DE102018222209B4 - Circuit carrier and power electronic circuit arrangement with a circuit carrier - Google Patents

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Abstract

Schaltungsträger (ST) für eine leistungselektronische Schaltungsanordnung (SA), aufweisend:- eine Trägerplatte (TP);- mindestens eine erste innenliegende Leiterbahn (LB1) in der Trägerplatte (TP) zur Herstellung einer ersten elektrischen Verbindung einer Niedervoltschaltung der Schaltungsanordnung (SA);- mindestens eine zweite innenliegende Leiterbahn (LB2) in der Trägerplatte (TP) zur Herstellung einer zweiten elektrischen Verbindung einer Hochvoltschaltung der Schaltungsanordnung (SA);- wobei die erste Leiterbahn (LB1) einen ersten Leiterbahnabschnitt (LA1) aufweist und die zweite Leiterbahn (LB2) einen zweiten Leiterbahnabschnitt (LA2) aufweist, wobei sich der erste (LA1) und der zweite (LA2) Leiterbahnabschnitt in einer Vertikalrichtung (VR) der Trägerplatte (TP) überlappen;- wobei der erste (LA1) und der zweite (LA2) Leiterbahnabschnitt in der Vertikalrichtung (VR) voneinander beabstandet angeordnet sind und zwischen dem ersten (LA1) und dem zweiten (LA2) Leiterbahnabschnitt ein Isoliermittel (PS) zur elektrischen Isolation des ersten (LA1) und des zweiten (LA2) Leiterbahnabschnitts voneinander angeordnet ist.Circuit carrier (ST) for a power electronic circuit arrangement (SA), comprising:- a carrier plate (TP);- at least one first internal conductor track (LB1) in the carrier plate (TP) for producing a first electrical connection of a low-voltage circuit of the circuit arrangement (SA); - at least one second internal conductor track (LB2) in the carrier plate (TP) for producing a second electrical connection of a high-voltage circuit of the circuit arrangement (SA);- the first conductor track (LB1) having a first conductor track section (LA1) and the second conductor track (LB2 ) has a second conductor track section (LA2), the first (LA1) and the second (LA2) conductor track section overlapping in a vertical direction (VR) of the carrier plate (TP);- the first (LA1) and the second (LA2) conductor track section are arranged spaced apart from one another in the vertical direction (VR) and an insulating means (PS) for electrically isolating the first (LA1) and the second (LA2) conductor track section from one another is arranged between the first (LA1) and the second (LA2) conductor track section.

Description

Technisches Gebiet:Technical field:

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schaltungsträger, insb. eine Leiterplatte, und eine leistungselektronische Schaltungsanordnung mit einem genannten Schaltungsträger, insb. für ein Hybridelektro-/Elektrofahrzeug.The present invention relates to a circuit carrier, in particular a printed circuit board, and a power electronic circuit arrangement with a circuit carrier, in particular for a hybrid electric/electric vehicle.

Stand der Technik und Aufgabe der Erfindung:State of the art and object of the invention:

Schaltungsträger, insb. mehrlagige Schaltungsträger, sind bekannt und werden unter anderem als Träger einer Niedervoltschaltung und einer Hochvoltschaltung einer leistungselektronischen Schaltungsanordnung verwendet. Derartige Schaltungsträger weisen sowohl Leiterbahnen der Niedervoltschaltung, die zur Herstellung von elektrischen Verbindungen mit einer Niedervoltspannung (Schutzkleinspannung) vorgesehen sind, als auch Leiterbahnen der Hochvoltschaltung auf, die zur Herstellung von elektrischen Verbindungen mit einer Hochvoltspannung vorgesehen sind. Um die Leiterbahnen der Niedervoltschaltung von den Leiterbahnen der Hochvoltschaltung elektrisch zu isolieren, sind die Schaltungsträger mit leiterbahnfreien Bereichen (also so genannten „Graben“, auf Englisch „cross section“) versehen, die sich vertikal durch die Schaltungsträger erstrecken und die Schaltungsträger jeweils in einen Niedervoltspannungsbereich und einen Hochvoltspannungsbereich aufteilen. Durch die leiterbahnfreien Bereiche verlaufen weder die Leiterbahnen der Niedervoltschaltung noch die Leiterbahnen der Hochvoltschaltung. Die leiterbahnfreien Bereiche isolieren somit die Leiterbahnen der Niedervoltschaltung von den Leiterbahnen der Hochvoltschaltung elektrisch und dienen folglich als elektrische Isolation zwischen der Niedervoltschaltung und der Hochvoltschaltung, die auf demselben Schaltungsträger ausgebildet sind.Circuit carriers, in particular multi-layer circuit carriers, are known and are used, among other things, as carriers for a low-voltage circuit and a high-voltage circuit of a power electronic circuit arrangement. Circuit carriers of this type have both conductor tracks of the low-voltage circuit, which are provided for making electrical connections with a low voltage (safety extra-low voltage), and conductor tracks of the high-voltage circuit, which are provided for making electrical connections with a high voltage. In order to electrically insulate the conductor tracks of the low-voltage circuit from the conductor tracks of the high-voltage circuit, the circuit carriers are provided with conductor-track-free areas (i.e. so-called "trench", in English "cross section"), which extend vertically through the circuit carrier and the circuit carrier each into one Divide low-voltage range and a high-voltage range. Neither the conductor tracks of the low-voltage circuit nor the conductor tracks of the high-voltage circuit run through the conductor-track-free areas. The conductor track-free areas thus electrically insulate the conductor tracks of the low-voltage circuit from the conductor tracks of the high-voltage circuit and consequently serve as electrical insulation between the low-voltage circuit and the high-voltage circuit, which are formed on the same circuit carrier.

Die Druckschrift DE 10 2016 004 508 A1 beschreibt eine Leiterplatte, die eine Hochstromleiterbahn aufweist, die in einem Hochspannungsabschnitt der Leiterplatte eingebettet ist. Ein vom Hochspannungsabschnitt getrennter Niederspannungsabschnitt ist vorgesehen, der zwei den Niederspannungsabschnitt vom Hochspannungsabschnitt abschirmende Schirm lagen und eine zwischen den Schirmlagen eingebettete Signalverarbeitungseinrichtung aufweist.The pamphlet DE 10 2016 004 508 A1 describes a circuit board having a high current trace embedded in a high voltage portion of the circuit board. A low voltage section separate from the high voltage section is provided which has two screen layers shielding the low voltage section from the high voltage section and signal processing means embedded between the screen layers.

Die Druckschrift DE 11 2016 001 382 T5 beschreibt eine Energieumwandlungsleiterplatte, auf der eine Energieumwandlungsschaltung angebracht ist. Die Schaltung weist eine Niederspannungsschaltung und eine Hochspannungsschaltung auf, die in unterschiedlichen Gebieten auf derselben Plattenoberfläche getrennt angeordnet sind.The pamphlet DE 11 2016 001 382 T5 describes a power conversion circuit board on which power conversion circuitry is mounted. The circuit has a low voltage circuit and a high voltage circuit separately located in different areas on the same board surface.

Die leiterbahnfreien Bereiche, die in der Regel aus demselben elektrisch isolierenden Material wie die Trägerplatten der Schaltungsträger bestehen, weisen einen hohen Wärmeübergangswiderstand auf und wirken somit nachteilig für eine effiziente Kühlung der Schaltungsträger bzw. der auf den Schaltungsträgern ausgebildeten Hochvoltschaltungen, die hohe Verlustleistungen und somit hohe Abwärme aufweisen.The conductor track-free areas, which usually consist of the same electrically insulating material as the carrier plates of the circuit carriers, have a high heat transfer resistance and are therefore disadvantageous for efficient cooling of the circuit carriers or the high-voltage circuits formed on the circuit carriers, which result in high power losses and thus high have waste heat.

Damit besteht die Aufgabe der vorliegenden Anmeldung darin, eine Möglichkeit bereitzustellen, mit der ein Schaltungsträger und somit eine leistungselektronische Schaltungsanordnung mit einer Niedervolt- und einer Hochvoltschaltung auf dem genannten Schaltungsträger effizient gekühlt werden kann.The object of the present application is therefore to provide a possibility with which a circuit carrier and thus a power electronic circuit arrangement with a low-voltage circuit and a high-voltage circuit on the named circuit carrier can be efficiently cooled.

Beschreibung der Erfindung:Description of the invention:

Diese Aufgabe wird durch Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is solved by the subject matter of the independent claims. Advantageous configurations are the subject matter of the dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Schaltungsträger für eine leistungselektronische Schaltungsanordnung bereitgestellt.According to a first aspect of the invention, a circuit carrier for a power electronic circuit arrangement is provided.

Der Schaltungsträger weist eine Trägerplatte als Träger von elektrischen und elektronischen Bauelementen, mindestens eine erste innenliegende Leiterbahn zur Herstellung einer ersten elektrischen Verbindung einer Niedervoltschaltung der Schaltungsanordnung, sowie mindestens eine zweite innenliegende Leiterbahn zur Herstellung einer zweiten elektrischen Verbindung einer Hochvoltschaltung der Schaltungsanordnung auf.The circuit carrier has a carrier plate as a carrier for electrical and electronic components, at least one first internal conductor track for producing a first electrical connection of a low-voltage circuit of the circuit arrangement, and at least one second internal conductor track for producing a second electrical connection of a high-voltage circuit of the circuit arrangement.

Die erste Leiterbahn weist einen ersten Leiterbahnabschnitt auf. Die zweite Leiterbahn weist einen zweiten Leiterbahnabschnitt auf. Dabei überlappen sich der erste und der zweite Leiterbahnabschnitt in einer Vertikalrichtung der Trägerplatte (bezogen auf einer Bestückungsoberfläche der Trägerplatte). Mit anderen Worten, der erste Leiterbahnabschnitt verdeckt in der Vertikalrichtung den zweiten Leiterbahnabschnitt bzw. umgekehrt. Darüber hinaus sind der erste und der zweite Leiterbahnabschnitt in der Vertikalrichtung voneinander beabstandet angeordnet. Außerdem ist zwischen dem ersten und dem zweiten Leiterbahnabschnitt ein Isoliermittel zur elektrischen Isolation der beiden Leiterbahnabschnitte voneinander und somit der beiden Leiterbahnen voneinander angeordnet.The first conductor track has a first conductor track section. The second conductor track has a second conductor track section. In this case, the first and the second conductor track section overlap in a vertical direction of the carrier board (relative to an assembly surface of the carrier board). In other words, the first conductor track section covers the second conductor track section in the vertical direction or vice versa. In addition, the first and second wiring portions are spaced apart from each other in the vertical direction. In addition, an insulating means for electrically isolating the two conductor track sections from one another and thus the two conductor tracks from one another is arranged between the first and the second conductor track section.

Hierbei ist eine leistungselektronische Schaltungsanordnung eine Schaltungsanordnung sowohl mit einer Niedervoltschaltung als auch einer Hochvoltschaltung. Ein Beispiel derartiger Schaltungsanordnung ist ein Wechselrichter, der sowohl eine Treiber- bzw. Brückenschaltung als eine Hochvoltschaltung als auch eine Steuerschaltung zum Steuern der Treiber- bzw. Brückenschaltung als eine Niedervoltschaltung aufweist.In this case, a power electronic circuit arrangement is a circuit arrangement with both a low-voltage circuit and a high-voltage circuit. An example of such a circuit arrangement is an inverter that has both a tri Ber- or bridge circuit as a high-voltage circuit and a control circuit for controlling the driver or bridge circuit as a low-voltage circuit.

Ein Schaltungsträger ist ein Träger für (leistungs-)elektronische Bauteile und dient zur mechanischen Befestigung und elektrischen Verbindung der Bauteile. Ein Beispiel derartiges Schaltungsträgers ist eine Leiterplatte (Leiterkarte, Platine oder gedruckte Schaltung; auf Englisch „printed circuit board, PCB“). Ein Schaltungsträger umfasst in der Regel eine Trägerplatte aus einem elektrisch isolierenden Material und Leiterbahnen, die auf oder in der Trägerplatte angeordnet bzw. eingebettet sind.A circuit carrier is a carrier for (power) electronic components and is used for the mechanical attachment and electrical connection of the components. An example of such a circuit carrier is a printed circuit board (printed circuit board, printed circuit board, PCB). A circuit carrier generally includes a carrier plate made of an electrically insulating material and conductor tracks which are arranged or embedded on or in the carrier plate.

Eine Trägerplatte ist eine Platte aus einem elektrisch isolierenden Material, wie z. B. einem faserverstärkten Kunststoff oder einer Keramik, das bspw. in Form von Prepreg-Schichten oder Keramikschichten übereinander angeordnet und aufeinander geklebt sind. Weist ein Schaltungsträger mit einer Trägerplatte Leiterbahnen auf, die in mehreren Schichten zwischen Schichten des elektrisch isolierenden Materials der Trägerplatte eingebettet sind, so ist der Schaltungsträger ein Multilayer-Schaltungsträger.A backing plate is a plate of electrically insulating material, such as aluminum. B. a fiber-reinforced plastic or a ceramic, for example, in the form of prepreg layers or ceramic layers are arranged one above the other and glued to each other. If a circuit carrier with a carrier plate has conductor tracks which are embedded in several layers between layers of the electrically insulating material of the carrier plate, then the circuit carrier is a multilayer circuit carrier.

Der Ausdruck „innenliegende Leiterbahn“ bedeutet, dass die erste und die zweite Leiterbahn in die Trägerplatte eingebettet, insb. zwischen zwei Prepreg-Lagen der Trägerplatte eingebettet, sind.The expression "internal conductor track" means that the first and the second conductor track are embedded in the carrier board, in particular embedded between two prepreg layers of the carrier board.

Die erste und die zweite Leiterbahn reichen jeweils über den ersten bzw. den zweiten Leiterbahnabschnitt in den Bereich der Trägerplatte (tief) hinein, der eigentlich als ein leiterbahnfreier Bereich der Trägerplatte zur elektrischen Isolation zwischen der Niedervolt- und der Hochvoltschaltung auf dem Schaltungsträger vorgesehen sein sollte. Insb. reicht die erste Leiterbahn mit dem ersten Leiterbahnabschnitt in einen Bereich hinein, wo hauptsätzlich Leiterbahnen der Hochvoltschaltung angeordnet bzw. eingebettet sind. Analog reicht die zweite Leiterbahn mit dem zweiten Leiterbahnabschnitt insb. auch in einen Bereich hinein, wo hauptsätzlich Leiterbahnen der Niedervoltschaltung angeordnet bzw. eingebettet sind. Dabei überbrücken der erste und der zweite Leiterbahnabschnitt, die aus Metall bzw. Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen und somit gute Wärmeleiter sind, den Bereich zwischen der Niedervolt- und der Hochvoltschaltung in der Trägerplatte thermisch. Der sonst vorhandene leiterbahnfreie Bereich mit einem hohen Wärmeübergang ist somit thermisch überbrückt. Die Leiterbahnabschnitte, die (tief) in die Bereiche der jeweils anderen Schaltungen, sprich der Niedervolt- und der Hochvoltschaltung, reichen, bilden einen Wärmeübertragungsweg von der Hochvoltschaltung zu der Niedervoltschaltung aus. Durch (abwechselnde) Überlappung der Leiterbahn(en) der Niedervoltschaltung und der Leiterbahn(en) der Hochvoltschaltung bzw. deren Leiterbahnabschnitte in der Trägerplatte wird ein guter thermischer Übergang von der Hochvoltschaltung zu der Niedervoltschaltung gewährleistet.The first and the second conductor track each extend via the first and the second conductor track section into the area of the carrier plate (deep) which should actually be provided as a conductor track-free area of the carrier plate for electrical insulation between the low-voltage and the high-voltage circuit on the circuit carrier . In particular, the first conductor track extends with the first conductor track section into an area where mainly conductor tracks of the high-voltage circuit are arranged or embedded. Analogously, the second conductor track with the second conductor track section extends, in particular, into an area where conductor tracks of the low-voltage circuit are mainly arranged or embedded. The first and second conductor track sections, which are made of metal or copper or a copper alloy and are therefore good heat conductors, thermally bridge the area between the low-voltage and high-voltage circuits in the carrier plate. The otherwise existing circuit-free area with a high heat transfer is thus thermally bridged. The conductor track sections that reach (deep) into the areas of the other circuits, ie the low-voltage circuit and the high-voltage circuit, form a heat transfer path from the high-voltage circuit to the low-voltage circuit. A good thermal transition from the high-voltage circuit to the low-voltage circuit is ensured by (alternating) overlapping of the conductor track(s) of the low-voltage circuit and the conductor track(s) of the high-voltage circuit or their conductor track sections in the carrier plate.

Dadurch, dass die Leiterbahnabschnitte in der Vertikalrichtung voneinander räumlich beabstandet angeordnet sind, und dass ein Isolationsmittel zur elektrischen Isolation der beiden Leiterbahnabschnitte voneinander zwischen den beiden Leiterbahnabschnitten angeordnet ist, sind diese und die korrespondierenden Leiterbahnen der Niedervolt- und der Hochvoltschaltung voneinander ausreichend elektrisch isoliert.Due to the fact that the conductor track sections are arranged at a spatial distance from one another in the vertical direction, and that an insulating means for electrically insulating the two conductor track sections from one another is arranged between the two conductor track sections, these and the corresponding conductor tracks of the low-voltage and high-voltage circuits are sufficiently electrically insulated from one another.

Damit ist eine Möglichkeit bereitgestellt, mit der ein Schaltungsträger und somit eine leistungselektronische Schaltungsanordnung mit einer Niedervolt- und einer Hochvoltschaltung auf dem genannten Schaltungsträger effizient gekühlt werden kann.A possibility is thus provided with which a circuit carrier and thus a power electronic circuit arrangement with a low-voltage circuit and a high-voltage circuit on said circuit carrier can be efficiently cooled.

Das Isoliermittel zur elektrischen Isolation der beiden Leiterbahnabschnitte kann das Grundmaterial der Trägerplatte wie z. B. ein faserverstärkter Kunststoff oder eine Keramik, sein, das elektrisch gut isoliert und in Form von Prepreg-Schichten oder Keramikschichten übereinander geklebt sind. Die beiden oben genannten Leiterbahnen können dann zwischen diesen Prepreg-Schichten bzw. Keramikschichten der Trägerplatte eingebettet sein.The insulating means for electrically isolating the two conductor track sections can be the base material of the carrier plate, e.g. B. a fiber-reinforced plastic or a ceramic, which are electrically well insulated and glued in the form of prepreg layers or ceramic layers on top of each other. The two conductor tracks mentioned above can then be embedded between these prepreg layers or ceramic layers of the carrier plate.

Bspw. bildet die erste Leiterbahn eine Massestromverbindung (GND-Layer, Stromverbindung zur Masse) der Niedervoltschaltung aus, und/oder bildet die zweite Leiterbahn eine Massestromverbindung der Hochvoltschaltung aus.For example, the first conductor track forms a ground current connection (GND layer, current connection to ground) of the low-voltage circuit, and/or the second conductor track forms a ground current connection of the high-voltage circuit.

Bspw. weist der Schaltungsträger ferner eine elektrisch leitende, innenliegende (bzw. eingebettete) Überprüfungsstromschiene zur Überprüfung von elektrischer Isolation zwischen der ersten und der zweiten Leiterbahn auf. Dabei ist die Überprüfungsstromschiene in dem Isoliermittel zwischen dem ersten und dem zweiten Leiterbahnabschnitt angeordnet bzw. eingebettet. Insb. ist die Überprüfungsstromschiene als eine potentialfreie Leiterbahn ausgebildet.For example, the circuit carrier also has an electrically conductive, internal (or embedded) checking busbar for checking the electrical insulation between the first and the second conductor track. In this case, the checking busbar is arranged or embedded in the insulating means between the first and the second conductor track section. In particular, the checking busbar is designed as a potential-free conductor track.

Die Überprüfungsstromschiene ermöglich eine Überprüfung der elektrischen Isolation zwischen der ersten und der zweiten Leiterbahn und somit zwischen der Niedervoltschaltung und der Hochvoltschaltung, bspw. unmittelbar nach der Fertigung des Schaltungsträgers oder auch während des Betriebs der Schaltungsanordnung bzw. des Schaltungsträgers.The checking busbar enables checking of the electrical insulation between the first and the second conductor track and thus between the low-voltage circuit and the high-voltage circuit, for example immediately after the production of the circuit carrier or also during the operation of the circuit arrangement or the circuit carrier.

Die Überprüfungsstromschiene ersetzt somit eine optische Durchsichtkontrolle der elektrischen Isolation, die aufgrund der sich überlappenden Ausführung des ersten und des zweiten Leiterbahnabschnitts nicht mehr möglich ist oder mit einem hohen Aufwand verbunden ist.The checking conductor rail thus replaces an optical inspection of the electrical one Isolation that is no longer possible due to the overlapping design of the first and second conductor track sections or is associated with a great deal of effort.

Dabei kann die Überprüfungsstromschiene zur Isolationsmessung sowohl gegen das Niedervolt-Potential der Niedervoltschaltung als auch gegen das Hochvolt-Potential der Hochvoltschaltung herangezogen werden, um einen latenten Fehler einer der beiden Isolationsstrecken, sprich einer ersten Isolationsstrecke zwischen der Überprüfungsstromschiene und der Niedervoltschaltung und einer zweiten Isolationsstrecke zwischen der Überprüfungsstromschiene und der Hochvoltschaltung, zu erkennen.The checking busbar can be used for insulation measurement both against the low-voltage potential of the low-voltage circuit and against the high-voltage potential of the high-voltage circuit in order to detect a latent fault in one of the two insulation gaps, i.e. a first insulation gap between the checking busbar and the low-voltage circuit and a second insulation gap between the checking busbar and the high-voltage circuit.

Bspw. weist die Überprüfungsstromschiene mindestens zwei Lagen (bzw. Schichten) auf, die in einer Horizontalrichtung der Trägerplatte betrachtet an beiden Seiten des ersten oder des zweiten Leiterbahnabschnitts (bzw. in der Vertikalrichtung der Trägerplatte betrachtet vor und hinter dem ersten oder dem zweiten Leiterbahnabschnitt) abgeordnet sind und den ersten bzw. den zweiten Leiterbahnabschnitt in der Vertikalrichtung räumlich isolieren. Damit stellen die Lagen die elektrische Isolation zwischen den beiden Leiterbahnabschnitten und somit den beiden Leiterbahnen in der Vertikalrichtung sicher.For example, the checking busbar has at least two layers (or layers), which are on both sides of the first or second conductor track section when viewed in a horizontal direction of the carrier plate (or in front of and behind the first or second conductor track section when viewed in the vertical direction of the carrier plate). are seconded and spatially insulate the first and second conductor track sections in the vertical direction. The layers thus ensure the electrical insulation between the two conductor track sections and thus the two conductor tracks in the vertical direction.

Bspw. weist die Überprüfungsstromschiene ferner einen Vertikalabschnitt auf, der sich in der Vertikalrichtung erstreckt und die Lagen miteinander einstückig verbindet. Dabei isoliert der Vertikalabschnitt den ersten oder den zweiten Leiterbahnabschnitt zwischen den Lagen in der Horizontalrichtung räumlich. Damit stellt der Vertikalabschnitt die elektrische Isolation zwischen den beiden Leiterbahnabschnitten und somit den beiden Leiterbahnen in der Horizontalrichtung sicher. Dabei kann der Vertikalabschnitt sich gerade erstrecken aber auch abgewinkelt oder gekrümmt sein, oder sich stufen-, wellen-, oder zickzackförmig erstrecken.For example, the inspection bus bar further includes a vertical portion that extends in the vertical direction and integrally connects the tiers to each other. In this case, the vertical section spatially insulates the first or the second conductor track section between the layers in the horizontal direction. The vertical section thus ensures the electrical insulation between the two conductor track sections and thus the two conductor tracks in the horizontal direction. In this case, the vertical section can extend straight, but it can also be angled or curved, or extend in the form of steps, waves or zigzags.

Bspw. ist der Vertikalabschnitt der Überprüfungsstromschiene in Form von einer Durchkontaktierung in der Trägerplatte ausgebildet, die sich zumindest zwischen den Lagen erstreckt und diese Lagen miteinander körperlich und elektrisch verbindet.For example, the vertical section of the checking busbar is in the form of a via in the carrier plate, which extends at least between the layers and physically and electrically connects these layers to one another.

Die Überprüfungsstromschiene bildet mit den leiterbahnähnlichen (Stromschienen-)Lagen und dem Vertikalabschnitt (insb. in Form von einer Durchkontaktierung) eine zusammenhängende nicht-potentialbehaftete Netzwerkstruktur aus, die sich ganzheitlich zwischen der Niedervoltschaltung und der Hochvoltschaltung erstreckt und die beiden Schaltungen voneinander räumlich und somit elektrisch isoliert. Über angemessene Fächerung der Netzwerkstruktur der Überprüfungsstromschiene kann eine effiziente Wärmeübertragung erzielt werden.With the conductor track-like (busbar) layers and the vertical section (especially in the form of a plated through hole), the checking busbar forms a coherent non-potential network structure that extends holistically between the low-voltage circuit and the high-voltage circuit and separates the two circuits spatially and thus electrically isolated. Efficient heat transfer can be achieved through appropriate fanning of the network structure of the verification busbar.

Bspw. weist die erste Leiterbahn einen ersten Stromanschluss zur Isolationsmessung zwischen der ersten Leiterbahn und der Überprüfungsstromschiene auf. Analog weist die Überprüfungsstromschiene einen dritten Stromanschluss zur Isolationsmessung zwischen der ersten Leiterbahn und der Überprüfungsstromschiene auf. Dabei sind der erste und der dritte Stromanschluss ferner eingerichtet, zur Isolationsmessung miteinander hochohmig verbunden zu werden, insb. über einen ersten hochohmigen Widerstand mit einem Widerstandswert von über 100 Kilo-Ohm oder über 100 Mega-Ohm, der zwischen dem ersten und dem dritten Stromanschluss elektrisch angeschlossen wird.For example, the first conductor track has a first current connection for measuring the insulation between the first conductor track and the checking current rail. Analogously, the checking busbar has a third current connection for measuring the insulation between the first conductor track and the checking busbar. In this case, the first and the third power connection are also set up to be connected to one another with a high resistance for the insulation measurement, in particular via a first high-impedance resistor with a resistance value of more than 100 kilo-ohms or more than 100 mega-ohms, which is connected between the first and the third power connection is electrically connected.

Bspw. weist die zweite Leiterbahn einen zweiten Stromanschluss zur Isolationsmessung zwischen der zweiten Leiterbahn und der Überprüfungsstromschiene auf. Analog weist die Überprüfungsstromschiene einen vierten Stromanschluss zur Isolationsmessung zwischen der zweiten Leiterbahn und der Überprüfungsstromschiene auf. Dabei sind der zweite und der vierte Stromanschluss ferner eingerichtet, zur Isolationsmessung miteinander hochohmig verbunden zu werden, insb. über einen zweiten hochohmigen Widerstand mit einem Widerstandswert von über 100 Kilo-Ohm oder über 100 Mega-Ohm, der zwischen dem zweiten und dem vierten Stromanschluss elektrisch angeschlossen wird.For example, the second conductor track has a second current connection for measuring the insulation between the second conductor track and the checking current rail. Analogously, the checking busbar has a fourth current connection for measuring the insulation between the second conductor track and the checking busbar. In this case, the second and the fourth power connection are also set up to be connected to one another in a high-impedance manner for insulation measurement, in particular via a second high-impedance resistor with a resistance value of more than 100 kilo-ohms or more than 100 mega-ohms, which is connected between the second and the fourth power connection is electrically connected.

Bspw. weist die Trägerplatte ein Durchgangsloch zum Einführen eines (gut wärmeleitenden) Befestigungsmittels, wie z. B. einer Schraube, eines Bolzens oder einer Niete, zur Befestigung des Schaltungsträgers an einem Gehäuse oder einem Kühlkörper der Schaltungsanordnung auf. Dabei ist die Überprüfungsstromschiene das Durchgangsloch zumindest teilweise umlaufend ausgebildet.For example, the support plate has a through hole for inserting a (highly thermally conductive) fastener, such as. B. a screw, a bolt or a rivet for fastening the circuit carrier to a housing or a heat sink of the circuit arrangement. In this case, the checking busbar is designed to at least partially encircle the through-hole.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine leistungselektronische Schaltungsanordnung, insb. für ein Hybridelektro-/Elektrofahrzeug, bereitgestellt.According to a second aspect of the invention, a power electronic circuit arrangement, in particular for a hybrid electric/electric vehicle, is provided.

Die leistungselektronische Schaltungsanordnung weist einen zuvor beschriebenen Schaltungsträger, eine Niedervoltschaltung, die auf und in dem Schaltungsträger ausgebildet ist und die mindestens eine erste Leiterbahn des Schaltungsträgers umfasst, sowie eine Hochvoltschaltung, die ebenfalls auf und in dem Schaltungsträger ausgebildet ist und die mindestens eine zweite Leiterbahn des Schaltungsträgers umfasst.The power electronic circuit arrangement has a circuit carrier as described above, a low-voltage circuit which is formed on and in the circuit carrier and which comprises at least one first conductor track of the circuit carrier, and a high-voltage circuit which is also formed on and in the circuit carrier and which has at least one second conductor track of the Circuit carrier includes.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des oben beschriebenen Schaltungsträgers sind, soweit im Übrigen, auf die oben genannte leistungselektronische Schaltungsanordnung übertragbar, auch als vorteilhafte Ausgestaltungen der leistungselektronischen Schaltungsanordnung anzusehen.Advantageous configurations of the circuit carrier described above are also to be regarded as advantageous configurations of the power electronic circuit arrangement, insofar as they can otherwise be transferred to the above-mentioned electronic power circuit arrangement.

Figurenlistecharacter list

Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

  • 1 in einer ersten schematischen Perspektivdarstellung einen Abschnitt einer ersten leistungselektronischen Schaltungsanordnung mit einem Abschnitt eines ersten Schaltungsträgers gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung; und
  • 2 in einer zweiten schematischen Perspektivdarstellung einen Abschnitt einer zweiten leistungselektronischen Schaltungsanordnung mit einem Abschnitt eines zweiten Schaltungsträgers gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung; und
  • 3 in einer dritten schematischen Perspektivdarstellung einen Abschnitt einer dritten leistungselektronischen Schaltungsanordnung mit einem Abschnitt eines dritten Schaltungsträgers gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. show:
  • 1 in a first schematic perspective view, a section of a first electronic power circuit arrangement with a section of a first circuit carrier according to a first exemplary embodiment of the invention; and
  • 2 in a second schematic perspective view, a section of a second power electronic circuit arrangement with a section of a second circuit carrier according to a second exemplary embodiment of the invention; and
  • 3 in a third schematic perspective view, a section of a third power electronic circuit arrangement with a section of a third circuit carrier according to a third exemplary embodiment of the invention.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen:Detailed description of the drawings:

1 zeigt in einer ersten schematischen Perspektivdarstellung einen Abschnitt einer ersten leistungselektronischen Schaltungsanordnung SA mit einem Abschnitt eines ersten Schaltungsträgers ST gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. 1 shows a first schematic perspective view of a section of a first power electronic circuit arrangement SA with a section of a first circuit carrier ST according to a first exemplary embodiment of the invention.

Die leistungselektronische Schaltungsanordnung SA ist bspw. als ein Wechselrichter ausgebildet und weist einen Schaltungsträger ST auf, auf dem eine Niedervoltschaltung der Schaltungsanordnung SA, wie z. B. eine Steuerschaltung des Wechselrichters, und eine Hochvoltschaltung, wie z. B. eine Treiber- oder eine Brückenschaltung des Wechselrichters, ausgebildet sind.The power electronic circuit arrangement SA is designed, for example, as an inverter and has a circuit carrier ST on which a low-voltage circuit of the circuit arrangement SA, such as, for. B. a control circuit of the inverter, and a high-voltage circuit, such as. B. a driver or a bridge circuit of the inverter are formed.

Der Schaltungsträger ST weist eine Trägerplatte TP auf, die in dieser Ausführungsform als eine mehrlagige Leiterplatte mit mehreren Prepreg-Schichten PS von bspw. schwer entflammbaren und flammenhemmenden Verbundwerkstoffen bestehend aus Epoxidharz und Glasfasergewebe (FR-4) ausgebildet ist. Zwischen den Prepreg-Schichten PS der Trägerplatte TP weist der Schaltungsträger ST innenliegende Leiterbahnschichten der Niedervoltschaltung und der Hochvoltschaltung auf.The circuit carrier ST has a carrier plate TP, which in this embodiment is designed as a multilayer printed circuit board with several prepreg layers PS of, for example, flame-retardant and flame-retardant composite materials consisting of epoxy resin and glass fiber fabric (FR-4). Between the prepreg layers PS of the carrier plate TP, the circuit carrier ST has internal conductor track layers of the low-voltage circuit and the high-voltage circuit.

Die Niedervoltschaltung weist unter anderem mindestens eine erste innenliegende Leiterbahn LB1 auf, die zwischen zwei Prepreg-Schichten PS der Trägerplatte TP eingebettet ist und Teil einer Massestromverbindung (GND-Layer, Stromverbindung zur Masse) der Niedervoltschaltung ausbildet. Analog weist die Hochvoltschaltung unter anderem mindestens eine zweite innenliegende Leiterbahn LB2 auf, die zwischen zwei teils weiteren Prepreg-Schichten PS der Trägerplatte TP eingebettet ist und Teil einer weiteren Massestromverbindung (GND-Layer, Stromverbindung zur Masse) der Hochvoltschaltung ausbildet.The low-voltage circuit has, among other things, at least one first internal conductor track LB1, which is embedded between two prepreg layers PS of the carrier plate TP and forms part of a ground current connection (GND layer, current connection to ground) of the low-voltage circuit. Analogously, the high-voltage circuit has, among other things, at least one second internal conductor track LB2, which is embedded between two partly additional prepreg layers PS of the carrier plate TP and forms part of an additional ground current connection (GND layer, current connection to ground) of the high-voltage circuit.

Dabei weisen die erste Leiterbahn LB1 einen ersten Leiterbahnabschnitt LA1 und die zweite Leiterbahn LB2 einen zweiten Leiterbahnabschnitt LA2 auf. Der erste und der zweite Leiterbahnabschnitt LA1, LA2 überlappen sich in einer Vertikalrichtung VR (die senkrecht zur Bestückungsoberfläche der Trägerplatte TP verläuft) der Trägerplatte TP und verdecken sich in der Vertikalrichtung VR gegenseitig. Zudem sind die beiden Leiterbahnabschnitte LA1, LA2 in der Vertikalrichtung VR beabstandet angeordnet, sodass zwischen den beiden Leiterbahnabschnitten LA1, LA2 zumindest eine Prepreg-Schicht PS vorliegt. Die Prepreg-Schicht PS zwischen den beiden Leiterbahnabschnitten LA1, LA2 wirk wie ein elektrisches Isoliermittel und isoliert die beiden Leiterbahnabschnitte LA1, LA2 und somit die Niedervoltschaltung und die Hochvoltschaltung voneinander elektrisch.The first interconnect LB1 has a first interconnect section LA1 and the second interconnect LB2 has a second interconnect section LA2. The first and second conductor track sections LA1, LA2 overlap in a vertical direction VR (which runs perpendicularly to the mounting surface of the mounting plate TP) of the mounting plate TP and cover one another in the vertical direction VR. In addition, the two conductor track sections LA1, LA2 are arranged spaced apart in the vertical direction VR, so that there is at least one prepreg layer PS between the two conductor track sections LA1, LA2. The prepreg layer PS between the two conductor track sections LA1, LA2 acts like an electrical insulating means and electrically insulates the two conductor track sections LA1, LA2 and thus the low-voltage circuit and the high-voltage circuit from one another.

Die Trägerplatte TP weist ferner ein Durchgangsloch DL auf, das sich in der Vertikalrichtung VR durch die gesamte Trägerplatte TP hindurch erstreckt. Der Schaltungsträger ST weist ferner eine Schraube BM aus einer Metalllegierung, wie z. B. Eisen, die durch das Durchgangsloch DL hineingeführt ist und an einem Gehäuse GH der Schaltungsanordnung SA bzw. dessen Wand verschraubt ist. Die Schaube BM dient somit als Befestigungsmittel und befestigt den Schaltungsträger ST an dem Gehäuse GH. Dabei ist das Durchgangsloch DL ähnlich einer Durchkontaktierung ausgebildet und weist an der Wand Cu-Schicht auf, die mit der zweiten Leiterbahn LB2 elektrisch und thermisch verbunden ist. Das Gehäuse GH besteht aus einer Metalllegierung, wie z. B. einer Aluminium-Legierung, und dient zum einen als elektrische Masse und zum anderen als Kühlkörper zur Kühlung der Schaltungsanordnung SA. Die erste Leiterbahn LB1 ist das das Durchgangsloch zumindest teilweise umlaufend ausgebildet.The support plate TP also has a through hole DL, which extends through the entire support plate TP in the vertical direction VR. The circuit carrier ST also has a screw BM made of a metal alloy, such as. B. iron, which is introduced through the through hole DL and is screwed to a housing GH of the circuit arrangement SA or its wall. The screw BM thus serves as a fastening means and fastens the circuit carrier ST to the housing GH. In this case, the through hole DL is formed in a manner similar to a plated-through hole and has a Cu layer on the wall, which is electrically and thermally connected to the second conductor track LB2. The housing GH consists of a metal alloy, such as. B. an aluminum alloy, and serves as an electrical ground and on the other hand as a heat sink for cooling the circuit arrangement SA. The first conductor track LB1 is designed to at least partially encircle the through hole.

Die beiden Leiterbahnabschnitte LA1 LA2, die sich überlappen, dienen als Wärmeübertragungsstrecke und überbrücken somit den Bereich zwischen der Niedervolt- und der Hochvoltschaltung in der Trägerplatte TP thermisch. Die Abwärme, die während des Betriebs der Schaltungsanordnung SA in der Hochvoltschaltung entsteht, wird über die Wärmeübertragungsstrecke der beiden Leiterbahnabschnitte LA1 LA2 an die zweite Leiterbahn LB2 übertragen von der zweiten Leiterbahn LB2 über die Schraube BM in dem Durchgangsloch DL an das Gehäuse GH abgeführt. Dadurch ist eine effiziente Kühlung der Hochvoltschaltung bzw. der Schaltungsanordnung SA erzielt.The two interconnect sections LA1 LA2, which overlap, serve as heat transfer tion path and thus thermally bridge the area between the low-voltage and high-voltage circuits in the carrier plate TP. The waste heat that occurs during the operation of the circuit arrangement SA in the high-voltage circuit is transferred to the second conductor track LB2 via the heat transfer path of the two conductor track sections LA1 LA2 and dissipated from the second conductor track LB2 via the screw BM in the through hole DL to the housing GH. This achieves efficient cooling of the high-voltage circuit or the circuit arrangement SA.

2 zeigt in einer zweiten schematischen Perspektivdarstellung einen Abschnitt einer zweiten leistungselektronischen Schaltungsanordnung SA mit einem Abschnitt eines zweiten Schaltungsträgers ST gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. 2 shows a second schematic perspective view of a section of a second power electronic circuit arrangement SA with a section of a second circuit carrier ST according to a second exemplary embodiment of the invention.

Der Schaltungsträger ST in 2 weist zusätzlich eine elektrisch leitende Überprüfungsstromschiene US auf, die ähnlich wie Leiterbahnen und aus dem gleichen Material wie die Leiterbahnen, nämlich Kupfer oder einer Kupferlegierung, besteht. Die Überprüfungsstromschiene US ist mit mindestens zwei Lagen (bzw. Schichten) L1, L2 mehrlagig ausgebildet, die sich in der Horizontalrichtung HR der Trägerplatte TR erstrecken. Die einzelnen Lagen L1, L2 der Überprüfungsstromschiene US sind zwischen den jeweiligen beiden sich überlappenden Leiterbahnabschnitten LA1, LA2 der ersten und der zweiten Leiterbahne LB1, LB2 angeordnet und ebenfalls zwischen Prepreg-Schichten PS der Trägerplatte TP eingebettet. Damit überlappen sich die Überprüfungsstromschiene US bzw. deren Lagen L1, L2 und die Leiterbahnabschnitte LA1, LA2 der ersten und der zweiten Leiterbahne LB1, LB2 in der Vertikalrichtung VR und verdecken sich somit in der Vertikalrichtung VR gegenseitig. Damit sind die Lagen L1, L2 der Überprüfungsstromschiene US in der Vertikalrichtung VR betrachtet jeweils vor und hinter dem ersten oder dem zweiten Leiterbahnabschnitt LA1, LA2 angeordnet und isolieren somit die beiden Leiterbahnabschnitte LA1, LA2 in der Vertikalrichtung VR voneinander räumlich. Damit stellen die Überprüfungsstromschiene US bzw. deren Lagen L1, L2 die elektrische Isolation zwischen den beiden Leiterbahnen LB1, LB2 und somit zwischen der Niedervolt- und der Hochvoltschaltung in der Vertikalrichtung VR sicher.The circuit carrier ST in 2 additionally has an electrically conductive checking busbar US, which is similar to conductor tracks and made of the same material as the conductor tracks, namely copper or a copper alloy. The checking busbar US is multi-layered with at least two layers (or layers) L1, L2, which extend in the horizontal direction HR of the carrier plate TR. The individual layers L1, L2 of the checking busbar US are arranged between the respective two overlapping conductor track sections LA1, LA2 of the first and second conductor tracks LB1, LB2 and also embedded between prepreg layers PS of the carrier plate TP. The checking busbar US or its layers L1, L2 and the conductor track sections LA1, LA2 of the first and second conductor tracks LB1, LB2 thus overlap in the vertical direction VR and thus cover one another in the vertical direction VR. The layers L1, L2 of the checking busbar US are thus arranged in front of and behind the first or the second conductor track section LA1, LA2 viewed in the vertical direction VR and thus spatially insulate the two conductor track sections LA1, LA2 from one another in the vertical direction VR. The checking busbar US or its layers L1, L2 thus ensure the electrical insulation between the two conductor tracks LB1, LB2 and thus between the low-voltage circuit and the high-voltage circuit in the vertical direction VR.

Darüber hinaus ist die Überprüfungsstromschiene US potentialfrei ausgeführt und dient zur Überprüfung von elektrischer Isolation zwischen der ersten und der zweiten Leiterbahn LB1, LB2.In addition, the checking busbar US is designed to be potential-free and is used to check the electrical insulation between the first and the second conductor track LB1, LB2.

Hierzu weist die erste Leiterbahn LB1 einen ersten Stromanschluss SA1 zur Isolationsmessung zwischen der ersten Leiterbahn LB1 und der Überprüfungsstromschiene US auf. Analog weist die zweite Leiterbahn LB2 einen zweiten Stromanschluss SA2 zur Isolationsmessung zwischen der zweiten Leiterbahn LB2 und der Überprüfungsstromschiene US auf. Die Überprüfungsstromschiene US weist wiederum einen dritten Stromanschluss SA3 zur Isolationsmessung zwischen der ersten Leiterbahn LB1 und der Überprüfungsstromschiene US, sowie einen vierten einen vierten Stromanschluss SA4 zur Isolationsmessung zwischen der zweiten Leiterbahn LB2 und der Überprüfungsstromschiene US auf. Dabei können die Stromanschlüsse SA1, SA2, SA3 und SA4 jeweils direkt an der ersten, der zweiten Leiterbahn LB1, LB2 bzw. direkt an der Überprüfungsstromschiene US ausgebildet sein oder an weiteren, insb. auf Bestückungsoberflächen OF der Trägerplatte TP ausgeführten, Leiterbahnen ausgebildet sein, die jeweils mit den jeweiligen Leiterbahn LB1, LB2 bzw. der Überprüfungsstromschiene US (bspw. über Durchkontaktierungen) elektrisch verbunden sind. Ferner sind die Stromanschlüsse SA1, SA2, SA3, SA4 derart eingerichtet, dass diese zur Isolationsmessung miteinander hochohmig, bspw. über jeweils einen ersten hochohmigen Widerstand mit einem Widerstandswert von über 100 Kilo-Ohm verbunden werden können. Dabei können die hochohmigen Verbindungen zeitweise oder dauerhaft hergestellt werden. Durch die hohen Widerstände besteht keine Gefahr eines unkontrollierten Stromflusses zwischen den beiden Leiterbahnen LB1, LB2 und somit zwischen der Nieder- und der Hochvoltschaltung.For this purpose, the first conductor track LB1 has a first current connection SA1 for measuring the insulation between the first conductor track LB1 and the checking busbar US. Analogously, the second conductor track LB2 has a second current connection SA2 for measuring the insulation between the second conductor track LB2 and the checking current rail US. The checking busbar US in turn has a third current connection SA3 for measuring the insulation between the first trace LB1 and the checking current rail US, and a fourth current connection SA4 for measuring the insulation between the second trace LB2 and the checking current rail US. The power connections SA1, SA2, SA3 and SA4 can each be formed directly on the first, the second conductor track LB1, LB2 or directly on the checking conductor rail US or on other conductor tracks, especially on component surfaces OF of the carrier plate TP. which are each electrically connected to the respective conductor track LB1, LB2 or the checking busbar US (e.g. via vias). Furthermore, the power connections SA1, SA2, SA3, SA4 are set up in such a way that they can be connected to one another at high resistance for insulation measurement, for example via a first high-impedance resistor with a resistance value of more than 100 kilo-ohms. The high-impedance connections can be made temporarily or permanently. Due to the high resistances, there is no risk of an uncontrolled flow of current between the two conductor tracks LB1, LB2 and thus between the low and high-voltage circuits.

Zur Isolationsmessung werden Spannungen zwischen der Überprüfungsstromschiene US und der ersten Leiterbahn LB1 bzw. zwischen der Überprüfungsstromschiene US und der zweiten Leiterbahn LB2 gemessen und mit jeweiligen vorgegebenen Referenzspannungen verglichen. Weichen die gemessenen Spannungen von den jeweiligen Referenzspannungen stark ab, so ist von Isolationsfehlern zwischen der Überprüfungsstromschiene US und der ersten Leiterbahn LB1 bzw. der zweiten Leiterbahn LB2 auszugehen.To measure the insulation, voltages are measured between the checking busbar US and the first interconnect LB1 or between the checking busbar US and the second interconnect LB2 and are compared with the respective predetermined reference voltages. If the measured voltages deviate greatly from the respective reference voltages, insulation faults between the checking busbar US and the first conductor track LB1 or the second conductor track LB2 can be assumed.

Die Überprüfungsstromschiene US bzw. deren Lagen L1, L2 sind die erste Leiterbahn LB1 bzw. das Durchgangsloch DL zumindest teilweise umlaufend ausgebildet. Diese Ausführung bewirkt eine bessere Wärmeübertragung von der zweiten Leiterbahn LB2 über die Überprüfungsstromschiene US zu der ersten Leiterbahn LB1 und ferner zu der Schraube BM in dem Durchgangsloch DL.The checking busbar US or its layers L1, L2 are designed to at least partially encircle the first conductor track LB1 or the through hole DL. This embodiment brings about better heat transfer from the second conductor track LB2 via the checking busbar US to the first conductor track LB1 and further to the screw BM in the through hole DL.

3 zeigt in einer dritten schematischen Perspektivdarstellung einen Abschnitt einer dritten leistungselektronischen Schaltungsanordnung SA mit einem Abschnitt eines dritten Schaltungsträgers ST gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. 3 shows a third schematic perspective view of a section of a third power electronic circuit arrangement SA with a section of a third circuit carrier ST according to a third exemplary embodiment of the invention.

Der in 3 darstellte Schaltungsträger ST unterscheidet sich von dem in 2 dargestellten Schaltungsträger dadurch, dass die Überprüfungsstromschiene US neben den horizontal verlaufenden Lagen L1, L2 noch mindestens einen Vertikalabschnitt VA aufweist, der sich in der Vertikalrichtung VR erstreckt und die Lagen L1, L2 miteinander einstückig verbindet. Darüber hinaus ist der Vertikalabschnitt VA in der Horizontalrichtung HR betrachtet zwischen dem ersten und dem zweiten Leiterbahnabschnitt LA1, LA2 bzw. zwischen der ersten und der zweiten Leiterbahn LB1, LB2 angeordnet und isoliert somit die beiden Leiterbahnen LB1, LB2 in der Horizontalrichtung HR voneinander räumlich. Damit stellt der Vertikalabschnitt VA die elektrische Isolation zwischen den beiden Leiterbahnen LB1, LB2 und somit zwischen der Niedervolt- und der Hochvoltschaltung in der Horizontalrichtung HR sicher. Dabei ist der Vertikalabschnitt VA in Form von einer Durchkontaktierung in der Trägerplatte TP ausgebildet und mit den Lagen L1, L2 der Überprüfungsstromschiene US körperlich und somit elektrisch verbunden.the inside 3 circuit carrier ST shown differs from that in 2 illustrated circuit carrier characterized in that the checking busbar US in addition to the horizontal layers L1, L2 has at least one vertical section VA, which extends in the vertical direction VR and the layers L1, L2 integrally connects. In addition, the vertical section VA, viewed in the horizontal direction HR, is arranged between the first and the second conductor track section LA1, LA2 or between the first and the second conductor track LB1, LB2 and thus spatially isolates the two conductor tracks LB1, LB2 from one another in the horizontal direction HR. The vertical section VA thus ensures the electrical insulation between the two conductor tracks LB1, LB2 and thus between the low-voltage circuit and the high-voltage circuit in the horizontal direction HR. The vertical section VA is designed in the form of a through-contact in the carrier plate TP and is physically and thus electrically connected to the layers L1, L2 of the checking busbar US.

Die Überprüfungsstromschiene US bildet mit den leiterbahnähnlichen Lagen L1, L2 und dem Vertikalabschnitt VA eine zusammenhängende nicht-potentialbehaftete Netzwerkstruktur aus, die sich ganzheitlich zwischen den Leiterbahnen LB1, LB2 der Niedervoltschaltung und der Hochvoltschaltung erstreckt und die beiden Leiterbahnen LB1, LB2 und somit die beiden Schaltungen voneinander räumlich und auch elektrisch isoliert. Über angemessene Fächerung der Netzwerkstruktur der Überprüfungsstromschiene US kann eine effiziente Wärmeübertragung erzielt werden.The checking busbar US forms a coherent, non-potential network structure with the conductor track-like layers L1, L2 and the vertical section VA, which extends completely between the conductor tracks LB1, LB2 of the low-voltage circuit and the high-voltage circuit and the two conductor tracks LB1, LB2 and thus the two circuits spatially and electrically isolated from each other. Efficient heat transfer can be achieved by appropriately fanning out the network structure of the checking busbar US.

Claims (10)

Schaltungsträger (ST) für eine leistungselektronische Schaltungsanordnung (SA), aufweisend: - eine Trägerplatte (TP); - mindestens eine erste innenliegende Leiterbahn (LB1) in der Trägerplatte (TP) zur Herstellung einer ersten elektrischen Verbindung einer Niedervoltschaltung der Schaltungsanordnung (SA); - mindestens eine zweite innenliegende Leiterbahn (LB2) in der Trägerplatte (TP) zur Herstellung einer zweiten elektrischen Verbindung einer Hochvoltschaltung der Schaltungsanordnung (SA); - wobei die erste Leiterbahn (LB1) einen ersten Leiterbahnabschnitt (LA1) aufweist und die zweite Leiterbahn (LB2) einen zweiten Leiterbahnabschnitt (LA2) aufweist, wobei sich der erste (LA1) und der zweite (LA2) Leiterbahnabschnitt in einer Vertikalrichtung (VR) der Trägerplatte (TP) überlappen; - wobei der erste (LA1) und der zweite (LA2) Leiterbahnabschnitt in der Vertikalrichtung (VR) voneinander beabstandet angeordnet sind und zwischen dem ersten (LA1) und dem zweiten (LA2) Leiterbahnabschnitt ein Isoliermittel (PS) zur elektrischen Isolation des ersten (LA1) und des zweiten (LA2) Leiterbahnabschnitts voneinander angeordnet ist.Circuit carrier (ST) for a power electronic circuit arrangement (SA), having: - a support plate (TP); - At least one first internal conductor track (LB1) in the carrier plate (TP) for producing a first electrical connection of a low-voltage circuit of the circuit arrangement (SA); - At least one second internal conductor track (LB2) in the carrier plate (TP) for producing a second electrical connection of a high-voltage circuit of the circuit arrangement (SA); - wherein the first conductor (LB1) has a first conductor section (LA1) and the second conductor (LB2) has a second conductor section (LA2), the first (LA1) and the second (LA2) conductor section extending in a vertical direction (VR) the carrier plate (TP) overlap; - wherein the first (LA1) and the second (LA2) conductor track section are arranged at a distance from one another in the vertical direction (VR) and between the first (LA1) and the second (LA2) conductor track section an insulating means (PS) for electrical insulation of the first (LA1 ) and the second (LA2) conductor track section is arranged from each other. Schaltungsträger (ST) nach Anspruch 1, wobei die erste Leiterbahn (LB1) eine Massestromverbindung der Niedervoltschaltung ausbildet und/oder die zweite Leiterbahn (LB2) eine Massestromverbindung der Hochvoltschaltung ausbildet.Circuit carrier (ST) according to claim 1 , wherein the first conductor track (LB1) forms a ground current connection of the low-voltage circuit and / or the second conductor track (LB2) forms a ground current connection of the high-voltage circuit. Schaltungsträger (ST) nach Anspruch 1 oder 2, der ferner eine elektrisch leitende, innenliegende Überprüfungsstromschiene (US) zur Überprüfung von elektrischer Isolation zwischen der ersten (LB1) und der zweiten (LB2) Leiterbahn aufweist, wobei die Überprüfungsstromschiene (US) in dem Isoliermittel (PS) zwischen dem ersten (LA1) und dem zweiten (LA2) Leiterbahnabschnitt angeordnet oder eingebettet ist.Circuit carrier (ST) according to claim 1 or 2 , which also has an electrically conductive, internal checking busbar (US) for checking electrical insulation between the first (LB1) and the second (LB2) conductor track, the checking busbar (US) in the insulating means (PS) between the first (LA1) and the second (LA2) conductor track section is arranged or embedded. Schaltungsträger (ST) nach Anspruch 3, wobei die Überprüfungsstromschiene (US) mindestens zwei Lagen (L1, L2) aufweist, die an beiden Seiten des ersten (LA1) oder des zweiten (LA2) Leiterbahnabschnitts abgeordnet sind und den ersten (LA1) bzw. den zweiten (LA2) Leiterbahnabschnitt in der Vertikalrichtung (VR) räumlich isolieren.Circuit carrier (ST) according to claim 3 , wherein the checking busbar (US) has at least two layers (L1, L2) which are arranged on both sides of the first (LA1) or the second (LA2) conductor track section and the first (LA1) or the second (LA2) conductor track section in spatially isolate the vertical direction (VR). Schaltungsträger (ST) nach Anspruch 4, wobei die Überprüfungsstromschiene (US) ferner einen Vertikalabschnitt (VA) aufweist, der sich in der Vertikalrichtung (VR) erstreckt und die zwei Lagen (L1, L2) miteinander einstückig verbindet und den ersten (LA1) bzw. den zweiten (LA2) Leiterbahnabschnitt zwischen den beiden Lagen (L1, L2) in einer Horizontalrichtung (HR) der Trägerplatte (TP) betrachtet räumlich isoliert.Circuit carrier (ST) according to claim 4 , wherein the checking busbar (US) also has a vertical section (VA) which extends in the vertical direction (VR) and integrally connects the two layers (L1, L2) to one another and the first (LA1) and the second (LA2) conductor section spatially isolated between the two layers (L1, L2) viewed in a horizontal direction (HR) of the carrier plate (TP). Schaltungsträger (ST) nach Anspruch 5, wobei der Vertikalabschnitt (VA) in Form von einer Durchkontaktierung in der Trägerplatte (TP) ausgebildet ist.Circuit carrier (ST) according to claim 5 , wherein the vertical section (VA) is formed in the form of a via in the carrier plate (TP). Schaltungsträger (ST) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei - die erste Leiterbahn (LB1) einen ersten Stromanschluss (SA1) zur Isolationsmessung zwischen der ersten Leiterbahn (LB1) und der Überprüfungsstromschiene (US) aufweist; - die Überprüfungsstromschiene (US) einen dritten Stromanschluss (SA3) zur Isolationsmessung zwischen der ersten Leiterbahn (LB1) und der Überprüfungsstromschiene (US) aufweist; und - wobei der erste (SA1) und der dritte (SA3) Stromanschluss ferner eingerichtet sind, zur Isolationsmessung miteinander über einen ersten hochohmigen Widerstand mit einem Widerstandswert von über 100 Kilo-Ohm oder über 100 Mega-Ohm hochohmig verbunden zu werden.Circuit carrier (ST) according to one of claims 3 until 6 , wherein - the first conductor track (LB1) has a first current connection (SA1) for measuring the insulation between the first conductor track (LB1) and the checking busbar (US); - The checking busbar (US) has a third current connection (SA3) for measuring the insulation between the first conductor track (LB1) and the checking busbar (US); and - wherein the first (SA1) and the third (SA3) power connection are also set up to be connected to one another in a high-impedance manner via a first high-impedance resistor with a resistance value of more than 100 kilo-ohms or more than 100 mega-ohms for insulation measurement. Schaltungsträger (ST) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei - die zweite Leiterbahn (LB2) einen zweiten Stromanschluss (SA2) zur Isolationsmessung zwischen der zweiten Leiterbahn (LB2) und der Überprüfungsstromschiene (US) aufweist; - die Überprüfungsstromschiene (US) einen vierten Stromanschluss (SA4) zur Isolationsmessung zwischen der zweiten Leiterbahn (LB2) und der Überprüfungsstromschiene (US) aufweist; und - wobei der zweite (SA2) und der vierte (SA4) Stromanschluss ferner eingerichtet sind, zur Isolationsmessung miteinander über einen zweiten hochohmigen Widerstand mit einem Widerstandswert von über 100 Kilo-Ohm oder über 100 Mega-Ohm hochohmig verbunden zu werden.Circuit carrier (ST) according to one of claims 3 until 7 , wherein - the second conductor track (LB2) has a second power connection (SA2) for measuring the insulation between the second conductor track (LB2) and the checking busbar (US); - The checking busbar (US) has a fourth current connection (SA4) for measuring the insulation between the second conductor track (LB2) and the checking busbar (US); and - wherein the second (SA2) and the fourth (SA4) power connection are also set up to be connected to one another in a high-impedance manner via a second high-impedance resistor with a resistance value of more than 100 kilo-ohms or more than 100 mega-ohms for insulation measurement. Schaltungsträger (ST) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei die Trägerplatte (TP) ein Durchgangsloch (DL) zum Einführen eines Befestigungsmittels (BM) zur Befestigung des Schaltungsträgers (ST) an einem Gehäuse (GH) oder einem Kühlkörper der Schaltungsanordnung (SA) aufweist, wobei die Überprüfungsstromschiene (US) das Durchgangsloch (DL) zumindest teilweise umlaufend ausgebildet ist.Circuit carrier (ST) according to one of claims 3 until 8th , The carrier plate (TP) has a through hole (DL) for inserting a fastener (BM) for fastening the circuit carrier (ST) to a housing (GH) or a heat sink of the circuit arrangement (SA), the checking busbar (US) having the through hole (DL) is formed at least partially circumferentially. Leistungselektronische Schaltungsanordnung (SA), aufweisend: - einen Schaltungsträger (ST) nach einem der vorangehenden Ansprüche; - eine Niedervoltschaltung, die auf und in dem Schaltungsträger (ST) ausgebildet ist und die mindestens eine erste Leiterbahn (LB1) umfasst; - eine Hochvoltschaltung, die auf und in dem Schaltungsträger (ST) ausgebildet ist und die mindestens eine zweite Leiterbahn (LB2) umfasst.Power electronic circuit arrangement (SA), comprising: - A circuit carrier (ST) according to any one of the preceding claims; - A low-voltage circuit which is formed on and in the circuit carrier (ST) and which comprises at least one first conductor track (LB1); - A high-voltage circuit which is formed on and in the circuit carrier (ST) and which comprises at least one second conductor track (LB2).
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