用于功率控制的电子模块的制作方法

本发明涉及一种用于功率控制的电子模块。

背景技术：

在制造例如用于在车辆中进行变速器控制或功率控制的电子模块时，电子部件的日益小型化形成了大的挑战。在此，将越来越大的功率集成在越来越小的结构空间中的期望由对散热的对应高的要求决定。

从尚未预先发布的德国专利申请de102018205243.3已知一种用于功率控制的电子模块。这种电子模块包括载体元件以及壳体，该载体元件具有至少一个功率开关元件、用于冷却功率开关元件的冷却体。

技术实现要素：

本发明的目的在于给出一种电子模块，该电子模块相对于现有技术构造得更紧凑并且适合于更高的功率电流。

这个目的通过根据专利权利要求1所述的电子模块实现。本发明的另外的实施方式是从属权利要求的主题。

根据本发明的电子模块包括：载体元件；至少一个具有冷却面的功率开关元件，所述功率开关元件与所述载体元件电连接；以及冷却体。所述冷却体在所述电子模块的装配后的状态下直接与所述功率开关元件的冷却面以能够导热的方式相连接。此外存在汇流条，所述汇流条布置在所述载体元件与所述至少一个功率开关元件之间，并且在所述载体元件与所述至少一个功率开关元件之间产生电连接。

借助于根据本发明的电子模块，因此创造一种具有高集成密度和至少一个功率开关元件与冷却体的最佳热学连接的模块。同时通过使用汇流条确保了可以将大电流传输到功率开关元件。在此描述的方案是基于以下认识：通过将功率开关元件的冷却面直接联接到冷却体，可以相对于已知的技术解决方案更高效地运送出热量。通过使用汇流条可能的是：在载体元件内使汇流条的尺寸与导轨的尺寸无关地进行适配。由此可以在构造用于不同电流的电子模块时实现更高的灵活性。

电子模块例如可以被理解为用于控制变速器(尤其车辆变速器)的模块或功率电子模块。载体元件例如可以被理解为导体板，也被称为电路板或pcb(printedcircuitboard，印刷电路板)。载体元件可以根据实施方式在一侧或在两侧装配有电子部件。功率开关元件可以被理解为电子开关器，例如mosfet或其他基于半导体的功率开关器。功率开关元件尤其可以涉及放大电路的输出级(endstufen)。在此，多个功率开关元件可以相互并联连接。冷却面例如可以涉及功率开关元件背离载体元件的顶侧的表面区段。冷却体可以被理解为由具有相对较高热传导性的材料制成的本体，尤其由铜或其他适合的金属制成的本体。冷却体例如还可以实现为不同材料的组合。冷却体还可以被理解为用作散热器的本体，该本体由于其几何形状或其材料性质可以特别好地吸收热量并且再次输出热量。

功率开关元件可以实现为mosfet、igbt或晶闸管。

所述汇流条可以是所述载体元件的组成部分。这意味着，在载体元件的制造过程中已经将汇流条集成到载体元件中。由此可能的是，使得汇流条与例如集成在载体元件中的电子部件之间的功率通道可以最小化。此外可能的是，汇流条最佳地集成到载体元件中，原因在于可以更好地考虑其他导轨的走向。然而还可能的是，汇流条可以被安装在载体元件上，并且可以与载体元件电连接。在此，在汇流条与载体元件之间产生电连接可以借助于smd工艺、压配合(pressfit)、烧结、钎焊或焊接来实现。在此，可以在汇流条与集成在载体元件中的导轨之间产生电连接。集成在载体元件中的这个导轨例如同样可以涉及汇流条。

功率开关元件可以材料配合地被安装在汇流条上。在此，例如可以借助于钎焊、烧结、粘合、焊接或本领域技术人员熟悉的其他方法来实现产生连接。

电子模块可以具有壳体，所述壳体完全不透油地包围所述至少一个功率开关元件以及所述汇流条。由此防止，在油腔(例如变速器)中使用电子模块时，油和/或位于那里的金属性磨损部分到达汇流条和/或功率开关元件。由此可以防止功率开关元件中的腐蚀损坏和短路。此外，驱动元件以及冷却体可以至少部分地不透油地被壳体包围。因此可能的是，驱动元件或冷却体的仅这个区域以不透油的方式被封闭，驱动元件或冷却体例如形成向其他部件的过渡或者具有例如敏感的金属性结构，例如驱动元件上的导轨。还可以通过部分地包围驱动元件和冷却体来最佳地利用所存在的结构空间。

在此，壳体可以由壳体材料形成。壳体材料例如可以被理解为塑料或含有塑料的复合材料，例如模制料。由此，可以特别成本有效地并且紧凑地制造该壳体。在此可能的是，用模制料对汇流条、至少一个功率开关元件以及驱动元件和冷却体进行包覆注塑或至少部分地包覆注塑。由此可能的是，电子模块也可以安装在机动车辆的变速器的油腔中。

所述电子模块的冷却体在背离所述功率开关元件的冷却面的一侧可以具有用于连接至另一冷却器的冷却结构。这个冷却结构例如可以是用于引导冷却介质经过的曲折通道或针翅结构。另一冷却器例如可以是其他的电子模块的冷却体。然而还可能的是，另外的冷却器是例如车辆的另一散热器。电子模块的冷却体可以在此具有密封件，借助于该密封件可以对冷却体与另一冷却器之间的连接进行密封。借助于这个密封件实现，在装配后的状态下，没有冷却介质可以从冷却结构中漏出。

所述冷却体可以至少大部分由铜实现和/或包括铜作为主要组成部分。冷却体例如可以实现为铜板或铜片。替代性地，冷却体可以由含铜的合金来实现。由此，能够在相对较低的制造成本下实现高效地运送出热量。

冷却体可以具有通孔，这些通孔从汇流条上的功率开关元件的接触区域延伸直至电子模块的外部的区域中。藉由这些通孔(例如孔)可能的是，借助于例如激光焊接将功率开关元件的接触销紧固在汇流条上。通孔可以在装配后的状态下被壳体覆盖。此外可能的是，以模制料来填充通孔。

电子模块可以在机动车辆中被用于控制动力传动系中或转向系统中的电动机。电子模块可以作为功率模块切换400v至1000v范围内的电压。此外可能的是，除了一个或多个功率开关元件之外，在该电子模块中还安装有中间电路电容器。

附图说明

借助于附图示例性地进一步阐述本发明。唯一的图示出根据本发明的实施例的电子模块的示意性截面图示。

具体实施方式

唯一的图示出根据本发明的实施例的用于进行功率控制的电子模块100的示意性截面图示。电子模块100，例如用于(电动)车辆的电子控制装置或功率电子装置的部件，包括载体元件102(也被称为电路载体)，该载体元件在一侧装配有两个汇流条101以及具有第一冷却面106的第一功率开关元件104。冷却面106用于藉由功率开关元件104的背离载体元件102的顶侧来散热，这也被称为顶侧散热(topsidecooling)。功率开关元件104例如实现为mosfet输出级。

汇流条101在所展示的实施例中被安装在载体元件102的顶侧。汇流条101在此与载体元件102牢固地连接，因此防止汇流条101从载体元件102滑动或松动。此外，汇流条101与在载体元件102中可能存在的(未展示的)导轨相连接。

功率开关元件104以如下方式被安装在汇流条101上，使得在功率开关元件104的连接销与汇流条101之间存在尽可能无损耗的电连接。紧固在此借助于钎焊、焊接或本领域技术人员熟悉的用于产生电连接的其他连接技术进行。

示例性地，冷却面106相应地通过在钎焊点118处钎焊与冷却体126以能够导热的方式相连接。替代性地，冷却面106通过粘合与冷却体126材料配合地连接。示例性地，可以存在多个功率开关元件104，这些功率开关元件同样以其冷却面104与冷却体126的接触侧面120以能够导热的方式相连接。因此，多个功率开关元件104的冷却面106藉由冷却体126相互热联接。由于冷却体126同样延伸经过存在于载体元件102的多个功率开关元件104之间的区域，因此可以藉由冷却体126实现特别高效地散热，原因在于冷却体126的总表面与多个功率开关元件104的冷却面106的总表面相比或者与单独安装到各个功率开关元件104上的冷却板的总表面相比明显更大。

冷却体126的与接触侧面120相反的第二接触侧面124用于形成冷却结构，例如用于以能够导热的方式与另外的(未展示的)冷却体接触的曲折通道或针翅结构。在冷却体126的第二接触侧面124上设计有密封件。这个密封件用于使得在已将电子模块100装配在另一冷却体上的状态中下，流经冷却结构的冷却介质可以不流出。此外未展示冷却介质向冷却结构的流入和流出。冷却体126例如被设计为水冷却器的部件。

壳体200例如是通过用适合的壳体材料(例如硬质塑料或其他合适的塑料或合成树脂的复合材料)对电子模块100进行包覆注塑而形成的。

如果实施例包括第一特征与第二特征之间的“和/或”关系，那么这可以被解读为：根据一个实施方式的实施例既具有第一特征、也具有第二特征，而根据另一个实施方式的实施例或者仅具有第一特征、或者仅具有第二特征。

附图标记清单

100电子模块

102载体元件

101汇流条

104功率开关元件

106冷却面

118钎焊点

120第一接触侧面

124第二接触侧面

126冷却体

130冷却结构

140密封

200壳体