脉冲逆变器以及用于这种脉冲逆变器的功率模块的制作方法

本发明涉及一种用于电运行的运输工具的驱动单元的脉冲逆变器以及一种用于这种脉冲逆变器的功率模块。

背景技术：

1、电运行的运输工具的电驱动单元具有脉冲逆变器，其功率模块以其dc联接部联接在中间电路电容器处并且以其ac联接部经由ac电流桥联接到驱动单元的电机处。

2、这种类型的脉冲逆变器由装配载体构建，中间电路电容器和至少一个功率模块固定在该装配载体处，所述中间电路电容器和所述功率模块以其接触接片处于搭接焊接连接中。功率模块构造为带有硬浇注件主体，功率模块接片被浇注进入硬浇注件主体中。如此构建的脉冲逆变器能够以如下工序步骤制造：首先，在预装配步骤中将中间电路电容器和功率模块预装配在装配载体处。然后跟着焊接步骤，在该焊接步骤中，彼此搭接的接触接片能够借助压下装置在形成零间隙的情况下压到配对支座上并且然后能够相互焊接。

3、在现有技术中，为此所需的焊接工具在构件耗费的情况下具有单独的配对支座，中间电路电容器和功率模块的两个待焊接的接触接片在该配对支座上

4、由us2017/0033704a1已知一种用于运输工具的电的动力传动系的电子装置。该装置包括功率模块组件，该功率模块组件具有限定第一侧的壳体和布置在壳体内的功率模块的组件。功率模块中的每个功率模块都包括第一电接触面，所述电接触面至少部分地嵌入到第一侧中并且具有固定面，所述固定面基本上平行于第一侧伸延。电容器组合件包括壳体，该壳体限定第二侧，所述第二侧基本上限定基本上与第一侧共面的第二侧，并且电容器组合件包括第二电接触端子的组件，其至少部分地嵌入到第二侧中。第二电接触端子具有基本上平行于第二侧伸延的固定面。汇流排将第一接触区中的至少一个第一接触区与第二接触区中的至少一个第二接触区进行机械和电耦联。

5、由us2018/0206359a1已知一种功率模块，该功率模块具有功率衬底，布置在功率衬底上的壳体和与功率衬底电连接的第一联接部。第一联接部包括接触面，所述接触面在壳体上方位于第一高度水平处。功率模块还包括带有接触面的第二联接部，该接触面在壳体上方位于与第一高度水平不同的第二高度水平处。此外，提供了与功率衬底电连接的第三联接部。

技术实现思路

1、本发明的任务在于，提供一种脉冲逆变器，该脉冲逆变器与现有技术相比在制造技术方面可更容易制造和/或与现有技术相比具有减小的漏感以及足够的空气/爬电距离。

2、该任务通过本发明来解决。本发明的优选的改进方案在本文中公开。

3、本发明从一种脉冲逆变器出发，在该脉冲逆变器中，中间电路电容器和至少一个功率模块固定在装配载体处。中间电路电容器和功率模块经由接触接片相互处于搭接焊接连接中，该搭接焊接连接例如在激光焊接工序中产生。功率模块构造为带有硬浇注件主体，功率模块接片被浇注进入该硬浇注件主体中。如此构建的脉冲逆变器能够以如下工序步骤制造：首先在预装配步骤中将所述中间电路电容器和所述功率模块预装配在所述装配载体处。然后跟着焊接步骤，在该焊接步骤中，彼此搭接的接触接片能够借助压下装置在形成零间隙的情况下压到配对支座上并且然后能够相互焊接。根据本发明，配对支座不再作为单独的构件提供。相反地，根据本发明，所述配对支座是所述硬浇注件主体的材料统一的且一体式的组成部分。因此，在焊接步骤中，两个接触接片支撑在充当配对支座的进行承载的硬浇注件材料上。

4、在第一实施变型方案中，中间电路电容器的电容器接片和功率模块接片直接处于搭接焊接连接中。备选于此，中间电路电容器的电容器接片和功率模块接片可以借助连接接片相互电接触。连接接片是独立的板材部件，该板材部件不仅与中间电路电容器的电容器接片而且与功率模块接片进行搭接焊接连接。

5、在一种技术实现方案中，电路板、尤其是由陶瓷组成的电路板、连同定位在所述电路板上的功率晶体管被浇注进入所述硬浇注件主体中。在这种情况下，所述功率模块接片可以具有接片脚，所述接片脚与所述电路板的导体轨相接触。所述接片脚可以过渡到接触腿中，其构造为带有从硬浇注件材料中露出的端子面。所述接触腿的端子面能够与电容器接片进行上文提到的搭接焊接连接。本发明的主要核心在于，电路板不直接与引导至中间电路电容器的接片进行搭接焊接连接，而是与搭接焊接连接部——在有硬浇注件材料中间层的情况下——间隔开，从而在制造工序期间可以避免由于机械和/或热负载而导致电路板破裂。

6、电路板可以例如是直接铜键合衬底(dcb)，它是用于工业、家用电器和汽车应用中的功率电子模块的公认标准。dcb由不仅用作绝缘层的al2o3衬底(氧化铝)而且由铜连接部组成。

7、根据本发明，功率模块接片的不仅所述接片脚而且所述接片腿除了至少其端子面之外都被浇注进入所述硬浇注件主体中。因此，在这种情况下，所述接片腿的背离露出的端子面的下侧与进行承载的硬浇注件材料进行直接的浇注连接。

8、优选的是，功率模块接片的端子面不与硬浇注件主体的外轮廓以面齐平的方式结束。端子面在硬浇注件主体的外轮廓上的这种面齐平的布置将导致不足的爬电/空气距离。取而代之，由于端子面凹进到硬浇注件主体中，可以提供足够的空气/爬电距离。

9、材料留空部可以由硬浇注件侧壁限界，所述硬浇注件侧壁从所述底部以所述廓形深度拉高。此外，材料留空部朝着中间电路电容器的方向构造成不带有拉高的硬浇注件侧壁，而是相反地构造为带有侧向开放的接近区域。所述电容器接片可以通过所述接近区域伸入到所述硬浇注件主体的材料留空部中。

10、在一个优选的实施变型方案中，在功率模块厚度方向上观察，所述电路板被浇注进入所述硬浇注件主体的下部层面中，而所述接片腿与其在高度上错开地被浇注进入所述硬浇注件主体的上部层面中。所述功率模块接片的端子面和所述电路板在此可以相对彼此优选平面平行地定向。在这种在高度上错开的布置中，功率模块接片能够如下实现：由此，所述接片腿经由在厚度方向上定向的过渡区段过渡到所述接片脚中。在厚度方向上观察，彼此以搭接尺寸重叠。以这种方式，电路板能够尽可能延伸直至硬浇注件主体的边缘侧，从而能够减小在所述中间电路电容器和所述电路板之间的间距并且因此能够减小漏感。

11、所述硬浇注件主体可以长方体形地构造。所述功率模块可以具有多个功率模块接片，所述功率模块接片布置在所述硬浇注件主体的同一个长方体侧处。以这种方式，多个功率模块可以在硬浇注件主体的剩余的长方体侧处彼此紧挨地堆叠。功率模块接片的每个端子面都可以在所述硬浇注件主体中配属有自身的材料留空部。材料留空部可以经由硬浇注件条形部彼此间隔开，所述硬浇注件条形部形成所述硬浇注件侧壁以用于限界相应的材料留空部。

技术特征：

1.一种用于电运行的运输工具的驱动单元的脉冲逆变器，所述脉冲逆变器具有装配载体(1)，在所述装配载体处固定有中间电路电容器(3)和至少一个功率模块(5)，所述中间电路电容器和所述功率模块经由接片(11,19,39)处于焊接连接、尤其是搭接焊接连接，其中，所述功率模块(5)具有硬浇注件主体(7)，所述功率模块接片(11)被浇注进入所述硬浇注件主体中，并且其中，所述脉冲逆变器能够以如下工序步骤制造：

2.根据权利要求1所述的脉冲逆变器，其特征在于，电路板(9)、尤其是由陶瓷组成的电路板、连同定位在所述电路板上的功率晶体管被浇注进入所述硬浇注件主体(7)中，和/或，尤其是所述功率模块接片(11)具有接片脚(11)，所述接片脚与所述电路板(9)的导体轨(16)相接触，并且尤其是所述接片脚(11)——优选经由过渡区段(14)——过渡到接片腿(15)中，和/或，尤其是所述接片腿(15)具有从所述硬浇注件主体(7)的硬浇注件材料中露出的端子面(17)，所述端子面能够与引导至所述中间电路电容器(3)的接片(19,39)进行搭接焊接连接，和/或，所述接片腿(15)连同在所述接片腿上构造的端子面(17)与所述电路板(9)间隔开，从而在焊接工序期间，压下力不直接作用到所述电路板(9)上。

3.根据权利要求2所述的脉冲逆变器，其特征在于，不仅所述接片脚(13)而且所述接片腿(15)除了至少其端子面(17)之外都被浇注进入所述硬浇注件主体(7)中，并且尤其是所述接片腿(15)的背离露出的端子面(17)的下侧与进行承载的硬浇注件材料处于材料配合的浇注连接。

4.根据权利要求2或3所述的脉冲逆变器，其特征在于，所述硬浇注件主体(7)具有以廓形深度(t)从所述硬浇注件主体(7)的外轮廓凹进的材料留空部(29)，所述材料留空部的底部由所述功率模块接片(11)的端子面(17)形成。

5.根据权利要求4所述的脉冲逆变器，其特征在于，所述材料留空部(29)由硬浇注件侧壁(31)限定，所述硬浇注件侧壁从所述底部以所述廓形深度(t)拉高。

6.根据权利要求5所述的脉冲逆变器，其特征在于，在所述硬浇注件主体(7)中构造的材料留空部(29)朝着中间电路电容器(3)的方向构造成不带有拉高的硬浇注件侧壁(31)，即构造为带有侧向开放的接近区域(33)，所述电容器接片(19)通过所述接近区域伸入到所述材料留空部(29)中。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的脉冲逆变器，其特征在于，在功率模块厚度方向上观察，所述电路板(9)被浇注进入所述硬浇注件主体(7)的下部层面中，而所述接片腿(15)与所述电路板在高度上错开地被浇注在所述硬浇注件主体(7)的上部层面中。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的脉冲逆变器，其特征在于，所述功率模块接片(11)的端子面(17)和所述电路板(9)相对彼此平面平行地定向，和/或，所述功率模块接片(11)包括接片腿(15)，所述接片腿经由在厚度方向上定向的过渡区段(14)过渡到所述接片脚(13)中，和/或，在功率模块厚度方向上观察，构造为带有所述端子面(17)的接片腿(15)和所述电路板(9)以搭接尺寸(δx)彼此重叠，由此尤其是能够减小在所述中间电路电容器(3)和所述电路板(9)之间的间距(a)并且因此能够减小漏感。

9.根据前述权利要求中任一项所述的脉冲逆变器，其特征在于，所述硬浇注件主体(7)长方体形地构造，尤其是所述功率模块(5)具有多个功率模块接片(11)，所述功率模块接片布置在所述硬浇注件主体(7)的同一个长方体侧处，并且尤其是，所述功率模块接片(11)的每个端子面(17)都在所述硬浇注件主体(7)中配属有自身的材料留空部(29)，所述材料留空部经由硬浇注件条形部(35)彼此间隔开，并且尤其是，所述硬浇注件条形部(35)形成所述硬浇注件侧壁(31)。

10.一种用于脉冲逆变器的功率模块(5)，所述脉冲逆变器尤其为根据前述权利要求中任一项所述的脉冲逆变器，其中，所述功率模块(5)具有硬浇注件主体(7)，至少一个功率模块接片(11)被浇注进入所述硬浇注件主体中，所述功率模块接片能够与引导至中间电路电容器(3)的接片(19,39)进行搭接焊接连接，其特征在于，所述功率模块接片(11)在其与所述接片(19,39)相对置的一侧处支撑在所述硬浇注件主体(7)的进行承载的硬浇注件材料上，所述硬浇注件材料在焊接工序中充当配对支座(27)。

技术总结
本发明涉及一种脉冲逆变器以及用于这种脉冲逆变器的功率模块(5)。功率模块(5)具有硬浇注件主体(7)，功率模块接片(11)被浇注进入所述硬浇注件主体中，所述功率模块接片能够与引导至中间电路电容器(3)的接片(19,39)进行搭接焊接连接。根据本发明，功率模块接片(11)在其与接片(19,39)相对置的一侧处支撑在硬浇注件主体(7)的进行承载的硬浇注件材料上，该硬浇注件材料在焊接工序中充当配对支座(27)。

技术研发人员：J·撒迦利亚,H·阿梅克,V·马兹诺夫,D·鲁珀特
受保护的技术使用者：大众汽车股份公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5