[發(fā)明專利]集成電子開關元件的印刷電路板元件、功率變換器以及制造印刷電路板元件的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910159098.8
• 申請日: 2019-03-04
• 公開（公告）號: CN110234201B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設計）人: 托馬斯·戈特瓦爾德;克里斯蒂安·勒斯勒
• 申請（專利權(quán)）人: 施韋策電子公司
• 主分類號: H05K1/18
• 分類號: H05K1/18;H01G4/228;H01G4/232;H01G4/30;H02M7/00;H01G4/12
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11240
• 代理人: 田喜慶

一種印刷電路板元件(LP)，具有：至少一個電子開關元件(12.1、12.2、12.3)，集成在該印刷電路板元件(LP)中，該開關元件包括在印刷電路板元件(LP)的層序列中形成的兩個半導體開關(14、16)；以及至少兩個匯流排(20、22、24)，形成為與半導體開關(14、16)接觸，其中匯流排(20、22、24)在印刷電路板元件(LP)的層序列中被基本設置為一個位于另一個上方；以及至少一個中間電路電容器(C；C1、C2、C3、C4)，被配置在兩個匯流排(20、22)之間，被引入印刷電路板元件(LP)的層序列中。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及開關領域，具體涉及將有源半導體開關元件作為電子開關元件集成在印刷電路板元件中的快速開關。本發(fā)明還涉及功率變換器和用于制造印刷電路板元件的方法。

背景技術(shù)

已知用于操作混合動力或電動車輛的電機的功率變換器可以將可用的直流電轉(zhuǎn)換成用于電機操作的相電流。此外，從具有至少兩個半導體斷路器的功率模塊來構(gòu)造功率變換器是眾所周知的(參見例如專利號為DE 100 37 379 B4和DE 10 2007 046 969 B3的德國專利文件)。從DE 10 2013 207 507 B3中可以知道用于功率變換器的功率模塊的分層結(jié)構(gòu)。在印刷電路板中形成的這種功率變換器，通常使用陶瓷電容器，例如多層陶瓷電容器(MLCC)作為中間電路電容器。

發(fā)明內(nèi)容

由此，本發(fā)明提出了具有權(quán)利要求1的特征的印刷電路板元件，具有權(quán)利要求10的特征的功率變換器和用于制造具有權(quán)利要求12的特征的印刷電路板元件的方法。

本發(fā)明的基本思想在于，當在印刷電路板元件中形成集成的電子開關元件，例如半橋時，將插入式中間電路電容器引入印刷電路板元件的層序列中，例如，以基本垂直的方式或以基本水平的方式引入。正如開頭已經(jīng)提到的，這種中間電路電容器通常是陶瓷電容器，其具有陶瓷電容主體和設置在陶瓷電容主體上相對位置的連接區(qū)域。通常，這些電容器作為填充部件水平地安裝在印刷電路板的表面并被焊接。

根據(jù)本發(fā)明，這些電容器現(xiàn)被集成在印刷電路板元件中。這可以用例如垂直“豎立”的方式完成。關于電容器的方向，垂直意味著在當前情況下從一個連接區(qū)域延伸到相對的連接區(qū)域的電容器軸基本上垂直于印刷電路板元件的延展面。在水平布置中，所描述的電容器軸又基本上平行于印刷電路板元件的延展面。

在本發(fā)明內(nèi)容中，印刷電路板元件原則上應理解為意指任何類型的印刷電路板狀的層狀結(jié)構(gòu)，其能夠獨立地用作印刷電路板，作為互連的模塊(例如在冷卻元件上的)或者用于能夠嵌入較大印刷電路板的中間產(chǎn)品(半成品)。

因此，本發(fā)明提供了一種印刷電路板元件，其具有至少一個集成在印刷電路板元件中的電子開關元件。集成的電子開關元件包括引入印刷電路板元件的層序列中的兩個半導體開關。為了接觸連接半導體開關，提供了兩個匯流排，這兩個匯流排在印刷電路板元件的層序列中基本上以一個在另一個之上的方式運行。插入到印刷電路板元件的層序列中的中間電路電容器設置在兩個匯流排之間。中間電路電容器可以以基本上垂直的方式或以基本上水平的方式引入。

由于匯流排以基本上一個位于另一個之上的方式設置，因此本發(fā)明可以減小電感，并且由于電容器的垂直或水平引入以及由此形成的正/負連接區(qū)域一個位于另一個之上，從而可以基本上使得由寄生電感引起的電壓尖峰最小化。此外，在接觸連接面積增加的同時，每個組件/電容器的空間需求的減少與本發(fā)明有關。因此，本發(fā)明實現(xiàn)了電子開關元件的(與傳統(tǒng)布置相比)低電感的配置。相關的節(jié)省空間的設計有利于將開關元件集成到印刷電路板中以形成可靠的渠道，特別是在機動車輛領域中用于電動機。

根據(jù)本發(fā)明，至少一個中間電路電容器能夠被設置在印刷電路板元件的芯層中，并且通過第一連接區(qū)域指向芯層上方的匯流排，以及通過第二連接區(qū)域指向芯層下方的匯流排(垂直或豎立設置)。作為替代方案，至少一個中間電路電容器能夠被設置在印刷電路板元件的芯層中，并且通過第一連接區(qū)域以及通過第二連接區(qū)域指向芯層上方或下方的匯流排(水平或平行設置)。