专利名称：用于互连旋转电机的电子功率模块的方法以及通过该方法形成的互连的功率模块的组件的制作方法
技术领域：
本发明大体涉及旋转电机的领域，特别是用于机动车辆的旋转电机。更特别地，其应用于装配有电子功率模块的具有同步整流的交流发电机，以及更特别地涉及多相交流发电机。
背景技术：
为了概念清楚，下文将参考本发明的优选应用，且将假设交流发电机具有三相类型，但这不以任何方式限制本发明的范围。通过不例，名称为 “Interconnection part for a signal for a rotaryelectrical machine”法国专利FR2886477B1描述了一种交流发电机类型的旋转电机,包括电子功率器件。这些电子功率器件为称为机械电子类型的模块的形式，包括使用MOSFET技术的功率晶体管桥，并保证模拟-直流功率转换器的可逆功能(根据通常使用的术语为“AC/DC”)。在用作旋转电机的交流发电机的模式下，前述变换器确保交流发电机产生的交流相电压整流至供应机动车辆的车载供电网络的单个直流电源电压(通常为14伏)。相反地，如本领域技术人员熟知的，在用作旋转电机的电动机/起动器的模式下，变换器提供相电压，所述相电压供应旋转电机的定子绕组。这因此引起具有足够机械扭矩的旋转电机的转子的旋转，以确保车辆热机的起动。相电压通过切断(借助功率晶体管桥)车载供电网络(由能量存储电池供应的直流电压)获得。前述法国专利FR2886477B1中描述的电子功率器件包括三个相同的模块，桥的每个分支上一个，以及包括控制模块，所述控制模块并入已知为首字母缩写“ASIC”(为根据常用术语“专用集成电路”的缩写)的专用集成电路。桥的分支模块的每一个形成晶体管桥的分支。根据该专利的桥的分支模块的架构例如参考图4A至4E描述。为裸电子芯片形式的MOSFET晶体管钎焊到通常术语中已知为“引线框架的连接栅极上，所述连接门包覆模制在机械电子壳体中。这些引线框架借助电绝缘的小板被保持放置在金属基部板上，所述电绝缘小板夹持在引线框架和基板之间。小板具有良好的导热特性，以将由电子芯片产生的卡路里传输至放置在模块的金属基板下方的热沉。由法国专利FR2886477B1披露的技术在旋转电机中有多种应用，且特别地在需要可逆整流桥的交流发电机-起动器类型的应用中的质量和性能方面给出了非常好的结果。但是，如前所述，有必要将电子芯片放置在称为机械电子技术壳体中。
这些布置增加了复杂性，特别是作为该专利的主题的互连结构的复杂性，以及增力口了所使用的机械部件的数量，且因此特别地，它们增加了成本价格
发明内容
在保持根据现有技术的装置的优势(特别是法国专利FR-28864 7781中描述的那些)同时，本发明的目标是消除所述现有技术的缺陷，刚刚描述了其中一些。在提出用于优化的多相旋转电机的互连的电子功率模块的结构的同时，本发明的主题一方面是用于制造用于将这些功率模块彼此互连的结构的制造方法，以及将这些功率模块互连至所述旋转电机的其他电部件的方法。为了该目的，根据该架构的重要特性，功率模块直接实施在热沉上，其特别地消除了将它们封装在所谓的机械电子类型的壳体中的需要，且这将使得可以简化模块间互连结构的元件。根据特定实施例，功率模块每一个包括同步整流桥的两个分支的电子功率电路以及电子功率电路的控制电路。优选地，功率电路在MOSFET晶体管的基础上制造。控制电路优选地使用称为“ASIC”(对通常使用的表达“专用集成电路”的首字母缩写)的技术制造。功率模块包括呈现为使用称为“DBC”技术(对通常使用的表达“直接邦定铜”的首字母缩写)的基板的形式的实际电子功率模块和控制电路，其具有许多优势，特别是良好的导热性。基板由三个层构成，包括由铜制成的下层，由陶瓷(氧化铝、氧化铍等)制成的中间绝缘层，和由导电材料(通常是铜)制成的上层。该层被细分为多个导电轨道，功率模块的电子部件被钎焊在这些轨道上。该技术对本领域技术人员也是熟知的，且不必在下文中更详细地描述。根据本发明中实施的功率模块的架构的另一特性，热沉包括在其表面上打开的腔体，所述腔体每一个设计为接收所述功率模块中的一个。功率模块直接粘接在热沉中的腔体的基部上.优选地，在组装后，这些腔体填充有凝胶以覆盖和绝缘功率模块。根据用于根据本发明的互连结构的实施的方法的重要特性，旋转电机的相绕组的端子、车辆的直流电能量源的端子(通常为已知为B+的正端子和接地级)和用于控制电路的信号和整流桥分支的电源端子之间的互连首先通过第一器件形成，所述第一器件包括绝缘材料(例如塑料)制成 的板，包括多个导电轨道，所述导电轨道例如由铜制成，其次，通过用于与前述基板的电路连接的多个输入-输出元件制造。为了描述简化的目的，第一互连器件在下文中将已知为平坦连接器。根据本发明的方法的又一重要特性，所述连接元件基于由导电材料制成的丝状部件被简单地制造，具有诸如舌形件、定子、立柱或销的形式，并可具有在下文中将被描述的各种机械和几何构造。根据本发明的方法的又一重要特性，所述连接元件被直接超声熔焊或钎焊到基板上和/或所述功率模块的电子功率部件上，以便被容纳在与前述基板平面成直角的平面上，所述基板平面布置在热沉中的腔体中。根据本发明的方法的又一重要特性，首先用于电子电路的连接的输入-输出元件以及其次平坦连接器的导电轨道之间的电连接通过电阻类型或透射激光类型的熔焊获得。根据本发明的方法的又一特性，在实施通过连接元件的超声熔焊或钎焊形成电连接的步骤(首先至基板和/或功率部件上，以及其次至平坦连接器的导电轨道上)之后，由功率模块和热沉以及平坦连接器构成的第一子组件机械地彼此固定。本发明的主题因此是一种方法，用于将多相旋转电机的至少两个电子功率模块彼此互连以及将所述功率模块互连至所述多相旋转电机的特定部件，所述功率模块包括基板，所述基板包括由第一多个导电轨道构成的层，其上实施有半导体功率部件以及由所述导电轨道电连接的这些部件的集成电子控制电路，其特征在于，该方法包括初始阶段，所述初始阶段具有包含将所述基板布置在支撑单元的所谓上表面上的开放腔体中以便被整合到空间的第一平面中的步骤，该方法还包括制成所述互连的后续阶段，该后续阶段包括至少以下步骤:-制成第一互连器件的步骤，该第一互连器件构成平坦连接器，该平坦连接器包括由第二多个导电轨道构成的至少一个层，所述第二多个导电轨道由已知为下板的至少一个由绝缘材料制成的板支撑，以便以预先确定的构造形成电连接网络；-在所述功率模块的每一个中制成多个连接元件以及它们的电连接的步骤，所述连接元件由导电材料制成的丝状部件构成，具有特定几何布局形式，所述电连接通过超声钎焊或熔焊形成在所述电子功率模块上和/或所述基板的所述导电轨道上的第一所谓低端处，使得它们被整合在与空间的所述第一平面基本上成直角的平面上；-将凹部制成在所述平坦连接器的至少一个所述下板中的步骤，所述凹部的空间分布对应于所述连接元件的空间分布；-将所述平坦连接器放置在所述连接元件之上、位于平行于空间的第一平面的平面上的步骤，所述连接元件的所谓上端可通过所述开口进入与所述连接器的所述导电轨道的接触；和 通过熔焊制成所述导电轨道和所述连接元件的所述上端之间的电连接。本发明的目标还是通过该方法获得的互连的功率模块的组件。
现在将参考附图更详细地描述本发明，在附图中:图1示意性地以纵向横截面方式示出根据现有技术的旋转电机的的示例；图2示意性地示出带有同步整流的类型的电压整流电路的示例；图3以空间和分解图示出功率模块的优选架构的示例的主要子组件和它们用于实施根据本发明的功率模块的互连过程的互连部；图4示意性地示出功率模块在图3中所示的热沉中的腔体中的安装；图4A是图4中所示的连接元件的详细视图；图5是图4中所示的功率模块和热沉的局部视图,示出了连接元件的另一实施例；和图6A至6D示出了元件的根据本发明的四个实施例，所述元件用于功率模块至互连连. 接器的连接，以及在这些实施例中实施的熔焊过程。
具体实施例方式下文中，在不以任何方式限制本发明的范围的情况下，背景将是本发明的优选应用，除非另述，即，双三相类型的带同步整流的交流发电机的情况，包括三个功率模块，每一个功率模块包括整流桥的两个分支的电子功率电路和用于这些电子功率模块的控制电路。同样在下文中，在图中相同或至少相似的元件具有相同的附图标记，并仅当必要时将再次描述。
在描述本发明之前，有利的是参考图1和2简要地回顾该类型电机的大体结构以及整流桥的电子功率电路的示例和用于控制这些电路的电子电路的示例。图1以纵向截面方式高度示意性地示出根据现有技术的旋转电机MT的结构的示例，即，在该情况下是带有同步整流的三相交流发电机。该交流发电机以常规方式包括定子S和转子R，以及电子功率模块，该电子功率模块包含实际电子功率电路(整流桥)和用于这些功率电路的控制电路。图2示出可在图1的三相交流发电机Mt中实施的电子电路和电气电路的构造的示例。如图2中所示，交流发电机-起动器Mt与具有总体标号I的电子功率和控制电路相关联。这些电路包括同步电压整流桥2和电压调节器3。转子R通过驱动皮带旋转，所述驱动皮带将转子R连接至车辆的热机5的曲轴(图1中未示出)。在该实施例中，交流发电机Mt是伦德尔(Lundell)类型的三相电机。图2示意性地 示出带有同步整流的类型的电压整流电路2的示例。这基本上包括由三个分支B1至B3构成的电压整流桥和桥2的控制电路3。在所述示例中，桥2的每一个分支B1至B3包括两个MOSFET类型的级联形式的功率晶体管，分别是Tih-Tib、T2h-T2b、T3h-T3b。符号H和B分别任意表示分支的顶部和底部。分支&至^的顶端连接至直流电能量存储单元(车辆的电池，在图2中未示出)的端子B+，以及底端连接至直流电能量存储单元的端子B-(通常接地)。以常规方式，反并联二极管Dih至D3b连接至MOSFET晶体管Tih至T3b的源端子和漏端子。分支BI至B3在它们的中间点处连接至定子绕组S的三相输出端φ 至零3-控制电路3将控制信号CGih至CG3b分别供应MOSFET晶体管TlH至Τ3Β的栅极。控制电路2包括用于形成栅极控制信号的电路(在图2中未明确示出)，该电路执行适合于信号CGih至CG3b的形成，以获得带有桥2的MOSFET晶体管Tih至Tib的同步整流的功能。该类型的带有MOSFET晶体管Tih至Tib的同步整流的功能对本领域技术人员是熟知的，且不必在下文中更详细地描述。控制电路2还包括整流电路(在图2中未明确示出)，以在端子B+和B-之间以预先确定的精确度供应直流电压。该类型的电路对本领域技术人员也是熟知的，且不必在下文中更详细地描述。同样，这些控制电路3供应定子S的绕组的激励电流。最后，控制电路3可包括用于检测整流桥2的错误和/或故障的电路，特别是为了如果检测到过载则保护MOSFET晶体管Τ1Η-Τ1Β。在现有技术中，且特别地在专利FR2886477B1描述的技术中，桥2实际上被分为三个部分，对应于三个桥分支B1至Β3。每一个分支B1至B3为被装入独立的称为机械电子壳体中的基板的形式，以及控制电路制成为“ASIC”集成电路的形式，组装通过电互连部和机械固定器件完成。如本发明的前述部分中所述，该架构具有一些缺陷，这里不必描述。在本发明中，在保持根据现有技术的旋转电机的总体结构和这样的电子电路的构造(其呈现出一定优势)的同时，优化的互连模块的架构被采用，其不再需要被包装在壳体中的模块，且允许连接装置的简化。为了该目的，提供了电路的划分和物理实现，其避免了前述缺陷，并且使得可以实现所述目标，如现在将关于图3至6D显示的。
图3以绕纵向对称轴线△的空间和分解视图示出功率模块的优选架构的示例的主要子组件，其中根据本发明的用于互连的过程将被实施。该图中所示的架构涉及双三相类型的交流发电机，并包括三个子组件，所述子组件对本发明是特定的，即，热沉4、一系列功率模块5 (具有标号51至53)、和用于在一系列模块5之间电互连的器件6。该系列功率模块5每一个包括具有两个整流桥分支的电子电路以及对应的控制电路。根据本发明的重要特性，热沉4在它的基本上平坦的上表面(在图3中)上设置有三个开放腔体41至43，所述腔体41至43具有平坦基部，所述平坦基部设计为接收模块51至53。热沉4的下表面以常规方式设置有翅片45或类似的单元，其设计为改进与环境空气的热交换。热沉4为大体“马蹄”(圆弧)形式，以允许空气在其中央部分中自由通过，用于冷却旋转电机的内部单元(绕组等)的目的，仅旋转电机的上机械部件7 (后轴承)在图3中示出。以惯用方式，通过与转子(在图3中未示出)一起旋转的风扇将环境空气朝向旋转电机的内部抽吸。部件7包括围绕中央孔70的多个孔(未标记)和侧孔71，所述中央孔70设计为接收轴承套，所述侧孔71允许空气进去旋转电机的内部。以常规方式，在最终组装之后，三个子组件4至6通过任何适当方式(螺纹固定等)机械地固定至机械部件7，而“马蹄”部分地覆盖周边。每一个 模块51至53都包括基板，所述基板包含电子功率电路本身(六相整流桥的两个分支的MOSFET晶体管)和该桥的控制电路。根据该架构的另一特性，控制电路分配在三个模块51至53中，且没有如图2中的三相交流发电机的示例那样集中。它们为集成电路的形式，其优选地使用“ASIC”技术制造。除了这些特定特征，现有技术中实施的动力和控制电路的功能图可保留在本发明的背景内，其具有如已所述的附加优势，这是由于这些电路的新功能设计不必要。动力和控制电路布置在基板上，所有优选地使用“DBC”技术制造，并构成前述功率模块51至53。模块51至53的基板将关于图4在下文中描述。根据用于根据本发明的功率模块的互连的过程的一个重要特性，可具有多种构造(且将参考图6A至6D详细描述)的连接元件(图3:总体标记为512、522和532)通过超声直接钎焊或熔焊在模块51至53的基板上。它们使得可以建立与器件6的电连接，用于模块5之间的互连。在通过超声钎焊和熔焊之后，连接元件被整合在与基板基本上成直角的平面上。用于互连的器件6为大体板的形式，其构成平坦电连接器。该板包括一个或多个平坦层，所述平坦层由绝缘材料制成，例如PPS类型的塑料。该板支撑多个导电导轨或轨道，其例如由铜或任何其他合适的材料制成，并可首先输送所谓的“强”电流(通过电池的端子B+和B-的连接部，分配在模块51至53中的整流桥的分支的端子，和旋转电机的绕组的端子)和其次所谓的“弱”电流(控制信号)。导电轨道被包覆模制和夹持在板6的绝缘材料层之间。钎焊在模块51至53的基板上的每一个前述连接元件被电连接至一个或多个导电轨道，以形成具有预先确定构造的互连网络，该网络将模块51至53彼此连接，并将电压整流器(其一方面还出现在交流发电机中，以及另一方面出现在这些模块51至53中)连接至交流发电机的整流输出电压和相端子(端子B+和地)。为了该目的，形成连接器的板6具有类似于热沉4 (“马蹄”的形式)的几何构造，使得在模块51至53组装在腔体41至43中之后，该板可被机械地固定在热沉上。板6还包括总体标记为60的区域，所述区域60留有通向导电轨道的自由入口，所述区域的尺寸和空间分布适于钎焊在模块51至53的基板上的连接元件512、522和532的尺寸和空间分布。两个子组件的机械连接，即，热沉4和连接器6的机械连接，以本领域技术人员熟知的任何常规方式(例如螺纹固定)实施。为了概念清楚，图3示意性地示出了用于通过总体标号44 (热沉4)和61 (连接器6)固定的器件。此外，如已所述的，该组件还通过任何常规方式(在图3中未示出)机械地固定在部件7上。图4示意性地示出在空间中从上方看到的模块51至53在热沉4的腔体41至43中的安装。模块51至53包括基板，仅基板的上层具有标号510-530。这些基板优选地使用“DBC”技术制成。图4还示出由基板支撑的集成电路511至531。在本发明的该实施例中，单个控制电路511、521或531设置于每个模块51至530。但是，应理解，这些模块可包括多个集成电路:特别是桥控制电路，所述桥控制电路优选地使用“ASIC”技术和MOSFET晶体管制成。最后，示意性地示出连接元件。这些连接元件直接钎焊在模块51至53的导电轨道上和/或集成电路上，并设计为建立与连接器6 (图3)的导电轨道的电流接触(galvaniccontact)。在图4中已具体给予单个连接元件标号，即，模块51的连接元件512，其在图4A中更详细地示出。元件512具有大致舌形形式，由弯折回成“Z”的导电材料制成，具有平坦下表面和平坦上表面，该 平坦下表面与模块51至53的基板电接触，该平坦上表面设计为和与连接器6 (图3)的一个轨道电接触。该实施例对应于将参考图6A所描述的连接元件。图5示出半导体二极管端部类型或类似部件(电阻器等)的连接元件的另一实施例，为垂直圆柱形立柱的形式。在图5中，仅显示出热沉4的中央部分，即，对应于腔体42和模块52的部分。除了连接元件522’的实施例以外，图5中的其他元件与图4中的那些相同，且不需要再次描述。连接元件的该实施例对应于将参考图6B更多解释的连接元件，但其还可以被实施用于对应于将参考图6C和6D解释的那些元件。不论所选择的连接元件的实施例，模块51至53通过粘接在腔体41至43的基部上(直接在热沉4上，S卩，没有中间元件)而固定在腔体41至43中，与法国专利FR2886477BI描述的已知技术相反。为了概念清楚，硅热类型的胶可用于该目的。在模块51至53在腔体41至43中组装之后，腔体41至43可被填充有凝胶，譬如，双组份硅凝胶，其使得可以电绝缘半导体部件，并提供机械保护。为了概念清楚，且这不以任何方式限制本发明的范围，现在将参考图6A至6D提供连接元件的四个主要实施例、以及这些连接元件至连接器6的导电轨道的连接的对应过程(图3)的描述。图6A示意性地示出由导电材料制成的平坦舌部构成的连接元件512，其被弯折为折叠方式，以呈现“Z”的大致形式。该实施例对应于图4中所示的连接元件。图6A示意性地示出模块51的基板，且其被呈现出其包括绝缘材料板511，夹持在在下面的导电材料板513和在上表面延伸的导电轨道510之间。该构造对于其他基板52或53是相同的。每一个连接元件512被熔焊(通过“Z”性的下分支5121)在导电轨道510上，或替换地通过焊接S2熔焊在半导体元件(整流桥的M0SFET，图6A中未示出)上。上层510由多个轨道构成，所述轨道用于熔焊至该层的功率模块(图6A的示例中为51)的部件的输入端子和/或输出端子之间的互连。图6A还示出突出于模块51和连接元件512的连接器6的一部分。在所描述的示例中呈现出，连接器6包括单层导电材料轨道64，夹持在两个绝缘材料板之间，S卩，上板62和下板63之间。将意识到必须理解，本发明不限于单层导电轨道。实际上，根据未示出的变化实施例，可以提供多个叠加层导电轨道，其通过绝缘材料板分离。凹部65设置在绝缘板62和63的区域中，绝缘板62和63突出于连接元件512的上分支5120。根据该实施例，由于连接元件512的“Z”形形状的形式和构成舌部的材料的弹性性质，所述连接元件512设置有“弹簧”功能，其使得可以当将连接器6放在位时通过施加支撑力来确保良好的机械接触。连接器6的轨道64通过透射激光熔焊部(即，借助焊接S1通过导电轨道64)而熔焊在连接元件512上(在“Z”形件的上分支5120上)。使得该操作可行的激光器8在图6中示意性地示出，如在“Z”形件的上分支5120汇聚的发射光束fl 一样。与通过电阻熔焊相比，激光熔焊具有需要较少能量的优势。因此损坏半导体部件(M0SFETS)和基板上的钎焊部的风险较小。为了概念清楚，用于电连接部的制造的过程的特点通常如下:-理想地，轨道63要穿过的厚度不应该超过0.6mm ；-位于下方的轨道(B卩，“Z”形件的上分支5120)的厚度必须至少等于穿过的轨道64的厚度；-用于贯穿焊接部的轨道64和5120之间的可容许最大游隙约是穿过厚度的20%，即，在所选择的示例中为0.12mm ；-连接器6上的压力是必要的且必须被计算，以不损坏基板52及其部件；-为了通过透射获得良好的激光熔焊，上述轨道64必须经受镀镍类型的粗糙表面处理，以限制激光束的反射(例如通过使用已知为“Sulfamat”(注册商标)的镀镍技术)。另一方面，锡和磷是不可接受的，因为它们易于在焊接部中产生裂缝。图6B示意性地示出由导电材料制成的圆柱形立柱构成的连接元件522’，垂直于基板52 (或其他基板51或53)的上层520的平面。立柱522’包括基部，该基部具有较大直径，且直接钎焊在(通过焊接S2)在下面的基板52的下层520上(或替换地熔焊在动力部件上，即MOSFET上，其未示出)。上层520由多个轨道构成，所述轨道用于熔焊至该层的功率模块(图6B的示例中为52)的部件的输入端子和/或输出端子之间的互连。该实施例对应于图5中所示的连接元件。
根据该实施例，且在图6B中描述的示例中，连接器6 (其之后具有标记6’ )被呈现为包括(如图6A中的示例一样)单层导电轨道64’，夹持在两个绝缘材料板62’和63’之间。另一方面，也在该实施例中，不仅绝缘板62’和63’，导电轨道64’有必要也设置有插孔65’，以便允许在连接元件522’的上端处通过层堆62’-64’-63’的自由通过。导电轨道64’的一个端部640’延伸进入凹部区域65’。其以90°向上弯回。端部640’包括盘状部6400’，该盘状部6400’设计为在连接元件522’的上部中进入与连接元件522’的接触。在该实施例中，轨道64’与连接元件之间的焊接部通过电阻熔焊过程在盘状件6400’的水平处制成。这是本领域技术人员熟知的过程。其通常被使用，特别是为了熔焊半导体二极管或等同部件的端部。为了概念清楚，根据该变化例，用于电连接部的制造的过程的特点通常如下:-电阻熔焊的过程被良好控制，且如果要被熔焊的元件(立柱522’和轨道64’)具有类似于前述半导体二极管的尺寸的尺寸，则不造成特别的问题；-通常，立柱522’具有1.2mm的直径；-作为变化例，如果轨道64’的弯折回的舌部640’包括盘形销，则替代圆柱形，立柱522’可设置有方形或矩形横截面；通常的熔焊参数如下:3 aN的力，通过持续20至30ms的时间段的2V的约8000A的电流。电极必须降至在轨道64’的隆起6400’以下最小1.5mm。图6C示出连接元件的附加变化实施例，该连接元件之后具有标号512’ ’。如前所述，连接元件512’ ’由导电材料制成的圆柱形立柱构成，垂直于基板51 (或其他基板52或53)的上层510的平面。连接元件的基部5121’’，其可以通过以90°弯折回而构成，钎焊在(焊接S2)在下面的基板51的上层510上(或替换地在功率部件上:M0SFET，在图6C中未示出)。
如前所述，呈现出的是，存在单个导电轨道64’ ’，夹持在由绝缘材料制成的两个板62’’和63’’之间。还如前所述，该导电轨道64’由孔65’’穿透，并延伸进入凹部区域中，同时允许立柱512’’的端部穿过。立柱512’’的元件的上部5120’’以90°弯折回，以进入与导电轨道64’’的端部的上表面的接触。关于参考图6A描述的连接实施例，熔焊是具有透射类型的激光熔焊，且具有之前描述的优势。因此激光束穿过(在图6C中未明确示出)销的弯折回部分5120’ ’，且销的弯折回部分5120’’通过焊接S1熔焊在导电轨道64’’上。为了概念清楚，用于电连接部的制造的过程的特点通常如下:-激光束必须通过的轨道，即立柱512’’的弯折回部分5120’ ’，可以是更精细的，具有可如0.3mm那么小的厚度，这是可行的；-熔焊所需的低水平能量；-0.8mm至Imm的导电轨道厚度64’ ’，用于电流通过；-不必采用连接器6’’的轨道64’ ’的镀镍；-轨道64’’和立柱512’ ’之间的接触通过弯折操作被简单地确保。图6D示出连接元件的附加变化实施例，该连接元件之后具有标号512’ ’’。就空间构造而言，连接元件512’ ’ ’类似于连接元件512’ ’，但是连接元件512’ ’ ’具有矩形或方形横截面，且在其上部不弯折。连接元件512’’’的基部5121’’’，其可以弯折回至水平位置，钎焊在(焊接S2)在下面的基板51的上层510上(或替换地在功率部件上:M0SFET，在图6C中未示出)。如前所述，呈现出的是，连接器6’ ’ ’仅包括单层导电轨道64’ ’ ’，夹持在两个绝缘板62’’’和63’’’之间。还首先有必要在绝缘板32’ ’ ’和63’ ’ ’中提供总开口 65’ ’ ’，以允许立柱512’ ’ ’的上端穿过，且其次提供轨道端部640’’’，该轨道端部640’’’以90°向上弯折回并进入与立柱的上端64’’’的接触。熔焊还根据通过透射的激光过程实施，使用类似于图6A中所示激光的激光。两个元件的相对布置使得可以通过立柱512’’’和导电轨道64’’’的相应端部上的升高边缘实施激光熔焊(焊接S1X为了概念清楚，根据该变化例的用于电连接部的制造的过程的特点通常如下:-该方案需要工具，以将导电轨道64’’ ’抵靠立柱512’ ’ ’放置，这是由于为了正确熔焊这些元件的最大游隙必须不超过相接触的元件的厚度的5% ；-激光器必须配备有视觉调整系统，或其必须安装在前述布置工具上，以确保在立柱512’’’和导电轨道64’’’的结合部处的正确熔焊；-在要被熔焊的元件的表面 的一个或另一个上，或两者上，镀镍可行，但不再是必要的；-对于连接器6的仅具有0.8mm厚度的轨道64’ ’ ’，钎焊连接元件5121’ ’ ’必须具有0.4mm的最小厚度，且其厚度应优选地等于导电轨道64’’’在其端部处640’’ ’的厚度。阅读前述描述容易看到本发明良好地实现了其陈述的目标，且不必被完整地实施。但是，本发明不简单地限于根据参考图3至6D明确描述的实施例的装置。类似地，根据所述装置获得的互连的电子功率模块的架构不仅应用于具有带同步整流的桥的交流发电机(其构成该架构的优选应用)，而且更通常地应用于多相旋转电机，所述多相旋转电机包括至少两个要经由连接元件互连的功率模块，连接元件的一个端部通过超声钎焊或熔焊在这些模块上，而连接元件的另一个端部熔焊在连接器的导电轨道上，所述连接器包括至少一层由至少一个绝缘板支撑的导电轨道。
权利要求
1.一种方法，用于将多相旋转电机的至少两个电子功率模块彼此互连以及将所述功率模块互连至所述多相旋转电机的特定部件，所述功率模块包括基板，所述基板包括由第一多个导电轨道构成的层，其上实施有半导体功率部件以及由所述导电轨道电连接的这些部件的集成电子控制电路，其特征在于，该方法包括初始阶段，所述初始阶段具有包含将所述基板(51至53)布置在支撑单元(4)的所谓上表面上的开放腔体(41-43)中，以便被整合到空间的第一平面中的步骤，该方法还包括制成所述互连的后续阶段，该后续阶段包括至少以下步骤: -制成第一互连装置的步骤，该第一互连装置构成平坦连接器(6)，该平坦连接器(6)包括由第二多个导电轨道构成的至少一个层(64)，所述第二多个导电轨道由已知为下板的至少一个板(63)支撑，所述板由绝缘材料制成，以便以预先确定的构造形成电连接网络； -在所述功率模块(51至53)的每一个中制成多个连接元件(512)以及它们的电连接的步骤，所述连接元件由导电材料制成的丝状部件构成，具有特定几何布局形式，所述电连接通过超声钎焊或熔焊形成在所述电子功率部件上和/或基板(51至53)的所述导电轨道上的第一所谓低端(5121)处，使得它们被整合在与空间的所述第一平面基本上成直角的平面上； -将凹部(65)制成在所述平坦连接器(6)的至少所述下板(63)中的步骤，所述凹部的空间分布对应于所述连接元件(512)的空间分布； -将所述平坦连接器(6)定位在所述连接元件(512)之上、位于平行于空间的所述第一平面的平面上的步骤，使得所述连接元件(512)的所谓上端(5120)可通过所述开口(65)进入与所述连接器(6)的所述导电轨道(64)的接触；和 通过熔焊制成所述导电轨道(64)和所述连接元件(512)的所述上端(5120)之间的电连接。
2.根据权利要求1所述的 方法，其特征在于，制造平坦连接器(6)的步骤包括将至少一层导电轨道(64)夹持在由绝缘材料制成的两个板(62、63)之间的组装，所述绝缘轨道(64)包括带有强功率的连接部和带有低功率的连接部，所述带有强功率的连接部输送所谓的“强”电流，用于所述旋转电机(Mt)的特定电元件(φ 至φ3、Β+、Β-)和所述半导体功率部件彼此之间的互连，所述带有低功率的连接部输送控制信号，用于所述集成电子控制电路(3 )的互连。
3.根据权利要求1或2中的任一项所述的方法，其特征在于，在通过超声钎焊或熔焊制造所述电连接之前，该方法包括一步骤，该步骤包括将由导电材料制成的丝状部件弯折成折叠状，以便为它们提供“Ζ”形的大致几何布局形式，并当它们经受压缩力时给予它们弹簧效果，其中，所述“Ζ”形件的下分支(5121)超声熔焊或钎焊(S2)在所述电功率部件和/或基板(51)的所述导电轨道(510)上，其中，将所述平坦连接器(6)定位在所述连接元件(512)之上的步骤包括在所述平坦连接器(6)上施加支撑力，以便经由所述导电轨道(64)的下表面以及通过所述孔(65)借助所述弹簧作用获得与“Ζ”形件的所述上分支(5120)的机械接触，该方法还包括通过穿过所述导电轨道的厚度的透射激光熔焊(S1)形成“Ζ”形件的所述上分支(5120 )和所述导电轨道(64 )的电连接的步骤。
4.根据权利要求1或2中的任一项所述的方法，其特征在于，所述制造凹部的步骤包括制造穿过每一个板(62’’、63’’)和所述导电轨道层(64’’)的凹部(65’’)，所述板由所述连接器(6’’)的绝缘材料制成，所述导电轨道的端部延伸到所述凹部(65’’)的区域中，其中，在通过超声熔焊或钎焊(S2)制造所述电连接之前，该方法包括以90°弯折这些所述丝状部件(512’’)的所述下端(5121’’)的步骤，将所述下端(5121’’)超声熔焊或钎焊(S2)在所述电子功率部件上和/或基板(51)的所述导电轨道(510)上的步骤，其中，在所述定位所述平坦连接器(6’ ’ )的步骤期间，连接元件(512’ ’ )的所述上端(5120’ ’ )插入到所述孔(65’ ’ )中并以90°反向弯折在所述平坦连接器(6)的导电轨道(64’ ’ )的所述端部的上表面上，以便获得机械接触，且其中，该方法还包括通过穿过所述连接元件(512’ ’ )的所述端部(5120’’)的厚度的透射激光熔焊(S1)形成所述上端部(5120’’)和所述导电轨道(64’’)的电连接的步骤。
5.根据权利要求1或2中的任一项所述的方法，其特征在于，所述制造凹部的步骤包括制造穿过每一个板(62’ ’ ’、63’ ’ ’)和所述导电轨道层(64’ ’ ’ )的凹部(65’ ’ ’)，所述板由所述连接器(6’ ’ ’ )的绝缘材料制成，所述导电轨道(640’ ’ ’ )的端部延伸到所述凹部(65’ ’ ’ )的区域中，其中，该方法包括将导电轨道(640’ ’ ’ )的所述端部以90°朝向所述平坦连接器(6’ ’ ’)的上表面弯折的步骤，其中，在通过超声熔焊或钎焊(S2)制造所述电连接之前，该方法包括以90°弯折这些所述丝状部件(512’’)的所述下端(5121’’)的步骤，所述丝状部件设置有矩形横截面，且其中，该方法包括将所述下端(5121’ ’ )超声熔焊或钎焊(S2)在所述电子功率部件上和/或基板(51)的所述导电轨道(510)上的步骤，其中，在所述定位所述平坦连接器(6’ ’ ’)的步骤期间，连接元件(512’ ’ ’)的所述上端插入在所述孔(65’ ’ ’)中并布置为抵靠以90°弯折的导电轨道(64’ ’ ’ )的所述端部(640’ ’ ’)，以获得机械接触，且其中，该方法包括通过这些端部的所谓升起边缘激光熔焊(S1)形成连接元件(512’ ’ ’ )的所述上端和导电轨道(64’ ’ ’ )的所述端部(640’ ’ ’ )的电连接的步骤。
6.根据权利要求1或2中的任一项所述的方法，其特征在于，所述制造凹部的步骤包括制造穿过每一个板(62’、63’ )和所述导电轨道层(64’ )的凹部(65’)，所述板由所述连接器(6’ )的绝缘材料制成，所述导电轨道(640’ )的端部延伸到所述凹部(65’ )的区域中，其中，该方法包括一步骤，该步骤包括将导电轨道(640’ )的所述端部以90°朝向所述平坦连接器(6’ )的上表面弯折，并将盘状件(6400’ )制造在所述端部中，且其中，该方法包括，在所述下端的基 部(5220’ )的水平处，超声钎焊或熔焊(S2)在基板(52)的所述导电轨道(520)上和/或在这些所述丝状部件(522’ )的所述下端的所述电子功率部件上的步骤，其中，在所述定位所述平坦连接器(6’ )的步骤期间，连接元件(522’ )的所述上端插入在所述孔(65’ )中并布置为抵靠所述盘状件(6400’)，以便获得机械接触，且其中，该方法包括通过电阻熔焊形成连接元件(522’ )的所述上端和所述盘状件(6400’ )的电连接的步骤。
7.多相旋转电机的互连的功率模块的组件，其特征在于，其通过根据前述权利要求中任一项所述的方法获得。
8.根据权利要求7所述的组件，其特征在于，所述功率模块包括基板，在所述基板上实施有构成同步整流桥的分支的电子功率部件和用于同步整流桥的这些分支的集成电子控制电路。
9.根据权利要求8所述的组件，其特征在于，所述基板根据称为“DBC”的技术制造，并包括至少一个由导电材料制成的下层(513 )、由绝缘材料制成的中间层(511 )、和由导电材料制成的多个轨道构成的上层(510)，在所述上层上钎焊有所述半导体功率部件(Tih-Tib)和所述集成电子控制电路(3)，且在于，所述连接元件(512至532)超声熔焊或钎焊在所述上层(510)的所述轨道上和/或所述半导体功率部件上。
10.根据权利要求8所述的组件，其特征在于，所述集成电子控制电路(3)根据在所述基板上实现的所谓“ASIC”技 术制造为专用集成电路的形式。
全文摘要
本发明涉及一种用于互连多相旋转电机的电子功率模块的方法。根据本发明，功率模块设置在热沉的开放腔体中，所述功率模块包括基板，在所述基板上设置有同步整流桥的MOSFET和集成控制电路。所述方法包括制造以下部件平面连接器(6)，包括至少一层导电轨道(64)；多个互连元件(512)，以多种几何布局形式布置并直接超声熔焊或铜焊(S2)至基板(51)和/或MOSFET；和开口(65)，处于平面连接器(6)中，允许连接元件(512)的上端部(5120)的自由通过以及与导电轨道(64)的自由接触。电连接通过激光器(8)发射熔焊或电阻熔焊(S1)获得。
文档编号H02K11/00GK103229397SQ201180056379
公开日2013年7月31日 申请日期2011年11月17日 优先权日2010年11月23日
发明者R.赛登宾德, B.拉法布里, F.陶夫隆, C.德里普雷, D.德尔普雷斯, M.滕奇尼, R.吉拉德, R.洛佩兹, J.温 申请人:法雷奥电机设备公司