KR20230009891A - 오버몰딩을 갖는 전기 모듈, 및 이러한 전기 모듈을 포함하는 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 바람직하게 금속으로 제조된 제 1 전기 연결 부품(3041) 및 제 2 전기 연결 부품(3042)으로서, 각각은 메인 플레이트(3061, 3062)를 갖고, 상기 메인 플레이트(3061, 3062)는 동일한 메인 평면(PP)을 따라 실질적으로 동일평면에 있도록 연장되는, 상기 제 1 전기 연결 부품(3041) 및 제 2 전기 연결 부품(3042); 상기 제 1 전기 연결 부품(3041)의 메인 플레이트(3061)의 상부 면 상에 장착된 제 1 전기 구성요소(1121); 적어도 상기 제 1 전기 구성요소(1121)를 상기 제 2 전기 연결 부품(3042)의 메인 플레이트(3062)의 상부 면에 전기적으로 연결하는 제 1 전기 링크 요소(3261); 및 예를 들어, 수지로 제조되며, 제 1 전기 연결 부품(3041) 및 제 2 전기 연결 부품(3042)의 메인 플레이트(3061, 3062)의 상부 면의 적어도 일부를 덮는 전기 절연 오버몰딩(402)을 포함하는, 전기 모듈(110)에 관한 것이며, 상기 전기 절연 오버몰딩(402)의 상부 면이 제 1 전기 링크 요소(3261) 위에 적어도 부분적으로 위치된 제 1 캐비티(C1, C1', C1")를 구비하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 오버몰딩을 갖는 전기 모듈, 전자 시스템, 및 이러한 전기 모듈을 포함하는 전압 변환기에 관한 것이다.
전기 모듈은 선행 기술에 공지되어 있으며;
- 바람직하게 금속으로 제조된 제 1 전기 연결 부품 및 제 2 전기 연결 부품으로서, 각각은 메인 플레이트를 갖고, 상기 메인 플레이트는 동일한 메인 평면을 따라 실질적으로 동일평면에 있도록 연장되는, 상기 제 1 전기 연결 부품 및 제 2 전기 연결 부품;
- 상기 제 1 전기 연결 부품의 메인 플레이트의 상부 면 상에 장착된 제 1 전기 구성요소;
- 제 1 전기 구성요소를 제 2 전기 연결 부품의 메인 플레이트의 상부 면에 전기적으로 연결하는 제 1 전기 링크 요소; 및
- 예를 들어, 수지로 제조되며, 메인 플레이트의 상부 면의 적어도 일부를 덮는 전기 절연 오버몰딩을 포함한다.
그러나, 전기 구성요소의 과열의 경우, 예를 들어 전기 구성요소가 제어 가능한 스위치인 경우 단락의 경우, 열이 전기 절연체로 확산되어, 화재가 발생하여 주변 요소를 위험에 빠뜨릴 위험이 있다.
본 발명의 목적은 전술한 문제를 적어도 부분적으로 극복하는 것이다.
따라서, 본 발명의 제 1 양태에 따르면, 제안된 전기 모듈은:
- 바람직하게 금속으로 제조된 제 1 전기 연결 부품 및 제 2 전기 연결 부품으로서, 각각은 메인 플레이트를 갖고, 상기 메인 플레이트는 동일한 메인 평면을 따라 실질적으로 동일평면에 있도록 연장되는, 상기 제 1 전기 연결 부품 및 제 2 전기 연결 부품;
- 상기 제 1 전기 연결 부품의 메인 플레이트의 상부 면 상에 장착된 제 1 전기 구성요소;
- 적어도 상기 전기 구성요소를 상기 제 2 전기 연결 부품의 메인 플레이트의 상부 면에 전기적으로 연결하는 제 1 전기 링크 요소; 및
- 예를 들어, 수지로 제조되며, 제 1 전기 연결 부품 및 제 2 전기 연결 부품의 메인 플레이트의 상부 면의 적어도 일부를 덮는 전기 절연 오버몰딩을 포함한다.
이러한 전기 모듈은 전기 절연 오버몰딩의 상부 면이 제 1 전기 링크 요소 위에 적어도 부분적으로 위치된 제 1 캐비티를 구비하는 것을 특징으로 한다.
제 1 캐비티가 기하학적으로 제 1 전기 링크 요소 위에 적어도 부분적으로 위치한다는 사실은 메인 평면 상의 제 1 전기 링크 요소의 직교 투영과 이러한 동일한 메인 평면 상의 제 1 캐비티의 직교 투영 사이의 교차점이 비어 있지 않다는 것을 의미한다.
이러한 기술적 특징으로 인해, 전기 절연 오버몰딩의 두께는, 이러한 두께가 제 1 전기 링크 요소의 적어도 일부보다 작거나 심지어 0이 되도록 제 1 전기 링크 요소의 배열의 함수로 조정된다.
이러한 방식으로, 제 1 전기 링크 요소에 가해지는 전기 절연 오버몰딩의 유지력이 감소되어, 이러한 제 1 전기 링크 요소가 가열될 때 더 쉽게 파손될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전기 모듈의 제 1 전기 링크 요소는 종래 기술에 따른 전기 모듈의 것보다 더 낮은 온도에서 파손된다. 더 낮은 온도에서의 이러한 파손으로 인해, 제 1 전기 구성요소의 가열이 제한된다.
다시 말해서, 제 1 전기 링크 요소 위에 위치된 캐비티로 인해, 본 발명에 따른 전기 모듈의 전기 절연 오버몰딩의 온도는 종래 기술에 따른 전기 모듈에서 보다 제 1 전기 구성요소의 작동 결함의 경우 더 낮게 유지되어, 본 발명에 따른 전기 모듈이 발화될 가능성이 적다.
본 발명에 따른 전기 모듈은 개별적으로 또는 임의의 기술적으로 가능한 조합에 따라 취해진 다음의 선택적인 특징들 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
제 1 특징에 따르면, 제 1 전기 연결 부품은 제 2 전기 연결 부품과 상이하다.
다른 특징에 따르면, 제 1 전기 구성요소는 제 2 전기 연결 부품의 메인 플레이트의 상부 면 상에 장착되지 않는다.
다른 특징에 따르면, 제 1 전기 연결 부품은 직류 전압원의 포지티브 단자에 연결되도록 구성되어 있다.
다른 특징에 따르면, 제 2 전기 연결 부품은 회전 전기 기계의 상에 연결되도록 구성되어 있다.
다른 특징에 따르면, 전기 모듈은 파워 모듈이다.
다른 특징에 따르면, 전기 모듈은 자동차에 설치되거나 사용되도록 구성된 전기 모듈이다.
다른 특징에 따르면, 전기 모듈은 스위칭 아암을 생성하도록 구성된 전기 모듈이다.
다른 특징에 따르면, 전기 모듈은 전압 변환기의 스위칭 아암을 생성하도록 구성된 전기 모듈이다.
다른 특징에 따르면, 제 1 전기 연결 부품은 그 메인 플레이트로부터 돌출하는 적어도 하나의 전기 커넥터를 포함한다.
다른 특징에 따르면, 제 1 전기 연결 부품의 전기 커넥터는 제 1 전기 연결 부품의 메인 플레이트로부터 메인 평면으로 돌출한다.
다른 특징에 따르면, 전기 커넥터, 및 전기 커넥터를 지지하는 제 1 전기 연결 부품의 메인 플레이트는 재료의 연속부로서 단일 편으로서 제조된다.
다른 특징에 따르면, 제 2 전기 연결 부품은 그 메인 플레이트로부터 돌출하는 적어도 하나의 전기 커넥터를 포함한다.
다른 특징에 따르면, 제 2 전기 연결 부품의 전기 커넥터는 제 2 전기 연결 부품의 메인 플레이트로부터 메인 평면으로 돌출한다.
다른 특징에 따르면, 전기 커넥터, 및 전기 커넥터를 지지하는 제 2 전기 연결 부품의 메인 플레이트는 재료의 연속부로서 단일 편으로서 제조된다.
다른 특징에 따르면, 제 1 전기 구성요소는 제 1 전기 연결 부품의 메인 플레이트의 상부 면에 전기적으로 연결된다.
다른 특징에 따르면, 전기 절연 오버몰딩은 단일 편으로서 일체형이다.
다른 특징에 따르면, 제 1 캐비티는 전기 절연성 오버몰딩의 경도보다 낮은 경도를 나타내는 수지 또는 겔로 채워진다.
다른 특징에 따르면, 전기 절연 오버몰딩은 제 1 전기 구성요소를 적어도 부분적으로 덮는다.
다른 특징에 따르면, 제 1 캐비티는 제 1 전기 링크 요소의 최상부 부분 위에 적어도 부분적으로 위치된다.
다른 특징에 따르면, 제 1 전기 링크 요소는 하나 이상의 스트립 및/또는 하나 이상의 와이어 및/또는 하나 이상의 퓨즈를 포함하고, 스트립의 각각 및/또는 와이어의 각각 및/또는 퓨즈의 각각은 제 1 전기 구성요소와, 제 2 전기 연결 부품의 메인 플레이트의 상부 면을 전기적으로 연결한다.
다른 특징에 따르면, 제 1 전기 링크 요소는 제 1 패드를 더 포함하며, 각 금속 스트립의 및/또는 각 와이어의 및/또는 각 퓨즈의 단부는 제 1 솔더링 방법, 예를 들어 초음파 또는 마찰 솔더링을 사용하여 상기 제 1 패드 상에 납땜되고, 상기 제 1 패드는 제 2 솔더링 방법, 예를 들어 브레이징을 사용하여 제 2 전기 연결 부품의 메인 플레이트의 상부 면 상에 납땜되며, 제 2 솔더링 방법을 사용하여 얻어진 솔더는 제 1 솔더링 방법을 사용하여 얻어진 것보다 더 낮은 온도 저항을 나타낸다.
다른 특징에 따르면, 제 1 패드, 및 제 1 패드 상에 납땜된 각각의 금속 스트립의 및/또는 각 와이어의 및/또는 각각의 퓨즈의 단부는 제 1 캐비티에 위치된다.
다른 특징에 따르면, 전기 절연 오버몰딩은 제 1 전기 링크 요소와 제 1 전기 구성요소를 완전히 덮는다.
다른 특징에 따르면, 제 1 전기 링크 요소의 일부는 제 1 캐비티에 위치되고, 전기 절연 오버몰딩은 제 1 전기 링크 요소의 나머지를 덮는다.
다른 특징에 따르면, 전기 모듈은:
- 메인 평면을 따라 연장되는 메인 플레이트를 갖는 제 3 전기 연결 부품;
- 제 2 전기 연결 부품의 메인 플레이트의 상부 면 상에 장착된 제 2 전기 구성요소;
- 상기 제 2 전기 구성요소를 제 3 전기 연결 부품의 메인 플레이트의 상부 면에 전기적으로 연결하는 제 2 전기 링크 요소를 추가로 포함하며,
상기 전기 절연 오버몰딩은 제 3 전기 연결 부품의 메인 플레이트의 상부 면의 적어도 일부를 덮고; 및
상기 전기 절연 오버몰딩의 상부 면은 제 2 전기 링크 요소 상에 적어도 부분적으로 위치된 제 2 캐비티를 갖는다.
다른 특징에 따르면, 제 2 캐비티는 전기 절연 오버몰딩의 경도보다 낮은 경도를 나타내는 수지 또는 겔로 채워진다.
다른 특징에 따르면, 전기 절연 오버몰딩은 제 2 전기 구성요소를 적어도 부분적으로 덮는다.
다른 특징에 따르면, 제 2 캐비티는 제 2 전기 링크 요소의 최상부 부분 위에 적어도 부분적으로 위치된다.
다른 특징에 따르면, 제 2 전기 링크 요소는 하나 이상의 스트립 및/또는 하나 이상의 와이어 및/또는 하나 이상의 퓨즈를 포함하고, 스트립의 각각 및/또는 와이어의 각각 및/또는 퓨즈의 각각은 제 2 전기 구성요소와, 제 3 전기 연결 부품의 메인 플레이트 상부 면을 전기적으로 연결한다.
다른 특징에 따르면, 제 2 전기 링크 요소는 제 2 패드를 더 포함하며, 제 2 전기 링크 요소의 각 금속 스트립의 및/또는 각 와이어의 및/또는 각 퓨즈의 단부는 제 1 솔더링 방법, 예를 들어 초음파 또는 마찰 솔더링을 사용하여 상기 제 2 패드 상에 납땜되고, 상기 제 2 패드는 제 2 솔더링 방법, 예를 들어 브레이징을 사용하여 제 3 전기 연결 부품의 메인 플레이트의 상부 면 상에 납땜되며, 제 2 솔더링 방법을 사용하여 얻어진 솔더는 제 1 솔더링 방법을 사용하여 얻어진 것보다 더 낮은 온도 저항을 나타낸다.
다른 특징에 따르면, 제 2 패드, 및 제 2 패드 상에 납땜된 제 2 전기 링크 요소의 각 금속 스트립의 및/또는 각 와이어의 및/또는 각 퓨즈의 단부는 제 2 캐비티에 위치된다.
다른 특징에 따르면, 전기 절연 오버몰딩은 제 2 전기 링크 요소와 제 2 전기 구성요소를 완전히 덮는다.
다른 특징에 따르면, 제 2 전기 링크 요소의 일부는 제 2 캐비티에 위치되고, 전기 절연 오버몰딩은 제 2 전기 링크 요소의 나머지를 덮는다.
다른 특징에 따르면, 전기 절연 오버몰딩은 제 2 전기 구성요소를 적어도 부분적으로 덮는다.
다른 특징에 따르면, 제 3 전기 연결 부품은 그 메인 플레이트로부터 돌출된 적어도 하나의 전기 커넥터를 포함한다.
다른 특징에 따르면, 제 3 전기 연결 부품의 전기 커넥터는 제 3 전기 연결 부품의 메인 플레이트로부터 메인 평면으로 돌출한다.
다른 특징에 따르면, 전기 커넥터, 및 전기 커넥터를 지지하는 제 3 전기 연결 부품의 메인 플레이트는 재료의 연속부로서 단일 편으로서 제조된다.
다른 특징에 따르면, 제 1 전기 구성요소 및 제 2 전기 구성요소는 각각 제 1 및 제 2 트랜지스터로 지칭되는 트랜지스터이다.
다른 특징에 따르면, 제 1 트랜지스터와 제 2 트랜지스터는 제 2 전기 연결 부품의 메인 플레이트에 의해 전기적으로 함께 연결되고, 제 2 전기 연결 부품의 메인 플레이트는 전기 기계의 상에 연결되도록 구성된다.
다른 특징에 따르면, 제 1 트랜지스터는 제 1 전기 연결 부품의 메인 플레이트에 전기적으로 연결되고, 제 1 전기 연결 부품의 메인 플레이트는 직류 전압원의 포지티브 단자에 연결되도록 구성되고, 제 3 전기 연결 부품의 메인 플레이트는 또한 직류 전압원의 네거티브 단자에 연결되도록 구성되어 있다.
다른 특징에 따르면, 각 트랜지스터는, 한 부품에 대해, 이러한 트랜지스터가 전기적으로 연결된 2개의 상부 면 중 하나에 대해 가압된 하부 면을 갖고, 다른 부품에 대해, 예를 들어 하나 이상의 스트립 또는 와이어를 통해 2개의 상부 면 중 다른 하나에 전기적으로 연결된다.
다른 특징에 따르면, 제 1 전기 구성요소 및/또는 제 2 전기 구성요소는 FET("전계 효과 트랜지스터(Field-Effect Transistor)") 유형 트랜지스터 또는 IGBT("절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated-Gate Bipolar Transistor)") 유형 트랜지스터이다.
다른 특징에 따르면, FET 유형 트랜지스터는 실리콘(Si-MOSFET) 또는 실리콘 카바이드(SiC-MOSFET)로 제조된 MOSFET 트랜지스터이거나, 질화갈륨(GaN-FET)으로 제조된 FET 트랜지스터이다.
다른 특징에 따르면, 제 1 전기 구성요소 및/또는 제 2 전기 구성요소는 예를 들어 질화갈륨으로 제조된 HEMT("고전자 이동 트랜지스터(High-Electron-Mobility Transistor)") 트랜지스터이다.
다른 특징에 따르면, 제 1 트랜지스터는, 예를 들어 상부 면 및 하부 면을 갖는 실질적으로 직사각형인 플레이트의 형태이다.
다른 특징에 따르면, 제 2 트랜지스터는, 예를 들어 상부 면 및 하부 면을 갖는 실질적으로 직사각형인 플레이트의 형태이다.
다른 특징에 따르면, 제 1 트랜지스터는 제 1 트랜지스터가 연결되는 제 1 전기 연결 부품의 메인 플레이트의 상부 면에 대해 가압된 하부 면을 갖는다.
다른 특징에 따르면, 제 2 트랜지스터는 제 2 트랜지스터가 연결되는 제 2 전기 연결 부품의 메인 플레이트의 상부 면에 대해 가압된 하부 면을 갖는다.
다른 특징에 따르면, 오버몰딩은 전기 연결 부품 중 적어도 하나의 메인 플레이트의 하부 면의 적어도 일부를 노출된 상태로 남겨두고, 이러한 노출된 부분은 히트 싱크에 대해 가압되도록 설계된다.
다른 특징에 따르면, 오버몰딩은 하방으로 돌출된 수지 패드를 갖는다.
다른 특징에 따르면, 메인 플레이트는 적어도 하나의 갭만큼 메인 평면에서 서로 분리되고, 오버몰딩은 각 갭을 채우고, 각각의 갭에서 메인 플레이트의 하부 면과 동일한 높이의 하부 면을 갖는다.
다른 특징에 따르면, 수지 패드는 갭에 존재하는 오버몰딩의 하부 면으로부터 돌출된다.
다른 특징에 따르면, 전기 연결 부품은 단일 금속 플레이트를 절단하여 얻어진다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 또한 히트 싱크, 및 본 발명의 제 1 양태에 따른 전기 모듈을 포함하는 전기 시스템이 제안되고, 여기서 히트 싱크는 오버몰딩에 의해 노출된 채로 남겨진 하부 면과 열 접촉한다.
본 발명의 제 3 양태에 따르면, 또한 본 발명의 제 1 양태에 따른 전기 모듈 또는 본 발명의 제 2 양태에 따른 전기 시스템을 포함하는 전압 변환기가 제안된다.
이러한 전압 변환기는, 전력 공급원의 직류 전압과 회전 전기 기계의 적어도 하나의 상 전압 사이의 변환을 수행하기 위해, 직류 전압을 공급하는 전력 공급원과 회전 전기 기계 사이에 연결되도록 구성된다.
본 발명의 제 4 양태에 따르면, 또한 본 발명의 제 1 양태에 따른 전기 모듈 또는 본 발명의 제 2 양태에 따른 전기 시스템을 포함하는 스위칭 아암이 제안된다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 단지 예로서 제공되는 다음의 설명으로부터 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에서 본 발명을 구현하는 전압 변환기를 포함하는 전기 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에서 도 1의 전압 변환기의 3차원 분해도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에서 오버몰딩이 없는 도 2의 전압 변환기의 파워 모듈의 3차원 평면도이다.
도 4는 오버몰딩을 갖는 도 3과 유사한 도면이다.
도 5는 오버몰딩을 갖는 도 3 및 도 4의 파워 모듈의 3차원 저면도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예의 파워 모듈의 3차원 저면도이다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 파워 모듈의 3차원 저면도이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에서 본 발명을 구현하는 전압 변환기를 포함하는 전기 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에서 도 1의 전압 변환기의 3차원 분해도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에서 오버몰딩이 없는 도 2의 전압 변환기의 파워 모듈의 3차원 평면도이다.
도 4는 오버몰딩을 갖는 도 3과 유사한 도면이다.
도 5는 오버몰딩을 갖는 도 3 및 도 4의 파워 모듈의 3차원 저면도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예의 파워 모듈의 3차원 저면도이다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 파워 모듈의 3차원 저면도이다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에서 본 발명을 구현하는 전기 시스템(100)이 이제 설명될 것이다.
전기 시스템(100)은, 예를 들어 자동차에 설치되도록 구성된다.
전기 시스템(100)은 먼저 예를 들어 10V와 100V 사이의 범위, 예를 들어 48V 또는 심지어 12V의 직류 전압(U)을 공급하도록 설계된 전력 공급원(102)을 포함한다.
따라서, 전력 공급원(102)은 직류 전압원이다. 이러한 전력 공급원은 예를 들어 배터리를 포함한다.
또한, 전기 시스템(100)은 각각의 상 전압을 갖도록 구성된 다중 상(도시되지 않음)을 갖는 전기 기계(130)를 갖는다.
전기 시스템(100)은 또한 직류 전압(U)과 상 전압 사이의 변환을 수행하기 위해 전력 공급원(102)과 전기 기계(130) 사이에 연결된 전압 변환기(104)를 갖는다.
전압 변환기(104)는 우선 직류 전압(U)을 수신하기 위해 전력 공급원(102)에 연결되도록 구성된 포지티브 버스바(106) 및 네거티브 버스바(108)를 구비하며, 포지티브 버스바(106)는 높은 전위를 수신하고, 네거티브 버스바(108)는 낮은 전위를 수신한다.
전압 변환기(104)는 적어도 하나의 전기 모듈(110)을 더 포함한다. 이러한 전기 모듈(110)은 파워 모듈이다. 파워 모듈(110)은 그들 각각의 상 전압을 공급하기 위해 전기 기계(130)의 하나 이상의 상에 각각 연결되도록 구성된 하나 이상의 상 버스바를 포함한다.
설명된 실시예에서, 전압 변환기(104)는 3개의 파워 모듈(110)을 포함하고, 각각은 전기 기계(130)의 2개의 상에 연결된 2개의 상 버스바(1221, 1222)를 포함한다.
보다 구체적으로, 설명된 실시예에서, 전기 기계(130)는 각각 3개의 상을 갖고 그리고 서로에 대해 120°만큼 전기적으로 상-변이되도록 구성된 2개의 3상 시스템을 갖는다. 바람직하게, 전원 모듈(110)의 제 1 상 버스바(1221)는 제 1 3상 시스템의 3상에 각각 연결되는 반면, 전원 모듈(110)의 제 2 상 버스바(1222)는 제 2 3상 시스템의 3상에 각각 연결된다.
각각의 파워 모듈(110)은, 각각의 상 버스바(1221)에 대해, 포지티브 버스바(106)와 상 버스바(1221) 사이에 연결된 제 1 전기 구성요소(이 경우에는 하이-사이드 스위치(1121))와, 상 버스바(1221)와 네거티브 버스바(108) 사이에 연결된 제 2 전기 구성요소(이 경우에는 로-사이드 스위치(1141))를 포함한다. 따라서, 스위치(1121, 1141)는 스위칭 아암을 형성하도록 배열되며, 여기서 상 버스바(1221)는 센터 탭을 형성한다.
각각의 파워 모듈(110)은 또한, 각 상 버스바(1222)에 대해, 포지티브 버스바(106)와 상 버스바(1222) 사이에 연결된 제 3 전기 구성요소(이 경우에는 하이-사이드 스위치(1122))와, 상 버스바(1222)와 데가티브 버스바(108) 사이에 연결된 제 4 전기 구성요소(이 경우에는 로-사이드 스위치(1142))를 포함한다. 따라서, 스위치(1122, 1142)는 스위칭 아암을 형성하도록 배열되며, 여기서 상 버스(1222)는 센터 탭을 형성한다.
각각의 스위치(1121, 1141, 1122, 1142)는 제 1 및 제 2 메인 단자(116, 118)와, 이에 인가되는 제어 신호의 함수로서 그 2개의 메인 단자(116, 118) 사이의 스위치(1121, 1141, 1122, 1142)를 선택적으로 개방 및 폐쇄하도록 구성된 제어 단자(120)를 포함한다. 스위치(1121, 1141, 1122, 1142)는 바람직하게 트랜지스터, 예를 들어 제어 단자(120)를 형성하는 게이트와 메인 단자(116, 118)를 각각 형성하는 드레인 및 소스를 갖는 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistors: MOSFET)이다. 대안적으로, 스위치(1121, 1141, 1122, 1142)는 "절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor)"(또는 IGBT) 트랜지스터일 수 있다.
설명된 실시예에서, 스위치(1121, 1141, 1122, 1142) 각각은 상부 면과 하부 면을 갖는, 예를 들어 실질적으로 직사각형인 플레이트의 형태를 취한다. 제 1 메인 단자(116)는 하부 면 위로 연장되는 반면, 제 2 메인 단자(118)는 상부 면 위로 연장된다. 스위치(1121, 1141, 1122, 1142)는 1A보다 큰 전류에 의해 메인 단자(116, 118) 사이를 횡단하도록 구성된다.
포지티브 버스바(106), 네거티브 버스바(108) 및 상 버스바(1221, 1222)는 스위치(1121, 1141, 1122, 1142)를 힝단하도록 구성된 적어도 1A의 전류를 견디도록 설계된 강성 전기 전도체라는 것이 이해될 것이다. 그들은 바람직하게 적어도 1㎜의 두께를 갖는다.
또한, 설명된 실시예에서, 포지티브 버스바(106)는 우선 파워 모듈(110)을 연결하는 포지티브 공통 버스바(106A)와, 각각의 파워 모듈(110)에서, 포지티브 공통 버스바(106A)에 연결된 포지티브 로컬 버스바(106B)를 갖는다. 유사하게, 네거티브 버스바(108)는 파워 모듈(110)을 연결하는 네거티브 공통 버스바(108A)와, 각각의 파워 모듈(110)에서 각각의 로-사이드 스위치(1141, 1142)에 대한 네거티브 로컬 버스바(108B1, 108B2)를 포함하며, 당해 네거티브 로컬 버스바(108B1, 108B2)는 네거티브 공통 버스바(108A)에 연결된다. 이러한 연결은 도 1에서 마름모로 도시되어 있다.
또한, 설명된 실시예에서, 포지티브 공통 버스바(106A) 및 네거티브 공통 버스바(108A)는 각각 단일 전도성 부품으로 형성된다.
또한, 설명된 실시예에서, 전기 기계(130)는 교류발전기 및 전기 모터 기능을 모두 갖는 회전 전기 기계이다. 보다 구체적으로, 자동차는 또한 전기 기계(130)가 벨트(도시되지 않음)를 통해 연결되는 출력 샤프트를 갖는 연소 엔진(도시되지 않음)을 갖는다. 연소 엔진은 그 출력 샤프트를 통해 자동차 휠을 구동하도록 설계되었다. 따라서, 교류발전기로서 작동될 때, 전기 기계(130)는 출력 샤프트의 회전으로부터의 전기 에너지를 전력 공급원(102)에 공급한다. 다음에, 전압 변환기(104)는 정류기로서 작동한다. 전기 모터로서 작동할 때, 전기 기계는 출력 샤프트를 구동한다(연소 엔진에 추가하여 또는 연소 엔진 대신에). 다음에, 전압 변환기(104)는 인버터로서 동작한다.
전기 기계(130)는, 예를 들어 자동차의 기어박스에 또는 클러치에, 또는 교류발전기 대신에 제 위치에 위치된다.
설명의 나머지 부분에 걸쳐서, 전압 변환기(104)의 요소들의 구조 및 레이아웃은 수직 방향(HB)을 참조하여 더 상세하게 설명될 것이며, "H"는 상부를 나타내고, "B"는 하부를 나타낸다. 이러한 수직 방향(HB)은 도면부호(V)를 사용하여 도면에 표시된다.
도 2를 참조하면, 전압 변환기(104)는 파워 모듈(110)(단일 파워 모듈(110)이 도 2에 도시됨)이 각각 장착되는 열 교환 표면(204)을 갖는 히트 싱크(206)를 포함한다. 예를 들어 직접 접촉, 또는 히트 싱크(206)의 열 교환 표면(204)과 파워 모듈(110) 사이의 열 전도성 페이스트를 통한 접촉에 의해 히트 싱크(206)의 열 교환 표면(204)과 파워 모듈(110) 사이에서 열이 교환된다.
전압 변환기(104)는 또한 제어 모듈(210)과 같은 2차 전자 모듈이 고정되는 지지 하우징(208)을 포함한다. 도 1의 실시예에서, 제어 모듈(210)은 제어 보드이다. 또한 그리고 선택적으로, 지지 하우징(208)은 히트 싱크(206)에 장착된다.
도 3을 참조하면, 파워 모듈(110)은 바람직하게 금속으로 제조된 복수의 전기 연결 부품(304, 3041, 3042, 3043)을 포함한다.
각각의 전기 연결 부품(304, 3041, 3042, 3043)은 모든 메인 플레이트(306, 3061, 3062, 3063)에 대해서 동일한 수평방향 메인 평면(PP)을 따라 연장되는 메인 플레이트(306, 3061, 3062, 3063)를 구비하며, 메인 플레이트(306, 3061, 3062, 3063)는 실질적으로 동일 평면에 있다. 특히, 설명된 실시예에서, 메인 플레이트(306, 3061, 3062, 3063)는 동일한 레벨에서 연장되는 각각의 수평 상부 면(308, 3081, 3082, 3083)을 갖는다. 명료함을 위해, 상부 면(308, 3081, 3082, 3083)은 가장 큰 메인 플레이트(306, 3061, 3062, 3063)에 대해서만 도 3에 도시된다.
특히, 파워 모듈(110)은 상부 면(3081)을 갖는 메인 플레이트(3061)를 갖는 제 1 전기 연결 부품(3041)과, 상부 면(3082)을 갖는 메인 플레이트(3062)를 갖는 제 2 전기 연결 부품(3042)과, 상부 면(3083)을 갖는 메인 플레이트(3063)를 갖는 제 3 전기 연결 부품(3043)을 포함한다.
또한, 메인 플레이트(306, 3061, 3062, 3063)는 적어도 하나의 갭(310)에 의해 메인 평면(PP)에서 서로 분리된다. 설명된 실시예에서, 각각의 갭(310)의 폭은 5밀리미터 이하이다. 이것은 갭(310)을 한정하는 2개의 메인 플레이트가 이러한 갭(310)을 따라 최대 5밀리미터 만큼 분리된다는 것을 의미한다.
일반적으로, 전기 연결 부품(304)(설명된 실시예에서 모두) 중 적어도 하나는 또한 그 메인 플레이트(306, 3061, 3062, 3063)로부터 돌출하는 적어도 하나의 전기 커넥터를 갖는다. 각각의 전기 커넥터는 예를 들어 핀(3121)의 형태이거나, 구부러진 탭(3122, 3123)의 형태이거나, 또는 직선 탭(3124)의 형태이다.
본 명세서에 개시된 실시예에서, 직선 탭(3124)은 그들 메인 플레이트(3062, 306)와 함께 상 버스바(1221, 1222)를 형성하고, 구부러진 탭(3123)은 그 메인 플레이트(3061)와 함께 포지티브 로컬 버스바(106B)를 형성하며, 구부러진 탭(3122)은 그들 메인 플레이트(3063, 306)와 함께 네거티브 로컬 버스바(108B1, 108B2)를 형성한다.
각각의 전기 커넥터(3121, 3122, 3123)는 설명된 실시예에서 수직방향으로 연장되고 자유 단부(318)에서 종료하는 메인 부분(316)에 의해 메인 플레이트(306, 3062, 3063, 3061)에 고정된 고정 단부(314)와, 고정 단부(314)를 메인 부분(316)에 연결하는 엘보우(320)를 포함한다. 명료성을 위해, 전기 커넥터(3121, 3122, 3123)의 이들 다양한 요소들은 2개의 전기 커넥터(3121, 3122)에 대해서만 도 3에 도시되어 있으며, 전기 커넥터 중 하나는 핀의 형태이고, 다른 하나는 탭의 형태이다.
직선 탭의 경우에, 전기 커넥터(3124)는 연결될 수 있도록 상당한 길이, 예를 들어 적어도 1센티미터에 걸쳐 메인 평면(PP)에서 돌출한다. 또한, 전기 커넥터(3124)는 메인 플레이트(306)에 고정된 고정 단부(314)를 구비하며, 이러한 고정 단부(314)는 전류가 통과할 수 있도록 상당한 폭, 예를 들어 적어도 1센티미터를 갖는다.
전기 연결 부품(304)은 설명된 실시예에서 금속 플레이트를 절단하여 얻는다.
여기에 설명된 실시예에서, 금속 플레이트는 구리로 제조된다. 변형으로서, 금속 플레이트는 알루미늄이나 금으로 제조될 수 있다.
또한, 이전에 설명된 바와 같이, 파워 모듈(110)은, 예를 들어 필요에 따라 파워 전류를 통과시키고 차단하기 위해서, 각각, 2개의 메인 플레이트(306, 3061, 3062, 3063)의 2개의 상부 면(308, 3081, 3082, 3083) 사이에 각각 전기적으로 연결된 트랜지스터(1121, 1122, 1141, 1142)를 포함하고, 예를 들어 파워 전류는 이들 2개의 메인 플레이트((306, 3061, 3062, 3063) 사이에서 1암페어를 초과할 수 있다. 각각의 트랜지스터(1121, 1122, 1141, 1142)는 먼저 이러한 트랜지스터가 전기적으로 연결된 2개의 상부 면(308, 3081, 3082) 중 하나에 대해 가압된 하부 면을 갖는다. 각각의 트랜지스터(1121, 1122, 1141, 1142)는 또한 상부 면을 갖고, 그 일부는 2개의 상부 면 중 다른 하나에 전기적으로 연결된다. 설명된 실시예에서, 트랜지스터 (1121, 1122, 1141, 1142)의 상부 면은 트랜지스터(1121, 1122, 1141, 1142)를 제어하기 위한 부품을 추가로 포함하며, 이것은 예를 들어 설명된 실시예에서 와이어(328)에 의해서 제 3 메인 플레이트(306)의 상부 면에 전기적으로 연결된다.
환언하면, 트랜지스터(1121)는 제 1 전기 연결 부품(3041)의 메인 플레이트(3061)의 상부 면(3081)에 장착되고, 제 1 전기 링크 요소는 트랜지스터(1121)를 제 2 전기 연결 부품(3042)의 메인 플레이트(3062)의 메인 플레이트(3082)의 상부 면(3082)에 전기적으로 연결한다.
제 1 전기 링크 요소는 2개의 스트립(3261) 및 패드(3901)를 포함하고, 각 금속 스트립(3261)의 단부는 제 1 솔더링 방법, 예를 들어 초음파 솔더링 방법을 사용하여 또는 마찰 솔더링 방법을 사용하여 패드(3901) 상에 납땜된다. 패드(3901)는 또한 예를 들어 브레이징을 사용하는 제 2 솔더링 방법을 사용하여 제 2 전기 연결 부품(3042)의 메인 플레이트(3062)의 상부 면(3082) 상에 납땜된다. 각각의 금속 스트립(3261)의 제 2 단부는 제 1 솔더링 방법을 사용하여 트랜지스터(1121) 상에 직접 납땜된다.
따라서, 제 2 솔더링 방법을 사용하여 얻은 솔더는 제 1 솔더링 방법을 사용하여 얻은 것보다 온도 저항성이 낮다.
마찬가지로, 트랜지스터(1141)는 제 2 전기 연결 부품(3042)의 메인 플레이트(3062)의 상부 면(3082)에 장착되고, 제 2 전기 링크 요소는 제 3 전기 연결 부품(3043)의 메인 플레이트(3063)의 상부 면(3083)에 트랜지스터(1141)를 전기적으로 연결한다.
제 2 전기 링크 요소는 2개의 스트립(3262) 및 패드(3902)를 포함하고, 각각의 금속 스트립(3262)의 단부는 제 1 솔더링 방법을 사용하여 패드(3902) 상에 납땜된다. 패드(3902)는 또한 제 2 솔더링 방법을 사용하여 제 3 전기 연결 부품(3043)의 메인 플레이트(3063)의 상부 면(3083) 상에 납땜된다. 각각의 금속 스트립(3262)의 제 2 단부는 제 1 솔더링 방법을 사용하여 트랜지스터(1141) 상에 납땜된다.
유사하게, 트랜지스터(1122, 1142)의 상부 면은 2개의 스트립(306) 및 패드(390)에 의해 메인 플레이트(306)의 상부 면 중 하나에 전기적으로 연결된다.
설명된 실시예에서, 스트립(326, 3261, 3262)은 알루미늄으로 제조되고, 예를 들어 2㎜ x 0.3㎜의 단면을 갖는다. 대안적인 실시예에서, 스트립(326, 3261, 3262)은 금으로 제조된다.
설명된 실시예에서, 패드(3901, 3902, 390)는 직사각형 9.5㎜ x 7.5㎜ 플레이트의 형태이고, 예를 들어 0.15㎜의 두께에 대해 4.64 x 2.94㎜의 단면을 갖는다. 패드(3901, 3902, 390)는 예를 들어 2개의 구리 층 사이에 Invar 층을 조립함으로써 형성되고, 상기 조립은 예를 들어 공동 압연 방법을 사용하여 수행된다. 대안적인 실시예에서, Invar 층은 몰리브덴 층으로 대체될 수 있다. 다른 대안적인 실시예에서, 패드(3901, 3902, 390)는 예를 들어 몰리브덴-구리와 같은 복합 재료로 제조될 수 있다.
설명된 실시예에서, 와이어(328)는 알루미늄으로 제조되고, 0.2㎜의 직경을 갖는다. 대안적인 실시예에서, 와이어(328)는 금으로 제조된다.
설명된 실시예에서, 핀(pin)의 형태의 전기 커넥터(3121)는 전기적 값을 측정하고 그리고 트랜지스터(1121, 1122, 1141,1142)를 제어하기 위해 파워 모듈(110)을 제어 모듈(210)에 연결하는데 사용된다.
또한, 여전히 설명된 실시예에서, 전기 커넥터(3122)는 네거티브 공통 버스바(108A)에 연결되고, 전기 커넥터(3123)는 포지티브 공통 버스바(106A)에 연결된다.
또한, 여전히 설명된 실시예에서, 직선 탭의 형태의 2개의 전기 커넥터(3124)는 각각 파워 모듈(110)의 2개의 상 버스바(1221, 1222)를 형성한다.
도 4를 참조하면, 파워 모듈(110)의 오버몰딩이 도시되고, 도면부호(402)를 갖는다. 오버몰딩(402)은 전기 절연체이고, 부분적으로 각 트랜지스터(1121, 1122, 1141, 1142), 및 메인 플레이트(3061, 3062, 3063, 306)의 상부 면(3081, 3082, 3083, 308)의 적어도 일부를 덮는다.
대안적인 실시예에서, 트랜지스터(1121, 1122, 1141, 1142)는 오버몰딩(402)에 의해 덮이지 않는다.
여기에 설명된 실시예에서, 오버몰딩(402)은 또한 각 와이어(328)를 부분적으로 덮는다. 대안적인 실시예에서, 오버몰딩(402)은 각 와이어(328)를 완전히 덮는다.
또한, 전기 절연 오버몰딩(402)의 상부 면은 제 1 전기 링크 요소 위에 적어도 부분적으로 위치된 제 1 캐비티(C1)를 갖는다. 또한, 제 1 전기 링크 요소의 스트립(3261) 및 패드(3901)는 완전히 제 1 공동(C1)에 위치된다. 따라서, 제 1 캐비티(C1)의 제 1 부분은 제 1 전기 링크 요소 위에 위치되고, 제 1 캐비티(C1)의 제 2 부분은 패드(3901) 및 스트립(3261)을 포함한다.
이러한 방식으로, 전기 절연 오버몰딩은 제 1 전기 링크 요소에 어떠한 유지력도 가하지 않으며, 이는 제 2 전기 연결 부품(304)의 메인 플레이트(3062)의 상부 면 상의 패드(3901)의 스트립 또는 솔더는 이러한 제 1 전기 링크 요소가 가열될 때 쉽게 파손될 수 있다.
유사하게, 전기 절연 오버몰딩(402)의 상부 면은 제 2 전기 링크 요소(3262) 위에 적어도 부분적으로 위치된 제 2 캐비티(C2)를 갖는다. 또한, 제 2 전기 링크 요소의 패드(3902) 및 스트립(3262)은 완전히 제 2 캐비티(C2)에 위치된다. 따라서, 제 2 캐비티(C2)의 제 1 부분은 제 2 전기 링크 요소(3262) 위에 위치되고, 제 2 캐비티(C2)의 제 2 부분은 패드(3902) 및 스트립(3262)을 포함한다.
동일한 이유로, 전기 절연 오버몰딩은 제 2 전기 링크 요소에 어떠한 유지력도 가하지 않으며, 이는 패드(3902)의 제 3 전기 연결 부품(3043)의 메인 플레이트(3063)의 상부 면 상의 스트립 또는 솔더는 이러한 제 2 전기 링크 요소가 가열될 때 쉽게 파손될 수 있다.
마지막으로, 오버몰딩(402)의 상부 면은 또한 트랜지스터(1122) 및 트랜지스터(1142)의 스트립(326) 위에 적어도 부분적으로 위치된 제 3 캐비티(C3) 및 제 4 캐비티(C4)를 가지며, 스트립(326) 및 패드(390)가 캐비티(C3, C4)에 위치되기에 충분히 깊다.
오버몰딩(402)은 예를 들어 수지로 제조되고, 추가 예로서 에폭시로 제조된다. 바람직하게, 오버몰딩(402)은 단일편으로서 일체형이다.
본 명세서에 설명된 실시예에서, 캐비티에는 재료가 없다. 대안적인 실시예로서, 캐비티는 겔, 예를 들어 유전체 및/또는 실리콘 겔로 채워진다. 겔은 또한 230mPa-s와 600mPa-s 사이, 바람직하게 400mPa-s와 500mPa-s 사이, 예를 들어 465mPa-s 범위의 점도를 가질 수 있고 및/또는 65g와 180g 사이, 바람직하게 110g와 160g 사이, 예를 들어 123g 또는 154g 범위의 경도를 나타낼 수 있다.
다른 대안적인 실시예에서, 캐비티는 전기 절연 오버몰딩(402)을 형성하는 수지와 상이한 수지로 채워진다. 특히, 캐비티를 채우는 수지의 경도는 전기 절연 오버몰딩(402)을 형성하는 것보다 더 작다. 예를 들어, 전기 절연 오버몰딩(402)은 예를 들어 경도가 70 내지 90 쇼어인 에폭시 수지로 형성되고, 캐비티는 예를 들어 경도가 20 내지 40 쇼어인 엘라스토머 수지로 채워진다. 캐비티를 채우는 수지는 Underwriters Laboratories 인증 회사에서 정의한 UL 94 V-0 화재 분류에 속할 수도 있다.
도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 오버몰딩(402)은 제 1 전기 연결 부품(3041)의 메인 플레이트(3061)의 하부 면(5021)을 노출된 상태로 남겨둔다. 이러한 노출된 부분은 히트 싱크(206)에 대해 가압되도록 설계되었다. 따라서, 히트 싱크(206)는 오버몰딩(402)에 의해 노출된 상태로 남아 있는 하부 면(5021)과 열 접촉한다. 이러한 열 접촉은 직접 접촉, 또는 전기 절연 및 열전도성 링크 요소를 통해 접촉될 수 있다.
유사하게, 오버몰딩(402)은 다른 전기 연결 부품(304, 3042, 3043) 각각의 메인 플레이트(306, 3062, 3063)의 하부 면(502, 5022, 5023)을 노출된 상태로 남겨둔다. 이들 노출된 부분은 히트 싱크(206)에 대해 가압되도록 설계되었다. 따라서, 히트 싱크(206)는 오버몰딩(402)에 의해 노출된 상태로 남아 있는 하부 면(502, 5022, 5023)과 열 접촉한다. 이러한 열 접촉은 직접 접촉, 또는 전기 절연 및 열 전도성 링크 요소를 통해 접촉할 수 있다.
또한, 각각의 전기 커넥터(3121, 3122, 3123, 3124)의 고정 단부(314)가 오버몰딩(402)에 의해 완전히 덮이지 않은 하부 면을 갖는다는 것이 이해될 것이다. 또한, 오버몰딩(402)은 각각의 갭(310)을 채우고, 메인 플레이트(206)의 하부 면(502)과 동일한 높이인 하부 면을 각각의 갭(310) 내에 구비한다.
오버몰딩(402)은 메인 플레이트(306, 3061, 3062, 3063)의 하부 면(502, 5021, 5022, 5023)과 히트 싱크(206) 사이의 미리정의된 공간을 형성하고 그리고 그에 따라 이러한 공간을 채우는 열 전도성 요소의 두께를 형성하기 위해서, 하방으로 돌출되고 그리고 히트 싱크(206)와 직접 접촉하게 되도록 설계된 적어도 하나의 수지 패드(506)를 구비한다. 설명된 실시예에서, 각 수지 패드(506)는 메인 플레이트(306, 3061, 3062, 3063) 사이의 갭(310) 중 하나에 존재하는 오버몰딩의 하부 면으로부터 돌출한다.
본 발명의 이러한 제 1 실시예의 하나의 대안에서, 제 1 전기 링크 요소는 2개의 스트립(3261)만을 포함한다. 각 금속 스트립의 제 1 단부는 제 1 또는 제 2 솔더링 방법을 사용하여 제 2 전기 연결 부품(3042)의 메인 플레이트(3062)의 상부 면 상에 직접 납땜되고, 각 금속 스트립의 제 2 단부는 제 1 솔더링 방법을 이용하여 트랜지스터(1121) 상에 직접 납땜된다.
이러한 대안적인 실시예에서, 제 2 전기 링크 요소는 2개의 스트립(3262)만을 포함한다. 각 금속 스트립의 제 1 단부는 제 1 또는 제 2 솔더링 방법을 사용하여 제 3 전기 연결 부품(3043)의 메인 플레이트(3063)의 상부 면에 직접 납땜되고, 각 금속 스트립의 제 2 단부는 제 1 솔더링 방법을 사용하여 트랜지스터(1141) 상에 직접 납땜된다.
또한, 이 대안적인 실시예에서, 트랜지스터(1122 및 1142)의 상부 면은 2개의 스트립(306)에 의해서만, 즉 패드(390)를 사용하지 않고 메인 플레이트(306)의 상부 면 중 하나에 전기적으로 연결된다.
도 6을 참조하여, 본 발명의 제 2 실시예가 이제 설명될 것이다. 제 1 실시예와 동일하거나 유사한 요소는 제 2 실시예의 설명에서 동일한 도면부호를 사용한다.
이러한 제 2 실시예에서, 오버몰딩(402)은 각각의 트랜지스터(1121, 1122, 1141, 1142), 메인 플레이트(3061, 3062, 3063, 306)의 상부 면(3081, 3082, 3083, 308)의 적어도 일부, 및 각각의 와이어(328)를 완전히 덮는다.
이러한 제 2 실시예에서, 전기 절연 오버몰딩(402)의 상부 면은 스트립(3261) 위에 적어도 부분적으로 위치된 제 1 공동(C1')을 갖는다.
이러한 실시예에서, 스트립(3261)의 일부는 제 1 캐비티(C1')에 위치되고, 전기 절연 오버몰딩(402)은 스트립(3261) 및 패드(3901)의 나머지를 덮는다. 다시 말해서, 전기 절연 오버몰딩(402)은 스트립(3261)을 부분적으로 덮고, 그 결과 스트립(3261)의 상하 방향의 최상부 부분만이 전기 절연 오버몰딩(402)에 의해 덮이지 않고, 또한 제 1 캐비티(C1')에 위치된다.
이러한 방식으로, 전기 절연 오버몰딩은 스트립(3261)의 최상부 부분에 유지력을 가하지 않으며, 이는 이들 스트립이 가열될 때 이들 스트립이 쉽게 파손되도록 한다.
유사하게, 전기 절연 오버몰딩(402)의 상부 면은 스트립(3262) 위에 적어도 부분적으로 위치된 제 2 공동(C2')을 갖는다.
이러한 실시예에서, 스트립(3262)의 일부는 제 2 캐비티(C2')에 위치되고, 전기 절연 오버몰딩(402)은 스트립(3262) 및 패드(3902)의 나머지를 덮는다. 다시 말해서, 전기 절연 오버몰딩(402)은 스트립(3262)을 부분적으로 덮으며, 그 결과 스트립(3262)의 상하 방향에서 최상부 부분만이 전기 절연 오버몰딩(402)에 의해 덮이지 않고, 또한 제 2 캐비티(C2')에 위치된다.
이전과 동일한 이유로, 전기 절연 오버몰딩(402)은 스트립(3262)의 최상부 부분에 유지력을 가하지 않으며, 이들 스트립이 가열될 때 이들 스트립이 쉽게 파손되도록 한다.
마지막으로, 전기 절연 오버몰딩(402)의 상부 면은 또한, 트랜지스터(1122) 및 트랜지스터(1142)의 스트립(326) 위에 적어도 부분적으로 각각 위치된 제 3 캐비티(C3') 및 제 4 캐비티(C4')를 구비하며, 단지 트랜지스터(1122)의 스트립(326)의 상부 부분과 트랜지스터(1142)의 스트립(326)의 상부 부분이 각각 제 3 캐비티(C3') 및 제 4 캐비티(C4')에 위치되고 그리고 전기 절연 오버몰딩(402)이 스트립(326) 패드(390)의 나머지를 덮도록 충분히 깊다.
제 1 실시예에서와 같이, 캐비티는 재료가 없거나, 대안적으로 전기 절연 오버몰딩(402)을 형성하는 수지와 상이한 겔 또는 수지로 채워질 수 있다.
본 발명의 이러한 제 2 실시예의 하나의 대안에서, 제 1 전기 링크 요소는 2개의 스트립(3261)만을 포함한다. 각 금속 스트립의 제 1 단부는 제 1 또는 제 2 솔더링 방법을 사용하여 제 2 전기 연결 부품(3042)의 메인 플레이트(3062)의 상부 면 상에 직접 납땜되고, 각 금속 스트립의 제 2 단부는 제 1 솔더링 방법을 사용하여 제 2 전기 연결 부품(3042)의 상부 면에 직접 납땜된다. 제 1 솔더링 방법을 사용하여 트랜지스터(1121) 상에 직접 납땜된다.
이러한 대안적인 실시예에서, 제 2 전기 링크 요소는 단지 2개의 스트립(3262)을 포함한다. 각 금속 스트립의 제 1 단부는 제 1 또는 제 2 솔더링 방법을 사용하여 제 3 전기 연결 부품(3043)의 메인 플레이트(3063)의 상부 면 상에 직접 납땜되고, 각 금속 스트립의 제 2 단부는 제 1 솔더링 방법을 사용하여 트랜지스터(1141) 상에 직접 납땜된다.
또한, 이러한 대안적인 실시예에서, 트랜지스터(1122 및 1142)의 상부 면은 2개의 스트립(306)에 의해서만, 즉 패드(390)를 사용하지 않고 메인 플레이트(306)의 상부 면 중 하나에 전기적으로 연결된다.
도 7을 참조하여, 본 발명의 제 3 실시예가 이제 설명될 것이다. 제 1 및 제 2 실시예의 요소와 동일하거나 유사한 요소는 이러한 제 3 실시예의 설명에서 동일한 도면부호를 사용한다.
본 발명의 이러한 제 3 실시예에서, 오버몰딩(402)은 각 트랜지스터(1121, 1122, 1141, 1142), 및 메인 플레이트(3061, 3062, 3063, 306)의 상부 면(3081, 3082, 3083, 308)의 적어도 일부를 완전히 덮는다.
본 명세서에 설명된 실시예에서, 오버몰딩(402)은 또한 각각의 와이어(328), 및 각각의 전기 링크 요소(3261, 3262, 326)를 완전히 덮는다. 다시 말해, 오버몰딩(402)은 스트립(3261, 3262, 326) 및 패드(3901, 3902, 390)를 완전히 덮는다.
오버몰딩(402)의 상부 면은 스트립(3261) 위에 적어도 부분적으로 위치된 제 1 캐비티(C1")를 갖는다. 본 명세서에 설명된 실시예에서, 제 1 캐비티(C1")는 스트립(3261)의 상하 방향에서 최상부 부분 위에 적어도 부분적으로 위치된다.
이러한 방식으로, 전기 절연 오버몰딩은 스트립(3261)의 최상부 부분에 유지력을 가하는데, 이 힘은 제 1 캐비티(C1")가 없을 때보다 더 낮고, 이는 이들 스트립이 가열될 때 이들 스트립이 더 쉽게 파손되도록 한다.
유사하게, 전기 절연 오버몰딩(402)의 상부 면은 스트립(3262) 위에 적어도 부분적으로 위치된 제 2 캐비티(C2")를 갖는다. 본 명세서에 개시된 실시예에서, 제 2 캐비티(C2")는 스트립(3262)의 상하 방향에서 최상부 부분 위에 적어도 부분적으로 위치된다.
이전과 동일한 이유로, 전기 절연 오버몰딩(402)은 스트립(3262)의 최상부 부분에 유지력을 가하고, 이러한 힘은 제 2 캐비티(C2")가 없는 경우보다 더 낮고, 이는 이들 스트립이 가열될 때 이들 스트립이 더 쉽게 파손될 수 있게 한다.
마지막으로, 오버몰딩(402)의 상부 면은 또한 트랜지스터(1122) 및 트랜지스터(1142)의 스트립(326) 위에 적어도 부분적으로 각각 위치된 제 3 캐비티(C3") 및 제 4 캐비티(C4")를 갖는다. 제 3 캐비티(C3") 및 제 4 캐비티(C4")는 스트립(326)의 상하 방향에서 최상부 부분 위에 적어도 부분적으로 위치된다.
제 1 및 제 2 실시예에서와 같이, 캐비티는 재료가 없거나, 대안적으로 전기 절연 오버몰딩(402)을 형성하는 수지와 상이한 겔 또는 수지로 채워질 수 있다.
본 발명의 이러한 제 3 실시예의 하나의 대안에서, 제 1 전기 링크 요소는 2개의 스트립(3261)만을 포함한다. 각 금속 스트립의 제 1 단부는 제 1 또는 제 2 솔더링 방법을 사용하여 제 2 전기 연결 부품(3042)의 메인 플레이트(3062)의 상부 면 상에 직접 납땜되고, 각 금속 스트립의 제 2 단부는 제 1 솔더링 방법을 사용하여 트랜지스터(1121) 상에 직접 납땜된다.
이러한 대안적인 실시예에서, 제 2 전기 링크 요소는 2개의 스트립(3262)만을 포함한다. 각 금속 스트립의 제 1 단부는 제 1 또는 제 2 솔더링 방법을 사용하여 제 3 전기 연결 부품(3043)의 메인 플레이트(3063)의 상부 면 상에 직접 납땜되고, 각 금속 스트립의 제 2 단부는 제 1 솔더링 방법을 사용하여 트랜지스터(1141) 상에 직접 납땜된다.
또한 이러한 대안적인 실시예에서, 트랜지스터(1122 및 1142)의 상부 면은 2개의 스트립(306)에 의해서만, 즉 패드(390)를 사용하지 않고 메인 플레이트(306)의 상부 면 중 하나에 전기적으로 연결된다.
또한, 본 발명은 위에서 설명된 실시예로 제한되지 않는다는 점에 유의해야 한다. 실제로, 방금 개시된 교시에 비추어, 위에서 설명된 실시예에 다양한 수정이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.
예를 들어, 본 발명은 전술한 바와 같은 전원 모듈에 제한되지 않고, 제 1 전기 구성요소를 2개의 전기 연결 부품 중 다른 하나의 메인 플레이트의 상부 면에 전기적으로 연결하는 제 1 전기 링크 요소와, 이러한 제 1 전기 구성요소가 전기 절연 오버몰딩에 화재를 일으킬 정도로 과열되는 것을 방지하기 위해 2개의 전기 연결 부품의 적어도 일부분을 덮는 전기 절연 오버몰딩과 함께, 2개의 전기 연결 부품, 2개의 전기 연결 부품 중 하나의 상부 면에 장착된 제 1 전기 구성요소를 포함하는 모든 유형의 전기 모듈에 적용 가능하다.
상술한 본 발명의 상세한 설명에서, 사용된 용어는 본 발명을 본 명세서에 개시된 실시예로 제한하는 것으로 이해되어서는 안되며, 모든 등가물을 포함하는 것으로 이해되어야 하며, 이에 대한 예상은 그들에게 방금 개시된 교시의 구현에 그들의 일반적인 지식을 적용하는 당업자의 범위 내에 있다.
Claims (13)
- 전기 모듈(110)로서,
- 바람직하게 금속으로 제조된 제 1 전기 연결 부품(3041) 및 제 2 전기 연결 부품(3042)으로서, 각각은 메인 플레이트(3061, 3062)를 갖고, 상기 메인 플레이트(3061, 3062)는 동일한 메인 평면(PP)을 따라 실질적으로 동일평면에 있도록 연장되는, 상기 제 1 전기 연결 부품(3041) 및 제 2 전기 연결 부품(3042);
- 상기 제 1 전기 연결 부품(3041)의 메인 플레이트(3061)의 상부 면 상에 장착된 제 1 전기 구성요소(1121);
- 적어도 상기 제 1 전기 구성요소(1121)를 상기 제 2 전기 연결 부품(3042)의 메인 플레이트(3062)의 상부 면에 전기적으로 연결하는 제 1 전기 링크 요소(3261); 및
- 예를 들어, 수지로 제조되며, 제 1 전기 연결 부품(3041) 및 제 2 전기 연결 부품(3042)의 메인 플레이트(3061, 3062)의 상부 면의 적어도 일부를 덮는 전기 절연 오버몰딩(402)을 포함하는, 전기 모듈(110)에 있어서,
상기 전기 절연 오버몰딩(402)의 상부 면이 제 1 전기 링크 요소(3261) 위에 적어도 부분적으로 위치된 제 1 캐비티(C1, C1', C1")를 구비하는 것을 특징으로 하는
전기 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 캐비티는 전기 절연 오버몰딩(402)의 경도보다 낮은 경도를 나타내는 수지 또는 겔로 채워지고 및/또는 상기 전기 절연 오버몰딩(402)은 상기 제 1 전기 구성요소(1121)를 적어도 부분적으로 덮는 것을 특징으로 하는
전기 모듈. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 캐비티(C1, C1', C1")는 제 1 전기 링크 요소(3261)의 최상부 부분 위에 적어도 부분적으로 위치되는 것을 특징으로 하는
전기 모듈. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 전기 링크 요소(3261)는 하나 이상의 스트립 및/또는 하나 이상의 와이어 및/또는 하나 이상의 퓨즈를 포함하고, 상기 스트립의 각각 및/또는 상기 와이어의 각각 및/또는 상기 퓨즈의 각각은 제 1 전기 구성요소(1121)를 제 2 전기 연결 부품(3042)의 메인 플레이트(3062)의 상부 면(3082)에 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는
전기 모듈. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 전기 링크 요소는 패드(3901)를 더 포함하며, 각 금속 스트립(3261)의 및/또는 각 와이어의 및/또는 각 퓨즈의 단부는 제 1 솔더링 방법, 예를 들어 초음파 또는 마찰 솔더링을 사용하여 상기 패드(3901) 상에 납땜되고, 상기 패드(3901)는 제 2 솔더링 방법, 예를 들어 브레이징을 사용하여 제 2 전기 연결 부품(3042)의 메인 플레이트(3062)의 상부 면 상에 납땜되며, 제 2 솔더링 방법을 사용하여 얻어진 솔더는 제 1 솔더링 방법을 사용하여 얻어진 것보다 더 낮은 온도 저항을 나타내는 것을 특징으로 하는
전기 모듈. - 제 5 항에 있어서,
상기 패드(3901), 및 상기 패드(3901) 상에 납땜된 각 금속 스트립(3261)의 및/또는 각 와이어의 및/또는 각 퓨즈의 단부는 제 1 캐비티(C1)에 위치되는 것을 특징으로 하는
전기 모듈. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기 절연 오버몰딩은 제 1 전기 링크 요소(3261) 및 제 1 전기 구성요소(1121)를 완전히 덮는 것을 특징으로 하는
전기 모듈. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 전기 링크 요소(3261)의 일부분은 제 1 캐비티(C1')에 위치되고, 상기 전기 절연 오버몰딩(402)은 제 1 전기 링크 요소(3261)의 나머지를 덮는 것을 특징으로 하는
전기 모듈. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
- 메인 평면(PP)을 따라 연장되는 메인 플레이트(3063)를 갖는 제 3 전기 연결 부품(3043);
- 제 2 전기 연결 부품(3042)의 메인 플레이트(3062)의 상부 면(3082) 상에 장착된 제 2 전기 구성요소(1141);
- 상기 제 2 전기 구성요소(1141)를 제 3 전기 연결 부품(3043)의 메인 플레이트(3063)의 상부 면(3083)에 전기적으로 연결하는 제 2 전기 링크 요소(3262)를 추가로 포함하며,
상기 전기 절연 오버몰딩(402)은 제 3 전기 연결 부품(3043)의 메인 플레이트(3063)의 상부 면(3083)의 적어도 일부를 덮고; 및
상기 전기 절연 오버몰딩(402)의 상부 면은 제 2 전기 링크 요소(3262) 상에 적어도 부분적으로 위치된 제 2 캐비티(C2, C2', C2")를 갖는 것을 특징으로 하는
전기 모듈. - 제 9 항에 있어서,
- 상기 제 1 전기 구성요소(1121) 및 제 2 전기 구성요소(1141)는 각기 제 1 및 제 2 트랜지스터로 지칭되는 트랜지스터이고;
- 상기 제 1 트랜지스터(1121) 및 제 2 트랜지스터(1141)는 제 2 전기 연결 부품(3042)의 메인 플레이트(3062)에 의해 함께 전기적으로 연결되며, 상기 제 2 전기 연결 부품(3042)의 메인 플레이트(3062)는 전기 기계(130)의 상(phase)에 연결되도록 구성되며;
- 상기 제 1 트랜지스터(1121)는 또한 제 1 전기 연결 부품(3041)의 메인 플레이트(3061)에 전기적으로 연결되며, 제 1 전기 연결 부품(3041)의 상기 메인 플레이트(3061)는 직류 전압원(102)의 포지티브 단자에 연결되도록 구성되며,
- 상기 제 3 전기 연결 부품(3043)의 메인 플레이트(3063)는 또한 상기 직류 전압원(102)의 네거티브 단자에 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 하는
전기 모듈. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 오버몰딩(402)은 전기 연결 부품(304, 3041, 3042, 3043) 중 적어도 하나의 메인 플레이트(306, 3061, 3062, 3063)의 하부 면(502, 5021, 5022, 5023)의 적어도 일부를 노출된 상태로 남겨두며, 이러한 노출된 부분은 히트 싱크(206)에 대해 가압되도록 설계되는 것을 특징으로 하는
전기 모듈. - 히트 싱크(206)와, 제 11 항에 기재된 전기 모듈을 포함하는 전기 시스템(100)으로서, 상기 히트 싱크(206)는 오버몰딩에 의해 노출된 채로 남아 있는 하부 면과 열 접촉하는 것을 특징으로 하는
전기 시스템(100). - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 전기 모듈(110), 또는 제 12 항에 기재된 전기 시스템(100)을 포함하는 것을 특징으로 하는
전압 변환기(104).
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