DE102012222432A1 - Substrate i.e. printed circuit board, for supporting switching circuit, has carrier layer arranged for supporting switching circuit main portion, and first capacitor plate that is formed on opposite side of dielectric - Google Patents

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Abstract

The substrate (26) has a first capacitor plate (28) and a second capacitor plate (30) which are separated by a dielectric (32) from each other. A carrier layer (34) is arranged for supporting a switching circuit main portion. The first capacitor plate is formed on an opposite side of the dielectric. A multilayer capacitor (25) is provided with the capacitor plates. A cooling element (42) i.e. liquid refrigerator, is provided on an opposed side of the carrier layer. The first and second electrical terminals (36, 38) are electrically connected with capacitor plates. Independent claims are also included for the following: (1) an electric circuit (2) an electromotor arrangement.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft ein Substrat zum Tragen eines Schaltkreises, eine elektrische Schaltung mit dem Substrat und eine Elektromotormotoranordnung mit einem auf dem Substrat getragenen Stromrichter.The invention relates to a substrate for supporting a circuit, an electrical circuit with the substrate and an electric motor motor assembly with a converter carried on the substrate.

Stand der TechnikState of the art

Aus der DE 151 40 23 A ist es bekannt, auf einem Substrat Kondensatorplatten durch Aufdampfen von Metall auszubilden, wobei Dielektrika durch Eloxieren der aufgedampften Kondensatorplatten gebildet werden.From the DE 151 40 23 A It is known to form on a substrate capacitor plates by vapor deposition of metal, wherein dielectrics are formed by anodizing the vapor-deposited capacitor plates.

Aus der DE 195 40 570 A1 ist es bekannt, einen Kondensator durch Überlappen zweier Leiterbahnen auszubilden, die durch ein Dielektrikum voneinander getrennt sind.From the DE 195 40 570 A1 It is known to form a capacitor by overlapping two conductor tracks, which are separated by a dielectric.

In der DE 10 2008 004 470 A1 ist es offenbart, zwei gegenüberliegende Oberflächen eines Substrates zu metallisieren. Die metallisierten Oberflächen bilden so einen Kondensator.In the DE 10 2008 004 470 A1 it is disclosed to metallize two opposite surfaces of a substrate. The metallized surfaces thus form a capacitor.

Aus der DE 10 2010 040 861 A1 ist eine Leistungsendstufe für einen elektronisch kommutierten Elektromotor mit einer Zwischenkreiskapazität bekannt.From the DE 10 2010 040 861 A1 is a power output stage for an electronically commutated electric motor with a DC link capacity known.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß ist ein Substrat zum Tragen eines Schaltkreises gemäß Anspruch 1 sowie eine elektrische Schaltung und ein Elektromotor gemäß den nebengeordneten Ansprüchen angegeben.According to the invention a substrate for supporting a circuit according to claim 1 and an electrical circuit and an electric motor according to the independent claims.

Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Preferred embodiments are specified in the dependent claims.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Substrat zum Tragen eines Schaltkreises, eine erste Kondensatorplatte und eine zweite Kondensatorplatte, die durch ein Dielektrikum voneinander getrennt sind, sowie eine Trägerschicht zum Tragen des Schaltkreises, die auf der ersten Kondensatorplatte auf einer dem Dielektrikum gegenüberliegenden Seite ausgebildet ist.According to an aspect of the invention, a substrate for supporting a circuit comprises a first capacitor plate and a second capacitor plate separated by a dielectric and a support layer for supporting the circuit formed on the first capacitor plate on a side opposite to the dielectric ,

Dem angegebenen Substrat liegt die Überlegung zugrunde, dass auf diesem eine Leistungsendstufe der eingangs genannten Art getragen werden könnte. Diese umfasst neben mehreren Schaltern zur Ausbildung einer an sich bekannten Brückenschaltung einen Zwischenkreiskondensator, der beispielsweise in einem Fahrzeug mit einem Elektromotor zur Entlastung des Bordnetzes und zur Erhöhung des Wirkungsgrades des Elektromotors in der Leistungsendstufe verschaltet ist. Weitere Anwendungsbeispiele sind auch DC-DC-Wandler Schaltkreise, wie z.B. Buck- oder Boost-Converter.The specified substrate is based on the consideration that a power output stage of the type mentioned could be carried on this. This includes, in addition to several switches for forming a bridge circuit known per se, an intermediate circuit capacitor, which is connected, for example, in a vehicle with an electric motor to relieve the on-board network and to increase the efficiency of the electric motor in the power output stage. Further application examples are also DC-DC converter circuits, such as e.g. Buck or boost converter.

Basierend auf dieser Überlegung liegt dem angegebenen Substrat jedoch die Erkenntnis zugrunde, dass die Zwischenkreiskapazität gerade in der obigen Leistungsendstufe teils hohen Blindleistungen ausgesetzt sein könnte. Die Zwischenkreiskapazität muss in diesem Fall nicht nur eine große Menge an Blindenergie aufnehmen und zwischenspeichern, ein die Zwischenkreiskapazität ausbildender Zwischenkreiskondensator wird auf diese Weise auch deutlich aufgewärmt. Aus diesem Grund muss die Zwischenkreiskapazität nicht nur einen ausreichend hohen Kapazitätswert besitzen, der entsprechende Zwischenkreiskondensator wird auch geometrisch entsprechend groß ausfallen. Mit der Aufwärmung des Zwischenkreiskondensators einhergehende Kühlungsanforderungen verschlimmern die Problematik weiter.Based on this consideration, however, the stated substrate is based on the finding that the DC link capacitance could be exposed to high reactive powers, in particular in the above power output stage. In this case, the DC link capacitance does not only have to absorb a large amount of reactive energy and buffer it, a DC link capacitor forming the DC link capacitance is also considerably warmed up in this way. For this reason, the DC link capacitance must not only have a sufficiently high capacitance value, the corresponding DC link capacitor will also be geometrically correspondingly large. With the warming up of the DC link capacitor associated cooling requirements further aggravate the problem.

Demgegenüber liegt dem angegebenen Substrat die Idee zugrunde, einen Kondensator, der beispielsweise die zuvor genannte Zwischenkreiskapazität realisieren könnte, zumindest teilweise im Substrat aufzunehmen. Der so geschaffene Kondensator kann sehr ausgedehnt ausgebildet werden, wodurch eine große Kühlfläche zur optimalen Wärmeabfuhr vom Kondensator gewährleistet ist. Die wirksame Kondensatorfläche ist auch ausreichend hoch, um die oben genannte Blindleistung aufzunehmen.In contrast, the stated substrate is based on the idea of at least partially accommodating a capacitor which could realize, for example, the aforementioned DC link capacitance in the substrate. The capacitor thus created can be made very extensive, whereby a large cooling surface is guaranteed for optimal heat dissipation from the capacitor. The effective capacitor area is also sufficiently high to accommodate the above reactive power.

In einer Ausführungsform des obigen Substrats sind die Trägerschicht und das Dielektrikum aus einem gleichen Material ausgebildet, in das die Kondensatorplatten eingebettet sind. Dieser Ausführungsform liegt die Überlegung zugrunde, dass das Dielektrikum als auch die Trägerschicht letztendlich die gleiche elektrische Aufgabe erfüllen, das heißt Schaltungselemente, wie elektrische Leiterbahnen und die Kondensatorplatten elektrisch voneinander zu trennen. Daher sollten beide eine möglichst hohe Dielektrizitätskonstante aufweisen. Im Rahmen dieser Ausführungsform wird diese Erkenntnis genutzt, und die Kondensatorplatten in ein und dasselbe Material eingebettet, was den Herstellungsaufwand des obigen Substrats deutlich senkt.In one embodiment of the above substrate, the carrier layer and the dielectric are formed of a same material in which the capacitor plates are embedded. This embodiment is based on the consideration that the dielectric as well as the carrier layer ultimately fulfill the same electrical task, that is to say to electrically separate circuit elements such as electrical conductor tracks and the capacitor plates. Therefore, both should have the highest possible dielectric constant. In the context of this embodiment, this knowledge is used, and the capacitor plates embedded in one and the same material, which significantly reduces the production cost of the above substrate.

Das Substrat kann auf beliebige, dem Fachmann bekannte Leiterplatten, wie beispielsweise FRx-Leiterplatten, gefüllte Leiterplatten oder Multilayer-Hybride (Al2O3) oder auf DBC verwandten Substraten aufbauenThe substrate may be built on any circuit boards known to those skilled in the art, such as FRx printed circuit boards, printed circuit boards or multilayer hybrids (Al2O3) or DBC-related substrates

In einer zusätzlichen Ausführungsform des obigen Substrats umfasst das obige Substrat einen ersten und zweiten elektrischen Anschluss auf der Trägerschicht, die entsprechend mit der ersten und zweiten Kondensatorplatte elektrisch verbunden sind. Somit kann der so geschaffene Kondensator auch parasitäre Effekte wie unerwünschte Induktivitäten verringern, da die elektrischen Anschlüsse zum Kondensators praktisch überall auf der Trägerschicht angeordnet und so extrem kurz ausgebildet werden können. Das verringert die Fläche des sogenannten Kommutierungskreises bestehend aus Zwischenkreiskondensator und Leistungsendstufe, was wiederum eine Reduzierung der Verluste in der Leistungsendstufe zur Folge hat.In an additional embodiment of the above substrate, the above substrate comprises first and second electrical connections on the carrier layer corresponding to the first and second capacitor plate are electrically connected. Thus, the capacitor thus created can also reduce parasitic effects such as unwanted inductances, since the electrical connections to the capacitor can be arranged virtually everywhere on the carrier layer and thus formed extremely short. This reduces the area of the so-called Kommutierungskreises consisting of DC link capacitor and power output stage, which in turn has a reduction in losses in the power output stage result.

In einer besonderen Ausführungsform des obigen Substrats sind die Kondensatorplatten Teil eines mehrlagigen Kondensators. Auf diese Weise kann der Kapazitätswert des Kondensators weiter gesteigert werden, was insbesondere bei einer Verwendung des Kondensators als oben genannte Zwischenkreiskapazität vorteilhaft ist, die zur Aufnahme von Blindleistungen einen sehr hohen Kapazitätswert benötigt.In a particular embodiment of the above substrate, the capacitor plates are part of a multilayer capacitor. In this way, the capacitance value of the capacitor can be further increased, which is advantageous in particular when using the capacitor as the above-mentioned DC link capacity, which requires a very high capacitance value for receiving reactive power.

In einer anderen Ausführungsform des obigen Substrats ist ein Kühlelement auf einer der Trägerschicht gegenüberliegenden Seite angeordnet. Dieses Kühlelement kann aufgrund der großen geometrischen Ausdehnung des Kondensators breitflächig angreifen und so eine besonders gute Kühlleistung bei der Kühlung des Kondensators erzielen.In another embodiment of the above substrate, a cooling element is disposed on an opposite side of the support layer. This cooling element can attack over a wide area due to the large geometric extent of the capacitor and thus achieve a particularly good cooling performance in the cooling of the capacitor.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine elektrische Schaltung ein obiges Substrat und einen Schaltkreis, der auf der Trägerschicht getragen ist.According to another aspect of the invention, an electrical circuit comprises an above substrate and a circuit carried on the carrier layer.

Der obigen elektrischen Schaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass der Kondensator quasi im Substrat versteckt ist und so auf der Substratoberfläche, also auf der Trägerschicht, keinen Platz mehr für andere Komponenten der elektrischen Schaltung wegnimmt. Auf diese Weise kann die elektrische Schaltung mit einer verbesserten Packungsdichte aufgebaut werden. Überraschender Weise erhöht der im Substrat aufgenommene Kondensator auch die elektromagnetische Verträglichkeit der obigen elektrischen Schaltung, weil diese durch den direkt kurz angebundenen Kondensator mögliche parasitäre Induktivitäten minimiert.The above electrical circuit is based on the consideration that the capacitor is quasi hidden in the substrate and so on the substrate surface, so on the carrier layer, no longer takes away space for other components of the electrical circuit. In this way, the electrical circuit can be constructed with an improved packing density. Surprisingly, the capacitor accommodated in the substrate also increases the electromagnetic compatibility of the above electrical circuit because it minimizes possible parasitic inductances due to the directly short-circuited capacitor.

In einer Ausführungsform der obigen elektrischen Schaltung umfasst der Schaltkreis einen Stromrichter. Der Stromrichter kann dabei beliebig ausgeführt sein. So kommen als Stromrichter dem Fachmann an sich bekannte B6-Vollbrücken, H-Brücken oder Halbbrücken-Module in Betracht. Die obige elektrische Schaltung kann dabei in Automotive Elektronik Steuergeräten in Bereichen von einigen 100W bis hin zu Bereichen mit einigen kW verwendet werden, wie sie in Leistungsmodulen für Light E-Mobility, Hybridfahrzeugen und Solarumrichtern zum Einsatz kommen.In one embodiment of the above electrical circuit, the circuit comprises a power converter. The power converter can be designed arbitrarily. For example, B6 full bridges, H-bridges or half-bridge modules which are known per se to the person skilled in the art are suitable as power converters. The above electrical circuit can be used in automotive electronics control units in the range of a few 100W up to areas with a few kW, as used in power modules for Light E-Mobility, hybrid vehicles and solar inverters.

In einer besonderen Ausführungsform der obigen elektrischen Schaltung kann der Stromrichter eine Zwischenkreiskapazität aufweisen, die einen Kondensator umfasst, der die Kondensatorplatten umfasst. Wie bereits erwähnt kann diese Zwischenkreiskapazität mit einem besonders hohen Kapazitätswert realisiert werden, wobei von den Kondensatorplatten selbst Wärme effektiv abgeführt werden kann.In a particular embodiment of the above electrical circuit, the power converter may have a DC link capacitance comprising a capacitor comprising the capacitor plates. As already mentioned, this DC link capacitance can be realized with a particularly high capacitance value, wherein heat can be effectively dissipated from the capacitor plates themselves.

Sollte der Kapazitätswert des im Substrat aufgenommenen Kondensators dennoch nicht ausreichen, kann die Zwischenkreiskapazität einen weiteren Kondensator umfassen, der auf der Trägerschicht getragen ist. Selbst in diesem Fall ist eine Reduktion der oben erwähnten parasitären Effekte durch den im Substrat aufgenommenen Kondensator erkennbar.If the capacitance value of the capacitor accommodated in the substrate is nevertheless insufficient, the DC link capacitance may comprise a further capacitor which is carried on the carrier layer. Even in this case, a reduction of the above-mentioned parasitic effects by the capacitor accommodated in the substrate can be seen.

In einer besonderen Ausführungsform umfasst die obige elektrische Schaltung ein Gehäuse, wobei das Substrat Teil des Gehäuses ist.In a particular embodiment, the above electrical circuit comprises a housing, wherein the substrate is part of the housing.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine Elektromotoranordnung einen Elektromotor und einen obigen Stromrichter zur elektrischen Energieversorgung für den Elektromotor. Der Stromrichter kann dabei dem Elektromotor als eine Leistungsendstufe dienen, die die gleiche Funktion erfüllt, wie die eingangs genannte Leistungsendstufe.According to a further aspect of the invention, an electric motor arrangement comprises an electric motor and an above power converter for the electrical power supply for the electric motor. The power converter can serve the electric motor as a power amplifier, which performs the same function as the aforementioned power output stage.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Bevorzugte Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Elektromotoranordnung; 1 a schematic representation of a vehicle with an electric motor assembly;

2 eine schematische Darstellung der Elektromotoranordnung mit einem Stromrichter; und 2 a schematic representation of the electric motor assembly with a power converter; and

3 eine schematische Darstellung eines Substrats des Stromrichters. 3 a schematic representation of a substrate of the power converter.

Beschreibung der AusführungsformenDescription of the embodiments

In den Figuren werden Elemente gleicher oder vergleichbarer Funktion mit gleichen Bezugszeichen versehen und nur einmal beschrieben.In the figures, elements of identical or comparable function are provided with the same reference numerals and described only once.

Es wird auf 1 Bezug genommen, die ein Fahrzeug 2 mit einer Elektromotoranordnung 4 zum Vortrieb des Fahrzeugs 2 zeigt. Die Elektromotoranordnung 4 ist über eine Antriebswelle 6 mit Rändern 8 des Fahrzeugs 2 zu dessen Vortrieb mechanisch verbunden. Die Elektromotoranordnung 4 ist ferner über eine elektrische Verbindung 10 mit einem elektrischen Energiespeicher 12 verbunden. Die Elektromotoranordnung 4 umfasst einen Elektromotor 14 und einen Stromrichter 16 und ist Teil eines Bordnetzes 17 des Fahrzeugs 2, das in 1 ausschnittsweise dargestellt ist. Im Betrieb des Fahrzeugs 2 wandelt der Stromrichter 16 die im Energiespeicher 12 gespeicherte elektrische Energie in 2 gezeigte Phasenströme 21 um und versorgt den Elektromotor 14 zu dessen Betrieb mit diesen Phasenströmen 21.It will open 1 Referred to a vehicle 2 with an electric motor assembly 4 for propulsion of the vehicle 2 shows. The electric motor assembly 4 is via a drive shaft 6 with edges 8th of the vehicle 2 mechanically connected to its propulsion. The electric motor assembly 4 is further via an electrical connection 10 with an electrical energy storage 12 connected. The electric motor assembly 4 includes an electric motor 14 and a power converter 16 and is part of a vehicle electrical system 17 of the vehicle 2 , this in 1 is shown in sections. In operation of the vehicle 2 converts the power converter 16 in the energy store 12 stored electrical energy in 2 shown phase currents 21 um and supplies the electric motor 14 for its operation with these phase currents 21 ,

Der Stromrichter 16 wird nachfolgend anhand 2 näher beschrieben. In 2 ist der Stromrichter 16 wenigstens als Teil eines Schaltkreises ausgebildet und umfasst zwischen zwei elektrischen Versorgungsleitungen 18 eine dem Fachmann an sich bekannte B6-Brückenschaltung 20 mit sechs Leistungsschaltern 22. Die Leistungsschalter 22 wandeln die von dem Energiespeicher 12 in Form von Gleichstrom 19 bereitgestellte elektrische Energie in die oben genannten drei Phasenströme 21 um und leiten die Phasenstrome 21 auf die Statorwicklungen 23 des Elektromotors 14 auf. Parallel zu der B6-Brückenschaltung 20 und zwischen den zwei Versorgungsleitungen 18 weist der Stromrichter 16 eine Zwischenkreiskapazität 24 auf, die durch wenigstens einen nachfolgend zu beschreibenden Kondensator 25 realisiert ist.The power converter 16 is explained below 2 described in more detail. In 2 is the power converter 16 at least formed as part of a circuit and comprises between two electrical supply lines 18 a B6 bridge circuit known per se to a person skilled in the art 20 with six circuit breakers 22 , The circuit breakers 22 transform the energy storage 12 in the form of direct current 19 Provided electrical energy in the above three phase currents 21 um and guide the phase currents 21 on the stator windings 23 of the electric motor 14 on. Parallel to the B6 bridge circuit 20 and between the two supply lines 18 instructs the power converter 16 a DC link capacity 24 auf, by at least one capacitor to be described below 25 is realized.

Die Zwischenkreiskapazität 24 speichert beispielsweise Induktionsströme, die beim Kommutieren des Elektromotors 14 entstehen, reduziert somit Schwankungen der Gleich- und Phasenströme 19 und 21 und schützt damit das Bordnetz 17. Auf diese Weise kann der Wirkungsgrad des Elektromotors 14 erhöht sowie die EMV-Störaussendung verringert werden. The DC link capacity 24 stores, for example, induction currents when commutating the electric motor 14 arise, thus reducing fluctuations in the DC and phase currents 19 and 21 and thus protects the electrical system 17 , In this way, the efficiency of the electric motor 14 increases and the EMC emissions are reduced.

Nachstehend wird auf 3 Bezug genommen, in der ein Aufbau des Stromrichters 16 samt einem Substrat 26 in einer Querschnittdarstellung schematisch gezeigt ist. Zur Reduzierung des Platzbedarfs des Stromrichters 16 ist zumindest ein Teil der Zwischenkreiskapazität 24, also der Kondensator 25 in dem Substrat 26 aufgenommen, auf dem die B6-Brückenschaltung 20 oder zumindest ein Teil der B6-Brückenschaltung 20 getragen ist. The following will be on 3 Reference is made to a structure of the power converter 16 including a substrate 26 is shown schematically in a cross-sectional view. To reduce the space requirement of the power converter 16 is at least part of the DC link capacity 24 So the capacitor 25 in the substrate 26 recorded on the B6 bridge circuit 20 or at least part of the B6 bridge circuit 20 worn.

Das Substrat 26 umfasst eine Anzahl von ersten Kondensatorplatten 28 und die gleiche Anzahl von zweiten Kondensatorplatten 30. Dabei bilden die ersten Kondensatorplatten 28 die erste Elektrode, also die erste elektrische Ladefläche des Kondensators 25 und die zweiten Kondensatorplatten 30 die zweite Elektrode, also die zweite elektrische Ladefläche des Kondensators 25 aus. Dabei sind die ersten Kondensatorplatten 28 und die zweiten Kondensatorplatten 30 schichtweise abwechselnd zueinander überlappend aber voneinander beabstandet angeordnet. Damit weist das Substrat 26 zwischen benachbarten Kondensatorplatten 28 und 30 Hohlräume auf. Diese Höhlräume sind von einem Dielektrikum 32 befüllt, das die benachbarten Kondensatorplatten 28 und 30 voneinander elektrisch isoliert. The substrate 26 includes a number of first capacitor plates 28 and the same number of second capacitor plates 30 , The first capacitor plates form 28 the first electrode, so the first electrical loading surface of the capacitor 25 and the second capacitor plates 30 the second electrode, so the second electrical loading surface of the capacitor 25 out. Here are the first capacitor plates 28 and the second capacitor plates 30 layer by layer alternately overlapping each other but spaced from each other. This indicates the substrate 26 between adjacent capacitor plates 28 and 30 Cavities up. These cavities are of a dielectric 32 filled, the neighboring capacitor plates 28 and 30 electrically isolated from each other.

In einer Blickrichtung 33 betrachtet, liegt auf einer dem Dielektrikum 32 gegenüberliegenden Seite weist das Substrat 26 oben auf der ersten Kondensatorplatte 28 eine elektrisch nicht leitende Trägerschicht 34 auf. Auf einer den Kondensatorplatten 28 und 30 gegenüberliegenden Seite dieser Trägerschicht 34 sind zudem ein erster elektrischer Anschluss 36 und ein zweiter elektrischer Anschluss 38 vorgesehen, welche jeweils mit den ersten Kondensatorplatten 28 bzw. den zweiten Kondensatorplatten 30 elektrisch verbunden sind. Dieser erste und zweite Anschluss 36, 38 bilden jeweils den positiven bzw. den negativen Stromanschluss des Kondensators 25 aus. Auf der gleichen Seite der Trägerschicht 34 sind außerdem die B6-Brückenschaltung 20, das heißt die Leistungsschalter 22 der B6-Brückenschaltung 20 angeordnet. Zudem sind Bonddrähte 40 zwischen einigen der Leistungsschalter 22 und dem ersten Anschluss 36 zur elektrischen Verbindung zwischen diesen Teilen vorgesehen. In a line of sight 33 considered, lies on one of the dielectric 32 opposite side has the substrate 26 on top of the first capacitor plate 28 an electrically non-conductive carrier layer 34 on. On one of the capacitor plates 28 and 30 opposite side of this carrier layer 34 are also a first electrical connection 36 and a second electrical connection 38 provided, which in each case with the first capacitor plates 28 or the second capacitor plates 30 are electrically connected. This first and second connection 36 . 38 each form the positive and the negative power connection of the capacitor 25 out. On the same side of the carrier layer 34 are also the B6 bridge circuit 20 that is, the circuit breakers 22 the B6 bridge circuit 20 arranged. There are also bonding wires 40 between some of the circuit breakers 22 and the first connection 36 provided for electrical connection between these parts.

In der Blickrichtung 33 auf einer dem Dielektrikum 32 gegenüberliegenden Seite weist das Substrat 26 auf der unteren zweiten Kondensatorplatte 30 eine Isolationsschicht 42 auf. Auf einer der zweiten Kondensatorplatte 30 gegenüberliegenden Seite dieser Isolationsschicht 42 ist dabei ein Kühlelement 44 mit Kühlrippen 46 getragen. Das Kühlelement 44 ist mit den Kondensatorplatten 30 bzw. dem Kondensator 25 thermisch leitend aber durch die Isolationsschicht 42 elektrisch isolierend kontaktiert. Wenn das Kühlelement 44 auf das elektrische Potential der zweiten Kondensatorplatte 30 gesetzt werden darf, kann die Isolationsschicht 42 zwischen dem Kühlelement 44 und der zweiten Kondensatorplatte 30 auch entfallen. Das Kühlelement 44 nimmt die in dem Kondensator 25 entstandene und von der B6-Brückenschaltung 20 an den Kondensator 25 übertragene Wärme auf und gibt die aufgenommen Wärme durch die Kühlrippen 46 an die Umgebung ab. Auf diese Weise kühlt das Kühlelement 44 den Kondensator 25 und die B6-Brückenschatung 20. In the direction of view 33 on one of the dielectric 32 opposite side has the substrate 26 on the lower second capacitor plate 30 an insulation layer 42 on. On one of the second capacitor plate 30 opposite side of this insulation layer 42 is a cooling element 44 with cooling fins 46 carried. The cooling element 44 is with the capacitor plates 30 or the capacitor 25 thermally conductive but through the insulation layer 42 contacted electrically insulating. When the cooling element 44 to the electrical potential of the second capacitor plate 30 may be set, the insulation layer 42 between the cooling element 44 and the second capacitor plate 30 also omitted. The cooling element 44 take those in the condenser 25 resulting from the B6 bridge circuit 20 to the capacitor 25 transferred heat and gives the heat absorbed by the cooling fins 46 to the environment. In this way, the cooling element cools 44 the capacitor 25 and the B6 bridge circuit 20 ,

Das Dielektrikum 32, die Trägerschicht 34 und die Isolationsschicht 42 bestehen aus einem gleichen Material, wie beispielsweise Polyethylen, das eine hohe relative Dielektrizitätzahl besitzt. Dabei kann das Polyethylen als flüssige Gießmasse in einem Gießverfahren auf den schichtweise abwechselnd zueinander überlappend und voneinander beabstandet angeordneten, ersten und zweiten Kondensatorplatten 28 und 30 gegossen werden, wobei das flüssige Material die Hohlräume zwischen den ersten und den zweiten Kondensatorplatten 28 und 30 füllt. Nach dem Erhärten bildet das Material Polyethylen das Dielektrikum 32 und isoliert so die Kondensatorplatten 28 und 30 voneinander elektrisch. Zusätzlich umfüllt das Material beim Gießen die ersten und die zweiten Kondensatorplatten 28 und 30 und bildet nach dem Erhärten die Trägerschicht 34 und die Isolationsschicht 42. Auf diese Weise werden die ersten und die zweiten Kondensatorplatten 28 und 30 von der Umgebung elektrisch isoliert und vor Umfeldeinflüssen geschützt. The dielectric 32 , the backing layer 34 and the insulation layer 42 are made of a same material, such as polyethylene, which has a high relative dielectric constant. In this case, the polyethylene as a liquid casting compound in a casting process on the layers alternately overlapping each other and arranged spaced from each other, the first and second capacitor plates 28 and 30 are poured, wherein the liquid material, the cavities between the first and the second capacitor plates 28 and 30 crowded. After hardening, the material forms Polyethylene the dielectric 32 and thus isolates the capacitor plates 28 and 30 each other electrically. In addition, the material transfuses the first and the second capacitor plates during casting 28 and 30 and forms the support layer after hardening 34 and the insulation layer 42 , In this way, the first and second capacitor plates 28 and 30 electrically isolated from the environment and protected from environmental influences.

Der Kondensator 25 ist somit als Teil des Substrats 26 in das Substrat 26 integriert. Durch die mehrlagigen Kondensatorplatten 28 und 30 und das Dielektrikum 32 aus Polyethylen weist das Substrat 26 mit dem integrierten Kondensator 25 eine hohe mechanische Stabilität und Wärmebeständigkeit. The capacitor 25 is thus as part of the substrate 26 in the substrate 26 integrated. Through the multi-layer capacitor plates 28 and 30 and the dielectric 32 made of polyethylene, the substrate 26 with the integrated capacitor 25 a high mechanical stability and heat resistance.

Sind ein oder mehrere weiteren Kondensatoren zusätzlich zu dem oben beschriebenen Kondensator 25 als Zwischenkreiskapazität 24 erforderlich, so können diese als bekannte Aluminium-Elektrolyt- oder Folien-Kondensatoren ausgebildet und auf der gleichen Seite der Trägerschicht 34 wie die B6-Brückenschaltung 20 angeordnet werden. Dadurch, dass ein Teil der Zwischenkreiskapazität 24 als das Kondensator 25 in das Substrat 26 integriert ist, können diese zusätzlichen Kondensatoren kleiner dimensioniert werden. Damit kann der Platzbedarf für die Zwischenkreiskapazität 24 reduziert werden. Are one or more other capacitors in addition to the capacitor described above 25 as DC link capacity 24 required, they can be designed as known aluminum electrolytic or film capacitors and on the same side of the carrier layer 34 like the B6 bridge circuit 20 to be ordered. Because of that, part of the DC link capacity 24 as the capacitor 25 in the substrate 26 integrated, these additional capacitors can be made smaller. Thus, the space required for the DC link capacity 24 be reduced.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 1514023 A [0002] DE 1514023 A [0002]
  • DE 19540570 A1 [0003] DE 19540570 A1 [0003]
  • DE 102008004470 A1 [0004] DE 102008004470 A1 [0004]
  • DE 102010040861 A1 [0005] DE 102010040861 A1 [0005]

Claims (10)

Substrat (26) zum Tragen eines Schaltkreises, umfassend eine erste Kondensatorplatte (28) und eine zweite Kondensatorplatte (30), die durch ein Dielektrikum (32) voneinander getrennt sind, sowie eine Trägerschicht (34) zum Tragen des Schaltkreises, die auf der ersten Kondensatorplatte (28) auf einer dem Dielektrikum (32) gegenüberliegenden Seite ausgebildet ist.Substrate ( 26 ) for supporting a circuit comprising a first capacitor plate ( 28 ) and a second capacitor plate ( 30 ) passing through a dielectric ( 32 ) are separated from each other, and a carrier layer ( 34 ) for carrying the circuit, which on the first capacitor plate ( 28 ) on a dielectric ( 32 ) opposite side is formed. Substrat (26) nach Anspruch 1, wobei die Trägerschicht (34) und das Dielektrikum (32) aus einem gleichen Material ausgebildet sind, in das die Kondensatorplatten (28, 30) eingebettet sind.Substrate ( 26 ) according to claim 1, wherein the carrier layer ( 34 ) and the dielectric ( 32 ) are formed of a same material, in which the capacitor plates ( 28 . 30 ) are embedded. Substrat (26) nach Anspruch 1 oder 2, umfassend einen ersten (36) und zweiten (38) elektrischen Anschluss auf der Trägerschicht (34), die entsprechend mit der ersten (28) und zweiten (30) Kondensatorplatte elektrisch verbunden sind.Substrate ( 26 ) according to claim 1 or 2, comprising a first ( 36 ) and second ( 38 ) electrical connection on the carrier layer ( 34 ), which correspond with the first ( 28 ) and second ( 30 ) Capacitor plate are electrically connected. Substrat (26) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kondensatorplatten (28, 30) Teil eines mehrlagigen Kondensators (25) sind.Substrate ( 26 ) according to one of the preceding claims, wherein the capacitor plates ( 28 . 30 ) Part of a multilayer capacitor ( 25 ) are. Substrat (26) nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend ein Kühlelement (42) auf einer der Trägerschicht (34) gegenüberliegenden Seite, die insbesondere als Flüssigkühlung ausgebildet ist.Substrate ( 26 ) according to one of the preceding claims, comprising a cooling element ( 42 ) on one of the carrier layer ( 34 ) opposite side, which is designed in particular as a liquid cooling. Elektrische Schaltung umfassend ein Substrat (26) nach einem der vorstehenden Ansprüche und einen Schaltkreis, der auf der Trägerschicht (34) getragen ist.Electrical circuit comprising a substrate ( 26 ) according to one of the preceding claims and a circuit formed on the carrier layer ( 34 ) is worn. Elektrische Schaltung nach Anspruch 6, wobei der Schaltkreis einen Stromrichter (16) umfasst. An electrical circuit according to claim 6, wherein the circuit comprises a power converter ( 16 ). Elektrische Schaltung nach Anspruch 7, wobei der Stromrichter (16) eine Zwischenkreiskapazität (24) aufweist, die einen Kondensator (25) umfasst, der die Kondensatorplatten (28, 30) umfasst.Electrical circuit according to claim 7, wherein the power converter ( 16 ) a DC link capacity ( 24 ) having a capacitor ( 25 ) comprising the capacitor plates ( 28 . 30 ). Elektrische Schaltung nach Anspruch 8, wobei die Zwischenkreiskapazität (24) einen weiteren Kondensator umfasst, der auf der Trägerschicht (34) getragen ist.An electrical circuit according to claim 8, wherein the DC link capacitance ( 24 ) comprises a further capacitor which is disposed on the carrier layer ( 34 ) is worn. Elektromotoranordnung umfassend einen Elektromotor (14) und einen Stromrichter (16) nach einem der vorstehenden Ansprüche 7 bis 9 zu seiner elektrischen Energieversorgung.Electric motor assembly comprising an electric motor ( 14 ) and a power converter ( 16 ) according to one of the preceding claims 7 to 9 for its electrical power supply.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1514023A1 (en) 1964-06-30 1969-05-14 Ibm Process for the production of capacitors with thin layers
DE19540570A1 (en) 1995-03-18 1996-09-19 Hartmann Karlheinz Elektronic High packing density circuit board
DE102008004470A1 (en) 2007-12-05 2009-06-10 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Electrical circuit arrangement with concentrated elements in multilayer substrates
DE102010040861A1 (en) 2010-09-16 2012-03-22 Robert Bosch Gmbh Electronically commutated electric motor with a rotor position sensor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1514023A1 (en) 1964-06-30 1969-05-14 Ibm Process for the production of capacitors with thin layers
DE19540570A1 (en) 1995-03-18 1996-09-19 Hartmann Karlheinz Elektronic High packing density circuit board
DE102008004470A1 (en) 2007-12-05 2009-06-10 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Electrical circuit arrangement with concentrated elements in multilayer substrates
DE102010040861A1 (en) 2010-09-16 2012-03-22 Robert Bosch Gmbh Electronically commutated electric motor with a rotor position sensor

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