具有电容器装置的功率电子组件的制作方法

本发明描述了一种功率电子组件，其具有壳体和布置在壳体内的电容器装置并优选地具有功率半导体模块。

背景技术：

从现有技术公知，例如在DE 10 2012 201 766 A1中公开了一种功率电子系统，该功率电子系统具有一个多件式的壳体，该壳体具有至少一个盖和框状的壳体部。该系统还具有：联接装置、可以构造为布置在壳体中的具有自身壳体的功率半导体模块的功率电子电路设施以及以第一盖覆盖的电容器装置。电容器装置在其方面具有多个电容器并且在这些电容器之间具有中间空间。在此，第一盖的装入部伸到电容器装置的中间空间中。

技术实现要素：

了解到上述的现有技术，本发明的任务是提供一种功率电子组件，其中，电容器装置进一步得到改进地布置。

根据本发明，该任务是通过如下功率电子组件来完成的，其具有壳体和布置在壳体内的电容器装置，其中，壳体具有布置在内部的散热面，散热面被构造成用于借助集成在壳体内的或者外部的散热装置进行散热，其中，电容器装置具有电容器和电容器母线，电容器分别具有第一极性的接触装置和第二极性的接触装置，电容器母线具有面式的第一金属成形体和面式的第二金属成形体，其中，面式的第一金属成形体与第一极性的第一接触装置导电连接，而面式的第二金属成形体与第二极性的第二接触装置导电连接，并且其中，第一金属成形体的第一部段具有第一子部段和第二子部段，第一子部段平行于散热面且与散热面间隔开地布置，而第二子部段与散热面处于热接触中，其中，两个子部段通过中间部段相互连接。

在下文中，对优选的实施方式予以描述。

根据本发明的功率电子组件构造有壳体和布置在壳体内的电容器装置，其中，壳体具有布置在内部的散热面，散热面被构造成用于借助集成在壳体内的或者外部的散热装置进行散热，并且其中，电容器装置具有电容器和电容器母线，电容器分别具有第一和第二极性的接触装置。该电容器母线具有面式的第一金属成形体和面式的第二金属成形体，其中，面式的第一金属成形体与第一极性的第一接触装置导电连接，而面式的第二金属成形体与第二极性的第二接触装置导电连接。此外，第一金属成形体的第一部段具有第一子部段和第二子部段，第一子部段平行于散热面且与散热面间隔开地布置，而第二子部段与散热面处于热接触中，其中，两个子部段通过中间部段相互连接。本领域中通常，两个极性在这里是不同符号的直流电压电位。

显然尤其地，接触装置的相应的部段是指至少一个相应的部段，同样电容器是指至少一个电容器。

优选的是，第一和第二金属成形体紧挨彼此布置。尤其应理解的是，这两个金属成形体在它们的面式扩展的至少80％、尤其是至少90％上紧挨彼此布置。另外，在该区域内紧挨意味着，在法线方向上的间距在技术和几何上的给定条件的范围内是尽可能最小的，或者仅稍大一点儿。有利的是，在第一与第二金属成形体之间布置有绝缘膜，其用于可靠的电位分离。

还有利的是，第一部段具有曲折式的横截面，其中，第二子部段与邻接的中间部段一起构成u形连接部。因此，在多个第二子部段的情况下构成多个u形连接部。替选于此，各个第二子部段可以与邻接的中间部段一起构成杯形的凸起。

同样还可以有利的是，第二子部段处于直接的或者非直接的、即间接的热接触中。在第二子部段与散热面之间的非直接的热接触的情况下优选的是，布置有电绝缘的绝缘装置，尤其是塑料膜，或者布置有绝缘的陶瓷层。

有利的是，电容器布置在电容器母线的背离散热面的侧上。

优选的是，第二金属成形体的与第一金属成形体的第一部段大致平行布置的第一部段具有用于使第一接触装置穿引通过的缺口。

此外，分别配属于接触装置的金属成形体可以分别在第一子部段的区域中具有带空隙的接触接片，用以与接触装置的优选材料锁合的(stoffschlüssig)电连接。

还优选的是，功率半导体模块布置在壳体中并与电容器母线的模块联接端极性正确地连接。本领域中通常，组件的壳体还具有外部的联接元件。

特别有利的是，壳体具有杯状的凹部，凹部的底部至少部分地构成散热面，并且其中，电容器布置在该凹部中。在此，凹部还可以以电绝缘的灌封材料来填充。该灌封材料可以完全覆盖电容器，用以散热或减振。原则上，灌封材料也可以由两种或多种不同的、尤其是不同的硬度或粘度的灌封材料组成。于是有利地，这些灌封材料分层地布置。

显然，本发明的不同设计方案可以单独地或者任意组合地来实现，以便实现改进。尤其是，前面提到的且说明的特征在不脱离本发明的范围的情况下不仅可以按给定的组合、而且可以按其他组合或者单独地来使用。

附图说明

本发明的其他说明、有利的细节和特征将从以下对图1至图5所示的根据本发明的组件或者其部分的实施例的描述中得出。其中：

图1示出根据本发明的功率电子组件的一部分的第一设计方案。

图2示出电容器母线的一部分的设计方案。

图3和图4示出从两个视角观察的具有电容器母线的电容器装置。

图5示出根据本发明的功率电子组件的剖视图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的功率电子组件的一部分的第一设计方案。在此，壳体中仅示出壳体的集成的散热装置5。这里构造为空气散热装置的该散热装置5具有散热面52，电绝缘的绝缘装置以直接的热接触的方式在这里仅部分地(在不对普遍性进行限制的情况下)布置在该散热面上。在图中示出了该绝缘装置的两个在本领域中惯常的设计替代。一方面，该绝缘装置如左图所示构造为平坦的陶瓷体522或者陶瓷层。另一方面，可以优选的是如右图所示，绝缘装置构造为塑料膜524。原则上，绝缘装置可以与接触面52粘接。

还示出了电容器装置3，电容器装置3在此具有两个电容器30和电容器母线4。电容器母线4构造为两个面式的冲弯体，即通常构造为两个面式的金属成形体42、44。这里靠下的面式的第一金属成形体42具有第一极性，即这里例如是第一正电位。这里靠上的面式的第二金属成形体44则具有第二极性，即这里例如是第二负电位。为了电位分离，在其余部分紧挨布置的金属成形体42、44之间布置有绝缘膜46。

电容器母线4以及因此构成电容器母线的金属成形体42、44具有两个部段，第一部段420、440是其上布置有电容器的部段，而第二部段430、450是构成电容器装置的直流联接端包括其引线在内的部段。

各个第一部段420、440又具有两个子部段，一方面，第一子部段422、442平行于壳体的散热面52且与散热面52间隔开地安置，并且另一方面，第二子部段424、444平行于壳体的散热面52且与壳体的散热面52热接触地安置，并因此与壳体的散热面52相邻地安置。因此，第一和第二子部段借助中间部段426、446连接。第一子部段、中间部段、第二子部段、中间部段等的顺序构成各个金属成形体的或者其第一部段的在横截面中曲折式的结构。

在此重要的是，各个第二子部段424、444与在侧向邻接的中间部段426、446一起构成u形连接部，该u形连接部具有与散热面52平行的面。该面、即各个第二子部段424、444在此处于与散热面52的间接的热接触中。该间接的热接触是通过使各个第二子部段424、444置于上述的绝缘装置522、524上来构造。

原则上，尽管这里未示出但是仍可行的是，在散热面与相邻的、这里是第一金属成形体之间构造出直接的热接触。然而，这里有利的是，该第一金属成形体置于接地电位。

在电容器母线的第一部段420、440的背离散热面52的侧上布置有两个电容器30。电容器30的各个第一接触装置32与第一金属成形体42的第一部段420的第一子部段422导电连接。对此，第二金属成形体44且不言而喻还有绝缘膜46具有用于使第一接触装置32穿引通过的缺口448、468。电容器30的各个第二接触装置34与第二金属成形体44的第一部段440的第一子部段442导电连接。

图2示出电容器母线的一部分的设计方案。图示出面式的第一金属成形体42。该金属成形体42具有第一和第二部段420、430。在第一部段420中，第二子部段424与中间部段426一起构造为杯形的凸起。这些凸起布置成两排并且由第一子部段422包围。

第二部段430具有电容器母线的第一金属成形体42的这里构造为螺接孔的连接装置432。参见图5，该连接装置432用于与功率半导体模块的内部连接，该功率半导体模块如电容器装置那样布置在功率电子组件的壳体中。金属成形体的第二部段430还在螺接孔与第一部段420之间具有引线部段434。

图3和图4示出从两个视角观察的具有电容器母线4和九个以矩阵形式布置的电容器30的电容器装置3。电容器母线4由两个紧挨彼此布置的金属成形体42、44构成，这两个金属成形体42、44具有布置在它们之间的绝缘膜46。两个金属成形体42、44中的每个都具有用于布置电容器30的第一部段420、440和用于其他电连接件432、452的第二部段430、450以及具有位于它们之间的附属的引线部段434。

与图1相比，两个金属成形体42、44的各个第一部段420、440又具有曲折式的横截面，该横截面因此在此构成三个u形连接部。优选但不是必要的是两个金属成形体42、44具有这样的走向，而第一金属成形体42具有这样的走向就足够了。不过，由于寄生电感的原因，示出的变型方案在技术上是优选的。

各个u形连接部由第二子部段424形成，第二子部段424为此设置成面式的并且因此以良好的热接触放置在壳体的散热面上，参见图1。各个第二子部段424借助中间部段426与至少一个邻接的第一子部段422连接。

每个电容器30具有两个不同极性的接触装置32、34。为了使第一极性的接触装置32与电容器母线4的配属的第一金属成形体42的第一子部段422连接，参见图1，第二金属成形体44具有缺口，从而使第一接触装置32穿引通过该缺口。该接触装置借助材料锁合的、这里是焊接连接件与第一金属成形体42的第一子部段422的冲裁出的、凸出的接片导电连接。与根据图1的图示不同，当电容器30的两个接触装置32、34具有相同长度时，第二接触装置34类似于第一接触装置而与第二金属成形体44的第一子部段442连接并且穿过第一金属成形体42的第一子部段422的缺口428在散热面的方向上凸出。

在此重要的是，电容器30的接触装置32、34分别极性正确地且导电地与配属的金属成形体42、44连接。通过设计金属成形体42、44还实现的是，电容器30的两个接触装置32、34与散热面充分间隔开，以便满足功率电子组件的内部的绝缘要求，并且同时实现电容器30与散热面的良好的热耦合。

图5示出根据本发明的功率电子组件1的剖视图，功率电子组件1具有电容器装置3、功率半导体模块60和壳体2，壳体2具有集成的液体散热装置。壳体2具有外部电流联接端26和散热液体联接端54。布置在壳体2中的驱控电路板62和电流传感器64配属于功率半导体模块60。

壳体2还具有杯状的凹部22，其底部构成散热面52。电容器装置3的电容器30完全布置在该凹部中。但尽管未示出，有利的是电容器30完全嵌入绝缘的灌封材料中，该灌封材料几乎完全填满杯状的凹部22。

此外，电容器装置3如图3和图4所示构造。第一金属成形体42的第二子部段424与散热面52处于非直接的、间接的热接触中。对此，在第二子部段424和散热面52之间布置有电绝缘的绝缘装置，这里是塑料膜。

功率半导体模块60与电容器母线4的这里是具有模块联接端432、452的第一部段极性正确地连接。因此，电容器装置3构成三相功率电路的中间电路电容器。