包括印刷电路板和金属工件的器件的制作方法_2

文档序号:9915314阅读:来源:国知局
切锯、机械切锯、激光切害J、切割、成形、冲压、按压、压印、研磨、蚀刻等中的至少一个来机械处理初始材料而形成。
[0028]金属工件可以具有任何几何形状和/或大小。在一个示例中,金属工件可以包括包含凹陷的金属板。在另外的示例中,金属工件可以包括金属条。在又一示例中,金属工件可以包括以u形形式大体连接的三个平面。金属工件可以包括从金属工件的表面伸出的一个或多个接触元件,其中金属工件可以经由(多个)接触元件电气耦合到另一组件,例如耦合到PCB。金属工件可以包括一个或多个孔,使得金属工件可以通过延伸通过(多个)孔的一个或多个螺钉附接到另一组件,例如附接到PCB。在一个示例中,金属工件可以形成为可以连续形成的单片或一体片。在另外的示例中,金属工件可以包括可以或不可以与彼此机械和/或电气耦合的多个一体片。
[0029]特别地,金属工件可以是导电的。金属工件可以例如完全由金属和/或金属合金制作,特别是铜、铜合金、镍、铁镍、铝、铝合金、钢、不锈钢和其它适当的材料中的至少一个。在一个示例中,金属工件可以镀有导电材料,例如铜、银、钯、金、镍、铁镍和镍磷中的至少一个。在另外的示例中,金属工件还可以包括可以电气绝缘的所选部分。
[0030]金属工件可以被配置成提供一个或多个电气耦合。在一个示例中,金属工件可以被配置成提供布置在PCB上的不同电子组件之间的电气耦合。在另外的示例中,金属工件可以被配置成提供布置在PCB上的电子组件与位于PCB外部的组件(例如电源或诸如例如马达之类的应用)之间的电气耦合。照此,金属工件可以与可能已经通过可以与如以上所描述的用于制造金属工件的技术不同的技术制造的其它电气连接区分开来。例如,金属工件可以与可能已经通过层压、镀层、涂敷、印刷等制造的PCB的常规导体迹线区分开来。一般而言,金属工件可以被配置成承载任何所期望的幅度的电流。特别地,金属工件可以被配置成承载大于10(^(安培)、15(^、20(^、25(^、30(^、35(^等中的一个的高电流。因而,当金属工件可以用于提供PCB上的电气耦合时,PCB可以没有被配置成承载大于以上提到的值的电流的另外的导电体。然而,在另外的示例中,PCB可以被配置成通过非常短宽的迹线承载几百安培的电流。
[0031]金属工件可以被配置成操作为热沉。例如,金属工件可以在远离布置在PBC上的组件(例如半导体封装)的方向上支持热耗散。为此目的,金属工件可以与组件、特别地与组件的导电部分直接接触。在一个示例中,金属工件可以与从半导体封装的包封材料伸出的接触元件直接接触,从而支持热耗散以冷却半导体封装。
[0032]本文所描述的器件可以被配置成操作为逆变器(或功率逆变器)。逆变器可以特别地对应于可以被配置成将直流(DC)改变成交流(AC)的电子器件或电路。在此,输入电压、输出电压、输出频率和/或总体功率处置可以取决于具体器件或电路的设计。逆变器不一定被配置成产生功率。而是,功率可以由DC电源提供。一般而言,功率逆变器可以完全是电子的或者可以是机械效果(诸如转动装置)和电子电路的组合。静态逆变器的示例可以不必在转换过程中采用移动部分。
[0033]在一个示例中,依照本公开的器件可以操作为三相逆变器。三相逆变器可以例如用于可变频率驱动应用和/或用于高功率应用,诸如HVDC功率传输。基本三相逆变器可以包括三个单个相位逆变器开关,每一个连接到三个负载端子中的一个。到负载端子的连接可以称为相出连接。三相逆变器开关可以通过任何合适的技术来控制,诸如例如阻塞换向、正弦脉冲宽度调制(PWM)、场取向控制(F0C)等。
[0034]本文所描述的器件可以应用在无刷DC(BLDC)电动马达的操作中。BLDC马达可以是可以经由集成逆变器/开关电源由DC电源供电的同步马达,所述集成逆变器/开关电源可以产生AC电气信号以驱动马达。特别地,本文所描述的器件可以操作为这样的逆变器/开关电源。在BLDC马达的上下文中,交流不一定暗示正弦波形,而是没有对波形的约束的双向电流。附加的传感器和电子器件可以控制逆变器输出振幅和波形(以及因此DC总线使用/效率的百分比)以及频率(即转子速度)。在一个示例中,BLDC马达的转子部分可以是永磁体类型。在另外的示例中,转子部分可以是开关磁阻马达或感应马达。高功率无刷马达可以例如在电动汽车和混合汽车中找到。这样的马达可以在本质上是具有永磁体转子的AC同步马达或异步感应马达类型。
[0035]图1至3示意性地图示了作为本发明的基本概念的器件100至300。因而,器件100至300以一般的方式示出并且可以包括为了简化起见而未被图示的另外的组件。例如,器件100至300中的每一个还可以包括本文所描述的其它器件的一个或多个组件。以下描述类似于器件100至300的更详细的器件。
[0036]图1图示了依照本公开的器件100的横截面视图。器件100包括半导体封装10、PCB11和金属工件12。半导体封装10包括半导体芯片14、至少部分地覆盖半导体芯片14的包封材料15以及电气耦合到半导体芯片14并且从包封材料15伸出的接触元件16。半导体封装10安装在PCB 11上,并且半导体封装10的接触元件16电气耦合到PCB 11。金属工件12安装在PCB 11上并且电气耦合到半导体封装10的接触元件16。
[0037]图2图示了依照本公开的器件200的横截面视图。器件200包括包含凹陷18的金属板17。器件200还包括PCB 11,其中PCB 11的部分布置在金属板17的凹陷18中。图2仅图示了布置在凹陷18中的PCB 11的部分,而为了简化起见并未示出PCB 11的可能的另外部分。器件200还包括半导体封装10,其包括半导体芯片14、至少部分地覆盖半导体芯片14的包封材料15以及电气耦合到半导体芯片14并且从包封材料15伸出的接触元件16。半导体封装10安装在金属板17上和布置在金属板17的凹陷18中的PCB 11的部分上。半导体封装10的接触元件16电气親合到金属板17。
[0038]图3图示了依照本公开的另外的器件300的PCB布局。器件包括PCB11、安装在PCB
11上的第一表面安装开关器件19A以及安装在PCB 11上的第二表面安装开关器件19B。器件300还包括被配置成提供第一表面安装开关器件19A与第二表面安装开关器件19B之间的电气親合的第一金属工件12A。此外,器件300包括被配置成提供电源20与第一表面安装开关器件19A和第二表面安装开关器件19B中的至少一个之间的电气连接的第二金属工件12B。
[0039]图4A图示了包括示例性三相逆变器400A的器件的示意图。器件可以包括可以如图4A中图示的那样连接的多个组件。特别地,器件可以包括(电气)电源21、BLDC马达22和连接在其间的三相逆变器400A。电源21可以特别地包括DC电源,例如电池。三相逆变器400A不限于使用在BLDC马达应用中,而是还可以应用于其它类型的马达和无源负载。在图4A的示例中,三相逆变器400A可以包括图示为布置在电源21与BLDC马达22之间的所有组件。也就是说,电源21和BLDC马达22可以不必被视为三相逆变器400A的部分。
[0040]三相逆变器400A可以包括可以并联布置的多个区段,S卩(特别地电解)电容器23、(特别地多层陶瓷(MLC))电容器24、第一半桥电路25A、第二半桥电路25B和第三半桥电路25C。半桥电路25A至25C的示例性操作结合图8来描述。此外,三相逆变器400A可以包括多个(特别地电解)电容器26A至27C,其中每一个电容器可以并联连接到半桥电路25A至25C中的相应一个。例如,第一电容器26A和第二电容器27A可以分别并联连接到第一半桥电路25A。
[0041]第一半桥电路25A可以包括串联连接的第一开关(或开关器件)28A和第二开关29A。在此,第一开关28A可以操作为高端开关,并且第二开关29A可以操作为低端开关。第一开关28A和第二开关29A中的每一个可以借助于适当的电子组件实现。在图4A的示例中,开关28A和29A中的每一个可以包括功率M0SFET。第一开关28A的漏极可以连接到电源21的正端子,第一开关28A的源极可以连接到第二开关29A的漏极,并且第二开关29A的源极可以连接到电源21的负端子。第一开关28A的栅极和第二开关29A的栅极中的每一个可以连接到栅极电阻器(未图示)。在另外的示例中,开关28A和29A中的每一个可以包括可以并联布置的多个功率M0SFET。第二半桥25B和第三半桥25C中的每一个或二者可以类似于第一半桥25A。
[0042]三相逆变器400A还可以包括三个相出连接30A至30C。相出连接30A至30C中的每一个可以被配置成提供布置在半桥电路25A至25C中的相应一个的开关之间的节点与BLDC马达22的相应输入之间的电气连接。
[0043]图4B图示了包括另外的示例性三相逆变器400B的另外的器件的示意图。三相逆变器400B可以与图4A的三相逆变器400A类似地操作。三相逆变器400A和400B可以包括类似的组件。在图4B的示例中,三相逆变器400B可以不必包括图4A的电容器23和电容器26A至27C。在该布置中,缺少的电容器可以放置在分离的PCB上,因而使逆变器功率级更加紧凑。
[0044]图4C图示了包括另外的示例性三相逆变器400C的另外的器件的示意图。三相逆变器400C可以与图4A和4B的三相逆变器400A和400B中的每一个类似地操作。相比于图4B,三相逆变器400C的半桥25A至25C的每一个高端开关可以特别地包括两个功率MOSFET 28A。此夕卜,三相逆变器400AC的半桥25A至25C的每一个低端开关可以特别地包括两个功率MOSFET29A。图4C的三相逆变器400C还可以称为多级逆变器。
[0045]图5A至5X图示了依照本公开的用于制造器件的方法。例如,所制造的器件可以被配置成与图4A和4B的三相逆变器类似的操作。此外,通过图5A至5X的方法制造的器件的布局可以充当用于制造可以被配置成与图4C的三相逆变器类似地操作的器件的基础。为了简化并且为了说明的目的,图5A至5X中的一个或多个可以不必包括对于所说明的方法步骤而言可能所要求的所有组件。
[0046]在图5A中,可以提供包括多个插槽(或插座或连接或连接点)的PCBU。电子组件可以布置在PCB 11上并且连接到插槽使得可以提供用于三相逆变器的电路。例如,结果得到的三相逆变器可以对应于图4A和4B的三相逆变器中的一个。要指出的是,包括PCB 11的插槽之间的连接的内部电路为了简化起见并未明确地图示。然而,PCB 11可以特别地被配置成提供实现图4A和4B的三相逆变器中的一个可能所要求的所有电气连接。
[0047]PCB 11可以包括可以布置在图5A的示例性电容器组布局中的多个插槽。特别地,PCB 11可以包括可以被配置成将PCB 11连接到可以例如并联连接的多个电解电容器的插槽的集合31。在图5A中,插槽31可以位于大圆形中。参照回图4A,插槽的集合31可以与电容器23相关联。PCB 11还可以包括可以被配置成将PCB
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