电路结构的制作方法

本实用新型涉及一种电路结构，其具有电容器。电容器在功率电子器件中主要使用在变流器的中间电压电路中或者用作滤波电容器。在两种情况下既需要电容器的尽可能低电感的结构也需要每个电容器的低电感的连接技术。

背景技术：

de102015105347a1公开了一种装置，该装置构造有直流电压母线结构和功率半导体构件，其中，功率半导体构件具有分别带有接触区段的、面式构造的第一和第二直流电压联接导体，其中，直流电压联接导体在其到相应的接触区段的走向中具有第一宽度和第一横截面积并且在该走向中在其各自的那里的法向矢量的方向上彼此紧密相邻地布置，并且其中，直流电压联接导体沿电流方向在侧向在相应的接触区段旁具有夹紧区段，其中，直流电压母线结构具有分别带有接触区段的第一和第二部分母线，其中，部分母线在它们到相应的接触区段的走向中具有第一宽度和第一横截面积，并且在该走向中在其各自的那里的法向矢量的方向上彼此紧密相邻布置，并且其中，部分母线沿电流方向在侧向在相应的接触区段旁具有夹紧区段。至少一个直流电压联接导体的接触区段符合极性地与相关的部分母线的接触区段以如下方式电连接，即，直流电压联接导体的夹紧区段与部分母线的夹紧区段上下叠置、力锁合地(kraftschlüssig)相互连接并且因此相应的接触区段直接面式地上下相叠。

de102012202765b3公开了一种具有电路结构的半导体模块。该半导体模块包括衬底和电容器，其中，衬底包括绝缘元件和布置在该绝缘体上的导电的结构化的线路层，其中，第一和第二半导体开关以及第一和第二二极管布置在结构化的线路层上并且与该结构化的线路层连接，其中，半导体模块包括膜复合结构，该膜复合结构包括第一和第二金属膜层以及布置在第一和第二金属膜层之间的电绝缘的膜层，其中，至少一个金属膜层被结构化，其中，第一半导体开关和第二二极管与膜复合结构连接，其中，电容器的第一接头与膜复合结构连接并且电容器的第二接头与衬底的结构化的线路层导电地连接。电容器的第二接头也可以与第二金属膜层连接。

在这些布置中始终存在电容器与衬底的对应的直流电压导体迹线的低电感连接技术的需求。

技术实现要素：

在认识到上述事实的情况时，本实用新型的所要解决的技术问题是：提供一种低电感的电路结构，该电路结构带有电容器、特别是能集成到中间电路中的电容器。

根据本实用新型，该技术问题通过提供一种电路结构解决，该电路结构包括：衬底，该衬底构造有第一直流电压导体迹线和第二直流电压导体迹线，以进行电互连；连接装置，其中，该连接装置具有至少一个导电的膜，其中，该连接装置与衬底导电地连接；电容器，该电容器具有联接装置，以进行联接，其中，联接装置具有面式构造的第一直流电压联接导体和面式构造的第二直流电压联接导体，第一和第二直流电压联接导体彼此平行地从电容器中出来并且在随后的进一步的走向中彼此平行布置，并且其中，联接装置和连接装置在接触区域中彼此导电地按压接触，其中，第一和第二直流电压联接导体通过连接装置与第一直流电压导体迹线和第二直流电压导体迹线分别极性正确地导电连接。

接触区域指的是如下面式区域，在该面式区域上，联接装置和连接装置接触，因而在接触区域中在联接装置和连接装置之间建立起直接面式构造的导电连接。

通过本实用新型能减小电路结构的寄生电感。这些寄生电感可能由于其为了高开关频率和低半导体损耗所需的快速开关操作而导致严重的过电压并且可能破坏现有的功率半导体元件。较低的寄生电感有助于减小电路结构中的电压峰值。在本实用新型中，彼此平行布置的直流电压联接导体向外从电容器引出或者向外通过电容器壳体引出，在随后的进一步的走向中彼此平行地布置并且与连接装置在接触区域中按压接触。如果电容器发生故障，这种按压接触使得能够快速且简单地更换电容器。通过按本实用新型的电路结构实现了低电感连接技术，特别是针对高电压的低电感连接技术。这种连接技术具有很低的等效串联电感。电容器可以构造成在中间电路中、例如在变流器的中间电路中的中间电路电容器。此外，通过挠性的连接还减小了衬底的机械负荷。

在下文中列出了可以任意组合的其它有利的措施，以达到其它的优点。

被证实有利的是，电路结构具有带第一分按压体和第二分按压体的压力产生装置，其中，联接装置和连接装置在接触区域中布置在第一分按压体与第二分按压体之间，并且第一分按压体压向第二分按压体并且由此导致连接装置与联接装置的导电的按压接触。因此，连接装置和联接装置直接在接触区域中力锁合地面式上下相叠，由此构造出特别可靠的电连接。

压力产生装置可以具有连接器件，在这里是至少一个螺纹连接件，通过其能产生压力。螺纹连接件可以出于简单性而布置在布置于接触区域中的接触面之外。螺纹连接件可以具有带附属于此的螺丝的螺母或内螺纹。通过拧上螺丝，压力可以在法向方向上朝向底板或衬底的绝缘材料体的方向产生。优选地，螺丝直接与底板螺接。为此，在第一分按压体、联接装置、连接装置中并且在第二分按压体、尤其是在底板中设置有优选分别彼此对齐的容纳部，用以容纳螺丝。

此外，被证实有利的是，在第一分按压体与连接装置之间布置有弹性元件。为此，第一分按压体在朝向第二分按压体的方向上优选具有留空部，弹性元件布置在其中。弹性元件完全填充满留空部并且朝第二分按压体的方向突出。弹性元件在运行中并且在此在不同的温度下必须可以施加恒定不变的压力。为此，弹性元件优选由弹性体、尤其是优选由硅酮弹性体，例如交联的硅橡胶制成。

在另一优选实施方案中，第一分按压体具有金属嵌体。为此，在第一分按压体的背离第二分按压体的侧中设置有凹陷部，金属嵌体嵌入其中。优选地，金属嵌体完全填充满凹陷部。备选地，金属嵌体也可以在生产中嵌入第一分按压体中。通过金属嵌体可以提高压力。此外，可以施加均匀的压力。

此外，被证实有利的是，第一和第二直流电压联接导体在运行中具有第一和第二电位，其中，连接装置具有导电的第一膜和导电的第二膜以及布置在它们之间的不导电的绝缘膜，其中，连接装置布置在第一和第二直流电压联接导体之间的接触区域中以形成连接装置与第一和第二直流电压联接导体的极性正确地导电的连接，其中，连接装置以及第一和第二直流电压联接导体布置在第一分按压体和第二分按压体之间的接触区域中。由此产生了在联接装置和连接装置之间的一种特别简单的连接。

在此，联接装置在第一和第二直流电压联接导体之间具有绝缘装置。这个绝缘装置可以至少延伸至直流电压联接导体的端部。这个绝缘装置备选在直流电压联接导体的端部前中止。在这种情况下，不导电的绝缘膜延伸超过连接装置的端部，在此至少延伸至绝缘装置的端部。绝缘装置和绝缘膜至少部分在限定的最小长度上重叠，因此保持了最小的空气隙和爬电距离。由此保证了第一和第二直流电压联接导体始终彼此电绝缘。此外，可以使用带线路层的多层的电路板(pcb)。这种多层的电路板可以布置在底板上。在各个线路层之间布置着各一个绝缘层。线路层的一部分可以用作连接装置。为此可以将这些线路层的一部分连同相关的绝缘层在内从pcb拉出至接触区域。这些线路层的一部分构成了连接装置。pcb可以构造成多层挠性电路板。

衬底优选布置在底板上，其中，第二分按压体由底板、特别是由从底板朝着第一分按压体突出的突出部构成，或者其中，第二分按压体构成了壳体的至少一部分。底板不必具有统一的厚度。壳体可以环绕衬底或电路板。

优选在第二分按压体和联接装置之间布置着不能导电的绝缘层。这个绝缘层可以包封第二分按压体。这个绝缘层备选至少布置在接触区域中。绝缘层可以构造成绝缘膜。

第一和第二直流电压联接导体备选在运行中具有第一和第二电位，其中，连接装置具有导电的第一膜和导电的第二膜以及布置于其间的不导电的绝缘膜，并且其中，联接装置布置在衬底的直流电压联接导体和连接装置之间的接触区域中以构成极性正确的导电的连接，其中，连接装置和衬底布置在第一分按压体和第二分按压体之间的接触区域中。在此，连接装置布置在接触区域上，在此为联接装置之上。联接装置在此与衬底在接触区域中或者与衬底的配属于该联接装置的导体迹线极性正确地导电地按压连接。这实现了简单的制造。

连接装置在此优选在接触区域中具有从导电的第一膜朝着导电的第二膜延伸穿过不导电的绝缘膜的过孔。在此，连接装置的面朝衬底的第二膜，具有没有彼此连接的区段。通过过孔实现了这些区段经由导电的第一膜的连接。

在另一优选的实施方式中可能的是，第一和第二直流电压联接导体在运行中具有第一和第二电位，其中，连接装置具有导电的第一膜，其中，联接装置布置在衬底的直流电压导体迹线和连接装置之间以构成导电的连接，其中，连接装置和衬底均布置在第一分按压体和第二分按压体之间的接触区域中。

在这种情况下，连接装置优选构造成金属膜或金属片材、尤其构造成铜膜或铜片材。进一步优选的是，衬底布置在底板上，其中，第二分按压体由底板构成。底板可以设置用于布置在冷却体上。

优选地，设置有底板，其中，衬底布置在该底板上。冷却销或冷却片在底板的背离衬底的一侧上延伸出来。它们可以与底板一体式构造或由多部分制成。底板也可以本身就是冷却体的构成整体的组成部分。由此获得了更好的冷却。

衬底优选构造成dcb(直接铜键合)衬底，或构造成amb(活性金属钎焊)衬底，或构造成pcb(印制电路板)，或构造成ims(绝缘金属衬底)，其具有结构化的导电的金属层，金属层由于其结构而构造出导体迹线。功率半导体结构元件优选布置在衬底上并且与导体迹线导电地连接。衬底包括不导电的绝缘材料体和布置在该绝缘材料体上的导电的结构化的线路层，线路层由于其结构而构成了导体迹线。衬底优选具有其它导电的、优选非结构化的线路层，其中，绝缘体布置在结构化的线路层和其它线路层之间。连接装置可以材料锁合地(stoffschlüssig)与衬底连接。

此外，绝缘装置、特别是绝缘膜优选布置在第一和第二直流电压联接导体之间。这造成了在平行于彼此布置的直流电压联接导体之间的绝缘。

附图说明

本实用新型的其它特性和优点由随后参考附图的说明得出。在附图中示意性示出的是：

图1在剖视图中示出按本实用新型的第一电路结构，其中，电容器被强烈示意性地作为块状物示出；

图2在剖视图中示出按本实用新型的第二电路结构，其中，电容器被强烈示意性地作为块状物示出；

图3在俯视图中示出按本实用新型的第二电路结构；

图4在剖视图中示出按本实用新型的第三电路结构，其中，电容器被强烈示意性地作为块状物示出；

图5在剖视图中示出按本实用新型的第四电路结构，其中，电容器被强烈示意性地作为块状物示出；以及

图6在俯视图中示出按本实用新型的第四电路结构。

具体实施方式

尽管已经通过优选的实施例详细阐明和描述了本实用新型，但是本实用新型并不局限于所公开的示例。在不脱离本发明保护范围的情况下，本领域技术人员可以由此推导出变型方案。

图1在剖视图中示出按本实用新型的电路结构1，其中，电容器3被强烈示意性地作为块状物示出。示出了在此用于中间电路的电容器3，这就是说，中间电路电容器。电容器3在内部也可以包括多个中间电路电容器。这种电容器3的内部设计方案是本领域的惯常做法并且不再加以详细描述。电容器3需要与电路结构1的衬底6a的低电感连接。电容器3在此安装在壳体2中。壳体2也可以设计为部分壳体。壳体2优选地由塑料构成。壳体2和电容器3包括穿过凹槽4的联接装置5，其中，联接装置5包括面式构造的第一直流电压联接导体5a和面式构造的第二直流电压联接导体5b。直流电压联接导体5a、5b彼此平行地从壳体2中出来并且在随后的走向中彼此平行地布置。

在直流电压联接导体5a、5b之间至少在它们紧密延伸的那个区域中设有绝缘装置5c。绝缘装置构造成绝缘膜。直流电压联接导体5a、5b构成了叠层；叠层也可以称为母线结构。当母线结构面式地构造，即由两个紧密相邻布置的面式的金属成型体及布置于其间的绝缘装置构成时，母线结构尤其是低电感的。两个第一和第二直流电压联接导体5a、5b可以设计成铜膜或设计成特别是多次弯曲的片材元件并且在运行时具有第一和第二直流电压电位。

此外，电路结构1具有衬底6a。在图1以及图3至6的设计方案的框架内被构造成dcb衬底6a，带有不导电的绝缘体7，在此是陶瓷板，并且带有布置在该绝缘体7上的导电的结构化的第一导体层9。衬底6a优选具有另一个导电的、优选非结构化的第二导体层8，其中，绝缘体7布置在结构化的第一导体层9和非结构化的第二导体层8之间。导电的第一导体层9在运行期间形成了至少一个第一和第二直流电压导体迹线。

此外，电路结构1的按本实用新型的设计方案具有金属的底板10。底板10可以布置在冷却体上。底板10备选可以是冷却体的构成整体所必需的组成部分。冷却销50或冷却片可以在底板10的背离衬底6a的一侧上延伸出来。它们可以与底板10一体地制造或者可以由多个部分制成。

此外还设有连接装置14a，其中连接装置14a设计为膜复合结构，特别是设计成膜叠层复合结构，其带有导电的第一膜11、绝缘的绝缘膜13和导电的第二膜12。连接装置14a具有连接装置底侧和连接装置顶侧。连接装置14a，在此为连接装置底侧，可以在此借助烧结连接部分与dcb衬底6a连接。

此外，在至少一个直流电压导体迹线上布置有带面朝衬底6a的功率半导体底侧和对置的功率半导体顶侧的功率半导体结构元件，优选igbt或mosfet(未示出)。功率半导体底侧在此与dcb衬底6a的第一导体层9导电地连接。功率半导体顶侧则与连接装置底侧导电地连接。

功率半导体结构元件借助连接装置14a在内部根据电路连接。

在第一和第二个实施例中，绝缘装置5c优选没有沿连接装置14a的方向在它们的走向中如在图4至6中那样突出于第一和第二直流电压联接导体5a、5b。连接装置14a的绝缘膜13则延伸至壳体2附近，从而实现了在直流电压联接导体5a、5b之间的连续的绝缘。

此外，还设有压力产生装置。压力产生装置由第一分按压体16和在朝向底板10的方向上，在法线方向n上在朝向底板10的方向或者衬底6a的绝缘体7的方向上布置在第一分按压体16下方的第二分按压体20构成。第二分按压体20可以是突出部21，该突出部与底板10优选一体式构造或者构造成安装在底板10上的构件，例如壳体。冷却销50或冷却片在底板10的背离衬底6a的侧上延伸出来。它们可以与底板10一体地制造或者由多个部分制成。

在第一分按压体16和第二分按压体20之间构造有接触区域15。

在第二分按压体20和联接装置5之间布置有不导电的绝缘层22。这可以是用于绝缘的第二局部包封结构。该绝缘层22可以例如是绝缘的膜。

第一分按压体16具有金属嵌体17，该金属嵌体可以传递更高的压力；以及具有第一局部包封结构18；以及在压力方向上、在此为在朝向第二分按压体20的方向上具有弹性元件19。

为此，第一分按压体16在第二分按压体20的方向上具有留空部，弹性元件19布置在该留空部中。弹性元件19优选完全填充满该留空部并且沿第二分按压体20的方向突出。弹性元件19由弹性材料形成并且在运行中减小机械负荷并且实现了在接触区域15上的均匀的压力分布。弹性元件优选由弹性体构成，特别优选由硅酮弹性体制成，例如由交联的硅橡胶制成。此外，第一分按压体16可以接地。

为了金属嵌体17，可以在第一分按压体16的背离第二分按压体20的侧中设置在第一分按压体16中的凹陷部，金属嵌体17嵌入该凹陷部中。金属嵌体17优选完全填充满凹陷部。金属嵌体17备选也可以在制造时就嵌入第一分按压体16中。

直流电压联接导体5a、5b被前拉至接触区域15。在接触区域15中，直流电压联接导体5a、5b和连接装置14a接触。连接装置14a布置在直流电压联接导体5a、5b之间并且直流电压联接导体5a、5b布置在第一分按压体16和第二分按压体20之间。连接装置14a因此布置直流电压联接导体5a、5b之间的接触区域15中，用于形成通过压力产生装置产生的导电的按压连接。

更准确地说，连接装置14a在此布置在直流电压联接导体5a、5b之间，并且连接装置14a还和直流电压联接导体5a、5b一起布置在压力产生装置、在此为第一和第二分按压体16、20之间。

在运行中，在此通过压力产生装置沿法线方向n沿着底板10的方向或者衬底6a的绝缘材料体7的方向施加压力，由此在第一和第二直流电压联接导体5a、5b和连接装置14a之间形成了在接触区域15中的按压接触的电连接。用压力产生装置提供了优选弹性的压力产生器件，该压力产生器件在第一和第二直流电压联接导体5a、5b与连接装置14a之间建立起了机械的连接，并且避免了接触区域15中的逐点的负荷。

通过电路结构1在运行中通过连接装置14a在电容器3的直流电压联接导体5a、5b和衬底6a的直流电压导体迹线之间产生了极性正确的导电的连接。

通过按本实用新型的电路结构1提供了在电容器3和衬底6a的直流电压导体迹线之间的低电感的联接连接(anschlussverbindung)。

通过按本实用新型的电路结构1实现了特别是针对高电压的低电感的负载电流母线结构。

图2示出用于开关装置的按本实用新型的另一电路结构1。在此取代dcb衬底6a的是设有带线路层的多层的pcb6b。

在导电的第一层27和导电的第二层23之间布置有第一绝缘层24。连接装置14b由pcb6b的一些部分形成。为此，第一层27和第二层23以及绝缘层24从pcb6b伸出，更准确地说，在此为延长。这就是说，线路层的一部分从多层的pcb6b伸出至接触区域15。

在这个例子中，在第二层23上海布置有第二绝缘层25。但这个第二绝缘层没有延伸至联接装置5。如在图1中所示那样，同样设有压力产生装置，该压力产生装置由第一分体16和第二分体20构成并且形成了接触区域15。连接装置14b如在图1中那样布置在直流电压联接导体5a、5b之间。

第一和第二直流电压联接导体5a、5b在此如在图1中那样在接触区域15中包围连接装置14b。在接触区域15中，在运行中通过压力产生装置形成了按压接触的、极性正确地导电的连接。

图3在俯视图中示出如在图2和图1中所说明那样的第二设计方案。第一分按压体16用连接器件，在此为螺丝26连接在底板10上或者与第二分按压体20连接。螺丝26布置在接触区域15(图1和图2)外并且因此不需要单独的绝缘。

图4示出本实用新型的第三设计方案。在此在突出部21上连续地布置有dcb衬底6a。突出部21可以通过底板10一体地随同构造或者布置在这个底板上。

连接装置14c构造成膜叠层，其带有导电的第一膜11、绝缘的绝缘膜13和导电的第二膜12。导电的第一膜11是未结构化的；导电的第二膜12则构造成结构化。连接装置14c部分布置在dcb衬底6a上。

此外，连接装置14c具有导电的第一膜11的区段，这些区段没有相互连接；但这些区段中的其中一个布置在接触区域15中，第二个区段在此则布置在dcb衬底6a上。

在连接装置14c中，在接触区域15中，过孔28从导电的第二膜12朝着导电的第一膜11延伸穿过绝缘膜13布置。

进一步不同的是，连接装置14c布置在联接装置5和第一分按压体16之间，即在此布置在联接装置5上。联接装置5为了形成导电的连接而与衬底6a连接并且为此布置在衬底上。连接装置14c和dcb衬底6a与联接装置5在接触区域15中电按压接触。

联接装置5的这种接触实现了更为简便的安装。此外，dcb衬底6a优选布置在拉长的突出部21上，该突出部沿第一分按压体16的方向延伸并且也能由底板10形成。

图5示出本实用新型的第四设计方案。连接装置14d在此仅由唯一的膜，在此为金属膜构成或者由片材元件构成，该片材元件能通过焊接或烧结与dcb衬底6a连接。

dcb衬底6a具有不导电的绝缘体7以及布置在该绝缘体7上的导电的结构化的第一导体层9和导电的优选非结构化的第二导体层8，其中，绝缘体7布置在结构化的第一导体层9和非结构化的第二导体层8之间。

连接装置14d和dcb衬底6a在接触区域15中与联接装置5极性正确地按压接触。

联接装置5的这种类型的接使得能更为方便地安装。

图6在俯视图中示出如图5所说明那样的第四设计方案。第一分按压体16用连接器件、在此为螺丝26连接在底板10上或与第二分按压体20连接。螺丝26布置在接触区域15外部并且因此不需要单独的绝缘。

在此构造成金属膜或片材元件的连接装置14d布置在上方，在此布置在第一分按压体16和联接装置5之间。此外，dcb衬底6a尤其布置在底板10的突出部21上。

在此要注意的是，实用新型的不同的实施例的特征可以任意地彼此组合，只要这些特征不相互排斥。