DE102011075442A1

DE102011075442A1 - Circuit board for e.g. MOSFET in hybrid car, has support structure comprising recess for receiving current conductor, where current conductor is formed as mold part and arranged in recess of support structure

Info

Publication number: DE102011075442A1
Application number: DE201110075442
Authority: DE
Inventors: Roland Brey; Andreas Bernhardt; Manfred Pollinger
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2011-05-06
Filing date: 2011-05-06
Publication date: 2012-07-12

Abstract

The board (1) has a support structure comprising a recess (3) for receiving a current conductor (4). The current conductor is formed as mold part and arranged in the recess of the support structure. The current conductor is formed as a solid flat conductor with a rectangular section. The current conductor conducts current with current values above 500 amperes. The current conductor is projected via a side boundary of the support structure. The current conductor is arranged such that current flow is directed vertically to a side surface.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leiterplatte für elektrische Bauelemente, welche insbesondere zur Leitung von Strömen mit Stromstärken über 500 Ampere geeignet ist und beispielsweise in Kraftfahrzeugen mit Hybrid- oder Elektroantrieb zum Einsatz kommt.The invention relates to a printed circuit board for electrical components, which is particularly suitable for the conduction of currents with currents above 500 amperes and is used for example in motor vehicles with hybrid or electric drive.

Im Bestreben, den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemissionen moderner Kraftfahrzeuge weiter zu reduzieren, kommen zunehmend Elektromotoren zur Unterstützung einer Brennkraftmaschine oder zum selbstständigen Antrieb des Kraftfahrzeugs zum Einsatz. Zur Versorgung der Elektromotoren mit elektrischer Energie sind elektrochemische und/oder elektrostatische Energiespeicher vorgesehen. Zur Darstellung der nötigen Antriebsleistung können dabei Ströme mit Stromstärken von mehreren hundert bis über tausend Ampere zwischen dem Energiespeicher und dem Elektromotor fließen.In an effort to further reduce the fuel consumption and pollutant emissions of modern motor vehicles, electric motors are increasingly used to support an internal combustion engine or to drive the motor vehicle autonomously. To supply the electric motors with electrical energy electrochemical and / or electrostatic energy storage are provided. To represent the necessary drive power while currents with currents of several hundred to more than a thousand amps can flow between the energy storage and the electric motor.

Derart hohe Stromstärken erfordern eine entsprechend ausgebildete Steuer- und Schaltungselektronik. Das Zu- und Abschalten des Stromflusses erfolgt dabei häufig mittels sogenannter Leistungs-MOSFETs, welche zusammen mit den entsprechend ausgebildeten Stromleitungen separat von der eigentlichen Steuerelektronik angeordnet ist, und mit dieser über elektrische Leitungen verbunden werden muss.Such high currents require appropriately designed control and switching electronics. The switching on and off of the current flow is often carried out by means of so-called power MOSFETs, which is arranged together with the correspondingly formed power lines separately from the actual control electronics, and must be connected to this via electrical lines.

Als nachteilig haben sich hierbei der relativ große Platzbedarf, die zeitlich und kostenmäßig aufwendige Verbindung der Steuerelektronik mit der Schaltungselektronik und die Störungsempfindlichkeit aufgrund unterbrochener Steuerleitungen erwiesen.A disadvantage here have the relatively large footprint, the time and cost complex connection of the control electronics with the electronic circuit and the disturbance sensitivity due to broken control lines proven.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Leiterplatte für elektrische Bauelemente bereitzustellen, welche sich durch einen kompakten Aufbau, geringe Kosten und eine hohe Betriebssicherheit auszeichnet.It is therefore an object of the present invention to provide a printed circuit board for electrical components, which is characterized by a compact design, low cost and high reliability.

Diese Aufgabe wird durch die Leiterplatte gemäß dem Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.This object is achieved by the circuit board according to claim 1. Advantageous embodiments of the invention are described in the dependent claims.

Eine Leiterplatte gemäß dem Anspruch 1 weist einen Trägerkörper mit zumindest einer Ausnehmung zur Aufnahme eines Stromleiters auf. Die Leiterplatte weist mindestens einen Stromleiter auf, welcher als Formteil ausgebildet und in der Ausnehmung des Trägerkörpers angeordnet ist.A printed circuit board according to claim 1 has a carrier body with at least one recess for receiving a current conductor. The printed circuit board has at least one current conductor, which is formed as a molded part and arranged in the recess of the carrier body.

Die der Erfindung zugrunde liegende Idee ist darin zu sehen, einen für große Stromstärken ausgebildeten Stromleiter in den Trägerkörper bzw. Grundkörper der Leiterplatte für elektrische Bauteile zu integrieren. Um auch Ströme mit sehr hohen Stromstärken von mehreren hundert bis über tausend Amper leiten zu können, ist der Stromleiter dabei als Formteil, beispielsweise mit rechteckigem Querschnitt, ausgebildet. Vorzugsweise besteht der Stromleiter aus Kuper oder einer Kupferlegierung. Für die Integration in den Grundkörper bzw. den Trägerkörper der Leiterplatte ist diese mit einer Ausnehmung versehen, welche den Stromleiter zumindest teilweise aufnimmt. Das sich ergebende Konstrukt, bestehend aus dem Trägerkörper und dem integrierten Stromleiter, stellt die Basis der Leiterplatte dar, auf der dann Leistungselektronik, Leistungsschalter (MOS-FETs) und weitere elektrische Bauelemente (beispielsweise Steuer- und Messelektronik) mit unterschiedlichen Spannungs- und Stromstärkenniveaus zusammen angeordnet werden können. Durch die Integration des Stromleiters in den Trägerkörper der Leiterplatte kann dieser durch auf der Leiterplatte befindliche elektrische Bauelemente unter Vermeidung von Kabelverbindungen unmittelbar kontaktiert werden. Die Leiterplatte ermöglicht somit ein sehr kompaktes Konstrukt, welches sich durch eine Integrationsdichte, geringen Bauraum, eine hohe Betriebssicherheit und kostengünstige Herstellung auszeichnet.The idea underlying the invention is to be seen in integrating a trained for large currents current conductor in the carrier body or body of the circuit board for electrical components. In order to be able to conduct currents with very high currents of several hundred to more than a thousand amperes, the current conductor is designed as a molded part, for example with a rectangular cross section. Preferably, the conductor consists of copper or a copper alloy. For integration into the main body or the carrier body of the printed circuit board this is provided with a recess which receives the conductor at least partially. The resulting construct, consisting of the carrier body and the integrated current conductor, forms the basis of the printed circuit board, on which then power electronics, power switches (MOS-FETs) and other electrical components (such as control and measuring electronics) with different voltage and current levels together can be arranged. As a result of the integration of the current conductor into the carrier body of the printed circuit board, it can be contacted directly by electrical components located on the printed circuit board while avoiding cable connections. The circuit board thus allows a very compact construct, which is characterized by an integration density, small space, high reliability and cost-effective production.

In einer Ausgestaltung der Leiterplatte nach Anspruch 2 kann die mindestens eine Ausnehmung als Vertiefung oder als Durchbruch ausgebildet sein.In one embodiment of the printed circuit board according to claim 2, the at least one recess may be formed as a recess or as an opening.

Bei einer Ausgestaltung der Ausnehmung als Vertiefung ist der Stromleiter an einer Seite durch den Trägerkörper bedeckt, während er auf einer gegenüberliegenden Seite freiliegt. Auf diese Weise ist auf einer Seite eine Kontaktierung leicht möglich, während auf der anderen Seite eine elektrische Isolation sichergestellt wird. Im Falle einer Ausbildung der Ausnahme als Durchbruch liegt der Stromleiter auf zwei gegenüberliegenden Seiten frei. Auf diese Weise ist eine beidseitige Kontaktierung des Stromleiters möglich. Alternativ ist auf einer Seite eine elektrische Kontaktierung durch Bauelemente und auf der gegenüberliegenden Seite eine thermisch leitende Anbindung an eine Wärmesenke zur Kühlung des Stromleiters möglich.In one embodiment of the recess as a recess, the current conductor is covered on one side by the carrier body, while it is exposed on an opposite side. In this way, a contact is easily possible on one side, while on the other side electrical insulation is ensured. In the case of a breakout exception, the conductor is exposed on two opposite sides. In this way, a two-sided contacting of the conductor is possible. Alternatively, on one side electrical contacting by components and on the opposite side a thermally conductive connection to a heat sink for cooling the conductor possible.

In den Ausgestaltungen der Leiterplatte nach den Ansprüchen 3 und 4 ist der mindestens eine Stromleiter als massiver Flachleiter mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet und ermöglicht eine Leitung von Strom mit Stromstärkten über 500 Ampere.In the embodiments of the printed circuit board according to claims 3 and 4, the at least one conductor is formed as a solid flat conductor with a rectangular cross-section and allows a line of electricity with currents above 500 amperes.

Derartige Formteile mit rechteckigem Querschnitt lassen sich kostengünstig aus Strangprofilen oder durch einfache Stanzverfahren herstellen.Such shaped parts with a rectangular cross-section can be inexpensively produced from extruded profiles or by simple punching.

In einer Ausgestaltung der Leiterplatte nach Anspruch 5 ist die Form der mindestens einen Ausnehmung an die Form des Stromleiters, welche in der jeweiligen Ausnahme angeordnet ist, angeglichen.In one embodiment of the printed circuit board according to claim 5, the shape of the at least one Recess adapted to the shape of the conductor, which is arranged in the respective exception.

Idealerweise ist die Form der Ausnehmung an die Form des aufgenommenen Stromleiters soweit angeglichen, dass praktisch kein Spalt bzw. keine Fuge vorhanden ist. Auf diese Weise ist eine sichere und lagefeste Fixierung des Stromleiters in der Aufnahme möglich.Ideally, the shape of the recess is adapted to the shape of the recorded conductor so far that virtually no gap or no joint is present. In this way, a secure and secure position fixation of the conductor in the recording is possible.

In einer Ausgestaltung der Leiterplatte nach Anspruch 6 ragt der mindestens eine Stromleiter über eine Seitenbegrenzung des Trägerkörpers hinaus.In one embodiment of the printed circuit board according to claim 6, the at least one current conductor protrudes beyond a side boundary of the carrier body.

Bei dieser Ausgestaltung können die Stromleiter in ein Steckergehäuse integriert und von außen leicht mittels Steckkontakte angeschlossen werden.In this embodiment, the conductors can be integrated into a connector housing and easily connected from the outside by means of plug contacts.

In einer Ausgestaltung der Leiterplatte nach Anspruch 7 weist diese zumindest eine Seitenfläche auf, auf der die Leiterplatte mit den elektrischen Bauelementen bestückt werden kann, wobei der mindestens eine Stromleiter derart angeordnet ist, dass bei Stromfluss der Stromvektor senkrecht zu der Flächennormale der Seitenfläche gerichtet ist.In one embodiment of the printed circuit board according to claim 7, this has at least one side surface on which the circuit board can be equipped with the electrical components, wherein the at least one conductor is arranged such that when current flow, the current vector is directed perpendicular to the surface normal of the side surface.

In einer Ausgestaltung der Leiterplatte nach Anspruch 8 weist diese mehrere elektrische Bauelemente und eine Schicht aus elektrisch isolierendem Material auf, welche den Trägerkörper bzw. den Grundkörper und den mindestens einen Stromleiter zumindest teilweise bedeckt. Die Schicht aus isolierendem Material weist zumindest einen Durchbruch auf, durch den zumindest eines der elektrischen Bauelemente mit dem Stromleiter elektrisch verbunden ist.In one embodiment of the printed circuit board according to claim 8, this has a plurality of electrical components and a layer of electrically insulating material which at least partially covers the carrier body or the base body and the at least one conductor. The layer of insulating material has at least one opening through which at least one of the electrical components is electrically connected to the current conductor.

Die Durchbrüche können flächig gefräst, oder mechanisch oder lasertechnisch mit unterschiedlichen Durchmessern gebohrt werden. Die Durchbrüche können daher verschiedenste Anwendungsfälle angepasst werden. Damit ist eine sehr leichte und individuell anpassbare elektrische Anbindung der Bauelemente an den/die Stromleiter möglich.The openings can be milled flat, or drilled mechanically or lasertechnisch with different diameters. The breakthroughs can therefore be adapted to a wide variety of applications. This makes possible a very light and individually adaptable electrical connection of the components to the conductor (s).

In einer Ausgestaltung der Leiterplatte nach Anspruch 9 weist diese mindestens zwei Stromleiter auf, welche als Formteil ausgebildet sind und jeweils in einer Ausnehmung des Trägerkörpers angeordnet sind. Bei zumindest einem der elektrischen Bauelemente handelt es sich um einen Halbleiterschalter (Leistungsschalter), beispielsweise einen MOSFET, der mit den zwei Stromleitern elektrisch gekoppelt.In one embodiment of the printed circuit board according to claim 9, this has at least two current conductors, which are formed as a molded part and are each arranged in a recess of the carrier body. At least one of the electrical components is a semiconductor switch (power switch), for example a MOSFET, which is electrically coupled to the two current conductors.

Durch diese Konstruktion ist ein zuverlässiges und schnelles Schalten des Stromflusses zwischen den zwei Stromleitern möglich. Die elektrische Anbindung des MOSFET zu den Stromleitern ist sehr kurz, wodurch sich eine hohe Betriebssicherheit und sehr schnelle Reaktionszeiten ergeben.This design allows reliable and fast switching of the current flow between the two conductors. The electrical connection of the MOSFET to the conductors is very short, resulting in high reliability and very fast response times.

In einer Ausgestaltung der Leiterplatte nach Anspruch 10 weist diese eine Steuerelektronik zur Steuerung zumindest eines der elektrischen Bauelemente auf.In one embodiment of the printed circuit board according to claim 10, this has an electronic control system for controlling at least one of the electrical components.

Durch die hochintegrierte Bauform, d. h. die Integration des Stromleiters, gegebenenfalls Halbleiterschalter und einer Steuerelektronik in einer Leiterplatte, kann der Bauraum weiter verringert und die Betriebssicherheit durch den Wegfall von Kabelverbindungen verbessert werden. Die Steuerelektronik kann beispielsweise auch dazu dienen, die Schaltvorgänge der Halbleiterschalter (MOSFET) zu steuern.Due to the highly integrated design, d. H. the integration of the conductor, optionally semiconductor switch and control electronics in a circuit board, the space can be further reduced and the reliability can be improved by eliminating cable connections. The control electronics can also serve, for example, to control the switching operations of the semiconductor switches (MOSFET).

In einer Ausgestaltung der Leiterplatte nach Anspruch 11 weist diese eine Schicht aus elektrisch leitendem Material auf, welche auf der elektrisch isolierenden Schicht aufgebracht und als elektrische Leiterstruktur ausgebildet ist, über die zumindest ein Teil der elektrischen Bauelemente elektrisch verbunden sind.In one embodiment of the printed circuit board according to claim 11, this has a layer of electrically conductive material, which is applied to the electrically insulating layer and formed as an electrical conductor structure over which at least a portion of the electrical components are electrically connected.

Auf diese Weise entsteht eine hochintegrierte Leiterplatte, bei welcher einerseits hohe elektrische Leistungen bzw. große Ströme geleitet und gesteuert werden können, andererseits aber auch elektronische Baugruppen bei wesentlich geringeren Stromstärken und elektrischen Leistungen angeordnet und untereinander verbunden werden können. Die elektrisch leitende Schicht kann beispielsweise aufgedampft oder aufgalvanisiert sein und besteht vorzugsweise aus Kupfer.In this way, a highly integrated circuit board, in which on the one hand high electrical power and large currents can be routed and controlled, but on the other hand also electronic assemblies can be arranged at much lower levels of current and electrical power and interconnected. The electrically conductive layer may for example be vapor-deposited or galvanized and is preferably made of copper.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind:In the following the invention will be explained in more detail by means of embodiments with reference to the attached figures. In the figures are:

1 ein Ausführungsbeispiel einer Leiterplatte in einer Draufsicht; 1 an embodiment of a circuit board in a plan view;

2A ein Querschnitt der Leiterplatte in einer ersten Variante; 2A a cross section of the circuit board in a first variant;

2B ein Querschnitt der Leiterplatte in einer zweiten Variante; 2 B a cross section of the circuit board in a second variant;

3A bis 3C verschiedene Darstellungen eines Stromleiters der Leiterplatte 3A to 3C various representations of a conductor of the circuit board

Der Aufbau eines Ausführungsbeispiels einer Leiterplatte 1 für elektrische Bauelemente ist in den 1, 2a und 2b schematisch dargestellt. In 1 ist die Leiterplatte 1 in einer Draufsicht dargestellt. Die 2a und 2b stellen schematische Querschnitte entlang der Linie A-A in 1 dar und zeigen Varianten des inneren Aufbaus der Leiterplatte 1.The structure of an embodiment of a printed circuit board 1 for electrical components is in the 1 . 2a and 2 B shown schematically. In 1 is the circuit board 1 shown in a plan view. The 2a and 2 B represent schematic cross sections along the line AA in 1 represent and show variants of the internal structure of the circuit board 1 ,

Die Leiterplatte 1 umfasst einen Trägerkörper 2, den eigentlichen Grundkörper, welcher aus elektrisch isolierendem Material, vorteilhafterweise aus faserverstärktem Kunststoff, hergestellt ist. In dem Trägerkörper 2 sind eine oder mehrere Ausnehmungen 3 zur Aufnahme von jeweils einem Stromleiter 4 ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel weist der Trägerkörper 2 drei Ausnehmungen 3 zur Aufnahme von jeweils einem Stromleiter 4 auf.The circuit board 1 comprises a carrier body 2 , the actual body, which is made electrically insulating material, advantageously made of fiber-reinforced plastic. In the carrier body 2 are one or more recesses 3 for receiving one conductor each 4 educated. In the exemplary embodiment, the carrier body 2 three recesses 3 for receiving one conductor each 4 on.

In der in 2A dargestellten Variante ist die Ausnehmung 3 als Vertiefung im Trägerkörper 2 ausgebildet. Die Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der in die Ausnehmung 3 eingelegte Stromleiter 4 an seiner den Trägerkörper 2 zugewandten Seite durch Material des Trägerkörpers 2 elektrisch isoliert ist. Eine als Vertiefung ausgestellte Ausnehmung 3 kann beispielsweise schon bei der Herstellung des Trägerkörpers 2 oder durch nachträgliches Ausfräsen realisiert werden.In the in 2A variant shown is the recess 3 as a depression in the carrier body 2 educated. The embodiment has the advantage that in the recess 3 inserted conductors 4 at its the carrier body 2 facing side by material of the carrier body 2 is electrically isolated. A recessed recess 3 For example, already in the production of the carrier body 2 or be realized by subsequent milling.

In einer zweiten, in 2B dargestellten Variante der Leiterplatte 1 sind die Ausnehmungen 3 als Durchbrüche im Trägerkörper 2 ausgebildet. Die in die Ausnehmungen 3 eingesetzten Stromleiter 4 sind dadurch an ihrer Ober- und Unterseite von dem Trägerkörper 2 nicht bedeckt. Auf diese Weise ist beispielsweise eine beidseitige Kontaktierung der Stromleiter 4 (beidseitig bestückte Leiterplatte) möglich. Alternativ kann der Stromleiter an einer Seite auch an eine Wärmesenke (nicht dargestellt) thermisch leitend (und elektrisch isolierend) angebracht und somit gekühlt werden.In a second, in 2 B illustrated variant of the circuit board 1 are the recesses 3 as breakthroughs in the carrier body 2 educated. The in the recesses 3 inserted conductor 4 are characterized on their top and bottom of the carrier body 2 not covered. In this way, for example, a two-sided contacting of the conductors 4 (both sides populated PCB) possible. Alternatively, the conductor can also be attached to a heat sink (not shown) on one side in a thermally conductive (and electrically insulating) manner and thus cooled.

Die Ausnehmungen 3 sind derart ausgestaltet, dass ihre Form an die äußere Form der Stromleiter 4 soweit angepasst ist, dass die Stromleiter 4 praktisch fugenfrei in die jeweilige Ausnehmung 3 des Trägerkörpers 2 eingefügt sind. Da im Ausführungsbeispiel nur sehr einfache geometrische Formen des Stromleiters 4 dargestellt sind, ist darauf hinzuweisen, dass die Stromleiter 4 und die jeweils zugehörige Ausnehmungen 3 im Trägerkörper 2 auch komplexere geometrische Formen aufweisen können.The recesses 3 are designed such that their shape to the outer shape of the conductor 4 so far adapted that the conductors 4 virtually joint-free in the respective recess 3 of the carrier body 2 are inserted. As in the embodiment, only very simple geometric shapes of the conductor 4 It should be noted that the conductors 4 and the respective associated recesses 3 in the carrier body 2 can also have more complex geometric shapes.

In den 3A bis 3C ist ein Ausführungsbeispiel eines Stromleiters 4 schematisch dargestellt. Bei dem Stromleiter handelt es sich um ein massives Formteil aus elektrisch leitendem Material, vorzugsweise Kupfer. Vorzugsweise weist der Stromleiter 4 einen rechteckigen Querschnitt auf, wie in 3B dargestellt (Querschnittsansicht des in 3A dargestellten Stromleiters entlang der Schnittlinie B-B). Der so dargestellte Flachleiter ist vorteilhafterweise so dimensioniert, dass er Strom mit Stromstärken über 500 Ampere mit bis zu über 1000 Ampere leiten kann. So kann der Stromleiter im Querschnitt (siehe 3B) beispielsweise eine Dicke von 0,5 bis 3 mm und eine Breite von 5 bis 30 mm aufweisen. Auch größere Dimensionierungen sind möglich.In the 3A to 3C is an embodiment of a conductor 4 shown schematically. The current conductor is a solid molded part made of electrically conductive material, preferably copper. Preferably, the current conductor 4 a rectangular cross-section on, as in 3B shown (cross-sectional view of in 3A illustrated conductor along the section line BB). The flat conductor so represented is advantageously dimensioned so that it can conduct current with currents above 500 amperes with up to more than 1000 amperes. Thus, the current conductor in cross section (see 3B ), for example, have a thickness of 0.5 to 3 mm and a width of 5 to 30 mm. Even larger dimensions are possible.

Wie in den 1, 2A und 2B erkennbar, kann zumindest einer der Stromleiter 4 über eine Seitenbegrenzung des Trägerkörpers 2 hinausragen. Im Ausführungsbeispiel ragen alle drei Stromleiter 4 über die linke Seitenbegrenzung des Trägerkörpers 2 hinaus, wobei sie von einem Steckergehäuse 5 umgeben sind, so dass die drei Stromleiter 4 auf einfache Weise von außen mittels eines Steckkontakts kontaktiert werden können.As in the 1 . 2A and 2 B recognizable, at least one of the current conductors 4 over a side boundary of the carrier body 2 protrude. In the exemplary embodiment, all three current conductors protrude 4 over the left side boundary of the carrier body 2 in addition to being from a connector housing 5 are surrounded, so that the three conductors 4 can be contacted in a simple manner from the outside by means of a plug contact.

Wie in den 2A und 2B weiter erkennbar ist, ist die Leiterplatte 1 auf einer Seitenfläche mit elektrischen Bauelementen 9, 9-1, 9-2 bestückt. Die in die Ausnehmungen 3 eingesetzte Stromleiter 4 sind derart angeordnet, dass bei Stromfluss der Stromvektor (in den 2A und 2B durch einen Pfeil dargestellt) senkrecht zur Flächennormale (in den 2A und 2B durch jeweils strickpunktierte Linien dargestellt) der Seitenfläche gerichtet ist.As in the 2A and 2 B is further recognizable, is the circuit board 1 on a side surface with electrical components 9 . 9-1 . 9-2 stocked. The in the recesses 3 used current conductors 4 are arranged such that when current flows the current vector (in the 2A and 2 B represented by an arrow) perpendicular to the surface normal (in the 2A and 2 B represented by respective dash-dotted lines) of the side surface is directed.

In den 2A und 2B ist ferner erkennbar, dass die Leiterplatte 3 auf einer Seitenfläche (in den 2A und 2B auf der Oberseite des Trägerkörpers) mehrere Bauelemente 9, 9-1, 9-2 aufweist. Die Leiterplatte 1 weist eine Schicht 6 aus isolierendem Material auf, welche den Trägerkörper 2 und die Stromleiter 4 zumindest teilweise bedeckt. Bei dieser elektrisch isolierenden Schicht 6 handelt es sich vorzugsweise um vorimprägnierte Fasern (in technischem Jargon auch als „Prepreg” bezeichnet), welche aus Endlosfasern und einer ungehärteten, duroplastischen Kunststoffmatrix bestehen und welche auf den Trägerkörper 2 aufgepresst werden und anschließend aushärten. In der Schicht 6 aus elektrisch isolierendem Material sind Durchbrüche 7 ausgebildet, durch welche zumindest eines der elektrischen Bauelemente 9, 9-1, 9-2 mit dem Stromleiter 4 elektrisch verbunden werden können. Die Durchbrüche 7 in der Schicht 6 aus elektrisch isolierendem Material können großflächig gefräst, oder als Sacklöcher gebohrt oder als sogenannte Microvias mittels Laser gebohrt werden.In the 2A and 2 B is also apparent that the circuit board 3 on a side surface (in the 2A and 2 B on the top of the carrier body) several components 9 . 9-1 . 9-2 having. The circuit board 1 has a layer 6 made of insulating material on which the carrier body 2 and the conductors 4 at least partially covered. In this electrically insulating layer 6 they are preferably preimpregnated fibers (also referred to in technical jargon as "prepreg"), which consist of continuous fibers and an uncured, thermosetting plastic matrix and which on the support body 2 be pressed and then cure. In the shift 6 made of electrically insulating material are breakthroughs 7 formed by which at least one of the electrical components 9 . 9-1 . 9-2 with the conductor 4 can be electrically connected. The breakthroughs 7 in the layer 6 made of electrically insulating material can be milled over a large area, drilled as blind holes or drilled as so-called microvias by laser.

Die Leiterplatte 1 weist ferner eine Schicht 8 aus elektrisch leitendem Material auf, vorzugsweise Kupfer, welche auf der Schicht aus elektrisch isolierendem Material ausgebildet ist. Die elektrisch leitende Schicht wird vorzugsweise durch einen galvanischen Prozess mit sehr dünnem Querschnitt aufgetragen und durch einen weiteren Ätzvorgang behandelt, so dass sich eine elektrische Leiterstruktur ausbildet, über welche die elektrischen Bauelemente 9, 9-1, 9-2 der Leiterplatte 1 elektrisch verbunden werden können. Die elektrische Leiterstruktur ist in 1 aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit nur durch einfache Verbindungslinien zwischen den elektrischen Bauelementen 9, 9-1, 9-2 schematisch dargestellt. Durch das Auftragen der Schicht 8 aus elektrisch leitendem Material fließt das elektrisch leitende Material auch in die Ausnehmungen 7, sodass eine Kontaktierung der Bauelemente 9, 9-1, 9-2 mit den Stromleitern 4 durch die elektrisch isolierende Schicht 6 möglich ist. Die elektrischen Bauelemente 9, 9-1, 9-2 können beispielsweise mittels Lot und einem Bestückungsprozess auf die Leiterplatte platziert und an die Leiterstruktur angebunden werden.The circuit board 1 also has a layer 8th made of electrically conductive material, preferably copper, which is formed on the layer of electrically insulating material. The electrically conductive layer is preferably applied by a galvanic process with a very thin cross section and treated by a further etching process, so that an electrical conductor structure is formed, via which the electrical components 9 . 9-1 . 9-2 the circuit board 1 can be electrically connected. The electrical conductor structure is in 1 for reasons of clarity only by simple connecting lines between the electrical components 9 . 9-1 . 9-2 shown schematically. By applying the layer 8th made of electrically conductive material, the electrically conductive material also flows into the recesses 7 so that a contacting of the components 9 . 9-1 . 9-2 with the conductors 4 through the electrically insulating layer 6 is possible. The electrical components 9 . 9-1 . 9-2 For example, they can be placed on the printed circuit board by means of solder and an assembly process and connected to the conductor structure.

Bei zumindest einem der elektrischen Bauelemente 9, 9-1, 9-2 handelt es sich um einen Halbleiterschalter 9-1 in Form eines MOSFETs welcher über die Durchbrüche 7 in der elektrisch isolierenden Schicht 6 mit zwei Stromleitern 4 elektrisch verbunden ist. Durch die MOSFETs 9-1 kann der Stromfluss zwischen den Stromleitern 4 zu- und abgeschaltet werden. Im Ausführungsbeispiel sind zwei der elektrischen Bauelemente 9, 9-1, 9-2 als MOSFETs ausgebildet und mit jeweils zwei Stromleitern 4 elektrisch verbunden.In at least one of the electrical components 9 . 9-1 . 9-2 it is a semiconductor switch 9-1 in the form of a MOSFET which over the openings 7 in the electrically insulating layer 6 with two conductors 4 electrically connected. Through the MOSFETs 9-1 can the current flow between the conductors 4 be switched on and off. In the embodiment, two of the electrical components 9 . 9-1 . 9-2 designed as MOSFETs and each with two conductors 4 electrically connected.

Vorteilhafterweise handelt es sich bei einem der elektrischen Bauelemente 9, 9-1, 9-2 um einen Stromsensor 9-2, welcher beispielsweise als Hallsensor ausgebildet ist. Der Stromsensor 9-2 ist vorteilhafterweise als SMD-fähiger Stromsensor ausgebildet und ermöglicht eine Stromerfassung von vorteilhafterweise 0 bis 2000 Ampere.Advantageously, it is in one of the electrical components 9 . 9-1 . 9-2 around a current sensor 9-2 , which is designed for example as a Hall sensor. The current sensor 9-2 is advantageously designed as an SMD-capable current sensor and allows current detection of advantageously 0 to 2000 amps.

Im Ausführungsbeispiel verfügt die Leiterplatte 1 über eine Steuerelektronik 10, beispielsweise einen Mikrochip mit Speicher, welcher mit einem oder mehreren der MOSFETs 9-1 und dem Stromsensor 9-2 verbunden ist. Die Steuerelektronik 10 ist dabei derart ausgebildet, dass sie die Stromstärke, welche durch den Stromsensor 9-2 gemessen wird, einlesen und die Schaltvorgänge der MOSFETs 9-1 steuern kann. Auf diese Weise kann je nach Bedarf der Stromfluss zwischen den Stromleitern 4 gesteuert werden.In the embodiment, the circuit board has 1 via an electronic control unit 10, for example, a microchip with memory, which with one or more of the MOSFETs 9-1 and the current sensor 9-2 connected is. The control electronics 10 is designed such that it the current strength, which by the current sensor 9-2 is measured, read in and the switching operations of the MOSFETs 9-1 can control. In this way, as needed, the flow of current between the conductors 4 to be controlled.

In der dargestellten Leiterplatte 1 sind sowohl die Stromleiter 4, welche Ströme mit Stromstärken von mehreren hundert Ampere bis über 1000 Ampere ermöglichen, die zugehörige Steuerelektronik 10, sowie weitere elektrische Bauelemente 9 welche über eine elektrische Leiterstruktur für wesentlich geringere Stromstärken und elektrische Leistungen ausgelegt ist, integriert. Im Vergleich zu der aus dem Stand der Technik bekannten Lösung, bei der die Leistungselektronik, die zugehörigen Stromleiter und die zugehörige Steuerelektronik separat voneinander angeordnet und über Kabelverbindungen verbunden sind, ergibt sich ein deutlich kompakterer Aufbau, eine einfachere Montage, eine höhere Betriebssicherheit und geringere Kosten.In the illustrated circuit board 1 are both the power conductors 4 , which allow currents with currents of several hundred amperes to over 1000 amperes, the associated control electronics 10 , as well as other electrical components 9 which is designed via an electrical conductor structure for much lower currents and electrical power integrated. Compared to the known from the prior art solution in which the power electronics, the associated conductors and the associated control electronics are arranged separately from each other and connected by cable connections, there is a much more compact design, easier installation, higher reliability and lower costs ,

Anwendung findet eine solche Leiterplatte beispielsweise bei Fahrzeugen mit Hybrid- oder einem Elektroantrieb sowie bei Fahrzeugen mit Brennkraftmaschine und Startergenerator (Stopp-Start-Automatik; Mikrohybrid). Diesen Fahrzeugen ist gemein, dass sie über einen mehr oder weniger starken Elektromotor verfügen, welcher zu Antriebs- oder Unterstützungszwecken sehr schnell hohe Antriebsleistungen zu erbringen hat und daher von einem Energiespeicher (beispielsweise Batterie oder Kondensator) mit Strömen hoher Stromstärke versorgt werden muss. Jedoch findet diese Leiterplatte auch in zahlreichen anderen Anwendungen, bei denen einerseits hohe elektrische Leistung bzw. hohe elektrische Ströme präzise und schnell mittels einer Elektronik gesteuert werden müssen.Such a circuit board is used for example in vehicles with hybrid or electric drive and in vehicles with internal combustion engine and starter generator (stop-start automatic microhybrid). These vehicles have in common that they have a more or less strong electric motor, which has to provide very high drive power for drive or support purposes and therefore must be supplied by an energy storage device (for example, battery or capacitor) with currents of high current. However, this printed circuit board is also used in numerous other applications in which, on the one hand, high electrical power or high electrical currents must be controlled precisely and quickly by means of electronics.

Claims

Printed circuit board ( 1 ) for electrical components ( 9 ), with - a carrier body ( 2 ), which at least one recess ( 3 ) for receiving a conductor ( 4 ), - at least one conductor ( 4 ), which is formed as a molded part and in the recess ( 3 ) of the carrier body ( 2 ) is arranged.

Printed circuit board ( 1 ) according to claim 1, wherein the at least one recess ( 2 ) is formed as a depression or as a breakthrough.

Printed circuit board ( 1 ) according to one of claims 1 to 2, wherein the at least one current conductor ( 4 ) is designed as a solid flat conductor with a rectangular cross-section.

Printed circuit board ( 1 ) according to claim 3, wherein the at least one current conductor ( 4 ) is designed to conduct current with currents above 500 amperes.

Printed circuit board ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, wherein the shape of the at least one recess ( 3 ) to the shape of the conductor ( 4 ) is aligned.

Printed circuit board ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, wherein the at least one current conductor ( 4 ) over a side boundary of the carrier body ( 2 protrudes).

Printed circuit board ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, with at least one side surface on which the printed circuit board ( 1 ) with the electrical components ( 9 ), whereby the current conductor ( 4 ) is arranged such that in current flow, the current vector is directed perpendicular to the surface normal of the side surface.

Printed circuit board ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, comprising - a plurality of electrical components ( 9 ), - at least one layer ( 6 ) made of electrically insulating material, which the carrier body ( 2 ) and the at least one current conductor ( 4 ) at least partially covered, and which at least one breakthrough ( 7 ), by which at least one of the electrical components ( 9 ) with the conductor ( 4 ) is electrically connected.

Printed circuit board ( 1 ) according to claim 8, with at least two conductors ( 4 ), which are formed as a molded part and each in a recess ( 3 ) of the carrier body ( 2 ) are arranged, wherein it is at least one of the electrical components ( 9 ) around a semiconductor switch ( 9-1 ), which is connected to the two conductors ( 4 ) electrically coupled.

Printed circuit board ( 1 ) according to one of claims 8 to 9, with control electronics ( 10 ) for controlling at least one of the electrical components ( 9 . 9-1 ).

Printed circuit board according to one of Claims 8 to 10, having a layer ( 8th ) made of electrically conductive material, which on the electrically insulating layer ( 6 ) is applied and formed as an electrical conductor structure, via which at least a part of the electrical components ( 9 . 9-1 . 9-2 ) are electrically connected.