区域11的并且垂直于载体基底5延伸的平面E对称地构造。

下面描述汇流排对15、25到载体基底5上的连接。在本申请的上下文中，汇流排15、25理解为导电的平面导体，例如导电的板条或导电的条带。因此，汇流排15、25例如可以是汇流条。汇流排15、25例如可以是弯曲的或拱曲的，或者也可以曲线形或阶梯形地延伸。

图2示出图1中的载体基底5连同第一汇流排15。第一汇流排15具有联接区域16、中间区域17和基部区域18。第一汇流排15阶梯形地构造，其中，中间区域17从基部区域18折弯，并且连接区域16又从中间区域17折弯。联接区域16平行于载体基底5布置并且平行于第一导体面的连接区域12在第一方向R1上延伸。沿着第一方向R1，第一汇流排15的联接区域16与第一导体面10的连接区域12导电地连接，例如焊接。联接区域16与第一导体面10的连接区域12之间的连接在第一方向R1上延伸。第一汇流排15例如可以具有切口（Einschnitt），从而第一汇流排15分成多个彼此平行的连接片。

图3示出图1和图2中的载体基底5连同第一汇流排15和第二汇流排15。第二汇流排25具有第二联接区域26、第二中间区域27和第二基部区域28。第二汇流排25阶梯形地构造，其中中间区域27从第二基部区域28折弯，并且联接区域26又从中间区域27折弯。

联接区域26平行于载体基底5布置并且平行于两个第二导体面20在第一方向R1上延伸。沿着第一方向R1，第一汇流排25的联接区域26与两个第二导体面20导电地连接，例如焊接。第二联接区域26与两个第二导体面20之间的电连接在第一方向R1上延伸，并且由将两个第二导体面20彼此分开的第一导体面10的接片区域11来中断。在第一导体面10的接片区域11将两个第二导体面20彼此分开的区域中，在第二汇流排25中构造有凹部29，通过所述凹部使得第二汇流排25在该区域中与第一导体面10的接片区域11间隔开并且由此与该第一导体面电绝缘。

第一汇流排15和第二汇流排25关于延伸穿过第一导体面10的接片区域11的且垂直于载体基底5布置的平面E对称地构造。

如图4所示，第一汇流排15的第一联接区域16布置在载体基底5与第二汇流排25之间。第二汇流排25与第一汇流排15重叠。第二汇流排25在第一方向R1上被布置在第一汇流排15和连接区域12上方并且至少部分地将其覆盖。汇流排15、25至少部分地彼此平行地延伸。例如，第一汇流排15的第一基部区域18平面平行于第二汇流排25的基部区域28引导。在此，汇流排15、25的基部区域18、28例如仅通过中间置入绝缘元件40、像比如绝缘薄膜而彼此分开。在此，汇流排15、25之间的绝缘元件40用于使两个汇流排15、25彼此电绝缘。

当然，其他的实施例和所示实施例的混合形式也是可行的。

Claims (10)

1.一种用于使换流器与中间回路电容器电接触的连接组件（2），包括载体基底（5）和汇流排对（15、25），

其中，在所述载体基底（5）上构造有至少一个第一导体面（10）和两个与所述第一导体面（10）电绝缘的第二导体面（20），

其中，所述两个第二导体面（20）在第一方向（R1）上并排地构造在所述载体基底（5）上，其中，所述第一导体面（10）的接片区域（11）在第二方向（R2）上延伸穿过所述两个第二导体面（20）之间，其中，所述第二方向（R2）垂直于所述第一方向（R1）地布置，

其中，所述第一导体面（10）的连接区域（12）与所述第一导体面（10）的接片区域（11）联接，其中，所述连接区域（12）在所述第一方向（R1）上具有连接宽度（v）并且所述接片区域（11）在所述第一方向（R1）上具有接片宽度（s），其中，所述连接宽度（v）大于所述接片宽度（s），

其中，所述汇流排对（15、25）包括具有第一联接区域（16）的第一汇流排（15）和具有第二联接区域（26）的第二汇流排（25），

其中，所述第一汇流排（15）的第一联接区域（16）在所述第一方向（R1）上平面平行于所述第一导体面（10）延伸，并且所述第一联接区域（16）沿着所述第一方向（R1）在所述连接区域（12）处与所述第一导体面（10）导电地连接，

其中，所述第二汇流排（25）的第二联接区域（26）在所述第一方向（R1）上平面平行于所述第二导体面（20）延伸，并且所述第二联接区域（26）沿着所述第一方向（R1）在所述第二连接区域（26）处与所述第二导体面（20）导电地连接，

其中在所述第二汇流排（25）中在所述接片区域（11）的区域中构造有凹部（29），从而使得所述第二汇流排（25）在该区域中与所述接片区域（11）间隔开并且由此电绝缘。

2.根据权利要求1所述的连接组件，其特征在于，所述两个第二导体面（20）在所述第一方向（R1）上在宽度（b）上延伸，其中，所述宽度（b）基本上等于所述第一导体面（10）的连接区域（12）的连接宽度（v）。

3.根据前述权利要求中任一项所述的接触组件，其特征在于，所述接片宽度（s）小于所述连接宽度（v）的30%、优选小于其20%、特别优选小于其10%。

4.根据前述权利要求中任一项所述的连接组件，其特征在于，所述第一导体面（10）的接片区域（11）与所述第一导体面（10）的连接区域（12）一起构造成T字形状。

5.根据前述权利要求中任一项所述的连接组件，其特征在于，所述第一汇流排（15）的第一联接区域（16）布置在所述第一导体面（10）的连接区域（12）与所述第二汇流排（25）之间。

6.根据前述权利要求中任一项所述的连接组件，其特征在于，所述第一汇流排（15）构造为具有从所述第一联接区域（16）折弯的第一中间区域（17）和从所述第一中间区域（17）折弯的第一基部区域（18）的阶梯形，和/或所述第二汇流排（25）构造为具有从所述第二联接区域（26）折弯的第二中间区域（27）和从所述第二中间区域（27）折弯的第二基部区域（28）的阶梯形。

7.根据权利要求6所述的连接组件，其特征在于，所述第一基部区域（18）和所述第二基部区域（28）彼此平面平行地布置，和/或所述第一中间区域（17）和所述第二中间区域（27）彼此平面平行地布置。

8.根据前述权利要求中任一项所述的连接组件，其特征在于，在所述第一汇流排（15）与所述第二汇流排（25）之间、尤其在所述第一汇流排（15）的第一基部区域（18）与所述第二汇流排（25）的第二基部区域（28）之间布置有电绝缘的绝缘元件（40），所述绝缘元件使所述第一汇流排（15）与所述第二汇流排（25）电绝缘。

9.一种电子电路单元（1），尤其是用作用于电机的换流器或用作转换器的电路单元，包括根据前述权利要求中任一项所述的接触组件。

10.根据权利要求9所述的电子电路单元，其特征在于，在所述载体基底（5）上构造有至少一个电子单元（4）、尤其是功率电子单元，其中，所述电子电路单元（1）还包括至少一个电构件或电子构件（8），其中，所述第一汇流排（15）构造用于电接触所述电子构件（8）并且所述第二汇流排（25）构造用于电接触所述电子构件（8）。

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