CN218163289U - 间隔元件以及用于功率电子器件的电路板组件 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种用于将至少一个电路板与相对置的间隔面间隔开的间隔元件(1)。间隔元件包括主体(10),该主体具有第一接触面(12)以支撑在该至少一个电路板(30)上并且具有第二接触面(14)以支撑在间隔面上。主体(10)在第一接触面(12)与第二接触面(14)之间沿主体轴线A具有间隔长度L。穿过主体(10)沿主体轴线A从第一接触面(12)至第二接触面(14)延伸有通道(16)。间隔元件(1)还包括压入元件(20)。压入元件(20)横向于主体轴线A布置在主体(10)上并且延伸越过第二接触面(14。间隔元件(1)包括导电材料,以实现至少从第一接触面(12)到压入元件的导电。此外,本申请涉及一种用于功率电子器件的电路板组件。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于将至少一个电路板与相对置的间隔面间隔开的间隔元件。本实用新型尤其涉及一种具有这样的间隔元件的用于功率电子器件的电路板组件。
背景技术
电路板或还被称为印刷电路板(printed circuit board,PCB)被用于许多技术领域,例如移动应用或固定应用中的电子设备的控制系统。在此,在电路板的一侧或两侧可以布置各种部件,例如电气部件和/或电子部件。为了给这些部件提供空间,电路板可以以间隔开的方式布置或紧固在载体元件上(例如在壳体上或壳体中)并且构成电路板组件。这样的电路板组件可以包括一个或多个间隔开的电路板。除了将电路板布置成与载体元件以及可能还与其他存在的电路板间隔开之外,在电路板组件中电路板的电磁兼容性(EMV)也具有重要意义。 EMV通常可以通过电路板与导出元件、例如载体元件的寄生耦合来实现,可以借以导出例如高频电流。在此,在尽可能长的使用寿命期间保持好的导电连接和紧固至关重要。
本实用新型的目的是可靠地提供一种在较长的使用寿命期间具有提高的EMV的电路板组件。此外,本实用新型的目的还在于提供一种间隔元件,该间隔元件能够在电路板组件的较长的使用寿命期间实现提高的EMV。
实用新型内容
本实用新型涉及一种间隔元件。本实用新型还涉及一种具有这样的间隔元件的电路板组件。
根据本实用新型的用于将至少一个电路板与相对置的间隔面间隔开的间隔元件包括主体和压入元件。主体包括第一接触面以支撑在该至少一个电路板上并且包括第二接触面以支撑在间隔面上。主体在第一接触面与第二接触面之间沿主体轴线具有间隔长度。从第一接触面至第二接触面穿过主体沿主体轴线延伸有通道。压入元件横向于主体轴线布置在主体上并且延伸越过第二接触面。此外,间隔元件包括导电材料,以实现至少从第一接触面到压入元件的导电。
通过根据本实用新型的特征可以提供多功能设计的间隔元件。多功能间隔元件不仅可以实现将一个或多个电路板间隔开,而且还可以支持在载体元件处的紧固功能以及接地电连接。可以使该至少一个电路板与相对置的间隔面间隔开主体的间隔长度。通过导电材料可以提供与该至少一个电路板和载体元件的电接触。通道为紧固器件、例如螺旋连接件的通过提供了可能的途径。由于压入元件是横向于主体轴线布置的、尤其被布置在通道的径向外部,因此可以使空间保持通畅,以使紧固元件穿过通道并且穿出第二接触面。在与紧固器件组合的情况下可以设定可靠的转矩控制以及因此设定精确的接触力。由此可以确保电路板组件的使用寿命更长。间隔面例如可以是第二电路板的表面或载体元件的表面。压入元件通过冷焊接提供进行气密接触的可能性。尤其,压入元件可以布置在通道的径向外部。压入元件可以位于主体的侧向,即位于第二接触面旁边的径向内部和/或径向外部。替代性地,压入元件可以布置在第二接触面上,即没有径向向外或径向向内突出。同样可以进行组合。在压入元件横向于主体地布置、尤其是在径向外侧布置在主体上的设计方案中,紧固和接地连接可以距离彼此更远地进行并且避免或至少降低载体元件中的对应凹口重合的风险。电路板可以承载一个或多个电子部件和/或电气部件。电路板还可以被称为印刷电路板或PCB。
在可与前述设计方案中的任一项组合的设计方案中,压入元件可以与主体轴线平行地延伸越过第二接触面。在替代性的设计方案中,压入元件可以与主体轴线倾斜地延伸越过第二接触面。
在可与前述设计方案中的任一项组合的设计方案中,压入元件可以具有四边形的截面。压入元件尤其可以具有矩形的截面。在设计方案中,压入元件可以具有带至少一个角的截面形状或多边形的截面形状。本领域技术人员针对冷焊接常用的其他截面几何形状(例如具有凹口和/或滚花的几何形状)也是可行的。在此,截面形状的一个或多个角不一定必须是精确的角,而是也可以具有较小的半径或倒棱,其被设计成保持能够利用例如具有圆形截面形状的压入凹陷来实现冷焊过程。因此,可以通过压入元件在凹口、例如载体元件的压入凹陷中实现冷焊连接,以便为与接地连接的电接触建立气密连接。
在可与前述设计方案中的任一项组合的设计方案中,主体和压入元件可以一起一体式地成形。
在可与前述设计方案中的任一项组合的设计方案中,间隔元件可以包括铜。尤其,间隔元件可以由铜、尤其铜合金制成。在设计方案中,其他导电材料如铝或铝合金也可以被包括在间隔元件中,或者间隔元件可以由铝或铝合金制成。尤其,铜所提供的导电性好。此外,铜还比许多其他材料具有更高的标准电极电势、尤其是正的标准电极电势,该标准电极电势与通常布置在电路板的接触区域中的材料(例如金或银)的标准电极电势相差较小。在标准条件下材料的氧化还原电势可以被理解为标准电极电势。
在可与前述设计方案中的任一项组合的设计方案中,间隔元件可以以冲压弯曲工艺制成。间隔元件或其几何形状大体上可以是套筒形的,其中侧向伸出有压入元件。在替代性的设计方案中,间隔元件还可以通过其他方法例如增材或减材(如铣削)制成。通过将间隔元件制成冲压弯曲件,可以以较少的时间耗费来实现成本有效的制造。此外,冲压弯曲制造能够提高交货件数。
在可与前述设计方案中的任一项组合的设计方案中,间隔元件还可以包括至少一个加强元件。该至少一个加强元件可以布置在间隔元件的外表面上。外表面可以在第一接触面与第二接触面之间延伸。根据间隔元件的设计方案和制造方案,外表面尤其可以是外侧面。尤其,外表面可以被定向成使其背离主体轴线指向。替代性地或附加地,一个或多个加强元件还可以布置在间隔元件的内表面上。内表面可以被理解为间隔元件的界定通道的表面。替代性地或附加地,该至少一个加强元件可以包括隆起部。隆起部可以从外表面向外伸出。替代性地或附加地,该至少一个加强元件可以包括凹陷。凹陷可以向内深入外表面。替代性地或附加地,该至少一个加强元件可以被冲压到间隔元件中。也就是说,该至少一个加强元件可以是径向向内或径向向外指向的凸出部和/或凹入部。该至少一个加强元件例如可以包括呈向外指向的凸出部形式的隆起部以及呈向外指向的凹入部形式的凹陷。替代性地或附加地,该至少一个加强元件可以被设计成肋状的。替代性地或附加地,该至少一个加强元件可以至少部分地在沿主体轴线的方向上和/或至少部分地在横向于、尤其周向于主体轴线的方向上在间隔元件上延伸。该至少一个加强元件尤其可以至少部分地沿间隔元件的外表面和/或内表面延伸。通过该至少加强元件可以提高间隔元件的稳定性。此外,在使用包覆注塑元件的情况下可以使包覆注塑元件更好地附着或固定在间隔元件上。
在可与前述设计方案中的任一项组合的设计方案中,第一接触面可以与主体轴线平行地并且沿该主体轴线与第二接触面相反布置。在尤其仅有一个电路板的替代性的设计方案中,第一接触面还可以被设计成相对于第二接触面倾斜。
在可与前述设计方案中的任一项组合的设计方案中,第一接触面和/或第二接触面可以包括至少一种接触材料,其标准电极电势高于主体和/或压入元件。由此,可以实现与电路板的支撑面或与间隔面的较小的电化学电压差,该支撑面或该间隔面在其接触区域中通常具有高标准电极电势的材料(例如金或银),这些材料通常布置在电路板上。通过较小的电化学电压差进而可以避免或者至少减少或延缓腐蚀,由此进而可以可靠地在较长的使用寿命期间维持好的导电性。附加地,该至少一种接触材料可以通过涂层的方式来施加。替代性地或附加地,该至少一种接触材料可以以一个或多个接触垫的形式被安置在第一接触面和/或第二接触面上。替代性地或附加地,该至少一种接触材料可以包括锡、钯、铑、银、金和/或镍。在设计方案中尤其可以实现多种不同的涂层、材料层和/或接触垫,以便减小相应相邻的材料对之间的电化学电压差。尤其,能够使用诸如镍阻挡层及银覆盖层等不同涂层,以便维持电压序列。接触材料尤其可以由锡、钯、铑、银、金和/或镍或对应的合金制成。在使用银或金作为接触材料的情况下,其尤其能够被设计成镀镍的。镀镍可以被理解为包括阻挡层的镍。由此可以避免或至少减少通过涂层中的孔隙发生腐蚀。
在可与前述设计方案中的任一项组合的设计方案中,第一接触面和/或第二接触面环形可以被设计成环形。环形尤其还可以包括具有例如中断部的环段形,即不是闭合的环。替代性地,也可以使用闭合的环形形状并且环形可以作此理解。环形也包括圆形以及椭圆形或者其他圆的或倒圆的形状。替代性地也可设想其他几何形状。
在可与前述设计方案中的任一项组合的设计方案中,可以在第一接触面和/或第二接触面上设计压入销。压入销可以从相应的接触面伸出。通过一个或多个压入销可以尤其在装配期间实现对间隔元件的定向的简化。
在可与前述设计方案中的任一项组合的设计方案中,压入元件可以延伸越过第二接触面。在此,压入元件可以形成间隔元件的第一轴向端部。附加地,间隔元件可以包括压紧面。压紧面与第一轴向端部相对置(或者说相反地)形成在压入元件上。替代性地,压紧面也可以布置在主体上。借助压紧面可以简化间隔元件或压入元件到载体元件中的压入。尤其可以通过提供与第一接触面分开的表面来防止或至少减少在压入过程中对第一接触面造成的损坏风险。在设计方案中,压紧面可以与第一接触面在横向方向上间隔开。替代性地或附加地,压紧面可以与第一接触面在轴向方向上间隔开。
本实用新型还涉及一种用于功率电子器件的电路板组件。电路板组件包括载体元件、至少一个电路板、至少一个紧固器件以及至少一个根据前述设计方案中任一项所述的间隔元件。载体元件具有至少一个紧固凹陷和至少一个压入凹陷。该至少一个电路板包括至少一个紧固凹口。该至少一个间隔元件布置在电路板与载体元件之间。该至少一个电路板经由该至少一个紧固器件紧固在载体元件上。通过位于电路板与载体元件之间的间隔元件,可以使电路板与载体元件间隔开地布置。经由紧固器件和间隔元件可以实现间隔开的紧固。经由间隔元件可以提供接地电连接。由此,可以导出高频电流并且实现该至少一个电路板的EMV接地。
在电路板组件的设计方案中,紧固器件可以被固持在紧固凹陷中。
在电路板组件的可与前述设计方案中的任一项组合的设计方案中,压入元件可以被压入到压入凹陷中。由此可以在间隔元件与载体元件之间提供尤其气密的电接触。
在电路板组件的可与前述设计方案中的任一项组合的设计方案中,紧固器件可以是螺钉。紧固凹陷可以是螺纹孔,螺钉被旋入到该螺纹孔中。该至少一个电路板可以经由螺钉的螺钉头朝向载体元件的方向被夹紧。在此,可以通过间隔元件来施加用于进行间隔的反作用力。换言之,该至少一个电路板可以被夹紧在间隔元件、尤其其第一接触面与螺钉头之间。
在电路板组件的可与前述设计方案中的任一项组合的设计方案中,压入元件和压入凹陷可以被设计成使得在压入元件的压入过程中发生冷焊接。通过冷焊接可以以简单的方式在间隔元件与载体元件之间实现气密的电接触。
在电路板组件的可与前述设计方案中的任一项组合的设计方案中,紧固凹陷和压入凹陷可以被设计成在载体元件中彼此间隔开。
在电路板组件的可与前述设计方案中的任一项组合的设计方案中,载体元件可以是电路板组件的壳体。替代性地,电路板组件还可以包括这样的壳体,即在该壳体中布置有载体元件、该至少一个电路板、该至少一个间隔元件和该至少一个紧固器件。
在电路板组件的可与前述设计方案中的任一项组合的设计方案中,载体元件可以包括铝或铝合金。载体元件尤其可以由铝或铝合金制成。在设计方案中,壳体可以包括铝或铝合金。壳体尤其可以由铝或铝合金制成。
在电路板组件的可与前述设计方案中的任一项组合的设计方案中,载体元件可以包括支撑面。支撑面可以与该至少一个电路板平行地定向。附加地,支撑面可以以与第一接触面相同的方向定向。替代性地或附加地,支撑面可以包括电绝缘层,如氧化物材料。支撑面尤其可以用氧化物层来涂覆。氧化物材料或氧化物层可以用于电绝缘。这尤其可以有利的是:电路板组件包括第一电路板和第二电路板,第二电路板支撑在支撑面上,以便实现针对第二电路板的更好的冷却作用。
在电路板组件的可与前述设计方案中的任一项组合的设计方案中,该至少一个电路板可以具有上板面和下板面。该至少一个紧固凹口可以从上板面穿过电路板延伸至下板面。附加地,该至少一个电路板可以包括第一电路板。第一接触面可以接触式地贴靠第一电路板的下板面。由此,可以在第一电路板与间隔元件之间建立电接触来使电路板在载体元件中接地。
在电路板组件的可与前一设计方案组合的设计方案中,第一电路板的下板面可以包括第一接触面区段。附加地,第一接触面区段可以以围绕该至少一个紧固凹口并且与第一接触面接触的方式布置。替代性地或附加地,第一接触面区段可以被设计成环形。第一接触面区段尤其可以被设计成带有例如中断部的环段形。在设计方案中,不同于第一接触面区段的环形设计方案的几何形状也是可行的。第一接触面区段尤其可以被设计成与第一接触面相配合,因此第一接触面布置在第一接触面区段之内。换言之,第一接触面和/或第一接触面区段可以被设计成使得第一接触面仅与第一接触面区段接触并且不与第一电路板的下板面的其他区域接触。
在电路板组件的可与前一设计方案组合的设计方案中,第一接触面区段和第一接触面可以被配置成,使得所述第一接触面区段和所述第一接触面形成具有关于其标准电极电势的最大电化学电压差为0.0 V至1.0V、尤其0.1V至0.75V并且优选地0.2V至0.5V的第一材料对。在设计方案中,第一材料对所具有的电化学电压差可以小于1.0 V、尤其小于0.75V、优选地小于0.5V并且特别优选地小于0.25V。通过第一材料对的较小的电化学电压差可以避免或者至少减少或延缓腐蚀,由此进而可以可靠地在较长的使用寿命期间维持好的导电性。
在电路板组件的可与前述两个设计方案中的任一项组合的设计方案中,第一接触面区段可以包括至少一个涂层。涂层可以包括锡、钯、铑、银、金和/或镍或由其制成。替代性地或附加地,第一接触面区段可以包括至少一个接触垫。接触垫可以包括锡、钯、铑、银、金和/ 或镍或由其制成。涂层和/或接触垫尤其可以包括具有这样的材料的合金或者由其制成。尤其可以实现多种不同的涂层或材料层,以便减小相应相邻的材料对之间的电化学电压差。在使用银或金作为接触材料的情况下,其尤其能够被设计成镀镍的。镀镍可以被理解为包括阻挡层的镍。由此可以避免或至少减少通过涂层中的孔隙发生腐蚀。
在电路板组件的可与前述设计方案中的任一项组合的设计方案中,紧固器件可以是螺钉。紧固凹陷可以是螺纹孔,螺钉被旋入到该螺纹孔中。该至少一个电路板可以经由螺钉的螺钉头朝向载体元件的方向被夹紧。该至少一个电路板还可以具有上板面和下板面。该至少一个紧固凹口可以从上板面穿过电路板延伸至下板面。附加地,该至少一个电路板可以包括第一电路板。第一接触面可以接触式地贴靠第一电路板的下板面。螺钉头可以贴靠第一电路板的上板面并且使第一电路板朝向载体元件的方向被夹紧。
在电路板组件的可与前述设计方案中的任一项组合的并且载体元件包括支撑面的设计方案中,第二接触面可以接触式地贴靠载体元件的支撑面。替代性地表述,支撑面可以与间隔面相对应。第二接触面尤其可以这样接触式地贴靠载体元件的支撑面,即通道与紧固凹陷对齐。
在电路板组件的可与前述设计方案中的任一项组合的并且该至少一个电路板包括第一电路板的设计方案中,该至少一个电路板还可以包括第二电路板。第一接触面可以接触式地贴靠第一电路板的下板面。第二电路板可以与第一电路板平行地布置。第二接触面可以接触式地贴靠第二电路板的上板面。替代性地表述,第二电路板的上板面可以与间隔面相对应。由于第一接触面贴靠第一电路板的下板面并且第二接触面贴靠第二电路板的上板面,因此这两个电路板能够在间隔长度上彼此间隔开地布置,同时可以经由间隔元件在载体元件与电路板彼此之间进行接地电连接。
在电路板组件的可与前一设计方案组合的设计方案中,第二电路板可以布置在载体元件与第二接触面之间。由此可以通过紧固器件将第二电路板固定在载体元件与间隔元件之间。
在电路板组件的可与前一设计方案组合的并且载体元件包括支撑面的设计方案中,第二电路板可以以其下板面贴靠在载体元件的支撑面上。这个设计方案尤其可以有利的是,支撑面和/或第二电路板的下板面包括氧化物材料和/或氧化物层。由此可以将第二电路板电绝缘地布置在壳体上。通过使第二电路板支撑在支撑面上,可以实现针对第二电路板的更好的散热或冷却作用。
在电路板组件的可与前述三个设计方案中的任一项组合的设计方案中,第二电路板的上板面可以包括第二接触面区段。第二接触面区段可以以围绕该至少一个紧固凹口并且与第二接触面接触的方式布置。替代性地或附加地,第二接触面区段可以被设计成环形。第二接触面区段尤其可以被设计成带有例如中断部的环段形。在设计方案中,不同于第二接触面区段的环形设计方案的几何形状也是可行的。第二接触面区段尤其可以被设计成与第二接触面相配合,因此第二接触面布置在第二接触面区段之内。换言之,第二接触面和/或第二接触面区段可以被设计成使得第二接触面仅与第二接触面区段接触并且不与第二电路板的上板面的其他区域接触。
在电路板组件的可与前一设计方案组合的设计方案中,第二接触面区段和第二接触面可以被配置成,使得所述第一接触面区段和所述第一接触面形成具有关于其标准电极电势的最大电化学电压差为0.0 V至1.0V、尤其0.1V至0.75V并且优选地0.2V至0.5V的第二材料对。在设计方案中,第二材料对所具有的电化学电压差可以小于1.0 V、尤其小于0.75V、优选地小于0.5V并且特别优选地小于0.25V。通过第二材料对的较小的电化学电压差可以避免或者至少减少或延缓腐蚀,由此进而可以可靠地在较长的使用寿命期间维持好的导电性。
在电路板组件的可与前述两个设计方案中的任一项组合的设计方案中,第二接触面区段可以包括至少一个涂层。涂层可以包括锡、钯、铑、银、金和/或镍或由其制成。替代性地或附加地,第二接触面区段可以包括至少一个接触垫。接触垫可以包括锡、钯、铑、银、金和/ 或镍或由其制成。涂层和/或接触垫尤其可以包括具有这样的材料的合金或者由其制成。尤其可以实现多种不同的涂层或材料层,以便减小相应相邻的材料对之间的电化学电压差。在使用银或金作为接触材料的情况下,其尤其能够被设计成镀镍的。镀镍可以被理解为包括阻挡层的镍。由此可以避免或至少减少通过涂层中的孔隙发生腐蚀。
在电路板组件的可与前述设计方案中的任一项组合的并且该至少一个电路板包括第一电路板和第二电路板的设计方案中,第二电路板可以具有与该至少一个紧固凹口间隔开的至少一个压入凹口。压入凹口可以与载体元件的该至少一个压入凹陷对齐。
在电路板组件的可与前一设计方案组合的设计方案中,该至少一个紧固凹口可以从上板面穿过第二电路板延伸至下板面。压入元件可以穿过压入凹口伸出并且被压入到载体元件的压入凹陷中。
在电路板组件的可与前述设计方案中的任一项组合的设计方案中,电路板组件可以包括至少两个间隔元件和至少两个紧固器件。载体元件可以具有至少两个紧固凹陷和至少两个压入凹陷。该至少一个电路板可以各具有至少两个紧固凹口。此外,该至少一个电路板经由该至少两个紧固器件被紧固在载体元件上,该至少两个紧固器件分别穿过紧固凹口、各自穿过通道并且延伸到相应的紧固凹陷中。
在电路板组件的可与前一设计方案组合的设计方案中,电路板组件还可以包括板状的包覆注塑元件。包覆注塑元件可以被紧固在该至少两个间隔元件的主体上。此外,包覆注塑元件可以与该至少一个电路板平行地延伸。这样的设计方案尤其在与间隔元件中的至少一个间隔元件上的一个或多个加强元件的组合中是有利的,因为通过加强元件可以更好地固持包覆注塑元件。通过包覆注塑元件可以尤其在装配期间实现对该至少一个电路板和间隔元件的固持和定向的简化。此外,可以通过包覆注塑元件实现针对另外的电路板、尤其中间电路板的固持。还可以通过包覆注塑元件提高电路板组件的刚度和抗振性。
在电路板组件的可与前一设计方案组合的设计方案中,包覆注塑元件可以包括塑料材料。包覆注塑元件尤其可以由塑料材料制成。塑料材料例如可以包括聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或本领域技术人员为此目的所常用的其他适合的塑料。此外,塑料材料可以通过塑料包覆注塑件的方式来施加。
在电路板组件的可与前述两个设计方案中的任一项组合的设计方案中,电路板组件还可以包括中间电路板。中间电路板可以布置在包覆注塑元件的上表面上。中间电路板尤其可以被紧固在包覆注塑元件的上表面上。附加地,中间电路板可以与该至少一个电路板平行地布置。替代性地或附加地,在该至少一个电路板包括第一电路板和第二电路板的设计方案中,中间电路板可以布置在第一电路板与第二电路板之间。在设计方案中,电路板组件还可以包括多个中间电路板,该多个中间电路板布置在一个或多个包覆注塑元件上。
本实用新型还涉及一种功率电子器件。该功率电子器件包括根据前述设计方案中的任一项所述的电路板组件。
附图说明
图1a示出示例性间隔元件的立体图;
图1b示出图1a的间隔元件的俯视图;
图2a示出具有示意性展示的包覆注塑元件的图1a的间隔元件;
图2b示出具有共用的包覆注塑元件的四个间隔元件的布置方式;
图3a以沿图1b的截面B-B的侧截面视图示出处于紧固前的状态下的具有三个电路板的示例性电路板组件;
图3b示出处于已紧固状态下的并且带有已压入的压入元件的图3a的电路板组件。
具体实施方式
在本申请的上下文中,表述“轴向地”和“轴向方向2”与主体 10或间隔元件1的主体轴线A相关。参考附图(例如参见图1a和图 1b),用附图标记2来展示主体10或间隔元件1的轴向方向2。径向方向4在此与主体10或间隔元件1的轴线A或轴向方向2相关。同样,周向或周向方向6在此与主体10或间隔元件1的轴线A或轴向方向2相关。在本申请的上下文中,切线、切线方向或术语“切向”与周向方向6相关。
在图1a和图1b中展示了示例性的间隔元件1,该间隔元件适用于将该至少一个电路板30与相对置的间隔面间隔开。根据设计方案,间隔面例如可以是第二电路板30c的表面、尤其上板面31或者是载体元件40、40a的表面、尤其支撑面46。根据图1a,间隔元件1包括主体10和压入元件20。主体10包括第一接触面12以支撑在该至少一个电路板30上并且包括第二接触面14以支撑在间隔面上。主体10 在第一接触面12与第二接触面14之间沿主体轴线A具有间隔长度L。主体10从第一接触面12延伸至第二接触面14。穿过主体10进而从第一接触面12至第二接触面14沿主体轴线A延伸有通道16。此外,主体10包括内表面和外表面13。外表面13在径向外侧在主体10上在第一接触面12与第二接触面14之间延伸。外表面13尤其还可以被称为外侧面13。尤其,外表面13可以被定向成使其背离主体轴线A 指向。内表面13可以被理解为间隔元件1的如下表面,即该表面在径向方向4上界定通道16。替代性地表述,通道16由主体10的内表面 13界定或形成。内表面替代性地还可以被称为内侧面。
压入元件20横向于主体轴线A布置在主体10上并且尤其在轴向方向2上延伸越过第二接触面14。替代性地表述,压入元件20从第一接触面12与第二接触面14之间的第一位置侧向地沿主体10延伸至第二位置,其中第二位置在轴向方向2上(从第一接触面12至第二接触面14)延伸越过第二接触面14。在此,压入元件20可以在第二位置形成间隔元件1的第一轴向端部20a。图1a的示例性的间隔元件1 的压入元件20被侧向地、尤其切向地布置在主体10上。在此,压入元件20布置在通道16的径向外部。压入元件20尤其被布置成与通道 16径向间隔开。与第一轴向端部20a相反,可以在压入元件20上形成如在图1a和图1b中示出的压紧面22。借助压紧面22可以简化间隔元件1或压入元件20到载体元件40中的压入。尤其可以通过提供与第一接触面12分开的表面(通过压紧面22)来防止或至少减少在压入过程中对第一接触面12造成的损坏风险。如在图1a和图1b中展示的,压紧面22可以与第一接触面12在横向方向和/或轴向方向2上间隔开。在所示出的示例中,压紧面22通过在间隔元件1中在轴向方向2上朝向第二接触面14的分级部形成。也就是说,示例性的压紧面 22是相对于第一接触面12轴向深入且横向偏移地布置的。压紧面22 例如也可以通过压入元件20和/或主体10中的凹口或凸肩形成。在替代性的设计方案中,还可以不设置分开的压紧面22。替代性地,压紧面22还可以布置在主体10上和/或布置在与第一接触面12相同的轴向高度上。在另外的设计方案中,压紧面22可以被涂覆,以便防止或至少减少由压入工具造成的损坏。
在替代性的设计方案中,压入元件20可以在径向方向4上或在介于径向方向4与切向方向之间的某一方向上布置在主体10上。原则上,术语“横向”或“横向方向”可以包括径向方向2和/或周向方向6并且尤其还可以是切向方向或其合向(Resultierende)。在另外的替代性的设计方案中,压入元件20也可以布置在第二接触面14上并且从该处沿轴向方向2延伸越过第二接触面14。在本公开的意义上,在轴向方向2延伸越过第二接触面14被理解为背离第一接触面12和第二接触面14的方向延伸。这尤其被理解为与如在图1a中所展示的箭头 2反向的轴向方向2。在压入元件20布置在第二接触面14上的设计方案中,压入元件20可以径向向外和/或径向向内伸出第二接触面14。然而在此有利的是,压入元件20并不或仅以较小的程度径向向内伸出,以便为穿过通道16的紧固器件50(如螺钉)提供足够的空间。
如尤其参照图1a可看出的,压入元件20可以与主体轴线A平行地延伸越过第二接触面14。替代性地表述,压入元件20与主体轴线 A平行地布置在主体10上。在替代性的设计方案中,压入元件20可以与主体轴线A倾斜地延伸越过第二接触面14。压入元件20具有四边形、尤其矩形的截面。因此,可以通过压入元件20在凹口、例如载体元件40的压入凹陷44中实现冷焊连接,以便为与接地连接的电接触建立气密连接。在设计方案中,压入元件20可以具有带至少一个角的截面形状或多边形的截面形状。本领域技术人员针对冷焊接常用的其他截面几何形状(例如具有凹口和/或滚花的几何形状)也是可行的。在此,截面形状的一个或多个角不一定必须是精确的角,而是也可以具有较小的半径或倒棱,其被设计成使得保持能够利用例如具有圆形截面形状的压入凹陷实现的冷焊接工艺。替代性地,压入元件20还可以被设计成圆的、尤其圆形或椭圆形的,并且载体元件40具有相对应地适用于冷焊接的截面几何形状,例如具有滚花(例如向内伸出的元素)的四边形几何形状或圆形几何形状。
此外,间隔元件1包括导电材料,以实现至少从第一接触面12 到压入元件20的导电。通过导电材料可以提供与该至少一个电路板 30和载体元件40的电接触。替代性地表述,一方面可以通过导电材料提供接触面12、14彼此间的电连接,并且另一方面可以通过间隔元件1提供接触面12、14与压入元件20之间的电连接。
在有利的设计方案中,间隔元件1可以由铜制成。替代性地,间隔元件1也可以仅包括铜,以便确保所说明的导电性。间隔元件1尤其可以由铜合金制成。替代性地,其他导电材料如铝或铝合金也可以被包括在间隔元件1中,或者间隔元件1可以由铝或铝合金制成。尤其,铜所提供的导电性好。此外,铜还比许多其他材料具有更高的标准电极电势、尤其是正的标准电极电势。与例如铝相比,铜与通常布置在电路板30的接触区域中的材料(例如金或银)的标准电极电势具有较小的电化学电压差。在标准条件下材料的氧化还原电势可以被理解为标准电极电势。
在有利的设计方案中,主体10和压入元件20可以一起一体式地成形。例如,间隔元件1可以以冲压弯曲工艺制成,其中形成主体10 和压入元件20。如尤其从图1a中可看到的,间隔元件1或其几何形状大体上是套筒形的,其中侧向伸出有压入元件20。套筒形的主体10还具有沿轴向方向2延伸的槽缝。这个槽缝大体上是在制造方面由于冲压弯曲工艺所引起的,然而也可以尤其在周向方向6上更小或更大地形成。槽缝也可以是最小化的或并不存在,因此形成大体上沿周向方向6闭合的套筒形的主体10。在替代性的设计方案中,间隔元件1 还可以通过其他方法例如增材或减材(如铣削)制成。通过将间隔元件1制成冲压弯曲件,可以以较少的时间耗费来实现成本有效的制造。此外,冲压弯曲制造能够以低成本提高交货件数。
通过根据本实用新型的特征可以提供多功能设计的间隔元件1。多功能间隔元件1不仅可以实现将一个或多个电路板30、30a、30b、 30c间隔开,而且还可以支持在载体元件40处的紧固功能以及接地电连接。可以使该至少一个电路板30与相对置的间隔面间隔开主体10 的间隔长度L。通道16为紧固器件50、例如螺旋连接件或螺钉的通过提供了可能的途径。由于压入元件20是横向于主体轴线A布置的、尤其被布置在通道16的径向外部,因此可以使空间保持通畅,以使紧固器件50穿过通道16并且穿出第二接触面14。在与紧固器件50组合的情况下可以设定可靠的转矩控制以及因此设定精确的接触力。由此可以确保电路板组件100的使用寿命更长。压入元件20通过冷焊接提供进行气密接触的可能性。通过将组件压入元件20与通道16或第二接触面14布置成间隔开的,紧固和接地连接可以距离彼此更远地进行并且避免或至少降低载体元件40中的对应凹口重合的风险。
在图1a和图1b的示例性的设计方案中,间隔元件1还包括三个加强元件25,这三个加强元件以凸出部的形式被冲压到间隔元件1中。在此,加强元件25中的每个加强元件均形成位于外表面13上的隆起部以及位于内表面上的对应的凹陷。加强元件25肋状地沿周向方向6 在外表面13的部分区段上延伸。替代性地,加强元件25还可以在外表面13的更大或更小的区域上延伸。一个或多个加强元件25还可以沿轴向方向2和/或沿某一方向横向地、尤其沿介于周向方向6与轴向方向2之间的某一方向在间隔元件1上延伸。一个或多个加强元件25 同样可以包括方向变换,例如波纹形状或之字形形状。尤其,一个或多个加强元件25可以至少部分地沿间隔元件1的外表面13和/或内表面延伸。在此,一个或多个加强元件25也可以以隆起部和/或凹陷的形式仅布置在外表面13上或仅布置在该内表面上。通过该至少加强元件25可以提高间隔元件1的稳定性。此外,在使用包覆注塑元件60 的情况下可以使包覆注塑元件60比间隔元件60具有光滑的外表面13 时更好地附着或固定在间隔元件1上。加强元件25或通过该加强元件被成形的凸出部还可以被称为包覆注塑凸出部,因为其还可以用于(额外地)固持任选的塑料包覆注塑件或包覆注塑元件60。即使在附图中展示了三个加强元件25,但这仅被理解为一个示例。在替代性的设计方案中,间隔元件1还可以包括仅一个、两个或多于三个的相同或不同设计的加强元件25。加强元件25可以有利地提高间隔元件1的刚度并且改善任选的包覆注塑件的附着。尽管如此,在一些(带有或没有包覆注塑元件60的)设计方案中,也可以不设置加强元件25。
第一接触面12与主体轴线A平行地并且沿该主体轴线与第二接触面14相反布置(参见图1a)。在尤其仅有一个电路板30的替代性的设计方案中,第一接触面12还可以被设计成相对于第二接触面14 倾斜。然而,平行的接触面12、14有利地促使提高系统的稳定性以及改进间隔元件1相对于该至少一个电路板30的定位。
第一接触面12和/或第二接触面14包括至少一种接触材料,其标准电极电势高于主体10和/或压入元件20。由此,可以实现与电路板30的支撑面或与间隔面的较小的电化学电压差,该支撑面或该间隔面在其接触区域中通常具有标准电极电势较高的材料(例如金或银),这些材料通常布置在电路板上。通过较小的电化学电压差可以避免或者至少减少或延缓腐蚀,由此进而可以可靠地在较长的使用寿命期间维持好的导电性。附加地,该至少一种接触材料可以通过涂层的方式来施加。替代性地或附加地,该至少一种接触材料可以以一个或多个接触垫的形式被安置在第一接触面12和/或第二接触面14上。替代性地或附加地,该至少一种接触材料可以包括锡、钯、铑、银、金和/ 或镍。在设计方案中尤其可以实现多种不同的涂层、材料层和/或接触垫,以便减小相应相邻的材料对之间的电化学电压差。在此,多种不同的涂层、材料层和/或接触垫可以进行堆叠。尤其,能够使用诸如镍阻挡层及银覆盖层等不同涂层,以便维持电压序列。接触材料尤其可以由锡、钯、铑、银、金和/或镍或对应的合金制成。在使用银或金作为接触材料的情况下,其尤其能够被设计成镀镍的。镀镍可以被理解为包括阻挡层的镍。由此可以避免或至少减少通过涂层中的孔隙发生腐蚀。
第一接触面12和第二接触面14被设计成大体上呈环形(参见图 1b)。环形尤其还可以包括具有例如中断部的环段形,即不是闭合的环。替代性地,也可以使用闭合的环形形状并且环形可以作此理解。环形也包括圆形以及椭圆形或者其他圆的或倒圆的形状。替代于优选的环形设计方案,也可设想其他的几何形状,如多边形或多角形的几何形状。环形的几何形状可以促使简化制造。此外,环形的几何形状与多角形的几何形状相比还可以减小压力负荷峰值。
在设计方案中,可以在第一接触面12和/或第二接触面14上设计一个或多个压入销(未在附图中示出)。该一个或多个压入销可以从相应的接触面12、14伸出。通过一个或多个压入销可以尤其在装配期间实现对间隔元件1的定向的简化。与相应的接触面12、14的配对面、例如是电路板30或载体元件40上的支撑面可以具有相对应的凹陷来接纳该一个或多个压入销。该一个或多个压入销例如可以被设计成四边形或圆形。与压入元件相比,压入销并不用于气密连接并且不被冷焊接。此外,压入销被设计成小得多并且仅覆盖相应的接触面12、14 的部分区段,该部分区段在直径上小于相应的接触面12、14的径向厚度。
在图3a和图3b中展示了示例性的用于功率电子器件的电路板组件100。图3a示出了处于部分装配、但尚未被紧固的状态下的电路板组件100,其中带有部分地被压入的压入元件20。图3b示出了处于紧固状态下的电路板组件100,其中带有被压入的压入元件20以及与相应的电路板30a、30c接触的第一接触面12和第二接触面14。
所展示的并且示意性简化的电路板组件100包括载体元件40,该载体元件在本示例中同时用作电路板组件100的壳体40a。此外,电路板组件100具有三个电路板30。这三个电路板30包括第一或上电路板30、30a,第二或下电路板30、30a和中间电路板30、30b。电路板30、30a、30b、30c各自具有上板面31和下板面33。在所展示的示例中,电路板30、30a、30b、30c具有多个电子部件和电气部件,其被承载在相应的上板面31上。即使这些部件在图3a和图3b中仅在第一电路板30、30a上可见,但应理解为,中间电路板30、30b和第二电路板30、30c包括同样相同和/或不同的部件。电路板30、30a、 30b、30c还可以被称为印刷电路板或PCB。原则上,术语“电路板”可以被理解为“第一电路板”、“第二电路板”以及“一个或多个中间电路板”。
中间电路板30、30b轴向地布置在第一电路板30、30a与第二电路板30、30c之间。更确切地说,中间电路板30、30b被布置在包覆注塑元件60的上表面62上。
换言之,电路板组件100包括四个间隔元件1和板状的包覆注塑元件60(参见图2a和图2b)。包覆注塑元件60被布置在间隔元件1 上的第一接触面12与第二接触面14之间。在此,相应的间隔元件1 的第一接触面12、第二接触面14和压紧面22并不被包覆注塑元件60覆盖。如尤其在图2a中所展示的,包覆注塑元件60可以完全侧向地包围间隔元件1。在替代性的设计方案中,包覆注塑元件60然而也可以仅部分侧向地包围相应的间隔元件1。包覆注塑元件60尤其可以被紧固在相应的间隔元件1的主体10上。在此,包覆注塑元件60包围加强元件25并且通过这些加强元件得到额外固持(参见图2a)。通过加强元件25除了可以提高间隔元件的稳定性之外,还可以实现对包覆注塑元件60更好的固持。
包覆注塑元件60可以包括塑料材料。尤其,包覆注塑元件60可以由塑料材料制成。塑料材料例如可以包括聚对苯二甲酸丁二醇酯 (PBT)或本领域技术人员为此目的所常用的其他适合的塑料。此外,塑料材料可以通过塑料包覆注塑件的方式来施加。包覆注塑元件60 可以被理解为在包覆注塑过程中例如通过塑料注塑成型被施加到一个间隔元件1或多个间隔元件1上的元件。在替代性的设计方案中,还可以使用预先制成的元件,该元件以例如形状配合或力配合的方式、例如通过卡扣连接而被紧固在一个或多个间隔元件1上。
包覆注塑元件60、尤其其上表面62与电路板30、30a、30b、30c 平行地延伸。如已经提及的,包覆注塑元件60被设计成板状并且具有矩形的形状。在相应的边角区域中布置有间隔元件1。因此,可以在上表面62的较大部分中为中间电路板30、30b提供空间。中间电路板因此可以如在图3a和图3b中可看出的那样被布置在包覆注塑元件60 的上表面62上。尤其,中间电路板30、30b被紧固在包覆注塑元件 60的上表面62上。中间电路板30、30b可以在相应的间隔元件1的区域中具有相对应的凹口。尤其,中间电路板30、30b可以不包括紧固凹口32和/或压入凹口34。中间电路板30、30b通过包覆注塑元件 60与间隔元件1电绝缘。可以设置有额外的电导线,其将中间电路板与例如第一电路板和/或第二电路板30、30a、30c和/或壳体40、40a 相连接。
通过包覆注塑元件60可以尤其在装配期间实现对中间电路板30、 30b和间隔元件1的固持和定向的简化。如在图2b中所展示的,包覆注塑元件60和间距保持件1构成的组装件可以与或不与中间电路板30、30b一起被预先制造或预先装配,并且然后进一步与壳体40、40,第一电路板和第二电路板30、30a、30c以及紧固器件50一起进行组装。通过包覆注塑元件60实现显著地简化装配,因为间隔元件1已经被布置在了第一电路板或第二电路板30、30a、30c上的、这些间隔元件的用于压入壳体40、40a或用于接触式布置的预定位置处。因此,例如可以将第二电路板30、30c支撑在壳体40、40a的支撑面46上。随后可以将由包覆注塑元件60与间距保持件1构成的组装件安置在壳体40、40a中并且通过压紧面22被压入,然后支撑第一电路板30、 30a并且经由紧固器件以受控的转矩将第一电路板紧固在壳体40、40a 中。除了简化装配之外,包覆注塑元件60尤其可以在移动应用的情况下提高电路板组件100的刚度和抗振性。即使在附图中展示了四个间隔元件1以及唯一的板状且矩形的包覆注塑元件60,电路板组件100 也可以包括少于或多于四个的间隔元件1。此外,包覆注塑元件60可以具有不同于矩形和/或板状的几何形状。包覆注塑元件60例如还可以被成形为多边形或圆形。包覆注塑元件60还可以是尤其在轴向方向 2上具有一个或多个凹口的框架形。代替于一个或多个间隔元件1的唯一的包覆注塑元件60,还可以各自或以分组的方式共同包括有包覆注塑元件60。即使在没有设置中间电路板30、30b的情况下,一个或多个包覆注塑元件60也可以被包含在电路板组件100中。在设计方案中,一个或多个包覆注塑元件60还可以被设计成使其成形有至少一个、例如两个或更多个平行的表面以用于布置中间电路板30、30b。这例如可以通过包覆注塑元件60中的两个或更多个板状平面来实现,这些板状平面在轴向上彼此间隔开。在另外的替代性的设计方案中,一个或多个包覆注塑元件60还可以完全被省去。替代性地表述,电路板组件60还可以不包括包覆注塑元件60。如果在这样的设计方案中没有设置替代性的器件来布置中间电路板30、30b,那么电路板组件 100可以不包括中间电路板30、30b。
由于电路板组件100布置或紧固在相应的间隔元件1处是相应相似地实施的,因此在下文中借助图3a和图3b在下文中借助间隔元件1和对应的共同作用的元件来进一步阐述其他电路板组件。在此理解的是,以下阐述也适用于带有多于或少于四个的间隔元件1和对应的共同作用的元件的电路板组件100。
针对间隔元件1,电路板组件100包括呈具有螺钉头51的螺钉50 形式的紧固器件50。载体元件40针对间隔元件1具有紧固凹陷42和与紧固凹陷间隔开的压入凹陷44。第一电路板30、30a针对间隔元件 1包括紧固凹口32。第二电路板30、30c针对间隔元件1具有紧固凹口32和与紧固凹口间隔开的压入凹口34。
电路板30、30a、30b、30c,壳体40、40a和间隔元件1的相对布置方式尤其从图3a和图3b中得出。第一电路板30、30a与第二电路板30、30c平行地布置。中间电路板30、30b同样与第一电路板30、 30a并且与第二电路板30、30c平行地布置。中间电路板30、30b轴向地布置在第一电路板30、30a与第二电路板30、30a之间。间隔元件1同样轴向地布置在第一电路板30、30a与第二电路板30、30c之间。载体元件40包括支撑面46。支撑面46与第一电路板30、30a并且与第二电路板30、30c平行地布置。在此,支撑面46可以以与第一接触面12或电路板30、30a、30b、30c中的一个电路板的上板面31 相同的方向定向。第二电路板30、30c布置在壳体40、40a中的支撑面46上。尤其,第二电路板30、30c以其下板面33贴靠在载体元件 40的支撑面46上。也就是说,第二电路板30、30c的下板面33和支撑面46尤其是平行地布置的。此外,第二接触面14和第二电路板30、 30c或其上板面31彼此平行。第一接触面12与第一电路板30、30a 的下板面33平行地布置。第二电路板30、30c轴向地布置在壳体40、 40a与间隔元件1或其主体10之间,尤其是直接布置在它们之间。间隔元件1轴向地布置在第一电路板30、30a与第二电路板30、30c之间,尤其是直接布置在它们之间。
如尤其从图3a中可看到的,第一电路板30、30a的紧固凹口32、间隔元件1的通道16、第二电路板30、30a的紧固凹口32以及紧固凹陷42相互对齐。因此,螺钉40可以被引导穿过相应的元件,其中螺钉头51支撑在第一电路板30、30a的上板面31上。紧固器件50 或螺钉50被固持在紧固凹陷42中。紧固凹陷42通过螺纹相对应地进行配置,由此螺钉50可以力配合地通过精确的转矩控制来被紧固(参见图3b)。替代性地表述,紧固凹陷42可以是螺纹孔,螺钉50被旋入到该螺纹孔中。在此,以受控的转矩将第一电路板30、30a,间隔元件1和第二电路板30、30c夹紧或紧固在壳体40、40a与螺钉头51 之间。尤其,第一电路板30、30a经由螺钉50的螺钉头51朝向载体元件40或壳体40a的方向被夹紧。在此,可以通过间隔元件1或其主体10来施加用于进行间隔的反作用力。换言之,第一电路板30、30a 可以被夹紧在间隔元件1、尤其其第一接触面12与螺钉头51之间。此外,第二电路板30、30c可以被夹紧在间隔元件1、尤其其第二接触面14与壳体40、40a或其支撑面46之间。通过第一电路板30、30a 与第二电路板30、30c之间的间隔元件1,可以将这两个电路板30、 30a、30c布置成彼此间隔开。尤其,第一接触面12接触式地贴靠第一电路板30、30a的下板面33。第二接触面14接触式地贴靠第二电路板30、30c的上板面31。因此在这个示例中,第二电路板30、30c 的上板面31与间隔面相对应,第一电路板30、30a与该间隔面间隔开地布置。经由紧固器件50可以进行间隔元件1与第一电路板30、30a 以及第二电路板30、30c的可靠的电接触。
如同样从图3a和图3b可得出的,第二电路板30、30c的压入凹口34和壳体40、40a的压入凹陷44同样彼此对齐。压入凹口34从第二电路板30、30c的上板面31轴向地穿过第二电路板30、30c延伸至第二电路板30、30c的下板面33。因此,压入元件20可以被引导穿过压入凹口34并且被压入到压入凹陷44中。也就是说,压入元件20 穿过压入凹口34伸出并且压入到载体元件40的压入凹陷44中。在此,压入元件20沿轴向方向2从第二接触面14直至第一轴向端部20a的延伸尺寸小于压入凹陷44的轴向深度,尤其是小于压入凹陷44的轴向深度与压入凹口34的轴向延伸尺寸的总和。在有利的设计方案中,压入元件20和压入凹陷44被设计成使得在压入压入元件20的过程中在压入元件20的材料与包围压入凹陷44的材料之间发生冷焊接。适用于冷焊接的几何形状和尺寸例如可以有圆形的压入凹陷44和截面为四边形的压入元件34,其中四边形的压入元件34的对角线大于圆形的压入凹陷44的直径,以便实现这两种材料的重叠并且由此实现冷焊接。通过冷焊接可以以简单的方式在间隔元件1与载体元件40或壳体40a之间实现气密的电接触。因此,可以通过间隔元件1为第一电路板30、30a和第二电路板30、30c提供接地电连接。由此,可以将高频电流从第一电路板和第二电路板30、30a、30c通过间隔元件导入壳体40、40a并且实现第一电路板和第二电路板30、30a、30c的EMV 接地。
类似于与通道16间隔开的压入元件20,紧固凹陷42和压入凹陷 44可以彼此间隔开地在载体元件40中形成。其实施方式尤其可以为,这两个凹陷42、44不重合。这两个凹陷42、44尤其可以在载体元件40的壁区段上间隔开。壁区段的最小壁厚可以介于1.0mm至5.0mm 之间。尤其,壁区段的最小壁厚可以为至少1.5mm、至少2.0mm、至少3.0mm或至少5.0mm。最小壁厚的选择尤其应取决于螺钉50 的螺纹直径或紧固凹陷42的螺纹。此外,凹陷的几何形状和尺寸可以与压入元件20以及通道16的几何形状和尺寸相匹配。前述实施方式也相似地适用于第二电路板30、30c的紧固凹口32和压入凹口34,其中任选的不同之处在于,这些凹口32、34与直径相关地不必一定要设计成与螺钉50或压入元件20接触,而是可以这样进行设计。
第一电路板30、30a的紧固凹口32从上板面31轴向地穿过第一电路板30、30a延伸至第一电路板30、30a的下板面33(参见图3a)。第二电路板30、30c的紧固凹口32从上板面31轴向地穿过第二电路板30、30c延伸至第二电路板30、30c的下板面33(参见图3a)。间隔元件1的第一接触面12接触式地贴靠第一电路板30、30a的下板面 33(参见图3b)。间隔元件1的第二接触面14接触式地贴靠第二电路板30、30c的上板面31(参见图3b)。
第一电路板30、30a的下板面33可以如在图3a中示意性展示的那样包括第一接触面区段52。第一接触面区段52以围绕第一电路板 30、30的紧固凹口32并且与第一接触面12接触的方式来布置。第一接触面区段52可以被设计成环形。第一接触面区段52尤其可以被设计成带有例如中断部的环段形。在替代性的设计方案中,不同于第一接触面区段52的环形设计方案的几何形状也是可行的。第一接触面区段52尤其可以被设计成与第一接触面12相配合,因此第一接触面12 布置在第一接触面区段52之内。换言之,第一接触面12和/或第一接触面区段52可以被设计成使得第一接触面12仅与第一接触面区段52 接触并且不与第一电路板30、30a的下板面33的其他区域接触。第一接触面区段52和第一接触面12形成第一材料对。在此,接触面区段 52和第一接触面12能够被配置成使得它们形成具有关于其标准电极电势的最大电化学电压差为0.0V至1.0V、尤其0.1V至0.75V并且优选地0.2V至0.5V的第一材料对。在设计方案中,第一材料对所具有的电化学电压差可以小于1.0V、尤其小于0.75V、优选地小于0.5V 并且特别优选地小于0.25V。通过第一材料对的较小的电化学电压差可以避免或者至少减少或延缓第一接触面12和/或第一接触面区段52 上出现的腐蚀,由此进而可以可靠地在较长的使用寿命期间维持好的导电性。第一接触面区段52可以包括至少一个涂层。涂层可以包括锡、钯、铑、银、金和/或镍或由其制成。替代性地或附加地,第一接触面区段52可以包括至少一个接触垫。接触垫可以包括锡、钯、铑、银、金和/或镍或由其制成。涂层和/或接触垫尤其可以包括具有这样的材料的合金或者由其制成。尤其可以实现多种不同的涂层或材料层,以便减小相应相邻的材料对之间的电化学电压差。在使用银或金作为接触材料的情况下,其尤其能够被设计成镀镍的。镀镍可以被理解为包括阻挡层的镍。由此可以避免或至少减少通过涂层中的孔隙发生腐蚀。第一接触面区段52和第一接触面12中的直接接触的表面在此形成第一材料对。
第二电路板30、30c的上板面31可以如在图3a中示意性地展示的那样包括第二接触面区段54。第二接触面区段54可以以围绕第二电路板30、30c的紧固凹口32并且与第二接触面14接触的方式来布置。第二接触面区段54可以被设计成环形。第二接触面区段54尤其可以被设计成带有例如中断部的环段形。在设计方案中,不同于第二接触面区段54的环形设计方案的几何形状也是可行的。第二接触面区段54尤其可以被设计成与第二接触面14相配合,因此第二接触面14 布置在第二接触面区段54之内。换言之,第二接触面12和/或第二接触面区段54可以被设计成使得第二接触面14仅与第二接触面区段54 接触并且不与第二电路板30、30c的上板面31的其他区域接触。第二接触面区段54和第二接触面14形成第二材料对。在此,第二接触面区段54和第二接触面14能够被配置成使得它们形成具有关于其标准电极电势的最大电化学电压差为0.0V至1.0V、尤其0.1V至0.75V 并且优选地0.2V至0.5V的第二材料对。在设计方案中,第二材料对所具有的电化学电压差可以小于1.0V、尤其小于0.75V、优选地小于 0.5V并且特别优选地小于0.25V。通过第二材料对的较小的电化学电压差可以避免或者至少减少或延缓在第二接触面12和/或第二接触面区段54上出现的腐蚀,由此进而可以可靠地在较长的使用寿命期间维持好的导电性。第二接触面区段54可以包括至少一个涂层。涂层可以包括锡、钯、铑、银、金和/或镍或由其制成。替代性地或附加地,第二接触面区段54可以包括至少一个接触垫。接触垫可以包括锡、钯、铑、银、金和/或镍或由其制成。涂层和/或接触垫尤其可以包括具有这样的材料的合金或者由其制成。尤其可以实现多种不同的涂层或材料层,以便减小相应相邻的材料对之间的电化学电压差。在使用银或金作为接触材料的情况下,其尤其能够被设计成镀镍的。镀镍可以被理解为包括阻挡层的镍。由此可以避免或至少减少通过涂层中的孔隙发生腐蚀。第二接触面区段54和第二接触面14中的直接接触的表面在此形成第二材料对。
载体元件40或壳体40a由铝合金制成。在替代性的设计方案中,载体元件40或壳体40a可以包括铝或铝合金或另一种金属材料或非金属材料。第二电路板30、30c支撑在其上的支撑面46包括电绝缘层。电绝缘层可以包括氧化物材料。支撑面46尤其可以用氧化物层来涂覆,以便形成电绝缘层。氧化物材料或氧化物层可以用于电绝缘。通过电绝缘层,第二电路板30、30c可以直接支撑在支撑面46上并且在表面上通过载体元件40或壳体40a来冷却。替代于支撑面上的电绝缘层或除此之外,第二电路板30、30c的下板面33可以包括电绝缘层,如氧化物材料和/或氧化物层。由此可以将第二电路板30、30c电绝缘地布置在载体元件40或壳体40a上。通过使第二电路板30、30c支撑在支撑面46上,可以实现针对第二电路板30、30c的更好的散热或冷却作用。
如已经提及的,在所展示的示例性设计方案中,载体元件40被设计为电路板组件100的壳体40a。替代性地,电路板组件100还可以包括壳体40a,载体元件40和电路板组件100的其他元件可以布置在该壳体中。
即使在详细说明中展示的电路板组件100包括三个电路板30(其中为第一电路板30、30a,第二电路板30、30c和中间电路板30、30b),本公开也考虑具有少于或多于三个的电路板30的电路板组件100。例如,电路板组件100可以不包括中间电路板30、30b。在另外的示例中,电路板组件100可以仅包括第一电路板30、30a并且不包括一个或多个中间电路板30、30b,然而也不包括在本公开的意义上支撑在支撑面46上的第二电路板30、30c。在这样的示例中,第二接触面14 可以接触式地支撑在支撑面46或其绝缘层(如果存在电绝缘层的话)上。替代性地表述,在这样的没有第二电路板30、30c的示例中,支撑面46可以与间隔面相对应。
本公开还涉及一种功率电子器件。功率电子器件可以包括一个或多个如上所述的电路板组件100。
虽然在上文描述了且在所附权利要求书中限定了本实用新型,但应该理解的是,本实用新型还能够替代性地根据如下实施方式来限定:
1.一种用于将至少一个电路板(30)与相对置的间隔面间隔开的间隔元件(1),所述间隔元件包括:
主体(10),所述主体具有第一接触面(12)以支撑在所述至少一个电路板(30)上并且具有第二接触面(14)以支撑在所述间隔面上,
其中所述主体(10)在所述第一接触面(12)与所述第二接触面(14)之间沿主体轴线(A)具有间隔长度(L),
其中穿过所述主体(10)沿所述主体轴线(A)从所述第一接触面(12)至所述第二接触面(14)延伸有通道(16);以及压入元件(20),所述压入元件横向于所述主体轴线(A) 布置在所述主体(10)上并且延伸越过所述第二接触面(14),并且其中所述间隔元件(1)包括导电材料,以实现至少从所述第一接触面(12)到所述压入元件(20)的导电。
2.根据实施方式1所述的间隔元件(1),其中所述压入元件(20) 与所述主体轴线(A)平行地延伸越过所述第二接触面(14)。
3.根据前述实施方式中任一项所述的间隔元件(1),其中所述压入元件(20)具有四边形的截面。
4.根据前述实施方式中任一项所述的间隔元件(1),其中所述主体(10)和所述压入元件(20)一起一体式地成形。
5.根据前述实施方式中任一项所述的间隔元件(1),其中所述间隔元件(1)包括铜。
6.根据实施方式5所述的间隔元件(1),其中所述间隔元件(1) 由铜、尤其铜合金制成。
7.根据前述实施方式中任一项所述的间隔元件(1),其中所述间隔元件(1)以冲压弯曲工艺制成。
8.根据前述实施方式中任一项所述的间隔元件(1),所述间隔元件还包括至少一个加强元件(25),所述至少一个加强元件布置在所述间隔元件(1)的外表面(13)上。
9.根据实施方式8所述的间隔元件(1),其中所述至少一个加强元件(25)包括隆起部,所述隆起部从所述外表面(13)向外突出。
10.根据实施方式8或9中任一项所述的间隔元件(1),其中所述至少一个加强元件(25)包括凹陷,所述凹陷向内深入所述外表面 (13)。
11.根据实施方式8至10中任一项所述的间隔元件(1),其中所述至少一个加强元件(25)被冲压到所述间隔元件(1)中。
12.根据实施方式8至11中任一项所述的间隔元件(1),其中所述至少一个加强元件(25)被设计成肋状的。
13.根据实施方式8至12中任一项所述的间隔元件(1),其中所述至少一个加强元件(25)至少部分地在沿所述主体轴线(A)的方向上和/或至少部分地在横向于、尤其周向于所述主体轴线(A)的方向上在所述间隔元件(1)上延伸。
14.根据前述实施方式中任一项所述的间隔元件(1),其中所述第一接触面(12)与所述主体轴线(A)平行地并且沿所述主体轴线与所述第二接触面(14)相反布置。
15.根据前述实施方式中任一项所述的间隔元件(1),其中所述第一接触面(12)和/或所述第二接触面(14)包括至少一种接触材料,所述至少一种接触材料的标准电极电势高于所述主体(10)和/或所述压入元件(20)。
16.根据实施方式15所述的间隔元件(1),其中所述至少一种接触材料通过涂层的方式来施加或者以一个或多个接触垫的形式被安置在所述第一接触面(12)和/或所述第二接触面(14)上。
17.根据实施方式15或16中任一项所述的间隔元件(1),其中所述至少一种接触材料包括锡、钯、铑、银、金和/或镍。
18.根据前述实施方式中任一项所述的间隔元件(1),其中所述第一接触面(12)和/或所述第二接触面(14)被设计成环形。
19.根据前述实施方式中任一项所述的间隔元件(1),其中在所述第一接触面(12)和/或所述第二接触面(14)上设计有压入销,所述压入销从相应的接触面(12,14)伸出。
20.根据前述实施方式中任一项所述的间隔元件(1),其中所述压入元件(20)延伸越过所述第二接触面(14),并且形成第一轴向端部(20a)。
21.根据实施方式20所述的间隔元件(1),所述间隔元件还包括压紧面(22),所述压紧面与所述第一轴向端部(20a)相对置地形成在所述压入元件(20)上。
22.根据实施方式21所述的间隔元件(1),其中所述压紧面(22) 与所述第一接触面(12)在横向方向(4,6)和/或轴向方向(2)上间隔开。
23.一种用于功率电子器件的电路板组件(100),所述电路板组件包括:
载体元件(40),所述载体元件具有至少一个紧固凹陷(42) 和压入凹陷(44);
至少一个电路板(30),所述至少一个电路板具有至少一个紧固凹口(32);
至少一个根据前述实施方式中任一项所述的间隔元件(1),所述至少一个间隔元件布置在所述电路板(30)与所述载体元件(40) 之间;以及
至少一个紧固器件(50),所述至少一个电路板(30)经由所紧固器件被紧固在所述载体元件(40)上。
24.根据实施方式23所述的电路板组件(100),其中所述紧固器件(50)被固持在所述紧固凹陷(42)中。
25.根据实施方式23或24中任一项所述的电路板组件(100),其中所述压入元件(20)被压入到所述压入凹陷(44)中。
26.根据实施方式23至25中任一项所述的电路板组件(100),其中所述紧固器件(50)是螺钉,其中所述紧固凹陷(42)是螺纹孔,所述螺钉被旋入到所述螺纹孔中;并且所述至少一个电路板(30)经由所述螺钉的螺钉头(51)朝向所述载体元件(40)的方向被夹紧。
27.根据实施方式23至26中任一项所述的电路板组件(100),其中所述压入元件(20)和所述压入凹陷(44)被设计成使得在压入所述压入元件(20)的过程中发生冷焊接。
28.根据实施方式23至27中任一项所述的电路板组件(100),其中所述紧固凹陷(42)和所述压入凹陷(44)被设计成在所述载体元件(40)中彼此间隔开。
29.根据实施方式23至28中任一项所述的电路板组件(100),其中所述载体元件(40)是所述电路板组件(100)的壳体(40a)。
30.根据实施方式23至28中任一项所述的电路板组件(100),所述电路板组件还包括壳体(40a),在所述壳体中布置有所述载体元件(40)、所述至少一个电路板(30)、所述至少一个间隔元件(1) 和所述至少一个紧固器件(50)。
31.根据实施方式23至30中任一项所述的电路板组件(100),其中所述载体元件(40)包括铝或铝合金,尤其由铝或铝合金制成。
32.根据实施方式23至31中任一项所述的电路板组件(100),其中所述载体元件(40)包括支撑面(46),所述支撑面是与所述至少一个电路板(30)平行地定向的。
33.根据实施方式32所述的电路板组件(100),其中所述支撑面(46)是以与所述第一接触面(12)相同的方向定向的。
34.根据实施方式32或33中任一项所述的电路板组件(100),其中所述支撑面(46)包括氧化物材料,尤其,其中所述支撑面(46) 涂覆有氧化物层。
35.根据实施方式23至34中任一项所述的电路板组件(100),其中所述至少一个电路板(30)具有上板面(31)和下板面(33),其中所述至少一个紧固凹口(32)从所述上板面(31)穿过所述电路板(30)延伸至所述下板面(33)。
36.根据实施方式35所述的电路板组件(100),其中所述至少一个电路板(30)包括第一电路板(30a),并且其中所述第一接触面 (12)接触式地贴靠所述第一电路板(30a)的下板面(33)。
37.根据实施方式36所述的电路板组件(100),其中所述第一电路板(30a)的下板面(33)包括第一接触面区段(52),所述第一接触面区段以围绕所述至少一个紧固凹口(32)并且与所述第一接触面(12)接触的方式布置。
38.根据实施方式37所述的电路板组件(100),其中所述第一接触面区段(52)和所述第一接触面(12)被配置成,使得所述第一接触面区段和所述第一接触面形成具有关于其标准电极电势的最大电化学电压差为0.0V至1.0V、尤其0.1V至0.75V并且优选地0.2V 至0.5V的第一材料对。
39.根据实施方式37或38中任一项所述的电路板组件(100),其中所述第一接触面区段(52)包括至少一个涂层或至少一个接触垫,所述至少一个涂层或所述至少一个接触垫包括锡、钯、铑、银、金和/ 或镍或由其制成。
40.根据至少从属于实施方式26和实施方式36的前述实施方式中任一项所述的电路板组件(100),其中所述螺钉头(51)贴靠所述第一电路板(30a)的上板面(31)并且使所述第一电路板朝向所述载体元件(40)的方向被夹紧。
41.根据实施方式32至40中任一项所述的电路板组件(100),其中所述第二接触面(14)接触式地贴靠所述载体元件(40)的支撑面(46)。
42.根据实施方式36至41中任一项所述的电路板组件(100),其中所述至少一个电路板(30)包括第二电路板(30c),所述第二电路板与所述第一电路板(30a)平行布置,并且其中所述第二接触面(14) 接触式地贴靠所述第二电路板(30c)的上板面(31)。
43.根据实施方式42所述的电路板组件(100),其中所述第二电路板(30c)布置在所述载体元件(40)与所述第二接触面(14)之间。
44.根据至少从属于实施方式32的实施方式43所述的电路板组件(100),其中所述第二电路板(30c)以其下板面(33)贴靠所述载体元件(40)的支撑面(46)。
45.根据实施方式42至44中任一项所述的电路板组件(100),其中所述第二电路板(30c)的上板面(31)包括第二接触面区段(54),所述第二接触面区段以围绕所述至少一个紧固凹口(32)并且与所述第二接触面(14)接触的方式布置。
46.根据实施方式45所述的电路板组件(100),其中所述第二接触面区段(54)和所述第二接触面(14)被配置成,使得所述第一接触面区段和所述第一接触面形成具有关于其标准电极电势的最大电化学电压差为0.0V至1.0V、尤其0.1V至0.75V并且优选地0.2V 至0.5V的第二材料对。
47.根据实施方式45或46中任一项所述的电路板组件(100),其中所述第二接触面区段(54)包括涂层或接触垫,所述涂层或所述接触垫包括锡、钯、铑、银、金和/或镍或由其制成。
48.根据实施方式42至47中任一项所述的电路板组件(100),其中所述第二电路板(30c)具有与所述至少一个紧固凹口(32)间隔开的至少一个压入凹口(34),所述至少一个压入凹口与所述载体元件(40)的所述至少一个压入凹陷(44)对齐。
49.根据实施方式48所述的电路板组件(100),其中所述至少一个压入凹口(34)从所述上板面(31)穿过所述第二电路板(30c) 延伸至所述下板面(33),并且,其中所述压入元件(20)穿过所述压入凹口(34)伸出并且被压入到所述载体元件(40)的压入凹陷(44)中。
50.根据实施方式23至49中任一项所述的电路板组件(100),其中所述电路板组件(100)包括至少两个间隔元件(1)和至少两个紧固器件(50),其中所述载体元件(40)具有至少两个紧固凹陷(42) 和至少两个压入凹陷(44),其中所述至少一个电路板(30)各具有至少两个紧固凹口(32),并且其中所述至少一个电路板(30)经由所述至少两个紧固器件(50)被紧固在所述载体元件(40)上,所述至少两个紧固器件分别穿过紧固凹口(32)、各自穿过通道(16)并且延伸到相应的紧固凹陷(42)中。
51.根据实施方式50所述的电路板组件(100),所述电路板组件还包括板状的包覆注塑元件(60),所述包覆注塑元件被紧固在所述至少两个间隔元件(1)的主体(10)上并且与所述至少一个电路板 (30)平行地延伸。
52.根据实施方式51所述的电路板组件(100),其中所述包覆注塑元件(60)包括塑料材料。
53.根据实施方式51或52中任一项所述的电路板组件(100),所述电路板组件还包括中间电路板(30b),所述中间电路板被布置、尤其被紧固在所述包覆注塑元件(60)的上表面(62)上。
54.根据实施方式53所述的电路板组件(100),其中所述中间电路板(30b)与所述至少一个电路板(30)平行地布置。
55.一种功率电子器件,所述功率电子器件具有根据前述实施方式23至54中任一项所述的电路板组件(100)。
附图标记清单
A 主体轴线;
L 间隔长度;
1 间隔元件;
2 轴向方向;
4 径向方向;
6 周向方向;
10 主体;
12 第一接触面;
13 外表面;
14 第二接触面;
16 通道;
20 压入元件;
20a 第一轴向端部;
22 压紧面;
25 加强元件;
30 电路板;
30a 第一电路板;
30b 中间电路板;
30c 第二电路板;
31 上板面;
32 紧固凹口;
33 下板面;
34 压入凹口;
40 载体元件;
40a 壳体;
42 紧固凹陷;
44 压入凹陷;
46 支撑面;
50 紧固器件/螺钉;
51 螺钉头;
52 第一接触面区段;
54 第二接触面区段;
60 包覆注塑元件;
62 上表面;
100 电路板组件。
Claims (15)
1.一种用于将至少一个电路板(30)与相对置的间隔面间隔开的间隔元件(1),所述间隔元件包括:
主体(10),所述主体具有第一接触面(12)以支撑在所述至少一个电路板(30)上并且具有第二接触面(14)以支撑在所述间隔面上,
所述主体(10)沿主体轴线(A)在所述第一接触面(12)与所述第二接触面(14)之间具有间隔长度(L),
通道(16)沿所述主体轴线(A)从所述第一接触面(12)至所述第二接触面(14)延伸穿过所述主体(10);以及
压入元件(20),所述压入元件横向于所述主体轴线(A)布置在所述主体(10)上并且延伸越过所述第二接触面(14),并且
所述间隔元件(1)包括导电材料,以实现至少从所述第一接触面(12)到所述压入元件(20)的导电。
2.根据权利要求1所述的间隔元件(1),其特征在于,所述间隔元件(1)包括铜。
3.根据权利要求1所述的间隔元件(1),其特征在于,所述间隔元件(1)以冲压弯曲工艺制成。
4.根据权利要求1所述的间隔元件(1),其特征在于,所述间隔元件还包括至少一个加强元件(25),所述至少一个加强元件布置在所述间隔元件(1)的外表面(13)上。
5.根据权利要求1所述的间隔元件(1),其特征在于,所述第一接触面(12)和/或所述第二接触面(14)包括至少一种接触材料,所述至少一种接触材料与所述主体(10)和/或所述压入元件(20)相比具有较高的标准电极电势。
6.根据权利要求1所述的间隔元件(1),其特征在于,所述压入元件(20)延伸越过所述第二接触面(14)并且形成第一轴向端部(20a),并且所述间隔元件还包括压紧面(22),所述压紧面与所述第一轴向端部(20a)相对置地形成在所述压入元件(20)上。
7.一种用于功率电子器件的电路板组件(100),所述电路板组件包括:
载体元件(40),所述载体元件具有至少一个紧固凹陷(42)和压入凹陷(44);
至少一个电路板(30),所述电路板具有至少一个紧固凹口(32);
至少一个根据前述权利要求中任一项所述的间隔元件(1),所述间隔元件布置在所述电路板(30)与所述载体元件(40)之间;以及
至少一个紧固器件(50),所述至少一个电路板(30)经由所紧固器件被紧固在所述载体元件(40)上。
8.根据权利要求7所述的电路板组件(100),其特征在于,所述压入元件(20)被压入到所述压入凹陷(44)中。
9.根据权利要求7所述的电路板组件(100),其特征在于,所述紧固器件(50)是螺钉,所述紧固凹陷(42)是螺纹孔,所述螺钉被旋入到所述螺纹孔中;并且所述至少一个电路板(30)经由所述螺钉的螺钉头(51)朝向所述载体元件(40)的方向被夹紧。
10.根据权利要求7所述的电路板组件(100),其特征在于,所述压入元件(20)和所述压入凹陷(44)被设计成使得在压入所述压入元件(20)的过程中发生冷焊接。
11.根据权利要求9所述的电路板组件(100),其特征在于,所述至少一个电路板(30)具有上板面(31)和下板面(33),所述至少一个紧固凹口(32)从所述上板面(31)穿过所述电路板(30)延伸至所述下板面(33)。
12.根据权利要求11所述的电路板组件(100),其特征在于,所述至少一个电路板(30)包括第一电路板(30a),并且所述第一接触面(12)接触式地贴靠在所述第一电路板(30a)的下板面(33)上。
13.根据权利要求12所述的电路板组件(100),其特征在于,所述第一电路板(30a)的下板面(33)包括第一接触面区段(52),所述第一接触面区段以围绕所述至少一个紧固凹口(32)并且与所述第一接触面(12)接触的方式布置,并且所述第一接触面区段(52)和所述第一接触面(12)被配置成,使得所述第一接触面区段和所述第一接触面形成具有关于其标准电极电势的最大电化学电压差为0.0V至1.0V的第一材料对。
14.根据权利要求12所述的电路板组件(100),其特征在于,所述螺钉头(51)贴靠在所述第一电路板(30a)的上板面(31)上并且将所述第一电路板朝向所述载体元件(40)的方向夹紧。
15.根据权利要求12所述的电路板组件(100),其特征在于,所述至少一个电路板(30)包括第二电路板(30c),所述第二电路板与所述第一电路板(30a)平行布置,并且所述第二接触面(14)接触式地贴靠在所述第二电路板(30c)的上板面(31)上。
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