用于制造电子技术组件的方法、电子控制设备和电子技术组件与流程

1.本发明涉及一种用于制造电子技术组件的方法、一种电子控制设备以及一种电子技术组件。特别是本发明涉及一种与电路基板的简单、廉价以及准确的定位，用于连接电气构件。


背景技术：

2.如今的功率基板基于具有金属上侧面和下侧面的陶瓷结构。在功率基板上装备和布线功率开关(igbt、mosfet等)。由于基板的原因，只能在二维空间内进行拆卸。提供联结件(细带、金属线)作为外部接触。也可使用借助于超声波或激光焊接来接触的冲压件。连接元件在此已经是接合配对件之一的一部分。
3.在此情况下需求一种用于定位/对中后续要接合到功率基板上的连接元件(“电气车载元件”)的方法。该定位必须是安全、可靠且准确的。这是低感应设计的先决条件，低感应设计对于具有sic-mosfet的开关模块是有利的。


技术实现要素：

4.上述需求通过一种具有独立权利要求1的特征的电子技术组件解决。从属权利要求示出了本发明的优选改进方案。
5.这里提出的设计元素基于这样的想法：不在一个制造步骤中设计基于基板的模块和中间电路电容器之间的连接，而是通过拆分制造步骤来获得一种满足上述任务的构造方式。现有的对气隙(luff)和爬电距离(kriechstrecken)的要求也可以通过这个设计元素来改变或调整。这里起草的设计元素引起接合配对件在x方向和y方向上的位置对中。由接合过程引起的，连接件在该过程期间沿z方向被带入到其终端位置中。为此，这种对中原则(z方向)是灵活的。电子构件上的脱模斜面在此情况用作捕捉漏斗(fangtrichter)。通过捕捉漏斗也可以调整爬电距离以防电气短路。
6.换句话说，提出了一种电子技术组件，其包括电路基板(电路板)和至少一个电气构件。电气构件可以例如包括功率开关(igbt、mosfet等)。附加地设置绝缘元件，其特别是设置在电路基板的边缘侧上。绝缘元件特别是可以被设置为电路基板的上侧面和下侧面之间的电气绝缘体。电路基板以这种方式用绝缘元件包围注塑(umspritzt)。以这种方式可以将电路基板理解或设计成至少近似地环绕电路基板的框架或电路基板的镶边。绝缘元件具有相对于一垂直地在电路基板的表面上限定的方向z成角度地取向的侧翼。侧翼也可以理解为坡道、斜坡或斜面。构件在电路基板上被固定在绝缘元件的侧翼的足部。特别是在构件和电路基板之间在侧翼足部的区域中产生电气连接。但构件至少具有一区段或结构，该区段或结构在接合所述构件之前和之后被布置在电路基板上或被布置在位于电路基板上的导体轨道上。以这种方式，构件通过其在侧翼足部的区段被固定在电路基板上的目标位置上，而构件在接近电路基板的过程中(在侧翼的上部区域中)可以具有关于电路基板的更高
的位置公差。可以这么说，在构件接近电路基板的过程中，侧翼限定了位置公差的强制减少。因此绝缘元件的侧翼也可以理解为漏斗或定位坡道的组成部分。只要构件以预先限定的方式与绝缘元件的侧翼嵌接，那么构件在接近电路基板的过程中就只能到达目标位置。特别是构件的通过侧翼引导的区段可以在侧翼和另一结构(比如绝缘元件上/或中的另一侧翼)之间被夹住，使得该区段在电路基板上粘接、熔焊、钎焊等之前，以这种方式占据关于电路基板的表面水平的特别小的公差。为此可以将构件挤压到电路基板上，而构件的位于侧翼足部区域中的区段通过该过程被夹住且可选地甚至被强制地变形/预紧。特别是构件的该部分可以通过摩擦在侧翼上制动，而构件的其余组成部分继续朝向电路基板移动，直到其最终与电路基板接触且与电路基板电气连接。该电气连接可以特别是利用被布置在电路基板上的焊盘或导体轨道来进行。以这种方式，为了电气绝缘而设置在电路基板上的绝缘元件也可以用于使电气构件在电路基板上的定位变得容易。
7.构件特别是可以包括冲压件，优选导体轨道，用以电气接触电路基板上的预先限定的区域。特别是构件的待布置在侧翼足部区域中的区域被设计成弹性的(特别是弹簧弹性的)，用以在电气构件与电路基板(电气和/或机械地)连接之前，保证构件关于基板的准确定位。换句话说，在制造电子技术组件的过程中电气构件至少部分地(anteilig)沿着侧翼滑动，直到电气构件通过绝缘元件的侧翼到达其在电路基板上的目标位置。侧翼可以例如具有线性形状，用以在电气构件接近电路基板的过程中使摩擦力在路程z上保持恒定。
8.侧翼的长度可以是绝缘元件在z方向上在电路基板的表面上的厚度的至少30％、优选80％或更多。换句话说，侧翼穿过绝缘元件在z方向上的高度的至少30％、优选80％、特别是90％或更多。以这种方式，在电气构件接近电路基板的过程中，相对于电路基板的比较大的初始定位公差可以完全由于绝缘元件的侧翼而被抹去。
9.绝缘元件在电路基板的表面上在侧翼区域中的总厚度可以具有至少10mm、优选20mm、特别优选30mm或在上述值之间的范围中。绝缘元件在电路基板的表面上在侧翼区域中的总厚度取决于选定的侧翼角度与要消除的制造公差和构件公差的共同作用，且在这种情况下大多位于3mm至30mm之间，特别是上述区间中1mm的整数倍。
10.绝缘元件可以被设置为组件中的电气绝缘体。绝缘元件可以被设置用于避免电路基板的上侧面和下侧面之间的泄漏电流。为此，绝缘元件至少在如下表面的区域中环绕电路基板的棱边/切割棱边，在这些表面之间预计在运行情况下会有比较大的电压。可以这样说，绝缘元件围住电路基板，这就是为什么根据本发明的侧翼可以设置在电路基板的不同棱边上，以便当电气构件接近电路基板时，使电气构件在关于电路基板水平的x方向/y方向上移动。侧翼可以被设计成脱模斜面。换句话说，侧翼也可以设置为了方便将绝缘元件从注塑模具中脱模，借助于注塑模具已经将侧翼注塑到电路基板上。可替换地或附加地，侧翼可以是捕捉漏斗或v型槽的组成部分。在这一点上，漏斗不一定被看作是区段式圆锥形的中空形状，而是可以例如包括两个基本上平坦的侧翼，这两个侧翼在关于电路基板表面水平的不同方向上引起电气构件各自的移动，用以将电气构件带入其目标位置。侧翼可以具有相对于z方向5
°
至50
°
、优选10
°
至45
°
、特别是优选12
°
至40
°
之间的角度。在该范围中，即使电气构件相对于电路基板的初始定位不准确，摩擦力也是可以容忍的，而在接合过程中可以充分减少初始定位公差。
11.根据本发明的电子技术组件可以具有附加侧翼，其结合绝缘元件中的侧翼形成漏
斗。附加侧翼的取向可以相对于侧翼例如在电路基板表面上的方位方向上转动。特别是基本上绕z方向转动90
°
的侧翼取向可以引起两个侧翼在共同作用中引起电气构件在x方向和y方向上的定位。
12.在附加侧翼和侧翼之间可以在绝缘元件中设置底面结构，其遮盖电路基板的表面。换句话说，捕捉漏斗或v型槽的底面通过绝缘元件的绝缘材料填充/覆盖。因此，电气构件的顺着侧翼/附加侧翼滑动的结构在接合过程结束时无论如何都不会与电路基板发生电气/机械接触，而是停留在底部结构上。这引起电气构件在其在电路基板上的终端位置上的预紧。可替换地或附加地，电气构件的一结构可以在附加侧翼和侧翼之间被夹住，这在上面已经描述。以这种方式为电气构件提供了类似零公差的定位辅助。这引起了在x方向和/或y方向上的准确定位，甚至在电气构件在与电路基板接触下到达其终端位置之前。
13.根据本发明的第二方面，提出了一种用于制造电子技术组件的方法，如上面结合本发明的第一方面详细描述过的。根据该制造方法首先以绝缘元件包围注塑电路基板。为此，特别是电路基板的边缘区域可以被最初液态或糊状的物质所包围，然后该物质在注塑模具中发泡和/或硬化。在此情况下成形出的绝缘元件可以特别是具有一高度，该高度是电路基板尺寸的最大纵向延伸长度的1/20、优选1/10、特别优选1/5。接下来将电气构件安放到电路基板上，其中，构件在沿着关于电路基板表面的法线方向(z方向)运动的过程中被安放到电路基板上，并通过绝缘元件的与方向z成角度设计的侧翼在一垂直于方向z定向的方向x和/或y上关于电路基板对准。在此情况下电气构件至少部分地沿着侧翼滑动，进而找到通过侧翼预先限定的在电路基板上的终端位置(目标位置)。在这一点上电路基板也可理解为一种构件，其限定电气构件的机械终端位置，而不要求电路基板不得有任何其他部件或导体轨道，电气构件被(部分地)安放在这些部件或导体轨道上。根据本发明的用于制造电子技术组件的方法的特征、特征组合和由它们产生的优点，与上面结合本发明的第一方面已阐述的特征、特征组合和优点明显对应，为了避免重复，请参考上面的阐述。
14.在接下来的步骤中可以将电气构件与电路基板和/或位于其上的导体轨道机械和电气地(特别是电镀地)连接。该连接可以例如通过摩擦焊接和/或烧结和/或钎焊和/或熔焊和/或铆接和/或粘接进行。以这种方式将电气构件带到通过绝缘元件中的侧翼限定的在电路基板上的目标位置且接下来为了其按计划的功能与电路基板连接。
15.根据本发明的第三方面提出了一种电子控制设备，其例如可以被设置和设立用于在车载电气系统使用。电子控制设备包括根据本发明第一方面所述的电子技术组件且特别是根据本发明第二方面所述的方法来制造。电子控制设备可以例如被设计为马达控制设备和/或变速器控制设备和/或网关控制设备。特别是电子控制设备可以可替换地或附加地被设立用于前进运动装置的转向。还优选电子控制设备可以用于在前进运动装置的车载电气系统中进行第一电压水平和第二电压水平之间的功率转换。可替换地或附加地，电子控制设备可以被设计为将电能从三相电能转换为单相电能的功率转换，或反之亦然。
附图说明
16.下面参照附图详细描述本发明的实施例。其中：
17.图1示出了电子技术接触组件的一个实施例的接触部位的示意性俯视图；
18.图2示出了在电子技术接触组件的一个实施例中的电气构件的重叠接触的示意
图；
19.图3示出了在电子技术接触组件的一个实施例中作为接合配对件的两个电气构件的侧视图；
20.图4示出了根据本发明的电子技术组件的一个实施例的透视图；
21.图5示出了根据本发明的电子技术组件的另一个实施例的透视图；
22.图6示出了根据本发明的电子技术组件的另一个实施例的侧视图；
23.图7示出了根据本发明的电子技术组件的另一个实施例的侧视图；
24.图8示出了图6中所示的电子技术组件的部分区域的截面图以及
25.图9示出了根据本发明的用于制造电子技术组件的方法的一个实施例的用于展示流程图的步骤。
具体实施方式
26.图1示出了基板3的俯视图，在基板上布置有用于接触电气构件1、2的接触部位1
′
、2
′
。电气构件1具有电气馈线，其以电气绝缘的方式在用于电气构件2的两个接触部位1
′
、2
′
之间引导穿过。接触部位1
′
、2
′
具有基本上矩形的外形。但它们的角是倒圆的。在接触部位1
′
、2
′
之间设置绝缘沟，绝缘沟的宽度是用于电气构件1、2的接触部位1
′
、2
′
的最短延伸长度的大约1/5至1/7。
27.图2示出了图1中展示的组件在接触部位1
′
、2
′
被电气构件1、2接触之后的俯视图。除其他之外，电气构件1、2在接触部位1
′
、2
′
上的准确定位是必要的，以使得不会无意地桥接接触部位1、2
′
之间的绝缘沟。
28.图3示出了接触组件9(参见图1、图2)的侧视图，图中可见电路基板3之上的电气构件1、2之间的空间关系。在它们各自的(这里未示出)的接触部位1
′
、2
′
上，电气构件1、2例如通过摩擦焊接电气和机械地材料锁合地连接。从接触部位1
′
、2
′
，在近似垂直的方向上从电路基板3提升电气构件1、2的弯曲结构，用以接下来在彼此接近的高度上重新过渡到水平方向上。绝缘元件4被安置到电气构件2的下侧面上，使得电气构件1、2的共同放电(ableitung)不会导致两个电气构件1、2的电气连接。
29.图4示出了根据本发明的第一实施例的电子技术组件10，在该电子技术组件中电路基板3在边缘侧通过绝缘元件4包围注塑。以这种方式通过绝缘元件4使可能存在于电路基板3的上侧面3a上的电压相对于可能存在于下侧面(未示出)上的电压进行电气绝缘。绝缘元件4具有最大高度h，用以提供从上侧面3a至下侧面的相对较大的绝缘距离。这减少了可能的泄漏电流。从绝缘元件4中也成形一桥接件4a，其将电路基板3的彼此对置的棱边相互连接，进而有助于电路基板3的表面3a上的两个区域的电气绝缘。在根据本发明的方法中设置第一侧翼5，其与垂直的在侧翼5的y方向上对置的侧翼形成定位漏斗。沿负的z方向在捕捉漏斗中置入的结构因此到达具体的目标位置，为此无需外部地引导电气构件。换句话说，特别是在y方向上通过侧翼5或通过其限定的捕捉漏斗限定了目标终端位置。这也适用于附加侧翼6，其限定沿x方向下降的斜面。因此附加侧翼可以与(未示出的)相对应的对置侧翼限定待与电路基板3连接的电气构件1、2沿x方向的预先限定的目标位置。关于z轴，侧翼5和附加侧翼6的定向以90
°
沿数学上的负旋转方向彼此定向。这也可以适用于结合侧翼5或附加侧翼6所得出的各自的捕捉漏斗或槽。当然，侧翼5或附加侧翼6也可以在共同的捕捉
漏斗中彼此组合，使得电气构件1、2的一个且同一个结构不仅通过侧翼5也通过附加侧翼6被引导到其终端位置中。各自的捕捉漏斗的底面通过绝缘元件4的形式为底面结构的扁平层覆盖。在这一点上电路基板在表面上是绝缘的。由此可以进一步抑制或减小从电路基板3的表面区域3a向电路基板3的另一表面区域3b的泄漏电流。特别是针对绝缘元件4包括弹性材料的情况，底面结构7可以用于使电气构件1、2相对于电路基板3预紧地引导到其终端位置中。由此可以避免振动导致干扰的噪音。
30.侧翼5或附加侧翼6的宽度可以位于2mm至20mm之间、优选3至15mm之间、特别优选5至10mm之间的范围中。该宽度涉及侧翼5或附加侧翼6的垂直于向下方向走向的尺寸。
31.图5示出了根据本发明的电子技术组件10的一个替换实施例的透视图。由冲压板制成的构件2在此情况下具有两个舌片，这两个舌片相应于结合图3所示的接触组件9被两次地方向相反地直角弯折且与基板3机械和电气地连接。从舌片的竖直区域突出的两个结构2a、2b已经被包括各自的侧翼5的捕捉漏斗引导到相应的目标位置，因此这两个结构在固定之前已经关于x方向和y方向位置准确地定位在电路基板3上。
32.图6示出了图5中所示的组件的截面图，从中示出了绝缘元件4在电气构件2的舌片和电路基板3之间的接触区域中的横截面。换句话说，该截面图是基本上对应于图5中的双箭头x的位置建立的。绝缘元件4的在边缘侧包围嵌接(umgreifen)电路基板3的区域以相对扁平的结构包围嵌接电路基板3的下侧面，而绝缘元件4在电路基板3的上侧面的区域中形成根据本发明的侧翼5，以便引导电气构件2的结构2a、2b并使其基本上无间隙地定位。在x方向上冲压件公差由双箭头x1表示，而模具公差由x2说明。通过确定x1关于x2的尺寸，可以预先限定电气构件2的终端位置的公差。绝缘元件4的居中地布置在电路基板3上的区域具有两个附加侧翼6，这两个附加侧翼结合外部侧翼5引起电气构件2在电路基板3上的准确定位。
33.在y方向上冲压件和磨具体也具有各自的制造公差(样本差异)以及相互的公差。换句话说，冲压件厚度(y1)可以相对于v型槽开口偏差或变化，进而引起或危及准确的定位。
34.图7示出了图5中示出的电子技术组件10的实施例的侧向截面图。在该实施例中电气构件1、2的基本上竖直区段的(未示出的)结构被布置在两个方向相反地倾斜的侧翼5的各自的捕捉漏斗中，进而关于电路基板3被固定。电气构件1从被紧固在导体轨道12上的水平的紧固舌片过渡到上述的基本上竖直的结构中。再一次几乎90
°
的弯曲将电气构件1转移到水平方向上，使其在该区域中平行于电路基板3走向。这也适用于第二电气构件2，但其在其上方水平区域内具有相对于水平方向大约40
°
的升高。两个彼此电气绝缘的导体轨道区段12通过绝缘元件4的一结构彼此分开，使得导体轨道区段12之间的漏电距离相对于(例如在电路基板3的表面上的)水平连接明显被加长。
35.图8示出了图6中介绍的电子技术组件10的左边缘区域的放大视图，从中可见电气构件2的结构2a和电路基板3的下侧面之间的大大加长的漏电距离11。此外电路基板3与绝缘元件4一样被置入到壳体8中。通过将电路基板3以及电气构件2预先定位中壳体8中，在产生绝缘元件4时的注塑过程可以将上述构件固定和/或夹紧和/或粘接在壳体8中。在该情况下优选取消附加的螺钉连接或其他方式的紧固。
36.图9示出了根据本发明的用于制造电子技术组件的方法的一个实施例的步骤。该
电子技术组件可以是电气控制设备的组成部分或被电气控制设备包括在内。在第一步骤100中以绝缘元件包围注塑电路基板。特别是电路基板在边缘侧/棱边侧用绝缘元件包围注塑。绝缘元件可以是发泡塑料或包括发泡塑料。以这种方式也能够借助于绝缘元件使电路基板在其周边被固定。接下来在步骤200中将电气构件安放到电路基板上。该构件在沿方向z(垂直于电路基板的表面)运动的过程中朝向电路基板被引导。为了将操作电气构件的费用尽可能保持得很低，通过绝缘元件的被设计成与z方向成角度的侧翼，使电气构件在垂直于方向z定向的方向x和/或y上关于电路基板对齐。换句话说，如果需要的话，电气构件沿着绝缘元件的侧翼滑动到最接近电路基板的位置，电气构件按计划被保留在这个位置上并与电路基板电气和/或机械地连接。接下来在步骤300中构件与电路基板机械和电气地连接。在此情况下可以采用材料锁合和/或形状锁合和/或摩擦锁合的方法。特别是可以采用电镀连接，可选的是摩擦焊接、钎焊过程或烧结。

技术特征：
1.一种电子技术组件(10)，包括：-电路基板(3)，-电气构件(1、2)和-绝缘元件(4)，其中，所述电路基板(3)用所述绝缘元件(4)包围注塑，所述绝缘元件(4)具有侧翼(5)，所述侧翼相对于一垂直地在所述电路基板(3)的表面上限定的方向z成角度地取向，并且所述构件(1、2)在所述电路基板(3)上被固定在所述绝缘元件(4)的所述侧翼(5)的足部。2.根据权利要求1所述的电子技术组件，其中，所述构件(3)具有冲压件、特别是导体轨道，所述冲压件被设置为：在制造所述电子技术组件(10)的过程中在被固定之前沿着所述绝缘元件(4)的侧翼(5)滑到所述侧翼(5)的足部。3.根据权利要求1或2所述的电子技术组件，其中，所述侧翼(5)的长度被设计为所述绝缘元件(4)在方向z上在所述电路基板(3)的表面上的厚度(h)的至少30％、优选80％、特别是90％。4.根据前述权利要求中任一项所述的电子技术组件，其中，所述绝缘元件(4)在所述电路基板(3)的表面上的厚度(h)在所述侧翼(5)的区域中为至少3mm、优选30mm。5.根据前述权利要求中任一项所述的电子技术组件，其中，所述绝缘元件(4)被设置为所述组件(10)中的电气绝缘体，特别是所述电路基板(3)的第一表面(3a)和所述电路基板(3)的与所述第一表面对置的第二表面(3b)之间的电气绝缘体。6.根据前述权利要求中任一项所述的电子技术组件，其中，所述侧翼(5)-被设计为脱模斜面和/或-是捕捉漏斗或v型槽的组成部分。7.根据前述权利要求中任一项所述的电子技术组件，其中，所述侧翼(5)具有相对于方向z 5
°
至50
°
、优选10
°
至45
°
、特别是优选12
°
至40
°
的角度。8.根据前述权利要求中任一项所述的电子技术组件，其中，设置附加侧翼(6)，所述附加侧翼-与所述侧翼(5)形成漏斗和/或-被布置为相对于所述侧翼(5)基本上以90度绕方向z转动。9.根据权利要求8所述的电子技术组件，其中，在所述附加侧翼(6)和所述侧翼(5)之间-设置所述绝缘元件(4)的底面结构(7)，所述底面结构覆盖所述电路基板(3)的表面和/或-夹住所述电气构件(1、2)的一结构。10.一种用于制造电子技术组件的方法，包括下列步骤：-用绝缘元件(4)包围注塑(100)电路基板(3)，-将电气构件(1、2)安放(200)到所述电路基板(3)上，其中，所述构件(1、2)在沿着一垂直地在所述电路基板(3)的表面上的方向z运动的过程中被安放到所述电路基板(3)上，并通过所述绝缘元件(4)的与方向z成角度设计的侧翼(5)在一垂直于方向z定向的方向x和/或y上关于所述电路基板(3)对准。11.根据权利要求10所述的方法，还包括以下步骤：
‑
机械和电气、特别是电镀地连接(300)所述构件(1、2)与所述电路基板(3)，优选通过摩擦焊接和/或烧结和/或钎焊。12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，所述绝缘元件(4)在按计划使用所述电子技术组件时保留在所述电子技术组件中。13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其中，所述构件(1、2)具有冲压件、特别是导体轨道，所述冲压件沿着所述绝缘元件(4)的侧翼(5)滑动。14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其中，所述侧翼(5)的长度被设计为所述绝缘元件(4)在z方向上在所述电路基板(3)的表面上的厚度的至少30％、优选80％、特别是90％。15.根据权利要求10至14中任一项所述的方法，其中，所述绝缘元件(4)在所述电路基板(3)的表面上的厚度(h)在所述侧翼(5)的区域中为至少3mm、优选30mm。16.根据权利要求10至15中任一项所述的方法，其中，所述绝缘元件(4)被用作所述组件(10)中的电气绝缘体，特别是所述电路基板(3)的第一表面(3a)和所述电路基板(3)的与所述第一表面对置的第二表面(3b)之间的电气绝缘体。17.根据权利要求10至16中任一项所述的方法，其中，所述侧翼-被构造为脱模斜面和/或-是捕捉漏斗或v型槽的组成部分。18.根据权利要求10至17中任一项所述的方法，其中，所述侧翼(5)具有相对于方向z 5
°
至50
°
、优选10
°
至45
°
、特别是优选12
°
至40
°
的角度。19.一种电子控制设备，包括根据权利要求1至9中任一项所述的电子技术组件(10)。

技术总结
提出一种电子控制设备、一种电子技术组件以及一种用于制造电子技术组件的方法。电子技术组件(10)包括：电路基板(3)、电气构件(2)和绝缘元件(4)，其中，所述电路基板(3)用所述绝缘元件(4)包围注塑，所述绝缘元件(4)具有侧翼(5)，该侧翼相对于一垂直地在所述电路基板(3)的表面上限定的方向Z成角度地取向，且所述构件(2)在所述电路基板(3)上被固定在所述绝缘元件(3)的侧翼(5)的足部。元件(3)的侧翼(5)的足部。元件(3)的侧翼(5)的足部。


技术研发人员：W
受保护的技术使用者：罗伯特
技术研发日：2021.10.21
技术公布日：2023/8/14