CN115516749A - 具有包覆成型件的电气模块和包括这种电气模块的系统 - Google Patents

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A.阿齐兹萨米尔
L.博丁
C.杜梅兹
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Abstract

本发明涉及一种电气模块(110)，包括第一电连接部(3041)和第二电连接部(3042)，每个电连接部件具有主板(3061、3062)，主板(3061、3062)沿着相同的主平面(PP)延伸；安装在第一电连接部(3041)的主板(3061)的上表面上的第一电气部件(1121)；第一电连接元件(3261)，将所述至少一个电气部件(1121)电连接到第二电连接部(3042)的主板(3062)的上表面；以及例如由树脂制成的电绝缘包覆成型件(402)，覆盖第一电连接部(3041)和第二电连接部(3042)的主板(3061、3062)的上表面的至少一部分；所述电气模块的特征在于，电绝缘包覆成型件(402)的上表面具有至少部分地位于第一电连接元件(3261)上方的第一空腔(C1)。

Description

具有包覆成型件的电气模块和包括这种电气模块的系统
技术领域
本发明涉及具有包覆成型件的电气模块以及包括这种电气模块的电气系统和电压转换器。
背景技术
现有技术中已知的电气模块包括：
至少第一和第二电连接部，优选由金属制成，每个电连接部具有主板，主板沿着相同的主平面延伸以便基本共面；
安装在第一电连接部的主板的上表面上的第一电气部件；
第一电连接元件，将第一电气部件电连接到第二电连接部的主板的上表面；和
电绝缘包覆成型件，例如由树脂制成，覆盖主板的至少一部分上表面。
然而，在电气部件过热的情况下，例如，如果电气部件是可控开关，在短路的情况下，热量扩散到电绝缘体中，使得它有着火的风险，危及周围的元件。
发明内容
本发明的目的是至少部分地克服上述问题。
因此，根据本发明的第一方面，提出了一种电气模块，其包括：
优选由金属制成的第一和第二电连接部，每个电连接部具有主板，主板沿着相同的主平面延伸以便基本共面；
安装在第一电连接部的主板的上表面上的第一电气部件；
第一电连接元件，至少将所述电气部件电连接到第二电连接部的主板的上表面；和
例如由树脂制成的电绝缘包覆成型件，覆盖第一和第二电连接部的主板的上表面的至少一部分。
该电气模块的特征在于，电绝缘包覆成型件的上表面具有第一空腔，该第一空腔至少部分地位于第一电连接元件的上方。
第一空腔在几何上至少部分位于第一电连接元件上方的事实意味着：第一电连接元件在主平面上的正投影与第一空腔在同一主平面上的正投影之间的交点不是空的。
由于这个技术特征，电绝缘包覆成型件的厚度是根据第一电连接元件的布置而调节的，使得该厚度在第一电连接元件的至少一部分之上更小，甚至为零。
这样，施加在第一电连接元件上的电绝缘包覆成型件的保持力减小，这使得该第一电连接元件在变热时更容易断开。
因此，根据本发明的电气模块中的第一电连接元件在比根据现有技术的电气模块中的温度更低的温度下断开。由于在较低温度下的这种断开，第一电气部件的发热受到限制。
换句话说，由于位于第一电连接元件上方的空腔，在第一电气部件的操作故障的情况下，根据本发明的电气模块的电绝缘包覆成型件的温度保持低于根据现有技术的电气模块中的，使得根据本发明的电气模块不太可能着火。
根据本发明的电气模块还可以包括一个或多个以下可选特征，这些特征可以单独采用或者甚至根据任何技术上可能的组合来采用。
根据第一特征，第一电连接部不同于第二电连接部。
根据另一个特征，第一电气部件不安装在第二电连接部的主板的上表面上。
根据另一个特征，第一电连接部用于连接到直流电压源的正极端子。
根据另一个特征，第二电连接部用于连接到旋转电机的相。
根据另一个特征，电气模块是功率模块。
根据另一个特征，电气模块是用于安装在机动车辆中或在机动车辆中使用的电气模块。
根据另一个特征，电气模块是用于生产开关臂的电气模块。
根据另一个特征，电气模块是用于生产电压转换器的开关臂的电气模块。
根据另一个特征，第一电连接部包括至少一个从其主板突出的电连接器。
根据另一个特征，第一电连接部的电连接器从第一电连接部的主板突出到主平面中。
根据另一个特征，第一电连接部的电连接器和支撑该电连接器的主板制成为连续材料的一体件。
根据另一个特征，第二电连接部包括至少一个从其主板突出的电连接器。
根据另一个特征，第二电连接部的电连接器从第二电连接部的主板突出到主平面中。
根据另一个特征，第二电连接部的电连接器和支撑该电连接器的主板制成为连续材料的一体件。
根据另一个特征，第一电气部件电连接到第一电连接部的主板的上表面。
根据另一个特征，电绝缘包覆成型件是一体件。
根据另一个特征，第一空腔填充有凝胶或树脂，其展现出的硬度低于电绝缘包覆成型件的硬度。
根据另一个特征，电绝缘包覆成型件至少部分地覆盖第一电气部件。
根据另一个特征，第一空腔至少部分地位于第一电连接元件的最高部分的上方。
根据另一个特征，第一电连接元件包括一个或多个条形带和/或一根或多根导线和/或一根或多根熔丝，并且每个条形带和/或每根导线和/或每根熔丝电连接第一电气部件和第二电连接部的主板的上表面。
根据另一个特征，第一电连接元件还包括第一焊盘，通过使用第一焊接方法，例如使用超声波或摩擦焊接，每个金属条形带和/或每根导线和/或每根熔丝的端部被焊接到第一焊盘上；通过使用第二焊接方法，例如使用钎焊，第一焊盘被焊接到第二电连接部的主板的上表面上；并且使用第二焊接方法获得的焊料展现出的耐温性比使用第一焊接方法获得的焊料展现出的耐温性差。
根据另一个特征，第一焊盘以及焊接到第一焊盘上的每个金属条形带和/或每根导线和/或每根熔丝的端部位于第一空腔中。
根据另一个特征，电绝缘包覆成型件完全覆盖第一电连接元件和第一电气部件。
根据另一个特征，第一电连接元件的一部分位于第一空腔中，并且电绝缘包覆成型件覆盖第一电连接元件的其余部分。
根据另一个特征，电气模块进一步包括：
第三电连接部，具有沿着主平面延伸的主板；
安装在第二电连接部的主板的上表面上的第二电气部件；
第二电连接元件，将第二电气部件电连接到第三电连接部的主板的上表面；并且
其中，电绝缘包覆成型件覆盖第三电连接部的主板的上表面的至少一部分；
并且其中，电绝缘包覆成型件的上表面具有第二空腔，该第二空腔至少部分位于第二电连接元件上方。
根据另一个特征，第二空腔填充有凝胶或树脂，并且其展现出的硬度低于电绝缘包覆成型件(402)的硬度。
根据另一个特征，电绝缘包覆成型件至少部分地覆盖第二电气部件。
根据另一个特征，第二空腔至少部分地位于第二电连接元件的最高部分的上方。
根据另一个特征，第二电连接元件包括一个或多个条形带和/或一根或多根导线和/或一根或多根熔丝，并且每个条形带和/或每根导线和/或每根熔丝电连接第二电气部件和第三电连接部的主板的上表面。
根据另一个特征，第二电连接元件还包括第二焊盘；通过使用第一焊接方法，例如使用超声波或摩擦焊接，第二电连接元件的每个金属条形带和/或每根导线和/或每根熔丝的端部被焊接到第二焊盘上；通过使用第二焊接方法，例如使用钎焊，第二焊盘被焊接到第三电连接部的主板的上表面上；并且使用第二焊接方法获得的焊料展现出的耐温性比使用第一焊接方法获得的焊料展现出的耐温性差。
根据另一个特征，第二焊盘以及焊接到第二焊盘上的第二电连接元件的每个金属条形带和/或每根导线和/或每根熔丝的端部位于第二空腔中。
根据另一个特征，电绝缘包覆成型件完全覆盖第二电连接元件和第二电气部件。
根据另一个特征，第二电连接元件的一部分位于第二空腔中，并且电绝缘包覆成型件覆盖第二电连接元件的其余部分。
根据另一个特征，电绝缘包覆成型件至少部分地覆盖第二电气部件。
根据另一个特征，第三电连接部包括至少一个从其主板突出的电连接器。
根据另一个特征，第三电连接部的电连接器从第三电连接部的主板突出到主平面中。
根据另一个特征，第三电连接部的电连接器和支撑该电连接器的主板制成为连续材料的一体件。
根据另一个特征，第一电气部件和第二电气部件是分别被称为第一和第二晶体管的晶体管。
根据另一个特征，第一晶体管和第二晶体管通过第二电连接部的主板电连接在一起，第二电连接部的主板用于连接到电机的相。
根据另一个特征，第一晶体管电连接到第一电连接部的主板，第一电连接部的主板用于连接到直流电压源的正极端子，并且第三电连接部的主板还用于连接到直流电压源的负极端子。
根据另一个特征，一方面，每个晶体管具有压靠在与该晶体管电连接的两个上表面中的一个的下表面，另一方面，每个晶体管例如通过一个或多个条形带或导线电连接到该两个上表面中的另一个。
根据另一个特征，第一电气部件和/或第二电气部件是FET(“场效应晶体管”)型晶体管或IGBT(“绝缘栅双极晶体管”)型晶体管。
根据另一个特征，FET型晶体管是由硅制成的MOSFET晶体管(Si-MOSFET)或由碳化硅制成的MOSFET晶体管(SiC-MOSFET)，或者是由氮化镓制成的FET晶体管(GaN-FET)。
根据另一个特征，第一电气部件和/或第二电气部件是HEMT(“高电子迁移率晶体管”)晶体管，例如由氮化镓制成。
根据另一个特征，第一晶体管是板的形式，例如，其基本上是矩形的，具有上表面和下表面。
根据另一个特征，第二晶体管是板的形式，例如，其基本上是矩形的，具有上表面和下表面。
根据另一个特征，第一晶体管具有压靠在与该第一晶体管连接的第一电连接部的主板的上表面上的下表面。
根据另一个特征，第二晶体管具有压靠在与该第二晶体管连接的第二电连接部的主板的上表面上的下表面。
根据另一个特征，包覆成型件使至少一个电连接部的主板的下表面的至少一部分暴露，该暴露的部分被设计成压靠在散热器上。
根据另一个特征，包覆成型件具有向下突出的树脂衬垫。
根据另一个特征，主板在主平面中通过至少一个间隙彼此分开，并且包覆成型件填充每个间隙并在每个间隙中具有与主板的下表面齐平的下表面。
根据另一个特征，树脂衬垫从间隙中存在的包覆成型件的下表面突出。
根据另一个特征，电连接部是通过切割单块金属板获得的。
根据本发明的第二方面，还提出了一种电气系统，其包括散热器和根据本发明第一方面的电气模块，并且其中散热器与通过包覆成型件而暴露的下表面热接触。
根据本发明的第三方面，还提出了一种电压转换器，其包括根据本发明第一方面的电气模块或者甚至包括根据本发明第二方面的电气系统。
该电压转换器用于连接在提供直流电压的电源和旋转电机之间，用于执行电源的直流电压和旋转电机的至少一个相电压之间的转换。
根据本发明的第四方面，还提出了一种开关臂，其包括根据本发明第一方面的电气模块或者甚至包括根据本发明第二方面的电气系统。
附图说明
根据下面的描述，将会更好地理解本发明，下面的描述仅是通过参考附图而以示例方式提供的，附图中：
图1示意性地示出了本发明的第一实施例中的电气系统，其包括实施本发明的电压转换器；
图2是本发明的第一实施例中的、图1所示电压转换器的分解三维视图；
图3是本发明的第一实施例中的、图2所示电压转换器的功率模块的三维俯视图，并且不具有包覆成型件；
图4是类似于图3的视图，并且具有包覆成型件；
图5是图3和图4中的功率模块的三维仰视图，并且具有包覆成型件；
图6是本发明的第二实施例中的功率模块的三维仰视图；并且
图7是本发明的第三实施例中的功率模块的三维仰视图。
具体实施方式
参考图1，现在将描述本发明的第一实施例中的、实施本发明的电气系统100。
例如，电气系统100用于安装在机动车辆中。
电气系统100首先包括电力供应源102，其被设计成供应直流电压U，例如，范围在10V和100V之间，例如，48V或者甚至12V。
因此，电力供应源102是直流电压源。该电力供应源包括例如电池。
此外，电气系统100具有电机130，电机130具有多个相(未示出)，这些相用于具有相应的相电压。
此外，电气系统100具有连接在电力供应源102和电机130之间的电压转换器104，以便执行直流电压U和相电压之间的转换。
电压转换器104首先具有正母线106和负母线108，它们用于连接到电力供应源102上以接收直流电压U，正母线106接收高电势，负母线108接收低电势。
电压转换器104还包括至少一个电气模块110。该电气模块110是功率模块。功率模块110包括一个或多个相母线，这些相母线分别用于连接到电机130的一个或多个相，以便提供它们各自的相电压。
在所描述的示例中，电压转换器104包括三个功率模块110，每个功率模块包括连接到电机130的两个相的两相母线1221、1222。
更具体地，在所描述的示例中，电机130具有两个三相系统，每个三相系统具有三个相并且用于相对于彼此电相移120°。优选地，功率模块110的第一相母线1221分别连接到第一三相系统的三个相，而功率模块110的第二相母线1222分别连接到第二三相系统的三个相。
对于每个相母线1221，每个功率模块110包括连接在正母线106和相母线1221之间的第一电气部件(在这种情况下为高压侧开关1121)，以及连接在相母线1221和负母线108之间的第二电气部件(在这种情况下为低压侧开关1141)。因此，开关1221、1141被布置为形成开关臂，其中相母线1221形成中心抽头。
对于每个相母线1222，每个功率模块110还包括连接在正母线106和相母线1222之间的第三电气部件(在这种情况下为高压侧开关1122)，以及连接在相母线1222和负母线108之间的第四电气部件(在这种情况下为低压侧开关1142)。因此，开关1122、1142被布置为形成开关臂，其中相母线1222形成中心抽头。
每个开关1121、1141、1122、1142包括第一和第二主端子116、118以及控制端子120，控制端子120用于根据施加到其上的控制信号选择性地断开和闭合其两个主端子116、118之间的开关1121、1141、1122、1142。开关1121、1141、1122、1142优选为晶体管，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFETs)，其栅极形成控制端子120，漏极和源极分别形成主端子116、118。或者，开关1121、1141、1122、1142可以是“绝缘栅双极晶体管”(或IGBT)晶体管。
在所描述的示例中，每个开关1121、1141、1122、1142都采取板的形式，例如，其基本上是矩形的，具有上表面和下表面。第一主端子116在下表面上延伸，而第二主端子118在上表面上延伸。开关1121、1141、1122、1142用于使大于1A的电流在它们的主端子116、118之间穿过。
将会理解的是，正母线106、负母线108和相母线1221、1222是刚性电导体，其被设计为承受用于穿过开关1121、1141、1122、1142的至少1A的电流。它们优选具有至少1毫米的厚度。
此外，在所描述的示例中，正母线106首先具有连接功率模块110的正公共母线106A，并且在每个功率模块110中具有连接到正公共母线106A的正局部母线106B。类似地，负母线108包括连接功率模块110的负公共母线108A，并且在每个功率模块110中具有用于每个低压侧开关1141、1142的负局部母线108B1、108B2，其中负局部母线108B1、108B2连接到负公共母线108A。这些连接在图1中显示为菱形。
此外，在所描述的示例中，正公共母线106A和负公共母线108A均由单个导电部件形成。
此外，在所描述的示例中，电机130是具有交流发电机和电动机两种功能的旋转电机。更具体地，机动车辆还具有内燃机(未示出)，该内燃机具有输出轴，电机130通过皮带(未示出)连接到该输出轴。内燃机用于通过其输出轴驱动机动车辆的车轮。因此，当作为交流发电机运行时，电机130从输出轴的旋转向电力供应源102供应电能。电压转换器104然后作为整流器工作。当作为电动机运行时，电机驱动输出轴(除了或代替内燃机)。电压转换器104然后作为逆变器工作。
电机130例如位于机动车辆的变速箱或离合器中，或者代替交流发电机设置就位。
在说明书的其余部分，将参考垂直方向H-B更详细地描述电压转换器104的元件的结构和布局，其中“H”表示顶部，“B”表示底部。该垂直方向H-B在图中用附图标记V表示。
参考图2，电压转换器104包括具有热交换表面204的散热器206，功率模块110(图2中示出了单个功率模块110)分别安装在热交换表面204上。散热器206的热交换表面204和功率模块110之间换热，例如通过直接接触或经由散热器206的热交换表面204和功率模块110之间的导热膏进行的接触。
电压转换器104还包括支撑壳体208，比如控制模块210的辅助电子模块固定在支撑壳体208上。在图1的示例中，控制模块210是控制板。此外，可选地，支撑壳体208安装在散热器206上。
参照图3，功率模块110包括优选由金属制成的多个电连接部304、3041、3042、3043。
每个电连接部304、3041、3042、3043具有沿着水平主平面PP延伸的主板306、3061、3062、3063，该水平主平面PP对于所有主板306、3061、3062、3063都是相同的，使得主板306、3061、3062、3063基本上共面。具体地，在所描述的示例中，主板306、3061、3062、3063具有在相同高度处延伸的相应的水平上表面308、3081、3082、3083。为了清楚起见，仅在图3中示出了最大主板306、3061、3062、3063的上表面308、3081、3082、3083。
特别地，功率模块110包括：具有主板3061的第一电连接部3041，主板3061具有上表面3081；具有主板3062的第二电连接部3042，主板3062具有上表面3082；以及具有主板3063的第三电连接部3043，主板3063具有上表面3083。
此外，主板306、3061、3062、3063在主平面PP中通过至少一个间隙310彼此分开。在所描述的例子中，每个间隙310的宽度小于或等于5毫米。这意味着界定该间隙310的两个主板沿着该间隙310最多分开5毫米。
通常，至少一个(在所描述的例子中是全部)电连接部304还具有至少一个从其主板306、3061、3062、3063突出的电连接器。例如，每个电连接器或者是引脚3121的形式，或者是弯曲凸片3122、3123的形式，或者是笔直凸片3124的形式。
在此描述的示例中，笔直凸片3124与其主板3062、306一起形成相母线1221、1222；弯曲凸片3123与其主板3061一起形成正局部母线106B；并且弯曲凸片3122与其主板3063、306一起形成负局部母线108B1、108B2。
每个电连接器3121、3122、3123具有固定到主板306、3062、3063、3061的固定端314，并且在所描述的示例中，主体部分316垂直延伸并终止于自由端318和将固定端314连接到主体部分316的肘部320。为了清楚起见，电连接器3121、3122、3123的这些不同的元件在图3中仅针对两个电连接器3121、3122被示出，一个为引脚的形式，另一个为凸片的形式。
在笔直凸片的情况下，电连接器3124在主平面PP中突出相当大的长度，例如至少一厘米，以便允许其被连接。此外，电连接器3124具有固定到主板306的固定端314，该固定端314具有相当大的宽度，例如至少一厘米，以允许电流通过。
在所描述的示例中，电连接部304通过切割金属板而获得。
在此描述的示例中，金属板由铜制成。作为一种变型，金属板可以由铝或金制成。
此外，如前所述，功率模块110包括晶体管1121、1122、1141、1142，每个晶体管分别电连接在两个主板306、3061、3062、3063的两个上表面308、3081、3082、3083之间，例如，以便根据需要允许通过和中断电源电流，这两个主板306、3061、3062、3063之间的电源电流可以例如大于1安培。每个晶体管1121、1122、1141、1142首先具有压靠在与该晶体管电连接的两个上表面308、3081、3082中一个上表面上的下表面。每个晶体管1121、1122、1141、1142也具有上表面，其一部分电连接到两个上表面中的另一个上表面上。在所描述的示例中，晶体管1121、1122、1141、1142的上表面还包括用于控制晶体管1121、1122、1141、1142的部分，在所描述的示例中，该部分例如通过导线328电连接到第三主板306的上表面。
换句话说，晶体管1121安装在第一电连接部3041的主板3061的上表面3081上，并且第一电连接元件将晶体管1121电连接到第二电连接部3042的主板3062的上表面3082。
第一电连接元件包括两个条形带3261和一焊盘3901，通过使用第一焊接方法，例如通过使用超声波或摩擦焊接方法，每个金属条形带3261的一端被焊接到焊盘3901上。通过使用第二焊接方法，例如通过使用钎焊，焊盘3901也被焊接到第二电连接部3042的主板3062的上表面3082上。通过使用第一焊接方法，每个金属条形带3261的第二端被直接焊接到晶体管1121上。
因此，使用第二焊接方法获得的焊料的耐温性比使用第一焊接方法获得的焊料的耐温性差。
同样，晶体管1141安装在第二电连接部3042的主板3062的上表面3082上，并且第二电连接元件将晶体管1141电连接到第三电连接部3043的主板3063的上表面3083上。
第二电连接元件包括两个条形带3262和一焊盘3902，通过使用第一焊接方法，每个金属条形带3262的一端被焊接到焊盘3902上。通过使用第二焊接方法，焊盘3902也被焊接到第三电连接部3043的主板3063的上表面3083上。通过使用第一焊接方法，每个金属条形带3262的第二端被焊接到晶体管1141上。
类似地，晶体管1122和1142的上表面通过两个条形带306和一焊盘390电连接到主板306的一个上表面。
在所描述的示例中，条形带326、3261、3262由铝制成，并且具有例如2mm×0.3mm的横截面。在替代实施例中，条形带326、3261、3262由金制成。
在所描述的示例中，焊盘3901、3902、390是9.5mm×7.5mm的矩形板的形式，并且例如具有4.64mm×2.94mm的横截面，厚度为0.15mm。焊盘3901、3902、390例如通过在两个铜层之间组装因瓦合金层来形成，所述组装例如使用共轧制方法来执行。作为替代实施例，因瓦合金层可以由钼层代替。在另一个替代实施例中，焊盘3901、3902、390可以由复合材料制成，例如钼-铜。
在所描述的示例中，导线328由铝制成，并且具有0.2mm的直径。在替代实施例中，导线328由金制成。
在所描述的示例中，引脚形式的电连接器3121用于将功率模块110连接到控制模块210，以便测量电值并控制晶体管1121、1122、1141、1142。
此外，仍然在所描述的示例中，电连接器3122连接到负公共母线108A，电连接器3123连接到正公共母线106A。
此外，仍然在所描述的示例中，笔直凸片形式的两个电连接器3124分别形成功率模块110的两个相母线1221、1222。
参照图4，示出了功率模块110的包覆成型件，并标有附图标记402。包覆成型件402是电绝缘体，并且部分地覆盖每个晶体管1121、1122、1141、1142以及主板3061、3062、3063、306的上表面3081、3082、3083、308的至少一部分。
在替代实施例中，晶体管1121、1122、1141、1142没有被包覆成型件402覆盖。
在此描述的示例中，包覆成型件402也部分地覆盖每根导线328。在替代实施例中，包覆成型件402完全覆盖每根导线328。
此外，电绝缘包覆成型件402的上表面具有至少部分地位于第一电连接元件上方的第一空腔C1。此外，第一电连接元件的条形带3261和焊盘3901完全位于第一空腔C1中。因此，第一空腔C1的第一部分位于第一电连接元件上方，并且第一空腔C1的第二部分包括焊盘3901和条形带3261。
由此，电绝缘包覆成型件不会在第一电连接元件上施加任何保持力，这使得第二电连接部3042的主板3062的上表面上的焊盘3901的焊料或条形带在该第一电连接元件变热时容易断裂。
类似地，电绝缘包覆成型件402的上表面具有至少部分地位于第二电连接元件3262上方的第二空腔C2。此外，第二电连接元件的焊盘3902和条形带3262完全位于第二空腔C2中。因此，第二空腔C2的第一部分位于第二电连接元件3262上方，并且第二空腔C2的第二部分包括焊盘3902和条形带3262。
出于与上述相同的原因，电绝缘包覆成型件不会在第二电连接元件上施加任何保持力，这使得当该第二电连接元件变热时，第三电连接部3043的主板3063的上表面上的焊盘3902的焊料或条形带容易断裂。
最后，电绝缘包覆成型件402的上表面还具有第三空腔C3和第四空腔C4，它们分别至少部分地位于晶体管1122和晶体管1142的条形带326上方，并且足够深以使条形带326和焊盘390位于空腔C3、C4中。
包覆成型件402例如由树脂制成，进一步地，例如由环氧树脂制成。优选地，包覆成型件402是一体件。
在此描述的实施例中，空腔没有材料。作为替代实施例，空腔填充有凝胶，例如电介质和/或硅胶。凝胶还可以具有230至600mPa-s、优选400至500mPa-s、例如465mPa-s的粘度，和/或，可以展现出65至180g、优选110至160g、例如123g或154g的硬度。
在另一个替代实施例中，空腔填充有树脂，该树脂不同于形成电绝缘包覆成型件402的树脂。特别地，填充空腔的树脂的硬度小于形成电绝缘包覆成型件402的树脂的硬度。例如，电绝缘包覆成型件402由例如硬度在70和90肖氏硬度之间的环氧树脂形成，并且空腔填充有例如硬度在20和40肖氏硬度之间的弹性体树脂。填充空腔的树脂也可以属于UL94V-0防火等级，如美国安全试验所(UL)认证公司所定义的。
如图5所示，包覆成型件402使第一电连接部3041的主板3061的下表面5021暴露。该暴露的部分被设计为压靠在散热器206上。因此，散热器206与由包覆成型件402暴露的下表面5021热接触。这种热接触可以是直接接触，或者是通过电绝缘且导热的连接元件进行的接触。
类似地，包覆成型件402使每个其他电连接部304、3042、3043的主板306、3062、3063的下表面502、5022、5023暴露。这些暴露的部分被设计为压靠在散热器206上。因此，散热器206与由包覆成型件402暴露的下表面502、5022、5023热接触。这种热接触可以是直接接触，或者是通过电绝缘且导热的连接元件进行的接触。
此外，应当理解的是，每个电连接器3121、3122、3123、3124的固定端314具有完全未被包覆成型件402覆盖的下表面。此外，包覆成型件402填充每个间隙310，并且在每个间隙310中具有与主板206的下表面502齐平的下表面。
包覆成型件402具有至少一个树脂衬垫506，该树脂衬垫向下突出并被设计为与散热器206直接接触，以便在主板306、3061、3062、3063的下表面502、5021、5022、5023与散热器206之间限定预定的空间，并因此限定填充该空间的导热元件的厚度。在所描述的示例中，每个树脂衬垫506从主板306、3061、3062、3063之间的其中一个间隙310中存在的包覆成型件的下表面突出。
在本发明的该第一实施例的一个替代方案中，第一电连接元件仅包括两个条形带3261。通过使用第一或第二焊接方法，每个金属条形带的第一端被直接焊接到第二电连接部3042的主板3062的上表面上；并且通过使用第一焊接方法，每个金属条形带的第二端被直接焊接到晶体管1121上。
在该替代实施例中，第二电连接元件仅包括两个条形带3262。通过使用第一或第二焊接方法，每个金属条形带的第一端被直接焊接到第三电连接部3043的主板3063的上表面上；并且通过使用第一焊接方法，每个金属条形带的第二端被直接焊接到晶体管1141上。
同样在这个替代实施例中，晶体管1122和1142的上表面仅通过两个条形带326电连接到主板306的一个上表面，即：不使用焊盘390。
参考图6，现在将描述本发明的第二实施例。在第二实施例的描述中，与第一实施例相同或相似的元件使用相同的附图标记。
在该第二实施例中，包覆成型件402完全覆盖每个晶体管1121、1122、1141、1142、主板3061、3062、3063、306的上表面3081、3082、3083、308的至少一部分、以及每根导线328。
在该第二实施例中，电绝缘包覆成型件402的上表面具有至少部分地位于条形带3261上方的第一空腔C1’。
在该实施例中，条形带3261的一部分位于第一空腔C1’中，并且电绝缘包覆成型件402覆盖条形带3261的其余部分和焊盘3901。换句话说，电绝缘包覆成型件402部分地覆盖条形带3261，使得只有条形带3261在上下方向上的最高部分没有被电绝缘包覆成型件402覆盖，并且也位于第一空腔C1’中。
由此，电绝缘包覆成型件不会在条形带3261的最高部分上施加保持力，这使得这些条形带在变热时容易断裂。
类似地，电绝缘包覆成型件402的上表面具有至少部分地位于条形带3262上方的第二空腔C2’。
在该实施例中，条形带3262的一部分位于第二空腔C2’中，并且电绝缘包覆成型件402覆盖条形带3262的其余部分和焊盘3902。换句话说，电绝缘包覆成型件402部分地覆盖条形带3262，使得只有条形带3262在上下方向上的最高部分没有被电绝缘包覆成型件402覆盖，并且也位于第二空腔C2’中。
出于与之前相同的原因，电绝缘包覆成型件402不会在在条形带3262的最高部分上施加保持力，这使得这些条形带在变热时容易断裂。
最后，电绝缘包覆模制件402的上表面还具有第三空腔C3’和第四空腔C4’，它们分别至少部分地位于晶体管1122和晶体管1142的条形带326上方，并且足够深，使得只有晶体管1122的条形带326的上部和晶体管1142的条326的上部分别位于第三空腔C3’和第四空腔C4’中，从而使得电绝缘包覆成型件402覆盖其余的条形带326和焊盘390。
如在第一实施例中的，空腔没有材料，或者替代地，可以填充有凝胶或树脂，该树脂不同于形成电绝缘包覆成型件402的树脂。
在本发明的该第二实施例的一个替代方案中，第一电连接元件仅包括两个条形带3261。通过使用第一或第二焊接方法，每个金属条形带的第一端被直接焊接到第二电连接部3042的主板3062的上表面上；并且通过使用第一焊接方法，每个金属条形带的第二端被直接焊接到晶体管1121上。
在该替代实施例中，第二电连接元件仅包括两个条形带3262。通过使用第一或第二焊接方法，每个金属条形带的第一端被直接焊接到第三电连接部3043的主板3063的上表面上；并且通过使用第一焊接方法，每个金属条形带的第二端被直接焊接到晶体管1141上。
同样在这个替代实施例中，晶体管1122和1142的上表面仅通过两个条形带306电连接到主板306的其中一个上表面，即：不使用焊盘390。
参考图7，现在将描述本发明的第三实施例。在第三实施例的描述中，与第一和第二实施例的元件相同或相似的元件使用相同的附图标记。
在本发明的第三实施例中，包覆成型件402完全覆盖每个晶体管1121、1122、1141、1142以及主板3061、3062、3063、306的上表面3081、3082、3083、308的至少一部分。
在此描述的示例中，包覆成型件402也完全覆盖每根导线328和每个电连接元件3261、3262、326。换句话说，包覆成型件402完全覆盖条形带3261、3262、326和焊盘3901、3902、390。
此外，电绝缘包覆成型件402的上表面具有至少部分地位于条形带3261上方的第一空腔C1”。在此所述的示例中，第一空腔C1”至少部分地位于条形带3261的在上下方向上的最高部分上方。
由此，电绝缘包覆成型件在条形带3261的最高部分上施加保持力，该保持力低于没有第一空腔C1”时的保持力，这使得这些条形带在变热时更容易断裂。
类似地，电绝缘包覆成型件402的上表面具有至少部分地位于条形带3262上方的第二空腔C2”。在此所述的示例中，第二空腔C2”至少部分地位于条形带3262的在上下方向上的最高部分上方。
出于与前面相同的原因，电绝缘包覆成型件402在条形带3262的最高部分上施加保持力，该保持力低于没有第二空腔C2”时的保持力，这使得这些条形带在变热时更容易断裂。
最后，电绝缘包覆成型件402的上表面还具有第三空腔C3”和第四空腔C4”，它们分别至少部分地位于晶体管1122和晶体管1142的条形带326的上方。第三空腔C3”和第四空腔C4”至少部分地位于条形带326的在上下方向上的最高部分上方。
如在第一和第二实施例中的，空腔没有材料，或者替代地，可以填充凝胶或树脂，该树脂不同于形成电绝缘包覆成型件402的树脂。
在本发明的该第三实施例的一个替代方案中，第一电连接元件仅包括两个条形带3261。通过使用第一或第二焊接方法，每个金属条形带的第一端被直接焊接到第二电连接部3042的主板3062的上表面上；并且通过使用第一焊接方法，每个金属条形带的第二端被直接焊接到晶体管1121上。
在该替代实施例中，第二电连接元件仅包括两个条形带3262。通过使用第一或第二焊接方法，每个金属条形带的第一端被直接焊接到第三电连接部3043的主板3063的上表面上；并且通过使用第一焊接方法，每个金属条形带的第二端被直接焊接到晶体管1141上。
同样在这个替代实施例中，晶体管1122和1142的上表面仅通过两个条形带326电连接到主板306的其中一个上表面，即：不使用焊盘390。
还应该注意的是，本发明不限于上述实施例。实际上，对于本领域技术人员来说，根据刚刚向他们公开的教导，可以对上述实施例进行各种修改是显而易见的。
例如，本发明不限于如上所述的功率模块，而是可应用于所有类型的以下电气模块，其包括：两个电连接部，安装在两个电连接部中的一个的上表面上的第一电气部件，将第一电气部件电连接到两个电连接部中的另一个的主板的上表面上的第一电连接元件，以及覆盖这两个电连接部的至少一部分的电绝缘包覆成型件，以防止该第一电气部件过热到点燃包覆成型件。
在上述本发明的详细描述中，所使用的术语不应理解为将本发明限制于本说明书中公开的实施例，而应理解为包括所有等同物，对这些等同物的预期落入本领域技术人员将他们的一般知识应用于刚刚向他们公开的教导的实施方式的范围内。

Claims (13)

1.一种电气模块(110)，包括：
优选由金属制成的第一电连接部(3041)和第二电连接部(3042)，分别具有主板(3061、3062)，所述主板(3061、3062)沿着相同的主平面(PP)延伸以便基本共面；
第一电气部件(1121)，安装在所述第一电连接部(3041)的所述主板(3061)的上表面上；
第一电连接元件(3261)，至少将所述电气部件(1121)电连接到所述第二电连接部(3042)的所述主板(3062)的上表面；以及
例如由树脂制成的电绝缘包覆成型件(402)，覆盖所述第一电连接部(3041)和所述第二电连接部(3042)的所述主板(3061、3062)的上表面的至少一部分；
所述电气模块的特征在于，所述电绝缘包覆成型件(402)的上表面具有至少部分地位于所述第一电连接元件(3261)上方的第一空腔(C1、C1’、C1”)。
2.根据权利要求1所述的电气模块(110)，其中，所述第一空腔填充有凝胶或树脂，并且所述凝胶或树脂展现出的硬度比所述电绝缘包覆成型件(402)的硬度低，和/或，其中，所述电绝缘包覆成型件(402)至少部分地覆盖所述第一电气部件(1121)。
3.根据前述权利要求中的一项所述的电气模块(110)，其中，所述第一空腔(C1、C1’、C1”)至少部分地位于所述第一电连接元件(3261)的最高部分的上方。
4.根据前述权利要求中的一项所述的电气模块(110)，其中，所述第一电连接元件(3261)包括一个或多个条形带和/或一根或多根导线和/或一根或多根熔丝，每个所述条形带和/或每根所述导线和/或每根所述熔丝将所述第一电气部件(1121)电连接到所述第二电连接部(3042)的所述主板(3062)的上表面(3082)。
5.根据权利要求4所述的电气模块(110)，其中，所述第一电连接元件还包括焊盘(3901)，
通过使用第一焊接方法，例如使用超声波或摩擦焊接，每个金属条形带(3261)和/或每根导线和/或每根熔丝的端部被焊接到所述焊盘(3901)上，
通过使用第二焊接方法，例如使用钎焊，所述焊盘(3901)被焊接到所述第二电连接部(3042)的所述主板(3062)的上表面上，并且
使用所述第二焊接方法获得的焊料展现出的耐温性比使用所述第一焊接方法获得的焊料展现出的耐温性差。
6.根据权利要求5所述的电气模块(110)，其中，所述焊盘(3901)、以及焊接到所述焊盘(3901)上的每个金属条形带(3261)和/或每根导线和/或每根熔丝的所述端部位于所述第一空腔(C1)中。
7.根据权利要求1至5中的一项所述的电气模块(110)，其中，所述电绝缘包覆成型件完全覆盖所述第一电连接元件(3261)和所述第一电气部件(1121)。
8.根据权利要求1至5中的一项所述的电气模块(110)，其中，所述第一电连接元件(3261)的一部分位于所述第一空腔(C1’)中，并且其中所述电绝缘包覆成型件(402)覆盖所述第一电连接元件(3261)的其余部分。
9.根据前述权利要求中的一项所述的电气模块(110)，还包括：
第三电连接部(3043)，具有沿着所述主平面(PP)延伸的主板(3063)；
第二电气部件(1141)，安装在所述第二电连接部(3042)的所述主板(3062)的上表面(3082)上；以及
第二电连接元件(3262)，将所述第二电气部件(1141)电连接到所述第三电连接部(3043)的所述主板(3063)的上表面(3083)；并且
其中，所述电绝缘包覆成型件(402)覆盖所述第三电连接部(3043)的所述主板(3063)的所述上表面(3083)的至少一部分；并且
其中，所述电绝缘包覆成型件(402)的上表面具有至少部分地位于所述第二电连接元件(3262)上方的第二空腔(C2、C2’、C2”)。
10.根据权利要求9所述的电气模块(110)，其中，
所述第一电气部件(1121)和所述第二电气部件(1141)是分别被称为第一晶体管和第二晶体管的晶体管；
所述第一晶体管(1121)和所述第二晶体管(1141)通过所述第二电连接部(3042)的所述主板(3062)电连接在一起，所述第二电连接部(3042)的所述主板(3062)用于连接到电机(130)的相；
所述第一晶体管(1121)还电连接到所述第一电连接部(3041)的所述主板(3061)，所述第一电连接部(3041)的所述主板(3061)用于连接到直流电压源(102)的正极端子，并且其中
所述第三电连接部(3043)的所述主板(3063)还用于连接到所述直流电压源(102)的负极端子。
11.根据前述权利要求中的一项所述的电气模块(110)，其中，所述包覆成型件(402)使至少一个所述电连接部(304、3041、3042、3043)的主板(306、3061、3062、3063)的下表面(502、5021、5022、5023)的至少一部分暴露，并且暴露的该部分被设计为压靠在散热器(204)上。
12.一种电气系统(100)，包括散热器(206)和根据前述权利要求所述的电气模块，并且其中，所述散热器(206)与通过所述包覆成型件而暴露的所述下表面热接触。
13.一种电压转换器(104)，包括根据权利要求1至11中的任一项所述的电气模块(110)或者甚至根据权利要求12所述的电气系统(100)。
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