DE102021120682A1

DE102021120682A1 - Method of manufacturing a power module for an electric vehicle

Info

Publication number: DE102021120682A1
Application number: DE102021120682.0A
Authority: DE
Inventors: Paul Böckenhoff; Philipp Eberhart; Benjamin Söhnle
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2021-08-09
Filing date: 2021-08-09
Publication date: 2023-02-09

Abstract

Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Leistungsmoduls (10) für ein Elektrofahrzeug wird ein Halbbrückeninverter in einen Kunststoffverguss (16) derart eingegossen, dass eine erste Stromschiene (18), die mit dem Halbbrückeninverter elektrisch gekoppelt ist, aus dem Kunststoffverguss (16) hervorsteht. Ein Zwischenkreiskondensator wird in einen zweiten Kunststoffverguss (12) vergossen derart, dass eine zweite Stromschiene (14), die mit dem Zwischenkreiskondensator elektrisch gekoppelt ist, aus dem zweiten Kunststoffverguss (12) hervorsteht. Beide Stromschienen (14, 18) werden ausgerichtet derart, dass sie übereinander angeordnet sind. Anschließend wird eine Sollknickstelle (20) der oberen Stromschiene (18) festgelegt und mittels eines Lasers die obere Stromschiene (18) im Bereich der Sollknickstelle (20) aufgeschmolzen. In diesem aufgeschmolzenen Zustand wird eine Fügekraft (F1) auf die obere Stromschiene (18) derart aufgebracht, dass diese flächig auf der unteren Stromschiene (14) zur Auflage kommt, wobei die aufgebrachte Fügekraft (F1) derart dimensioniert wird, dass der Kraftanteil (F2), der über die obere Stromschiene (18) auf die untere Stromschiene (14) übertragen wird, unterhalb eines vorgebbaren Schwellenwerts liegt. Anschließend wird die obere (18) mit der unteren Stromschiene (14) verschweißt.In a method for producing a power module (10) for an electric vehicle, a half-bridge inverter is cast in a plastic encapsulation (16) in such a way that a first busbar (18), which is electrically coupled to the half-bridge inverter, protrudes from the plastic encapsulation (16). An intermediate circuit capacitor is encapsulated in a second plastic encapsulation (12) in such a way that a second busbar (14), which is electrically coupled to the intermediate circuit capacitor, protrudes from the second plastic encapsulation (12). Both busbars (14, 18) are aligned in such a way that they are arranged one above the other. A predetermined buckling point (20) of the upper busbar (18) is then defined and the upper busbar (18) is melted in the area of the predetermined buckling point (20) by means of a laser. In this molten state, a joining force (F1) is applied to the upper conductor rail (18) in such a way that it comes to rest flat on the lower conductor rail (14), the applied joining force (F1) being dimensioned in such a way that the force component (F2 ), which is transmitted via the upper busbar (18) to the lower busbar (14), is below a definable threshold value. The upper (18) is then welded to the lower busbar (14).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Leistungsmoduls für ein Elektrofahrzeug, welches folgende Schritte umfasst: Zunächst wird ein Halbbrückeninverter in einen ersten Kunststoffverguss derart vergossen, dass zumindest eine erste Stromschiene, welche einen rechteckigen Querschnitt aufweist und mit dem Halbbrückeninverter elektrisch gekoppelt ist, aus dem ersten Kunststoffverguss hervorsteht. Weiterhin wird ein Zwischenkreiskondensator in einen zweiten Kunststoffverguss derart vergossen, dass zumindest eine zweite Stromschiene, welche einen rechteckigen Querschnitt aufweist und mit dem Zwischenkreiskondensator elektrisch gekoppelt ist, aus dem zweiten Kunststoffverguss hervorsteht. Anschließend werden zumindest die erste und die zweite Stromschiene derart ausgerichtet, dass sie übereinander angeordnet sind. Schließlich wird die obere mit der unteren Stromschiene unter Verwendung eines Laserstrahls verschweißt.The present invention relates to a method for producing a power module for an electric vehicle, which comprises the following steps: First, a half-bridge inverter is cast in a first plastic encapsulation in such a way that at least a first busbar, which has a rectangular cross section and is electrically coupled to the half-bridge inverter protrudes from the first plastic molding. Furthermore, an intermediate circuit capacitor is encapsulated in a second plastic encapsulation in such a way that at least one second busbar, which has a rectangular cross section and is electrically coupled to the intermediate circuit capacitor, protrudes from the second plastic encapsulation. At least the first and the second busbar are then aligned in such a way that they are arranged one above the other. Finally, the upper busbar is welded to the lower busbar using a laser beam.

Der Verbund aus Halbbrückeninverter und Zwischenkreiskondensator stellt die so genannte Kommutierungszelle dar, welche in einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug dazu dient, die E-Maschine mit Leistung zu versorgen.The combination of half-bridge inverter and intermediate circuit capacitor represents the so-called commutation cell, which is used in a hybrid or electric vehicle to supply the e-machine with power.

Üblicherweise werden für die Halbbrückeninverter dreiphasige Halbbrückenmodule eingesetzt. Diese werden über eine entsprechende Anzahl an Stromschienen mit einer entsprechenden Anzahl an Stromschienen des Zwischenkreiskondensators verbunden. Im Nachfolgenden wird der Einfachheit halber eine einphasige Umsetzung dargestellt. Im Stand der Technik wird die Stromschiene des Halbbrückeninverters über der Stromschiene des Zwischenkreiskondensators angeordnet und anschließend eine gleichmäßig verteilte Fügekraft auf die übereinander gelagerten Stromschienen aufgebracht. Anschließend wird auf den über die Stromschiene des Zwischenkreiskondensators hinausragenden Teil der Stromschiene des Halbbrückeninverters eine erhöhte Nachdrückkraft aufgebracht, um eine schlüssige Verbindung zwischen den übereinander gelagerten Stromschienen herzustellen. Dieses Nachdrücken ist aufgrund der vorhandenen Konstruktions- bzw. Fertigungstoleranzen stets notwendig, um eine ebene Kontaktfläche herzustellen. Sie ist Voraussetzung für das Schweißen der Verbindung im nächsten Schritt.Usually, three-phase half-bridge modules are used for the half-bridge inverters. These are connected to a corresponding number of busbars of the intermediate circuit capacitor via a corresponding number of busbars. A single-phase implementation is shown below for the sake of simplicity. In the prior art, the busbar of the half-bridge inverter is arranged above the busbar of the intermediate circuit capacitor and then a uniformly distributed joining force is applied to the busbars that are mounted one above the other. An increased pressing force is then applied to the part of the busbar of the half-bridge inverter that protrudes beyond the busbar of the intermediate circuit capacitor, in order to produce a positive connection between the busbars that are mounted one above the other. Due to the existing design and manufacturing tolerances, this repressing is always necessary in order to produce a flat contact surface. It is a prerequisite for welding the connection in the next step.

Bei dieser bekannten Vorgehensweise werden im anschließenden Betrieb immer wieder unerwünschte Ausfälle festgestellt.With this known procedure, undesired failures are repeatedly detected during subsequent operation.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein gattungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Leistungsmoduls für ein Elektrofahrzeug derart zu verbessern, dass eine höhere Zuverlässigkeit gewährleistet werden kann.The object of the present invention is therefore to improve a generic method for producing a power module for an electric vehicle in such a way that greater reliability can be ensured.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 1.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch das starke Biegen der Stromschienen während des Fügevorgangs Spannungen im Verguss des Zwischenkreiskondensators und im Verguss des Halbbrückeninverters auftreten können. Diese Spannungen im Material können zu Rissbildungen führen, was zum einen zum Abplatzen von Material und damit zum direkten Ausfall von Komponenten führten kann. Ebenso ist durch die Rissbildung über die Lebensdauer ein Eindringen von Feuchtigkeit möglich, was ebenso zu einer Schädigung und einem Ausfall führen kann.The present invention is based on the finding that stresses can occur in the encapsulation of the intermediate circuit capacitor and in the encapsulation of the half-bridge inverter as a result of the severe bending of the busbars during the joining process. These stresses in the material can lead to the formation of cracks, which on the one hand can lead to the material flaking off and thus to the direct failure of components. Cracking over the service life also allows moisture to penetrate, which can also lead to damage and failure.

Besonders aufgrund der Rechteckform der Stromschienen kann es am Übergang zwischen Kunststoffverguss und Eckbereichen der zugeordneten Stromschiene durch das Biegen im Stand der Technik, insbesondere das Nachdrücken unter beträchtlicher Krafteinleitung, zu einer übermäßigen Materialbelastung kommen, die zu den oben genannten unerwünschten Effekten führt. Wären die Stromschienen rund, wäre diese Problematik reduziert; allerdings sind vorliegend im Bereich der Leistungselektronik rechteckige Stromschienen erwünscht, um die Kontaktfläche zwischen den beiden Stromschienen zu maximieren, was bei Stromschienen mit rundem Querschnitt nicht möglich wäre.Particularly due to the rectangular shape of the busbars, excessive material stress can occur at the transition between plastic encapsulation and corner areas of the associated busbar due to bending in the prior art, in particular pressing down with considerable force, which leads to the undesirable effects mentioned above. If the busbars were round, this problem would be reduced; however, in the present case in the field of power electronics, rectangular busbars are desired in order to maximize the contact area between the two busbars, which would not be possible with busbars having a round cross-section.

Erfindungsgemäß wird demnach vor dem Verschweißschritt zunächst eine Sollknickstelle der oberen Stromschiene festgelegt, diese dann teilweise im Bereich der Sollknickstelle aufgeschmolzen und schließlich, während die obere Stromschiene teilweise aufgeschmolzen ist, eine Fügekraft auf die obere Stromschiene derart aufgebracht, dass diese flächig auf der unteren Stromschiene zur Auflage kommt, wobei die aufgebrachte Fügekraft derart dimensioniert wird, dass der Kraftanteil, der über die obere Stromschiene auf die untere Stromschiene übertragen wird, unterhalb eines vorgebbaren Schwellenwerts liegt.According to the invention, a predetermined buckling point of the upper busbar is first determined before the welding step, this is then partially melted in the area of the predetermined buckling point and finally, while the upper busbar is partially melted, a joining force is applied to the upper busbar in such a way that it is flat on the lower busbar Edition comes, the applied joining force is dimensioned such that the proportion of force that is transmitted via the upper busbar to the lower busbar is below a predetermined threshold value.

Aufgrund des Aufschmelzens tritt nur kurzfristig eine sehr kleine mechanische Beanspruchung des Kunststoffvergusses des Zwischenkreiskondensators sowie des Kunststoffvergusses des Halbbrückeninverters auf, mit der die Gefahr von Spannungen in diesen Kunststoffvergüssen, die zu Rissbildungen führen könnten, zuverlässig vermieden wird. Es reicht nämlich bereits eine kleine Fügekraft, um ein Einknicken der oberen Stromschiene zu bewirken, sodass diese flächig auf der darunterliegenden Stromschiene aufliegt.Due to the melting, there is only very little mechanical stress on the plastic encapsulation of the intermediate circuit capacitor and the plastic encapsulation of the half-bridge inverter for a short time, with which the risk of stresses in these plastic encapsulations, which could lead to the formation of cracks, is reliably avoided. A small joining force is already sufficient to cause the upper busbar to buckle so that it rests flat on the busbar underneath.

In einer Referenzmessung kann der auf die untere Stromschiene wirkende Kraftanteil beispielsweise durch eine zwischen die beiden Stromschienen eingebrachte Druckmessvorrichtung ermittelt werden und durch Messung der auf die obere Stromschiene aufgebrachten Fügekraft hierzu in Relation gesetzt werden. Wird wie in der tatsächlichen Anwendung dann die ermittelte Fügekraft auf die obere Stromschiene aufgebracht, entspricht der auf die untere Stromschiene wirkende Kraftfanteil dem zuvor in der Referenzmessung ermittelten Kraftanteil.In a reference measurement, the force component acting on the lower busbar can be determined, for example, by a pressure measuring device placed between the two busbars and can be related to this by measuring the joining force applied to the upper busbar. If the determined joining force is then applied to the upper busbar, as in the actual application, the force component acting on the lower busbar corresponds to the force component previously determined in the reference measurement.

In vorteilhafter Weise führt die erfindungsgemäße Vorgehensweise zu einer vollständigen Vermeidung von kritischen mechanischen Beanspruchungen in den Kunststoffvergüssen. Die Stromschienen werden an den durch die Sollknickstelle vorgegebenen Positionen geknickt, wobei die erforderliche Kraft zum Verbiegen auf nahezu null eingestellt werden kann. Dadurch wird das Risiko einer typischerweise im Stand der Technik zu befürchtenden Rissbildung und Delamination (Adhäsivversagen) zwischen jeweiliger Stromschiene und jeweiligem Kunststoffverguss vollständig eliminiert.The procedure according to the invention advantageously leads to a complete avoidance of critical mechanical stresses in the plastic encapsulation. The busbars are bent at the positions specified by the predetermined buckling point, and the force required for bending can be set to almost zero. This completely eliminates the risk of crack formation and delamination (adhesive failure), which is typically to be feared in the prior art, between the respective conductor rail and the respective plastic encapsulation.

Bevorzugt wird zum Aufschmelzen der oberen Stromschiene der Laser verwendet, der in Schritt d) zum Verschweißen der oberen mit der unteren Stromschiene eingesetzt wird. Auf diese Weise lässt sich das Verfahren auch noch besonders kostengünstig realisieren.The laser used in step d) for welding the upper to the lower busbar is preferably used to melt the upper busbar. In this way, the method can also be implemented particularly cost-effectively.

Bevorzugt wird ein Kraftanteil angestrebt, der im Bereich zwischen dem Schwellenwert und 20% unter diesem Schwellenwert liegt, da ein zu starkes Aufschmelzen der oberen Stromschiene zu vermeiden ist. Ein zu großer aufgeschmolzener Bereich führt nämlich zu einer Materialschwächung und damit zu einer unerwünschten negativen Beeinflussung der Leitfähigkeit. Insofern wird ein Bereich für den mindestens einen Laserparameter ermittelt, der zum einen ein Biegen der oberen Stromschiene unter möglichst geringem Kraftaufwand ermöglicht, aber andererseits ein zu großflächiges Aufschmelzen der oberen Stromschiene verhindert.A force component that is in the range between the threshold value and 20% below this threshold value is preferably aimed for, since excessive melting of the upper busbar is to be avoided. If the melted area is too large, this leads to a weakening of the material and thus to an undesirable negative effect on the conductivity. In this respect, a range for the at least one laser parameter is determined which, on the one hand, allows the upper busbar to be bent with as little force as possible, but, on the other hand, prevents the upper busbar from melting over an excessively large area.

Bevorzugt erfolgt das Aufschmelzen in Schritt f) mittels eines Lasers, wobei mindestens ein Laserparameter, insbesondere die Laserleistung und/oder die Laserstrahlbreite und/oder die Laserwellenlänge und/oder die Laservorschubgeschwindigkeit, derart eingestellt wird, dass ein derart bemessener Bereich der oberen Stromschiene aufgeschmolzen wird, dass die in Schritt g) aufzubringende Fügekraft, die nötig ist, um die obere Stromschiene flächig auf der unteren Stromschiene zur Auflage zu bringen, zur Übertragung eines Kraftanteils auf die untere Stromschiene führt, der unterhalb des ersten vorgebbaren Schwellenwerts liegt. Würde ein zu geringer Bereich aufgeschmolzen, müsste nach wie vor eine relativ hohe Fügekraft aufgebracht werden, um die beiden Stromschienen zur Auflage aufeinander zu bringen. Entsprechend würde der von der oberen auf die untere Stromschiene übertragene Kraftanteil gegebenenfalls unerwünscht hoch sein. Durch eine geeignete Bemessung des aufgeschmolzenen Bereichs wird jedoch ermöglicht, dass der von der oberen auf die untere Stromschiene übertragene Kraftanteil unterhalb des ersten vorgebbaren, unkritischen Schwellenwerts liegt.Melting in step f) preferably takes place by means of a laser, with at least one laser parameter, in particular the laser power and/or the laser beam width and/or the laser wavelength and/or the laser feed rate, being set in such a way that a region of the upper busbar dimensioned in this way is melted that the joining force to be applied in step g), which is necessary to bring the upper busbar to rest flat on the lower busbar, leads to the transmission of a force component to the lower busbar, which is below the first predefinable threshold value. If too small an area were to be melted, a relatively high joining force would still have to be applied in order to bring the two busbars to rest on one another. Correspondingly, the proportion of force transmitted from the upper to the lower busbar would possibly be undesirably high. However, a suitable dimensioning of the melted area makes it possible for the force component transmitted from the upper to the lower busbar to be below the first, predefinable, non-critical threshold value.

Während bisher die auf die untere Stromschiene wirkende Kraft betrachtet wurde, ist es weiterhin von Bedeutung, die auf die obere Stromschiene wirkende Kraft zu betrachten. In diesem Zusammenhang wird in Schritt g), während die obere Stromschiene teilweise aufgeschmolzen ist, die auf die obere Stromschiene aufgebrachte Fügekraft, um die obere Stromschiene flächig auf der unteren Stromschiene zur Auflage zu bringen, derart dimensioniert, dass die auf die obere Stromschiene wirkende Kraft unterhalb eines zweiten vorgebbaren Schwellenwerts liegt. Es ist nämlich auch darauf zu achten, dass die über die obere Stromschiene auf den zugeordneten Kunststoffverguss wirkende Belastung niedrig genug ist, um am Übergang der oberen Stromschiene zu dem ihr zugeordneten Kunststoffverguss die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik genannten Probleme zu vermeiden.While the force acting on the lower busbar has been considered so far, it is still important to consider the force acting on the upper busbar. In this context, in step g), while the upper busbar is partially melted, the joining force applied to the upper busbar in order to bring the upper busbar to rest flat on the lower busbar is dimensioned such that the force acting on the upper busbar is below a second predefinable threshold value. It is also important to ensure that the load acting on the associated plastic encapsulation via the upper busbar is low enough to avoid the problems mentioned in connection with the prior art at the transition of the upper busbar to the plastic encapsulation associated with it.

In diesem Zusammenhang erfolgt bevorzugt das Aufschmelzen in Schritt f) mittels Laser, wobei mindestens ein Laserparameter, insbesondere die Laserleistung und/oder die Laserstrahlbreite und/oder die Laserwellenlänge und/oder die Laservorschubgeschwindkeit, derart eingestellt wird, dass ein derart bemessener Bereich der oberen Stromschiene aufgeschmolzen wird, dass die in Schritt g) aufzubringende Fügekraft, die nötig ist, um die obere Stromschiene flächig auf der unteren Stromschiene zur Auflage zu bringen, zu einer auf die obere Stromschiene wirkenden Kraft führt, die unterhalb des zweiten vorgebbaren Schwellenwerts liegt. Ein zu geringes Aufschmelzen würde weiterhin zu einer unerwünscht hohen Belastung am Übergang obere Stromschiene - Kunststoffverguss führen, sodass darauf zu achten ist, dass ein geeignet großer Bereich aufgeschmolzen wird, um die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik genannten Probleme zu vermeiden.In this context, the melting in step f) is preferably carried out by means of a laser, with at least one laser parameter, in particular the laser power and/or the laser beam width and/or the laser wavelength and/or the laser feed speed, being set in such a way that an area of the upper conductor rail dimensioned in this way is melted so that the joining force to be applied in step g), which is necessary to bring the upper busbar to rest flat on the lower busbar, results in a force acting on the upper busbar that is below the second predefinable threshold value. Insufficient melting would also lead to an undesirably high load at the transition from the upper busbar to the plastic encapsulation, so care must be taken to ensure that a suitably large area is melted in order to avoid the problems mentioned in connection with the prior art.

In diesem Zusammenhang wird der mindestens eine Laserparameter bevorzugt aber auch so eingestellt, dass ein derart bemessener Bereich der oberen Stromschiene aufgeschmolzen wird, dass die in Schritt g) aufzubringende Fügekraft, die nötig ist, um die obere Stromschiene flächig auf der unteren Stromschiene zur Auflage zu bringen, zu einer auf die obere Stromschiene wirkenden Kraft führt, die oberhalb eines dritten vorgebbaren Schwellenwerts liegt. Wird nämlich, wie bereits erwähnt, ein zu großer Bereich aufgeschmolzen, könnte der dabei bewirkte Materialabfluss zu einer unerwünschten Querschnittsänderung der oberen Stromschiene führen, insbesondere zu einer Verkleinerung der Querschnittsfläche, was zu einem erhöhten Leitungswiderstand führen würde, sodass es zu einer partiellen Überhitzung kommen könnte, welche zum einen zu einem unerwünschten Spannungsabfall führen würde, zum anderen sich negativ auf die Lebensdauer auswirken würde.In this context, the at least one laser parameter is preferably also set in such a way that an area of the upper busbar that is dimensioned in such a way is melted such that the joining force to be applied in step g) that is necessary to rest the upper busbar flat on the lower busbar bring, to a the force acting on the upper conductor rail is above a third predeterminable threshold value. If, as already mentioned, too large an area is melted, the resulting material flow could lead to an undesirable change in the cross section of the upper busbar, in particular to a reduction in the cross-sectional area, which would lead to an increased line resistance, so that partial overheating could occur , which on the one hand would lead to an unwanted voltage drop and on the other hand would have a negative effect on the service life.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der erste und/oder der zweite und/oder der dritte vorgebbare Schwellenwert festgelegt in Abhängigkeit des infolge der in die jeweilige Stromschiene eingeleiteten Fügekraft am Austrittsort der Stromschiene aus dem zugeordneten Kunststoffverguss wirkendenden Moments. Dieses Moment ist abhängig vom Hebelarm, d.h. der Länge der Stromschiene und dem einen Punkt, in dem theoretisch die Kraft in die Stromschiene eingeleitet wird, sowie der eingeleiten Kraft. Je größer diese Länge ist, umso größer ist der Hebelarm, über den die eingebrachte Fügekraft auf die Verbindung zwischen der jeweiligen Stromschiene und dem Austrittsort aus dem zugeordneten Kunststoffverguss wirkt.According to a preferred embodiment, the first and/or the second and/or the third predeterminable threshold value is defined as a function of the moment acting as a result of the joining force introduced into the respective busbar at the exit point of the busbar from the associated plastic encapsulation. This moment depends on the lever arm, i.e. the length of the busbar and the one point at which the force is theoretically introduced into the busbar, as well as the introduced force. The greater this length, the greater the lever arm, via which the joining force introduced acts on the connection between the respective busbar and the exit point from the associated plastic encapsulation.

Weiterhin bevorzugt wird der erste und/oder der zweite und/oder der dritte vorgebbare Schwellenwert festgelegt in Abhängigkeit des Verhältnisses aus der Dichte des der jeweiligen Stromschiene zugeordneten Kunststoffvergusses und der Dichte des Materials der jeweiligen Stromschiene. Je unterschiedlicher nämlich die Dichten der beiden Materialien sind, umso weniger Kraft darf auf die jeweilige Stromschiene übertragen werden, um Rissbildungen oder Delamination zuverlässig zu vermeiden. Bevorzugt wird als Material für die Stromschiene poliertes Kupfer verwendet, um einen besonders niedrigen Leitungswiderstand zu realisieren. Für die Kunststoffvergüsse wird bevorzugt Epoxidharz, Silikon oder Thermoplaste, insbesondere Polypropylen, verwendet.Furthermore, the first and/or the second and/or the third predeterminable threshold value is preferably defined as a function of the ratio of the density of the plastic encapsulation assigned to the respective busbar and the density of the material of the respective busbar. The more different the densities of the two materials are, the less force may be transferred to the respective busbar in order to reliably avoid cracking or delamination. Polished copper is preferably used as the material for the busbar in order to achieve a particularly low line resistance. Epoxy resin, silicone or thermoplastics, in particular polypropylene, are preferably used for the plastic encapsulation.

Es hat sich weiterhin als vorteilhaft herausgestellt, wenn der erste und/oder der zweite und/oder der dritte vorgebbare Schwellenwert festgelegt wird in Abhängigkeit der Länge der jeweiligen Stromschiene, die innerhalb des zugeordneten Kunststoffvergusses verläuft. Je länger nämlich dieser Anteil der Stromschiene ist, umso besser ist die Stromschiene in dem jeweiligen Kunststoffverguss verankert und umso besser kann sie Kräfte aufnehmen, ohne dass es zu einer Rissbildung oder Delamination kommt.It has also proven to be advantageous if the first and/or the second and/or the third predefinable threshold value is defined as a function of the length of the respective busbar that runs within the associated plastic encapsulation. The longer this portion of the busbar is, the better the busbar is anchored in the respective plastic encapsulation and the better it can absorb forces without cracking or delamination occurring.

Weiterhin bevorzugt ist es, wenn der erste und/oder der zweite und/oder der dritte vorgebbare Schwellenwert festgelegt wird in Abhängigkeit der Breite der jeweiligen Stromschiene. Je breiter eine Stromschiene ist, umso weniger wirken Torsionskräfte, die unter Umständen beim Einbringen der Fügekraft auftreten können, wobei hier insbesondere Austrittsorte am Kunststoffverguss kritisch sind, an denen sich die Kanten der Stromschienen befinden. In diesem Zusammenhang ist zu berücksichtigen, dass es aufgrund von Toleranzen zu einem nicht mittigen, d.h. nicht symmetrischen Einleiten der Fügekraft in die obere Stromschiene oder entsprechend zu einem nicht mittigen oder nicht symmetrischen Einleiten der auf die untere Stromschiene übertragenen Kraft kommen kann, so dass ein Torsionsmoment am Austrittsort der jeweiligen Stromschiene aus dem zugeordneten Kunststoffverguss kommen kann.It is also preferred if the first and/or the second and/or the third predefinable threshold value is defined as a function of the width of the respective busbar. The wider a busbar is, the fewer torsional forces that can occur when the joining force is introduced, with the exit points on the plastic encapsulation where the edges of the busbars are located being particularly critical. In this context, it must be taken into account that, due to tolerances, the joining force may not be introduced centrally, i.e. not symmetrically, into the upper busbar or, correspondingly, the force transferred to the lower busbar may not be introduced centrally or symmetrically, so that a Torsional moment can come from the associated plastic encapsulation at the exit point of the respective busbar.

Bevorzugt verläuft die zweite Stromschiene bogenförmig und schließt einen Winkel von mehr als 90°, bevorzugt zwischen 91° und 100°, ein. Bevorzugt tritt in diesem Zusammenhang die zweite Stromschiene senkrecht aus dem zugeordneten Kunststoffverguss aus. Auf diese Weise ist das in Herstellungsanordnung liegende freie Ende der unteren Stromschiene der höchste Punkt der Stromschiene. Die Projektion dieses höchsten Punkts auf die darüber liegende obere Stromschiene legt daher bevorzugt den Ort der Sollknickstelle fest. Aufgrund dieses Winkels muss die obere Stromschiene am Ort der Sollknickstelle nach unten geknickt werden, was möglich ist, wenn durch Einwirkung des Lasers die Oberseite der oberen Stromschiene aufgeschmolzen wird. Der dem Laser zugewandte Bereich der oberen Stromschiene erfährt durch das Knicken die größte Dehnung, indem der Bereich der oberen Stromschiene, der jenseits der Sollknickstelle liegt, zur flächigen Anlage mit der unteren Stromschiene nach unten gebogen wird.The second busbar preferably runs in an arc and encloses an angle of more than 90°, preferably between 91° and 100°. In this context, the second busbar preferably emerges perpendicularly from the associated plastic encapsulation. In this way, the free end of the lower bus bar lying in the production arrangement is the highest point of the bus bar. The projection of this highest point onto the overlying upper busbar therefore preferably defines the location of the predetermined buckling point. Because of this angle, the upper busbar has to be bent down at the location of the predetermined buckling point, which is possible if the upper side of the upper busbar is melted by the action of the laser. The area of the upper busbar facing the laser experiences the greatest stretching as a result of the buckling, in that the area of the upper busbar that lies beyond the predetermined buckling point is bent down so that it rests flat with the lower busbar.

Bevorzugt wird die Fügekraft über einen federnd gelagerten Stempel aufgebracht. Aufgrund der federnden Lagerung können durch entsprechende Dimensionierung der dazu verwendeten Feder Kraftspitzen zuverlässig vermieden werden.The joining force is preferably applied via a spring-loaded stamp. Because of the resilient mounting, force peaks can be reliably avoided by appropriate dimensioning of the spring used for this purpose.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung wird in Schritt d) durch entsprechenden Betrieb des Lasers die Einschweißtiefe so eingestellt, dass nur in die obere Stromschiene eingeschweißt wird. Dadurch wird die obere Stromschiene durch die Erwärmung und die Schweißnaht so weich gemacht, dass sie durch die Fügekraft, bevorzugt aufgebracht durch den erwähnten federnd gelagerten Stempel, auf die untere Stromschiene gedrückt wird. Damit können besonders geringe Spalte, insbesondere Spalte mit einer Spaltbreite von nahezu Null, zwischen oberer und unterer Stromschiene sichergestellt werden.According to a preferred development, the welding depth is set in step d) by appropriate operation of the laser in such a way that only the upper busbar is welded. As a result, the upper busbar is softened by the heating and the weld seam so that it is pressed onto the lower busbar by the joining force, preferably applied by the spring-mounted stamp mentioned. This allows particularly small gaps, especially gaps with a gap width of almost zero, between between the upper and lower busbars.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further preferred embodiments result from the dependent claims.

Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.The invention also includes the combinations of features of the described embodiments. The invention also includes implementations that each have a combination of the features of several of the described embodiments, unless the embodiments were described as mutually exclusive.

Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Leistungsmoduls für ein Elektrofahrzeug;
2 eine schematische Darstellung einer Stromschiene, die in einen Kunststoffverguss vergossen ist, wobei sich in dem Kunststoffverguss ein Zwischenkreiskondensator befindet, mit dem die Stromschiene elektrisch gekoppelt ist; und
3 ein Signalablaufdiagramm für ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Exemplary embodiments of the invention are described below. For this shows:

1 a schematic representation to explain the method according to the invention for producing a power module for an electric vehicle;
2 a schematic representation of a busbar that is encapsulated in a plastic encapsulation, wherein the plastic encapsulation contains an intermediate circuit capacitor with which the busbar is electrically coupled; and
3 a signal flow chart for an embodiment of the method according to the invention.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments, the described components of the embodiments each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another and that each also develop the invention independently of one another. Therefore, the disclosure is also intended to encompass combinations of the features of the embodiments other than those illustrated. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention that have already been described.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.In the figures, the same reference symbols designate elements with the same function.

1 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zum Herstellen eines Leistungsmoduls 10 für ein Elektrofahrzeug. Das Leistungsmodul 10 umfasst einen nicht dargestellten Halbbrückeninverter, der in einen ersten Kunststoffverguss 16 vergossen ist. Mit dem Halbbrückeninverter elektrisch gekoppelt ist eine erste Stromschiene 18, die in der dargestellten Montageanordnung waagerecht aus dem Kunststoffverguss 16 austritt. In einem zweiten Kunststoffverguss 12 ist ein nicht dargestellter Zwischenkreiskondensator angeordnet, der mit einer zweiten Stromschiene 14 elektrisch gekoppelt ist, welche senkrecht aus dem zweiten Kunststoffverguss 12 hervorsteht und bogenförmig verläuft, wobei der Bogen einen Winkel α von mehr als 90° einschließt. Die beiden Stromschienen 14, 18 sind aus poliertem Kupfer gefertigt und weisen einen rechteckigen Querschnitt auf. Die Gesamtlänge der Stromschiene 14 beträgt zwischen 4 und 10 cm, die der Stromschiene 18 im Ausgangszustand zwischen 6 und 12 cm. Die Breite (B) der Stromschienen beträgt zwischen 0,5 und 1 cm, die Höhe zwischen 0,2 und 0,5 cm. 1 FIG. 1 shows a schematic illustration for explaining a method for producing a power module 10 for an electric vehicle. The power module 10 includes a half-bridge inverter, not shown, which is encapsulated in a first plastic encapsulation 16 . A first busbar 18 is electrically coupled to the half-bridge inverter and emerges horizontally from the plastic encapsulation 16 in the assembly arrangement shown. An intermediate circuit capacitor (not shown) is arranged in a second plastic encapsulation 12 and is electrically coupled to a second busbar 14 which protrudes perpendicularly from the second plastic encapsulation 12 and runs in an arc, the arc enclosing an angle α of more than 90°. The two busbars 14, 18 are made of polished copper and have a rectangular cross section. The overall length of the conductor rail 14 is between 4 and 10 cm, and that of the conductor rail 18 in the initial state is between 6 and 12 cm. The width (B) of the busbars is between 0.5 and 1 cm, the height between 0.2 and 0.5 cm.

Als Material für den Kunststoffverguss 12, 16 wird bevorzugt Epoxidharz, Silikon oder Thermoplaste, insbesondere Polypropylen, verwendet. Generell bestehen Stromschienen 14, 18 bevorzugt aus Kupfer oder einer kupferhaltigen Legierung.The material used for the plastic encapsulation 12, 16 is preferably epoxy resin, silicone or thermoplastics, in particular polypropylene. In general, busbars 14, 18 are preferably made of copper or an alloy containing copper.

Der Kunststoffverguss 16 ist auf einer Kühlvorrichtung 22 angeordnet, wobei der Halbbrückeninverter thermisch leitfähig mit der Kühlvorrichtung 22 gekoppelt ist.The plastic encapsulation 16 is arranged on a cooling device 22, the half-bridge inverter being thermally conductively coupled to the cooling device 22.

Das Verfahren wird im Folgenden in Zusammenschau von 1 und 3 erläutert:

Zunächst wird der Halbbrückeninverter in einem ersten Schritt 100 in den Kunststoffverguss 16 derart vergossen, dass die Stromschiene 18 aus dem Kunststoffverguss 16 waagrecht hervorsteht. Anschließend wird in einem zweiten Schritt 120 der Zwischenkreiskondensator in einen Kunststoffverguss 12 derart vergossen, dass die zweite Stromschiene 14 senkrecht aus dem Kunststoffverguss 12 hervorsteht und einen Bogen beschreibt, der einen Winkel α von mehr als 90 Grad einschließt. Bevorzugt beträgt der Winkel α zwischen 91° und 100°. Die Schritte 100 und 120 können selbstverständlich auch in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden.

The procedure is summarized below 1 and 3 explained:

First, in a first step 100, the half-bridge inverter is encapsulated in the plastic encapsulation 16 in such a way that the busbar 18 protrudes horizontally from the plastic encapsulation 16. Then, in a second step 120, the intermediate circuit capacitor is encapsulated in a plastic encapsulation 12 in such a way that the second busbar 14 protrudes perpendicularly from the plastic encapsulation 12 and describes an arc that encloses an angle α of more than 90 degrees. The angle α is preferably between 91° and 100°. Steps 100 and 120 can of course also be carried out in reverse order.

Anschließend wird in einem Schritt 140 die Stromschiene 18 mit der Stromschiene 14 derart ausgerichtet, dass beide Stromschienen 18, 14 übereinander angeordnet sind. Aufgrund der Konstruktions- oder Fertigungstoleranzen ist der Abstand der beiden Stromschienen 18, 14 zu groß oder zu gering. Bei zu großem Abstand können die beiden Stromschienen 18, 14 nicht qualitativ hochwertig verschweißt werden, ein zu geringer Abstand führt zu einem Biegemoment am jeweiligen Austrittsort der jeweiligen Stromschiene 18, 14 aus dem zugeordneten Kunststoffverguss 16, 12 infolge der aufgebrachten Fügekraft F1.Subsequently, in a step 140, the busbar 18 is aligned with the busbar 14 in such a way that both busbars 18, 14 are arranged one above the other. Due to the design or manufacturing tolerances, the distance between the two busbars 18, 14 is too large or too small. If the distance is too great, the two busbars 18, 14 cannot be welded with high quality, too small a distance leads to a bending moment at the respective exit point of the respective busbar 18, 14 from the associated plastic encapsulation 16, 12 as a result of the applied joining force F1.

Deshalb wird erfindungsgemäß anschließend in einem Schritt 160 eine Sollknickstelle 20 der oberen Stromschiene, in der Darstellung der 1 der Stromschiene 18, festgelegt. Bevorzugt erfolgt die Positionierung der Sollknickstelle 20 an der Position der oberen Stromschiene 18, die der Projektion des nicht vergossenen Endes der unteren Stromschiene 14 auf die obere Stromschiene 18 entspricht. Diese Position wird in einem anschließenden Schritt 180 unter Verwendung eines Lasers aufgeschmolzen.Therefore, according to the invention then in a step 160, a predetermined bending point 20 of the upper busbar, in the representation of 1 the busbar 18 set. The predetermined buckling point 20 is preferably positioned at the position of the upper busbar 18 which corresponds to the projection of the non-cast end of the lower busbar 14 onto the upper busbar 18 . This position is melted in a subsequent step 180 using a laser.

In einem anschließenden Schritt 200 wird, während die obere Stromschiene 18 teilweise aufgeschmolzen ist, eine Fügekraft F1 auf die obere Stromschiene 18 derart aufgebracht, dass diese flächig auf der unteren Stromschiene 14 zur Auflage kommt, wobei die aufgebrachte Fügekraft F1 derart dimensioniert wird, dass der Kraftanteil F2, der über die obere Stromschiene 18 auf die untere Stromschiene 14 übertragen wird, unterhalb eines ersten vorgebbaren Schwellenwerts liegt. Die Kraft F2 ist die theoretisch in einem Punkt der Stromschiene 18 wirkende Kraft F2 infolge der Fügekraft F1. Der Überstand der oberen Stromschiene 18 über die untere Stromschiene 14 hinaus, siehe in 1 den mit L1 bezeichneten Teil der oberen Stromschiene 18) ist nötig, da nicht gleichzeitig an einem bestimmten Ort der Stromschiene 18 eine Kraft eingeleitet und dieser Ort zum Verschweißen mit einem Laser beaufschlagt werden kann.In a subsequent step 200, while the upper busbar 18 is partially melted, a joining force F1 is applied to the upper busbar 18 in such a way that it comes to rest flat on the lower busbar 14, with the applied joining force F1 being dimensioned such that the Force component F2, which is transmitted via the upper busbar 18 to the lower busbar 14, is below a first predetermined threshold value. The force F2 is the force F2 theoretically acting at a point on the conductor rail 18 as a result of the joining force F1. The overhang of the upper busbar 18 beyond the lower busbar 14, see in 1 the part of the upper busbar 18 labeled L1) is necessary because a force cannot be introduced at the same time at a specific location on the busbar 18 and a laser can be applied to this location for welding.

Anschließend wird in einem Schritt 220 die obere 18 mit der unteren Stromschiene 14 durch einen entsprechenden Betrieb eines Lasers verschweißt, wobei die Einschweißtiefe so eingestellt wird, dass nur in die obere Stromschiene 14 eingeschweißt wird.Then, in a step 220, the upper busbar 18 is welded to the lower busbar 14 by correspondingly operating a laser, with the welding depth being set such that only the upper busbar 14 is welded.

In Schritt 240 wird die überschüssige Länge L1, die lediglich zu Montagezwecken zum Einbringen der Fügekraft F1 benötigt wurde, optional abgetrennt. Die Länge L1 wurde in der Figur zur Verdeutlichung größer als tatsächlich benötigt dargestellt, mit anderen Worten kann die Länge L1 auch deutlich kleiner gewählt werden als sich aus der Figur ergibt.In step 240, the excess length L1, which was only required for assembly purposes to introduce the joining force F1, is optionally cut off. For the sake of clarity, the length L1 was shown in the figure to be greater than is actually required, in other words the length L1 can also be selected to be significantly smaller than is evident from the figure.

In der Darstellung von 1 ist anhand der gestrichelten Darstellung zu erkennen, wie sich die obere Stromschiene 18 infolge des Einwirkens der Fügekraft F1 an der Sollknickstelle 20 biegt, sodass die obere Stromschiene 18 mit der unteren Stromschiene 14 flächig aufeinanderzuliegen kommen. Beim Aufschmelzen in Schritt 180 wird mindestens ein Laserparameter, insbesondere die Laserleistung und/oder die Laserstrahlbreite, derart eingestellt, dass ein derart bemessener Bereich der oberen Stromschiene 14 aufgeschmolzen wird, dass die aufzubringende Fügekraft F1, die nötig ist, um die obere Stromschiene 18 flächig auf der unteren Stromschiene 14 zur Auflage zu bringen, zur Übertragung eines Kraftanteils F2 auf die untere Stromschiene 14 führt, der unterhalb des ersten vorgebbaren Schwellenwerts liegt. Weiterhin wird in Schritt 200, während die obere Stromschiene 18 teilweise aufgeschmolzen ist, die auf die obere Stromschiene 18 aufgebrachte Fügekraft F1, um die obere Stromschiene 18 flächig auf der unteren Stromschiene 14 zur Auflage zu bringen, derart dimensioniert, dass die auf die obere Stromschiene 18 wirkende Kraft unterhalb eines zweiten vorgebbaren Schwellenwerts liegt.In the representation of 1 It can be seen from the dashed representation how the upper busbar 18 bends as a result of the action of the joining force F1 at the predetermined bending point 20, so that the upper busbar 18 and the lower busbar 14 come to lie flat on top of one another. During melting in step 180, at least one laser parameter, in particular the laser power and/or the laser beam width, is set in such a way that an area of the upper busbar 14 that is dimensioned in such a way is melted such that the joining force F1 to be applied, which is necessary to cover the surface of the upper busbar 18 to bring to rest on the lower busbar 14 leads to the transmission of a force component F2 to the lower busbar 14, which is below the first predetermined threshold value. Furthermore, in step 200, while the upper busbar 18 is partially melted, the joining force F1 applied to the upper busbar 18 in order to bring the upper busbar 18 to rest flat on the lower busbar 14 is dimensioned such that the 18 acting force is below a second predetermined threshold.

Dabei wird mindestens ein Laserparameter, insbesondere die Laserleistung und/oder die Laserstrahlbreite und/oder die Laserwellenlänge und/oder die Laservorschubgeschwindigkeit, derart eingestellt, dass ein derart bemessener Bereich der oberen Stromschiene 18 aufgeschmolzen wird, dass die in Schritt 200 aufzubringende Fügekraft F1, die nötig ist, um die obere Stromschiene 18 auf der unteren Stromschiene 14 zur Auflage zu bringen, zu einer auf die obere Stromschiene 18 wirkenden Kraft führt, die unterhalb des zweiten vorgebbaren Schwellenwerts liegt.At least one laser parameter, in particular the laser power and/or the laser beam width and/or the laser wavelength and/or the laser feed rate, is adjusted in such a way that an area of the upper conductor rail 18 dimensioned in such a way is melted such that the joining force F1 to be applied in step 200, the is necessary to bring the upper busbar 18 to rest on the lower busbar 14, leads to a force acting on the upper busbar 18, which is below the second predetermined threshold value.

Dabei ist zu berücksichtigen, dass ein derart bemessener Bereich der oberen Stromschiene 18 aufgeschmolzen wird, dass die in Schritt 200 aufzubringende Fügekraft F1, die nötig ist, um die obere Stromschiene 18 flächig auf der unteren Stromschiene 14 zur Auflage zu bringen, zu einer auf die obere Stromschiene 18 wirkenden Kraft führt, die oberhalb eines dritten vorgebbaren Schwellenwerts liegt. Dieser dritte vorgebbare Schwellenwert beträgt bevorzugt zwischen 60 und 90% des zweiten Schwellenwerts.It should be noted here that an area of the upper busbar 18 is melted that is dimensioned in such a way that the joining force F1 to be applied in step 200, which is necessary to bring the upper busbar 18 to rest flat on the lower busbar 14, results in a upper power rail 18 leads acting force that is above a third predetermined threshold value. This third predefinable threshold value is preferably between 60 and 90% of the second threshold value.

Bevorzugt werden der erste und/oder der zweite und/oder der dritte vorgebbare Schwellenwert festgelegt in Abhängigkeit des infolge der Fügekraft auf die jeweilige Stromschiene 18, 14 wirkenden Moments, des Verhältnisses aus der Dichte des der jeweiligen Stromschiene 18, 14 zugeordneten Kunststoffvergusses 16, 12 und der Dichte des Materials der jeweiligen Stromschiene 18, 14 sowie der Länge der jeweiligen Stromschiene 18, 14, die innerhalb des zugeordneten Kunststoffvergusses 16, 12 verläuft, und schließlich in Abhängigkeit der Breite (B) der jeweiligen Stromschiene 18, 14.The first and/or the second and/or the third predefinable threshold value are preferably defined as a function of the torque acting on the respective busbar 18, 14 as a result of the joining force, the ratio of the density of the plastic encapsulation 16, 12 assigned to the respective busbar 18, 14 and the density of the material of the respective busbar 18, 14 and the length of the respective busbar 18, 14, which runs within the associated plastic encapsulation 16, 12, and finally depending on the width (B) of the respective busbar 18, 14.

In Schritt 180 wird durch Anpassen des Energieeintrags, insbesondere die Wahl von Laserparametern wie Laservorschubgeschwindigkeit, Laserleistung, Laserstrahlbreite, Laserwellenlänge, die Temperatur kurz vor dem Knicken sehr lokal gezielt aufgeheizt, um eine Phasenumwandlung in der Sollknickstelle 20 zu erreichen.In step 180, by adjusting the energy input, in particular the selection of laser parameters such as laser feed rate, laser power, laser beam width, laser wavelength, the temperature shortly before the buckling is heated very locally in a targeted manner in order to achieve a phase transformation in the predetermined buckling point 20.

2 zeigt exemplarisch die aus dem Kunststoffverguss 12 austretende Stromschiene 14. Insbesondere sind die bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren sich einstellenden Spannungen am Austrittsort der Stromschiene 14 aus dem Kunststoffverguss 12 dargestellt, die sich bei der im Stand der Technik verwendeten hohen Fügekraft F1 bei nicht absolut symmetrischer Einleitung ergeben können, wie dies aufgrund von Fertigungstoleranzen sehr einfach vorkommen kann. Wie mit dem Pfeil P1 dargestellt, ergibt sich in der Darstellung von 2 am Austrittsort, an der rechten vorderen Kante der Stromschiene 14, eine hohe Spannung im Kunststoffverguss 12, die zu Delamination oder sogar Rissbildungen im Kunststoffverguss 12 führen kann. Derartige Spannungen werden beim erfindungsgemäßen Verfahren durch die deutliche Reduktion der zu verwendenden Fügekraft F1 zuverlässig vermieden. 2 shows an example of the busbar 14 emerging from the plastic encapsulation 12. In particular, the voltages occurring in the method known from the prior art at the exit point of the busbar 14 from the Plastic encapsulation 12 shown, which can result from the high joining force F1 used in the prior art when the introduction is not absolutely symmetrical, as can easily happen due to manufacturing tolerances. As shown by the arrow P1, in the representation of 2 at the exit point, on the right front edge of the busbar 14, a high voltage in the plastic encapsulation 12, which can lead to delamination or even cracking in the plastic encapsulation 12. Such stresses are reliably avoided in the method according to the invention due to the significant reduction in the joining force F1 to be used.

In diesem Zusammenhang ist zu berücksichtigen, dass die Festigkeit gegen Ablösen bei dem vorzugsweise für die Stromschienen 18, 14 verwendeten polierten Kupfer sehr gering ist, sodass es im Stand der Technik sehr leicht zu einer Ablösung des Kunststoffvergusses 16, 12 vom Kupfer der Stromschienen 18, 14, insbesondere am Austrittsort der Stromschienen 18, 14 aus dem jeweiligen Kunststoffverguss 16, 12, kommen kann.In this context, it should be noted that the resistance to detachment of the polished copper preferably used for the busbars 18, 14 is very low, so that in the prior art it is very easy for the plastic encapsulation 16, 12 to detach from the copper of the busbars 18, 14, in particular at the point where the busbars 18, 14 exit from the respective plastic encapsulation 16, 12.

Claims

Method for producing a power module (10) for an electric vehicle, comprising the following steps: a) casting a half-bridge inverter in a first plastic casting (16) in such a way that at least one first busbar (18), which has a rectangular cross section and is electrically coupled to the half-bridge inverter is protruding from the first plastic molding (16); b) encapsulating an intermediate circuit capacitor in a second plastic encapsulation (12) in such a way that at least one second busbar (14), which has a rectangular cross section and is electrically coupled to the intermediate circuit capacitor, protrudes from the second plastic encapsulation (12); c) aligning at least the first and second bus bars (14, 18) so that they are arranged one above the other; d) welding the upper (18) to the lower busbar (14) using a laser beam, characterized by the following steps to be carried out before step d): e) determining a predetermined buckling point (20) of the upper busbar (18); f) Partial melting of the upper conductor rail (18) in the area of the predetermined buckling point (20); g) While the upper busbar (18) is partially melted: applying a joining force (F1) to the upper busbar (18) in such a way that it comes to rest flat on the lower busbar (14), the joining force (F1) applied being such is dimensioned so that the force component (F2) that is transmitted via the upper busbar (18) to the lower busbar (14) is below a first predefinable threshold value.

procedure after claim 1 , characterized in that the melting in step f) takes place by means of a laser, with at least one laser parameter, in particular the laser power and/or the laser beam width and/or the laser wavelength and/or the laser feed speed, being set in such a way that a region of the upper conductor rail ( 18) is melted so that the joining force (F1) to be applied in step g), which is necessary to bring the upper busbar (18) to bear flat on the lower busbar (14), is used to transfer a portion of the force (F2) to the lower busbar (14) leads, which is below the first predetermined threshold value.

Procedure according to one of Claims 1 or 2 , characterized in that in step g), while the upper busbar (18) is partially melted, the joining force (F1) applied to the upper busbar (18) in order to surface the upper busbar (18) on the lower busbar (14) to bring to rest, is dimensioned in such a way that the force acting on the upper busbar (18) is below a second predeterminable threshold value.

procedure after claim 3 , characterized in that the melting in step f) takes place by means of a laser, with at least one laser parameter, in particular the laser power and/or the laser beam width and/or the laser wavelength and/or the laser feed speed, being set in such a way that a region of the upper conductor rail ( 18) is melted so that the joining force (F1) to be applied in step g), which is necessary to bring the upper busbar (18) to bear flat on the lower busbar (14), results in a acting force that is below the second predefinable threshold value.

procedure after claim 4 , characterized in that the at least one laser parameter is set in such a way that an area of the upper busbar (18) dimensioned in such a way is melted that the joining force (F1) to be applied in step g) which is necessary to move the upper busbar (18) to bring it to bear flat on the lower busbar (14) leads to a force acting on the upper busbar (18) which is above a third predeterminable threshold value.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the the first and/or the second and/or the third predeterminable threshold value is determined as a function of the moment acting as a result of the joining force introduced into the respective busbar at the exit point of the busbar (14, 18) from the associated plastic encapsulation (12, 16).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first and/or the second and/or the third predeterminable threshold value is defined as a function of the ratio of the density of the plastic encapsulation (12, 16) assigned to the respective busbar (14, 18) and the density of the material of the respective bus bar (14, 18).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first and/or the second and/or the third predeterminable threshold value is defined as a function of the length of the respective busbar (14, 18) which is inside the associated plastic encapsulation (12, 16) runs.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first and/or the second and/or the third predeterminable threshold value is defined as a function of the width (B) of the respective busbar (14, 18) at the point of exit from the associated plastic encapsulation (12, 16).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second conductor rail (14) is curved and encloses an angle (α) of more than 90 degrees, preferably between 91 and 100 degrees.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step d) the welding depth is set by appropriate operation of the laser in such a way that welding is carried out only in the upper busbar (18).