電路布置的製作方法

2023-06-29 05:40:21

專利名稱：電路布置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電路布置，它包括基體；至少一個襯底，襯底在其上側有正極印刷導線、負極印製導線和交流電印製導線以及輔助接頭；一些構件，如電晶體、閘流電晶體、二極體、電阻、集成電路或傳感器，它們至少部分地與這些印製導線觸點接通；中間印刷電路板，它有正極直流接頭、負極直流接頭和至少一個連接在正極直流接頭與負極直流接頭之間的電容器；以及包括至少一個交流電接頭。
這樣一種電路布置工作時在中間電路內、襯底上和在交流電連接元件上產生熱量。中間電路的冷卻按現有技術通過構件處的對流進行。襯底的熱量通過與冷卻件的直接接觸導出。交流電連接元件的熱量按現有技術同樣通過對流散出。交流電連接元件的溫升在那裡導致增大歐姆電阻並因而降低載流能力。此外在至少一個的交流電連接元件上可能例如設傳感器，它們的功能受溫升的影響。
此目的在前言所述類型的電路布置中按本發明通過至少下列布置之一達到·中間印刷電路板有用於與至少一個的襯底的正極印製導線和負極印製導線直接低感應式觸點接通的接觸元件，為中間印刷電路板和至少一個的襯底配設一所屬的帶接觸元件的交流電連接元件，以及，設加壓裝置，用於將中間印刷電路板和至少一個的交流電連接元件的接觸元件與至少一個的襯底所屬的印製導線電觸點接通。·至少一個用於外部電觸點接通的連接插頭藉助一電絕緣和導熱體被置於與一冷卻件熱接觸。·至少一個的電流接頭的內部連接片有一些分區，連接片藉助它們通過一導熱和電絕緣體與冷卻件形成連接。·有至少一個要冷卻的電容器的中間印刷電路板有一些接觸元件，用於與至少一個的襯底的正極印製導線和負極印製導線直接觸點接通。
在按本發明的電路布置中，優選地設三個用於交流電三個相(U、V、W)的襯底。這種電路布置有交流電接頭。
因為按本發明的電路布置通常涉及大功率級的電路布置，所以優選地將基體裝在一冷卻件上，以及至少一個的襯底以其下側與冷卻件導熱地觸點接通。為此目的，至少一個的襯底下側鍍金屬或加金屬鍍層，襯底通過它大面積地貼靠在基體或冷卻件上。基體設計成框架狀和有至少一個用於一個所屬襯底的分格。
為了使電路布置比較簡單和可用較低的製造成本實現，按本發明中間印刷電路板包括一個有正極直流接頭的第一金屬平面元件和一個有負極直流接頭的第二金屬平面元件，它們彼此電絕緣，其中，中間印刷電路板至少一個的電容器的連接元件與所屬的金屬平面元件觸點接通，以及中間印刷電路板的接觸元件與至少一個的襯底的所屬金屬平面元件設計成一體。正極直流接頭與負極直流接頭的金屬平面元件按有利的方式可例如用銅的薄板衝壓並經適當彎曲構成。以此方式獲得一種有一可簡便和經濟地實現的中間印刷電路板的電路布置，這些優點帶來一種緊湊的、機械上牢固的以及低感應的結構。正極直流接頭與負極直流接頭的金屬平面元件的電絕緣，可藉助一形狀簡單的電絕緣材料制的平面元件實現。為了直流和交流電接頭的外部電連接，在基體上設連接插頭以及在相應的連接元件中設孔。
另一種可能性例如在於設一中間印刷電路板，它在其一個主表面上有一與正極直流接頭連接的金屬鍍層，以及在其處於相對位置的第二主表面上有一個負極直流接頭連接的金屬鍍層，在這種情況下中間印刷電路板的接觸元件設計有觸指，接觸元件藉助它們與中間印刷電路板相配地觸點接通。相應地，至少一個的交流電接頭可設接觸元件，它們同樣設計有觸指，以便使接觸元件與至少一個的交流電連接元件觸點接通。不過這樣一種插塞式觸點接通引起不可忽略的裝配費用，因此優選的是，中間印刷電路板的兩個直流接頭的接觸元件與相應的金屬平面元件設計成一體，以及至少一個的交流電連接元件的接觸元件也與之設計成一體。
在按本發明的電路布置中業已證實有利的是，中間印刷電路板的連接元件和至少一個的交流電連接元件與至少一個的襯底所屬的印製導線的電觸點接通藉助加壓裝置實現，加壓裝置有一形狀穩定的加壓體和一個彈性有限的、面積尺寸與加壓體相配的加壓元件。在形狀穩定的優選地用金屬製成的加壓體與彈性有限的加壓元件之間，恰當的是設一用電絕緣材料制的中間體，它以一些小管狀貫穿件通過形狀穩定的加壓體延伸。在按本發明的電路布置的加壓裝置上可設一驅動電路，其中，接觸線元件穿過加壓裝置延伸，它們與至少一個的襯底的所屬印製導線和輔助接頭在壓力下觸點接通。
圖3

圖1所示電路布置的中間印刷電路板的立體分解圖；圖4圖1所示電路布置的交流電連接元件的立體圖；圖5電路布置的加壓裝置立體分解圖，該加壓裝置在圖1的電路布置中未示出；圖6電路布置的局部立體圖，包括按本發明的一個電流連接元件的設計以及按本發明的一個連接插頭的設計；圖7基體的局部立體圖以及按本發明的一個連接插頭的設計。
從基體12向上豎立一些插頭18，它們設置用於分別為所屬的交流電連接元件20準確定位。在圖4中表示了這樣一個交流電連接元件20並在後面還要詳細說明。
此外還有兩個插頭22從基體12向上豎立，它們規定用於中間印刷電路板24的準確定位。在圖3的透視分解圖中表示了這樣一個中間印刷電路板24-沒有所屬的電容器-並在後面再詳細說明。
螺紋套26整體式地從基體12向上豎立，它們用來將圖5中透視分解地表示的加壓裝置28固定在基體12上。
這一個或每一個襯底16在其上側30有正極印製導線32、負極印製導線34、設在它們之間的交流電印製導線36以及輔助接頭38和40。一些構件42，例如大功率電晶體或大功率二極體，與印製導線32、34、36和與輔助接頭38及40觸點接通。這種觸點接通例如藉助於壓焊絲44實現。
中間印刷電路板24的正極直流接頭48與各自的襯底16的正極印製導線34觸點接通。中間印刷電路板24(也可見圖3)的負極直流接頭48與各自的襯底16的負極印製導線34觸點接通。為此目的，中間印刷電路板24包括一個有正極直流接頭46的第一金屬平面元件50和一個有負極直流接頭48的第二金屬平面元件52，在它們之間設一個面積與金屬平面元件50和52相配的絕緣元件54，如圖3所示。
金屬平面元件50和金屬平面元件52分別涉及導電金屬如銅製的衝壓板，其中，從用於正極直流接頭46的金屬平面元件50整體式伸出一些接觸元件56。接觸元件56沿長的金屬平面元件50的橫向定向並與金屬平面元件50相交成直角。接觸元件56藉助於加壓裝置28壓靠在各自的襯底16的正極印製導線32上。
從負極直流接頭48的金屬平面元件52沿縱向定向地垂直伸出接觸元件58，它們藉助於加壓裝置28壓靠在各自的襯底16的負極印製導線34上。
正極直流接頭46的金屬平面元件50設計有接觸孔60，用於導電地觸點接通中間印刷電路板24的圖中未畫之電容器相應的連接元件。負極直流接頭48的金屬平面元件52設有接觸孔62，用於中間印刷電路板24的圖中未畫之電容器的負極連接元件。絕緣元件54設計有與之相配的通孔64，用於中間印刷電路板24的電容器的連接元件。
通過由帶有直接設在其上的接觸元件56、58的金屬平面元件50、52和絕緣元件54組成的中間印刷電路板24緊鄰地排列，以及通過直接處於冷卻件上的襯底16，在設在中間印刷電路板24上的電容器與冷卻件之間形成非常有效的熱接觸。其結果是允許有效地散出在中間電路內產生的熱量。
正極直流接頭46設計有一孔66，從基體12向上豎立的其中一個插頭22穿過它延伸。負極直流接頭48設計有一孔68，基體的另一個插頭22穿過它延伸。
圖4透視地表示交流電連接元件20，它設計為薄板衝壓件，包括用於正極直流接頭46的接觸元件70-類似於金屬平面元件50的接觸元件56-和連接片72。各交流電連接元件20的連接片72設計有孔74，基體12相應的插頭18在組合狀態穿過它延伸。在連接片72內還有另一個孔104用於安裝電流傳感器114(也可見圖1)。各交流電連接元件20的接觸元件70與各自的襯底16的交流電印製導線36觸點接通。用於中間印刷電路板24正極直流接頭46和負極直流接頭48的金屬平面元件50和52的連接元件56和58，用來與電路布置10各自的襯底16所屬的印製導線32和34直接低感應式地觸點接通。
連接片72圍繞著用於電流傳感器114的孔104的區域需要有效地散熱，因為一方面溫度過高影響電流傳感器的工作，以及另一方面連接片72過高的溫度增大了連接片的歐姆電阻，減小最大電流通過能力並因而直接降低電路布置的工作能力。
圖5用透視分解圖表示電路布置10(見圖1)加壓裝置28的結構。加壓裝置28有一彈性有限的加壓元件76和一個形狀穩定的加壓體78。在彈性有限的加壓元件76與按基本面積與之相配的形狀穩定的加壓體78之間設一個由電絕緣材料制的中間體80，從中間體伸出絕緣套82。在加壓裝置28的組合狀態，這些絕緣套82穿過形狀穩定的加壓體78相應的孔84以及在加壓元件76的孔86及缺口88中延伸。形狀穩定的加壓體78例如用金屬製成，它設計有例如用於埋頭螺釘的沉孔90。沉孔90疊合地設有從基體12伸出的螺紋套26，以便藉助於提及的埋頭螺釘將加壓裝置28固定在基體12上，與此同時藉助加壓裝置28使中間印刷電路板24與襯底16相配地觸點接通。
接觸線元件92通過加壓裝置28的中間體80上的絕緣套82延伸，它們的上端以接觸段94從絕緣套82略微伸出，而銷釘狀下端段96從絕緣套82下端伸出。在電路布置10的組合狀態，接觸線元件92上端的接觸段94與定位在加壓裝置28上的(圖中未表示的)驅動電路所屬的接觸部位觸點接通。接觸線元件92的銷釘狀下端段96則與各自的襯底16所屬的印製導線和輔助接頭觸點接通。
圖6表示改善從連接片72的區域散熱的詳細情況。為些在基體12中在連接片的所在區域內設計槽112。這些槽設計為能在其中安裝具有小的熱阻的電絕緣體100(例如雲母或氧化鋁)。現在沿兩個途徑實現散熱，雖然每一個途徑已經達到降低連接片72溫度的目的，但仍有利地使用兩者來散熱·在連接片72的兩個相對側，區域106按這樣的方式折角，即，使它們在組合後與絕緣體100處於直接熱接觸狀態。絕緣體100又與冷卻件102直接熱接觸。·插頭18設計為由一個優選地帶螺紋108的連接區和腳110組成，其中，腳110與電絕緣體100有直接的熱接觸，絕緣體本身與冷卻件102有直接的熱接觸。連接插頭18和連接片72導電連接，以便能實現外部的交流電連接。
圖7是從冷卻件的方向觀察的交流電連接的分解圖。槽112設計為使導熱和電絕緣體100在連接插頭18的腳110和連接片72折角的分區106這一側(也可見圖4)與冷卻件102那一側之間構成熱接觸。
附圖標記表10電路布置12基體(10的)14分格(12的)16襯底(在14內)18插頭(在12上用於20)20交流電連接元件(10的)22插頭(在12上用於46、48)24中間印刷電路板(10的)26螺紋套(在12上用於28)28加壓裝置(10的)30上側(16的)32正極印製導線(在30上)34負極印製導線(在30上)36交流電印製導線(在30上)38輔助接頭(在30上)40輔助接頭(在30上)42構件(在16上)44壓焊絲(在42上)46正極直流接頭(24的)48負極直流接頭(24的)50金屬平面元件(46的)52金屬平面元件(48的)54絕緣元件(24的，在50與52之間)56接觸元件(在50上)58接觸元件(在52上)60接觸孔(在50內)62接觸孔(在52內)64通孔(在54內)66孔(在46內)68孔(在48內)70接觸元件(20的)72連接片(20的)74孔(在72內)76彈性有限的加壓元件(28的)78形狀穩定的加壓體(28的)80中間體(28的，在76與78之間)82絕緣套(80的)84孔(在78內)86孔(在76內)88缺口(在76內)90沉孔(在78內)92接觸線元件(在82內)94接觸段(92的)96銷釘狀端段(92的)100絕緣體102冷卻件104孔(在72內)106分區(連接片72的)108螺紋(連接插頭18的)110腳(連接插頭18的)112槽(12的)114電流傳感器
權利要求
1.電路布置，包括一基體(12)；至少一個襯底(16)，襯底在其上側(30)有一正極印製導線(32)、一負極印製導線(34)和一交流電印製導線(36)以及輔助接頭(38、40)；一些構件(42)，它們至少部分地與印製導線(32、34、36)和與輔助接頭(38、40)觸點接通；一塊中間印刷電路板(24)，它有正極直流接頭(46)和負極直流接頭(48)和至少一個連接在正極直流接頭(46)與負極直流接頭(48)之間的電容器；以及包括至少一個交流電連接元件(20)，其中，中間印刷電路板(24)有用於與所屬的印製導線(32、34)直接低感應式觸點接通的接觸元件(56、58)，以及，為中間印刷電路板(24)和至少一個的襯底(16)配設一個所屬的帶接觸元件(70)的交流電連接元件(20)。
2.按照權利要求1所述的電路布置，包括一基體(12)；連接插頭(18、22)；以及至少一個交流電連接元件(20)，它有接觸元件(70)和連接片(72)，其中，至少一個的連接插頭(18、22)有腳(110)，它通過一電絕緣和導熱體(100)裝在冷卻件(102)上，和/或至少一個的連接片72)有一些分區(106)，它們通過電絕緣體(100)與冷卻件(102)有熱接觸。
3.按照權利要求1所述的電路布置，其特徵為設三個用於交流電三個相(U、V、W)的襯底(16)。
4.按照權利要求1所述的電路布置，其特徵為基體(12)裝在冷卻件上；以及，至少一個的襯底(16)以其下側與基體(12)導熱地觸點接通。
5.按照權利要求1所述的電路布置，其特徵為中間印刷電路板(24)包括一個有正極直流接頭(46)的第一金屬平面元件(50)和一個有負極直流接頭(48)的第二金屬平面元件(52)，它們彼此電緣絕，其中，至少一個的電容器的連接元件與中間印刷電路板(24)所屬的金屬平面元件(50、52)觸點接通，以及中間印刷電路板(24)的接觸元件(56、58)與所屬的金屬平面元件(50、52)設計成一體。
6.按照權利要求1所述的電路布置，其特徵為至少一個的交流電連接元件(20)與所屬的接觸元件(70)設計成一體。
7.按照權利要求1所述的電路布置，其特徵為構件(42)是大功率二極體、大功率晶閘管、大功率電晶體、傳感器、電阻和/或集成電路。
8.按照權利要求1所述的電路布置，其特徵為設加壓裝置(28)，用於使接觸元件(56、58、70)與至少一個的襯底(16)的印製導線(32、34、36)電觸點接通。
9.按照權利要求8所述的電路布置，其特徵為加壓裝置(28)有一個形狀穩定的加壓體(78)和一個彈性有限的、面積尺寸與加壓體(78)相配的加壓元件(76)。
10.按照權利要求1和8所述的電路布置，其特徵為在加壓裝置(28)上設驅動電路，其中，接觸線元件(92)穿過加壓裝置(28)延伸，它們與驅動電路和與至少一個的襯底(16)所屬的印製導線(32、34、36、38、40)在壓力下觸點接通。
11.按照權利要求2所述的電路布置，其特徵為導熱和電絕緣體(100)用陶瓷材料製成。
12.按照權利要求2所述的電路布置，其特徵為連接插頭(18)在其背離其腳(110)的部分有螺紋(108)。
13.按照權利要求2所述的電路布置，其特徵為連接片(72)的分區(106)通過連接片的折角部分在自身上構成。
14.按照權利要求2所述的電路布置，其特徵為連接插頭(18、22)埋入基體(12)中並與連接片(72)導熱和導電地連接。
15.按照權利要求1所述的電路布置包括至少一個交流電連接元件(20)，它有接觸元件(70)和連接片(72)，其中，襯底(16)、接觸元件(56、58)和金屬平面元件(50、52)緊鄰地排列，以及在至少一個的電容器與用於冷卻此至少一個的電容器的冷卻件之間構成短的導熱和電絕緣連接。
全文摘要
本發明涉及一和電路布置(10)，包括基體(12)、至少一個襯底(16)、中間印刷電路板(24)、加壓裝置(28)和驅動電路。這一個或每一個襯底(16)有正極印製導線(32)、負極印製導線(34)、交流電印製導線(36)和輔助接頭(38、40)。構件(42)，例如大功率電晶體，與這些印製導線和輔助接頭觸點接通。中間印刷電路板(24)有正極直流接頭(46)和負極直流接頭(48)以及連接在它們之間的電容器。為一個或為每一個襯底(16)配設一個要加以冷卻的交流電連接元件(20)。正極直流接頭(46)和負極直流接頭(48)有接觸元件(56或58)，用於與至少一個的襯底(16)所屬的印製導線(32和34)低感應式直接觸點接通。相應地也適用於至少一個的交流電連接元件(20)。加壓裝置(28)用於使正極及負極直流接頭(46或48)的接觸元件(56、58)以及至少一個的交流電連接元件(20)的接觸元件(70)電觸點接通。
文檔編號H01L25/07GK1391279SQ02107568
公開日2003年1月15日 申請日期2002年3月15日 優先權日2001年6月8日
發明者克裡斯蒂·格爾, 于爾根·斯泰格, 保羅·穆裡克 申請人:塞米克朗電子有限公司