CN114424683A - 电子设备和用于由组合部件制造第一和第二电子设备的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子设备和一种用于由组合部件的部件制造第一电子设备和第二电子设备的方法，电子器件具有冷却体，冷却体具有接触面，在接触面上布置有功率模块，电子设备的框架件被布置在接触面上，功率模块被接纳在框架件中，框架件通过冷却体的在接触面的边缘处突出的隆起部界定。

Description

电子设备和用于由组合部件制造第一和第二电子设备的方法

技术领域

本发明涉及一种电子设备以及一种用于由组合部件/模块件制造第一电子设备和第二电子设备的方法。

背景技术

具有冷却体/散热体的电子设备是普遍已知的。

作为最接近的现有技术，由文献US 2004/0 252 461 A1已知一种具有紧固框架的冷却组件。

由文献US 2001/0 026 440 A1已知一种用于屏蔽不期望的电磁辐射的组件。

由文献US 6 639 800 B1已知一种具有多个紧固点的冷却组件。

由文献DE 10 2019 001 113 A1已知一种电子设备组件，其具有能紧固在承载元件上的电子设备。

由文献DE 20 2008 001 996 U1已知一种用于散热片的定位装置。

由文献US 6 442 045 B1已知一种用于集成电路的冷却组件。

由文献US 837 753 S已知一种散热片/热阱

由文献DE 10 2011 010 429 A1已知一种电子设备、尤其是变流器。

发明内容

因此本发明的目的是提供一种能低成本地制造的电子设备。

根据本发明，该目的在根据权利要求1中说明的特征的电子设备中来解决并且在根据权利要求14中说明的特征的方法中来解决。

本发明在电子设备、尤其是逆变器或变流器中的重要特征是，电子设备具有冷却体/散热体，该冷却体具有接触面，在冷却体上布置有功率模块，尤其是在接触面与功率模块之间布置有导热膏，

其中，电子设备的框架件被布置、尤其是放置在接触面上，其中，功率模块被接纳在框架件中，

其中，框架件通过冷却体的在接触面的边缘上突出的隆起部界定，

尤其地，冷却体由金属制成，而框架件由塑料制成，尤其是实施为注塑成型件。

在此有利的是，能由仅具有少量部件的组合部件制造多种电子设备。通过使用框架件——与能在取消框架件情况下布置在接触面上相比——能将更小的功率模块引入到接触面上。

在有利的设计方案中，功率模块与布置在功率模块的背离接触面的一侧上的电路板电连接，

尤其是其中，功率模块的接触部布置成压到电路板的导体迹线/导体通路上，以便电接触。在此有利的是，通过将电路板挤压到功率模块的弹性地实施或支承的接触部上来形成电接触。因此不需要钎焊连接，进而功率模块在第一制造步骤中能被布置在接触面上，并且在后续的第二制造方法步骤中能安放电路板，并能将该电路板拧接在冷却体上，和/或保持板能安放到电路板上，并能借助被拧入到功率模块的螺纹孔中的螺钉的螺钉头压紧。在此，功率模块能借助成形在功率模块上并突出的定位销相对于电路板定位，其中，定位销和螺钉穿过电路板中的各自的凹口。

在一个有利的设计方案中，在电路板的背离功率模块的一侧上布置有保持板，该保持板——尤其是被至少部分地拧入到功率模块的螺纹孔中的螺钉的螺钉头——压到电路板上，尤其是电路板因此被压到功率模块上。在此有利的是，能够以简单的方式实现将功率模块的接触部挤压到电路板的导体迹线上。

在一个有利的设计方案中，框架件在其内侧上具有朝向功率模块突出的凸起部、尤其是凸鼻，

尤其是其中，凸起部中的多个接触功率模块。在此有利的是，凸起部能够近似地实现点接触并且弹性布置。因此能实施功率模块弹性地在接触面上居中定位。

在一个有利的设计方案中，功率模块被接纳在框架件的内侧上，并且框架件的外侧被冷却体、尤其是被隆起部接纳。在此有利的是，框架件布置在围绕接触面断续地环绕的隆起部与功率模块之间。因此，框架件以本身放置在接触面上的方式借助定位销区域支撑在电路板上，并接纳功率模块并使其居中定位。反过来，框架件借助能够实现这种点接触的凸起部支撑在断续地围绕接触面延伸的隆起部上。因此，隆起部沿周向方向围绕接触面并非连续地实施，而是具有中断部。

在一个有利的设计方案中，其中每个凸起部都成形在各自的接片上，接片界定了相应的缝隙，

尤其是其中，相应的缝隙在从缝隙指向凸起部的方向上比在垂直于该方向的方向上延伸得少。在此有利的是，接片很薄，并因此能弹性地变形，从而凸起部也能弹性变形。

在一个有利的设计方案中，框架件具有在其外侧上朝向成形在冷却体上的隆起部突出的凸起部、尤其是凸鼻，

尤其是其中，凸起部中的多个接触隆起部，

尤其是其中，隆起部被多体式地、即多件式地构成。在此有利的是，凸起部弹性弹动地布置并且因此形成弹性的居中定位/定心。

在一个有利的设计方案中，框架件具有定位销区域，定位销区域支撑在电路板上，尤其是支撑在电路板的背离保持板的一侧上。在此有利的是，框架件在所有空间方向上都受限地布置。

在一个有利的设计方案中，框架件在功率模块与隆起部之间的至少一条最短的连接线上具有两个彼此间隔开的缝隙，尤其是其中，两个缝隙中的第一缝隙比两个缝隙中的第二缝隙更靠近功率模块。在此有利的是，缝隙是平行于最靠近它们的表面取向的纵向缝隙。

在一个有利的设计方案中，功率模块具有逆变器的可控半导体开关，尤其是IGBT或MOSFET。在此有利的是，能为电机提供三相电压。

在一个有利的设计方案中，隆起部与电路板间隔开，而功率模块既接触冷却体、尤其是接触冷却体的接触面，也接触电路板。在此有利的是，功率模块以简单的方式被居中定位。

在一个有利的设计方案中，接触面平坦地实施。在此有利的是，能实现接触面与功率模块之间的低热传递阻力。

在一个有利的设计方案中，接触面平行于电路板，

尤其是其中，定位销垂直于接触面取向。在此有利的是，定位销在电路板平面的法线方向上受到压力。

在一个有利的设计方案中，由风机输送的冷却空气流沿着冷却体的背离接触面的一侧受引导。在此有利的是，能实现对产生热的功率模块的有效冷却，这是因为热量借助所输送的气流在另一侧排放到环境空气中。

在一个有利的设计方案中，在电路板的背离功率模块的一侧上布置有信号电子器件的结构元件，其中，信号电子器件产生驱动信号以用于驱动功率模块的可控半导体开关。在此有利的是，信号电子器件借助用作热屏障或至少用作热阻的电路板与功率模块热分离。尤其地，电路板的基本材料具有相当大的热阻，但是热阻由于金属化通孔(Durchkontaktierung)而减少。尽管如此，借助电路板仍实现了在功率模块与信号电子器件的空间区域之间形成温降的热阻。

在由组合部件制造第一电子设被和第二电子设备的方法中的重要特征是，选择性地，

-第一电子设备由框架件、冷却体和第一功率模块制成，

-或者，第二电子设备由第二功率模块和冷却体制成，

尤其是其中，组合部件具有第一功率模块和第二功率模块、框架件和具有接触面的冷却体，

尤其是其中，各电子设备分别是相应的逆变器或变流器，

(i)其中，为了制造第一电子设备，在具有接触面的冷却体上布置第一功率模块，尤其是将导热膏布置在接触面与第一功率模块之间，

其中，框架件布置、尤其是放置在接触面上，其中，第一功率模块被接纳在框架件中，

其中，框架件通过冷却体的在接触面的边缘上突出的隆起部来界定，

(ii)其中，为了制造第二电子设备，在具有接触面的冷却体上布置另外的功率模块，尤其是将导热膏布置在接触面与功率模块之间，

其中，第二功率模块通过冷却体的在接触面的边缘上突出的隆起部来界定。

在此有利的是，能由组合部件的少数部件制造多种电子设备。因为借助小的框架件能将较小的第一功率模块——与第二功率模块一样地——布置在冷却体的同一接触面上。框架件能低成本地实施为注塑成型件，因此在成本方面可忽略不计。然而，在组合部件中，也就是在用于制造电子设备的设施的仓库中仅需提供唯一一种类型的冷却体。因此，冷却体的件数较大并因此能低成本地制造冷却体。

在一个有利的设计方案中，接触面的使第一功率模块与接触面接触的面区域的面积与与接触面的使第二功率模块与接触面接触的面区域的面积相比较小。在此有利的是，选择性地能将两个不同大小的功率模块布置在同一接触面上。因此，在用于制造该系列的电子设备的组合部件中只需要储备一种类型的冷却体，即能将原本可用于较大结构尺寸的功率模块的同一冷却体用于较小结构尺寸的功率模块。

由从属权利要求得到另外的优点。本发明不限于权利要求的特征的组合。对于本领域的技术人员来说，尤其是由所提出的目的和/或通过与现有技术比较而提出的目的得出权利要求和/或单独的权利要求特征和/或说明书特征和/或附图特征的另外的有意义的组合可能性。

附图说明

下面结合示意图更详细地解释本发明：

图1示出根据本发明的变流器的剖开的斜视图，变流器具有功率模块5、框架件4和电路板6；

图2示出变流器上的功率模块5、框架件4的分解的斜视图，其中隐去了电路板6；

图3示出剖切的变流器的斜视图，其中隐去了电路板6；

图4中示出框架件4的俯视图；

图5中示出框架件4的斜视图。

具体实施方式

如图所示，变流器具有壳体1，壳体与冷却体3连接，冷却体具有朝向内部空间布置的、平坦的、尤其是被精加工的接触面。

接触面与电路板6平行取向，电路板与接触面间隔开。

在尤其是基本上实施为矩形的接触面的边缘上成形出在冷却体3上突出的边界凸伸部25。这些边界凸伸部25向上突出，即朝向电路板6突出。

在接触面上放置有框架件4。框架件4实施为矩形框架，并且在此具有在接纳电路板的平面的法线方向上贯通的纵向缝隙，从而使得框架件4在包围纵向缝隙的区域中只具有很少的材料，因此框架件能在垂直于法线方向和缝隙方向的方向上弹性偏转。

各纵向缝隙由材料的薄接片界定，其中，当所属的缝隙区域布置成相比于框架件的外边缘更靠近框架件内部时，接片位于框架件的内边缘上，并且具有向内突出的凸起部21、尤其是凸鼻。

然而，当各缝隙区域被布置成相比于框架件的内边缘更靠近外部时，则接片贴靠在框架件4的外边缘上并且具有向外指向的凸起部23、尤其是凸鼻。

在接触面的边缘处，隆起部沿法线方向至少局部地隆起，然而，隆起部被边界凸伸部25超出。

隆起部在法线方向上隆起的程度至少等于或大于框架件4在该法线方向上的壁厚。

因此，框架件4在其环绕的边缘处被界定。在框架件4上成形出定位销区域22用于在法线方向上界定，该定位销区域支撑在电路板6上。

框架件4借助凸起部23接触冷却体3，其中，凸起部23支撑在冷却体3的隆起部上。凸起部23成形在界定纵向缝隙的接片上，因此以弹性弹动的方式布置在框架件4上。

因此，框架件4在所有空间方向上都被固定在冷却体3的接触面与电路板6之间。

功率模块5具有逆变器的可控半导体开关，该半导体开关被设置成用于给电动马达供电。可控半导体开关布置在彼此并联的半桥中并且由直流电压、尤其是中间回路电压供电。半桥中的每个半桥都在其中间抽头处向电机提供由逆变器提供的交流电压的、尤其是三相电压的各相电压。

功率模块5被接纳在框架件4的内部区域中，从而使得功率模块5在垂直于法线方向的方向上被框架件4包围，其中，功率模块5在法线方向上超出框架件4。

功率模块5被放置在接触面上，尤其是将导热膏布置在功率模块和接触面之间。

在框架件4的内侧上向内朝向功率模块5突出的凸起部21、尤其是凸鼻接触功率模块5并且有助于功率模块5的定位。

功率模块5在其背离接触面的一侧上具有定位销20，定位销穿过电路板6的相应凹口、尤其是孔而伸入到保持板2的凹口中，并因此使功率模块5相对于电路板6进行定位。

布置在电路板6的背离功率模块5的一侧上的保持板2利用穿过电路板6的螺钉拧入到功率模块5的螺纹孔中。然后在此，螺钉的螺钉头将保持板2压到电路板6上并将该电路板压到功率模块5的背离接触面的一侧上。因此，电路板6和功率模块也被彼此压紧。

框架件4至少具有围绕旋转对称轴线的旋转角为180°的离散的旋转对称性，其中，该旋转对称轴线平行于法线方向取向并且穿过框架件4的重心。

如在图4中清楚地示出，凸起部21、23分别布置在界定相应缝隙的各个接片上，其中，缝隙在从缝隙指向所对应的凸起部的方向上具有其最小的延展长度，并在垂直于该方向的方向上——即尤其是在横向方向上——具有最大的延展长度。

并非所有的凸起部23都贴靠在隆起部上，尤其这是因为隆起部在周向方向上并非连续地环绕，而是断续地环绕。因此，框架件4也能被用于其他变流器，在其他变流器处使用图中未使用到的凸起部23，即贴靠在另外成形的隆起部上的凸起部。

在根据本发明的另外的实施例中，壳体1和冷却体3一体式地、即一件式地实施，尤其是实施为铝铸件。

在根据本发明的另外的实施例中，使用比功率模块5更大的功率模块，从而不需要框架件4，并且功率模块能直接放置在接触面上，并且在冷却体3上在接触面的边缘处成形出的并突出的边界凸伸部25限制了功率模块和/或使该功率模块居中定位。

在根据本发明的另外的实施例中，变流器仅被实施为逆变器，也就是具有用于为功率模块的可控半导体开关供电的直流电压侧接口。必要时，未被用于对交流电压供电网络的电压进行整流的整流二极管也布置在功率模块上。取代变流器或逆变器地，本发明还涵盖具有功率模块的其他电子设备。

附图标记列表：

1 壳体

2 保持板

3 具有平坦的、尤其是被精加工的接触面的冷却体

4 框架件

5 功率模块

6 电路板

20 定位销

21 凸起部、尤其是凸鼻

22 框架件4的定位销区域

23 凸起部、尤其是凸鼻

24 边界凸鼻

25 边界凸伸部

Claims (15)

1.一种电子设备、尤其是逆变器或变流器，

其中，电子设备具有冷却体，所述冷却体具有接触面，在所述冷却体上布置有功率模块，尤其是在接触面与功率模块之间布置有导热膏，

其特征在于，

电子设备的框架件被布置、尤其是放置在接触面上，功率模块被接纳在框架件中，

框架件通过冷却体的在接触面的边缘处突出的隆起部界定，

尤其是，冷却体由金属制成，框架件由塑料制成，尤其是实施为注塑成型件。

2.根据权利要求1所述的电子设备，

其特征在于，

功率模块与布置在功率模块的背离接触面的一侧上的电路板电连接，

尤其是，功率模块的接触部被布置成压到电路板的导体迹线上，以用于电接触。

3.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备，

其特征在于，

在电路板的背离功率模块的一侧上布置有保持板，所述保持板——尤其是被至少部分地拧入到功率模块的螺纹孔中的螺钉的螺钉头——压到电路板上，尤其是，该电路板因此被压到功率模块上。

4.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备，

其特征在于，

框架件在其内侧上具有朝向功率模块突出的凸起部、尤其是凸鼻，

尤其是，凸起部中的多个接触功率模块。

5.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备，

其特征在于，

功率模块被接纳在框架件的内侧上，并且所述框架件的外侧被冷却体、尤其是被隆起部接纳。

6.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备，

其特征在于，

凸起部中的每个都成形在各自的接片上，所述接片界定了相应的缝隙，

尤其是，相应的缝隙在从缝隙指向凸起部的方向上比在垂直于该方向的方向上延伸得少。

7.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备，

其特征在于，

框架件在其外侧上具有朝向成形在冷却体上的隆起部突出的凸起部、尤其是凸鼻，

尤其是，凸起部中的多个接触隆起部，

尤其是，隆起部被多体式地、即多件式地构造。

8.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备，

其特征在于，

框架件具有定位销区域，所述定位销区域支撑在电路板上，尤其是支撑在电路板的背离保持板的一侧上。

9.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备，

其特征在于，

框架件在功率模块与隆起部之间的至少一条最短的连接线上具有两个彼此间隔开的缝隙，

尤其是，两个缝隙中的第一缝隙与两个缝隙中的第二缝隙相比更靠近功率模块地布置。

10.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备，

其特征在于，

功率模块具有逆变器的可控半导体开关，尤其是IGBT或MOSFET，

和/或

隆起部与电路板间隔开，并且功率模块既接触冷却体、尤其是冷却体的接触面，也接触电路板。

11.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备，

其特征在于，

接触面以平坦的方式实施，

和/或

接触面平行于电路板，

尤其是，定位销垂直于接触面。

12.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备，

其特征在于，

由风机输送的冷却空气流沿着冷却体的背离接触面的一侧受引导。

13.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备，

其特征在于，

在电路板的背离功率模块的一侧上布置有信号电子器件的结构元件，其中，信号电子器件产生驱动信号以用于驱动功率模块的可控半导体开关。

14.一种用于由组合部件的部件制造第一电子设备和第二电子设备的方法，

尤其是，所述组合部件具有第一功率模块和第二功率模块、框架件和具有接触面的冷却体作为其部件，

尤其是，各电子设备分别是逆变器或变流器，

其中，选择性地，

-第一电子设备由框架件、冷却体和第一功率模块组装制成，

-或者，第二电子设备由第二功率模块和冷却体组装制成，

(i)为了制造第一电子设备，

-在具有接触面的冷却体上布置第一功率模块，尤其是将导热膏布置在接触面与第一功率模块之间，

将框架件布置、尤其是放置在接触面上，第一功率模块被接纳在框架件中，

框架件通过冷却体的在接触面的边缘上突出的隆起部来界定，

(ii)为了制造第二电子设备，

-在具有接触面的冷却体上布置另外的功率模块，尤其是将导热膏布置在接触面与功率模块之间，

-第二功率模块通过冷却体的在接触面的边缘上突出的隆起部来界定。

15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，

接触面的使第一功率模块与接触面接触的面区域的面积与接触面的使第二功率模块与接触面接触的面区域的面积相比较小。

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