电子模块

技术领域

本发明涉及一种TML(转移模制引线框)电子模块，特别是用于旋转电机的电子模块，包括用于保持销的包覆成型件。

背景技术

以已知的方式，TML技术用于制造电子模块，例如为电动马达供电的电子模块。

专利申请US2010140786A1提出了一种使用这种TML技术生产的电子模块。

在这种电子模块中，部件安装在轨道上，轨道将控制或功率信号传送给部件。电绝缘体包覆成型在轨道和部件上。电绝缘体例如是环氧类型的热固性树脂。这种电绝缘体尤其在轨道和部件之间提供机械保持。一些轨道延伸出电绝缘体，特别是提供电连接。一些轨道例如用于向电机供电。提供其他轨道或控制销来将控制信号传输到控制模块。控制模块例如是控制板，其平行于电子模块的被电绝缘体覆盖的部分定位，并且与之相距一定距离。因此，控制销在包覆成型的电绝缘体和控制模块之间延伸。

控制销在运输过程中有变形的风险。这使得很难甚至不可能将控制销连接到控制模块。例如，在控制销穿过控制板中的开口中的控制板的情况下，控制销必须相对于控制模块正确定位，如果控制销变形则这是不可能的。

在这种类型的实施例中，还需要观察控制销的端部和控制模块之间的精确定位，以便能够在控制销和控制模块之间进行高质量的焊接或钎焊。控制销的长度、其可能的变形以及控制模块和被电绝缘体覆盖的电子模块部分之间的定位公差使得精确定位变得困难，因此存在导致焊接或钎焊不良的风险。

本发明寻求克服所有或一些这些缺点。

发明内容

本发明涉及一种电子模块，包括:

-电子部件，

-至少两个轨道，用于将控制或功率信号传输到所述部件，

-包覆成型在电子部件上和两个轨道上的第一壳体，以及用于机械地保持两个轨道的第二壳体，第二壳体布置成与第一壳体相距一定距离。

第二保持壳体允许轨道之间的相对保持。由于这种保持，轨道或销的相对定位可能更精确。于是，销和辅助电子模块比如控制模块之间的定位变得更加容易。这种精确的定位尤其使得可以将销插入到辅助电子模块中，而不会有当销插入到辅助电子模块中的连接孔中时扭曲销的风险。

例如，第一和第二壳体仅通过轨道彼此连接。沿着第一壳体和第二壳体之间的轨道的偏移可以提供用于折叠轨道的区域。

第二保持壳体还允许轨道或销的端部相对于辅助电子模块精确定位。这种精确定位有助于销和辅助电子模块之间的电连接。特别地，借助于波峰焊接/钎焊技术，它允许在销和辅助电子模块之间进行高质量的焊接/钎焊。具体而言，这种焊接/钎焊技术要求轨道从模块(这里是辅助电子模块)中的连接孔伸出精确的长度，必须与辅助电子模块进行电连接。轨道伸出的长度例如是1.2mm+/-0.4mm。

辅助电子模块例如是承载电子部件的电路板。电路板包括连接孔，轨道或销插入其中。第二保持壳体使得能够获得轨道的端部相对于电路板的轨道通过其从连接孔露出的面的精确定位。

根据本发明的一附加特征，第二壳体被包覆成型。

包覆成型技术使得可以确保轨道相对于彼此及第二壳体的精确定位。

由第二壳体包覆成型的轨道部分可以包括保持元件，特别是突起和/或凹口和/或折叠，以便改善轨道和包覆成型的第二壳体之间的附接。

根据本发明的一附加特征，第一壳体和第二壳体由相同的材料制成。

以相同材料生产第一壳体和第二壳体使得可以简化电子模块的制造。凭借该特征，可以在单次模制操作中生产第一壳体和第二壳体。

根据本发明的一附加特征，第一壳体和第二壳体的材料是环氧树脂。

根据本发明的附加特征，第二壳体包括用于相对于辅助电子模块定位的装置，特别是用于控制电子模块的控制模块，该电子模块特别是控制板。

定位装置的使用使得可以简化销的制造和成形。具体而言，在没有定位装置的情况下，有必要将销的端部成形，特别是成形为菱形点。由于定位装置的使用，不再需要这种昂贵的成形操作。

根据本发明的一附加特征，定位装置包括在包覆成型的第二壳体中形成的突起。

突起可以用作定位装置。这种解决方案的成本特别低。具体地，定位所需的形状直接在模制第二壳体的操作中获得。

根据本发明的一附加特征，定位装置包括销。

根据本发明的一附加特征，销由与轨道之一相同的材料形成。

以与轨道之一相同的材料生产销使得可以简化制造电子模块的方法。这尤其使得可以避免操纵销，在模制第二壳体的操作中，销可能与轨道成为一体。

根据本发明的一附加特征，定位装置被添加至第二壳体。

根据本发明的一附加特征，第二壳体包括容纳密封件的表面。

在第二壳体上使用密封件使得可以例如在沿着轨道位于第二壳体任一侧的两个区域之间提供密封。例如，密封件可以与分隔这两个区域的支撑壳体的表面接触。借助于这种密封，则可以在这些区域之一中使用保护性凝胶，同时防止凝胶渗透到这些区域中的另一个中。

根据本发明的一附加特征，第二壳体的外周表面能够匹配辅助电子模块所附接到的支撑壳体的漏斗形状。

该特征还使得可以在沿着轨道位于第二壳体任一侧的两个区域之间提供密封。

根据本发明的一附加特征，电子模块包括第二电子部件，第二壳体包覆成型在第二电子部件上。

部件集成使得可以增加电子模块的紧凑性。例如，TML电子模块的壳体总体上可以是平坦形状。除了第一壳体之外，第二壳体的使用可以通过将部件集成到第二壳体中来减小第一壳体的面积，由于可以折叠第一壳体和第二壳体之间的轨道，第二壳体可以位于不同的平面中。

此外，第二壳体可以允许使用例如具有比包覆成型第一壳体的部件更低的耐温性的部件。例如，在第一壳体中的包覆成型部件过热的情况下，在第二壳体中具有用于监控第一壳体中的包覆成型部件以便控制安全装置的部件是有用的。

附图说明

通过阅读本发明的非限制性示例性实施例的以下描述并研究附图，可以更好地理解本发明，其中:

-图1以分解图示出了用于电机的逆变器，包括根据本发明第一实施例的电子模块，

-图2示出了图1的电子模块，

-图3示出了图1的逆变器的局部剖视图，

-图4以局部剖视图示出了用于电机的逆变器，包括根据本发明第二实施例的电子模块，

-图5以局部剖视图示出了用于电机的逆变器，包括根据本发明第三实施例的电子模块，

-图6以局部剖视图示出了用于电机的逆变器，包括根据本发明第四实施例的电子模块，

-图7示出了根据本发明第五实施例的电子模块，

-图8示出了在第一中间制造步骤中的图7的电子模块，

-图9示出了在第二中间制造步骤中的图7的电子模块。

具体实施方式

在所有附图中，相同或执行相同功能的元件具有相同的附图标记。以下实施例是示例。尽管描述涉及一个或多个实施例，但这不一定意味着每个附图标记涉及相同的实施例，或者特征仅适用于一个实施例。不同实施例的单独特征也可以组合或互换，以便创建其他实施例。

图1示出了用于旋转电机的逆变器。逆变器是连接在电源和旋转电机之间的电压转换器，以便在电源的DC电压和旋转电机的相电压之间进行转换。这种逆变器例如用于向马达-发电机提供电能，该马达-发电机通过皮带或电动马达旋转连接到内燃机的曲轴，用于推进电动车辆。

逆变器包括安装在散热器4的热交换表面22上的至少一个电子模块1。散热器4的热交换表面22和电子模块1之间的热交换例如通过直接接触或经由导热膏在散热器4的热交换表面22和电子模块1之间进行。

逆变器还包括支撑壳体3，诸如控制模块2的辅助电子模块附接到支撑壳体3。在图1的示例中，控制模块2是控制板。

支撑壳体3安装在散热器4上。

图2示出了根据本发明的电子模块1的第一实施例。这种电子模块1包括安装在功率轨道5和控制轨道6上的部件，功率轨道5从或向部件传输功率信号，控制轨道6从或向部件传输控制信号。电绝缘体包覆成型在轨道和部件上。该电绝缘体形成第一壳体7。电绝缘体例如是环氧类型的热固性树脂。这种电绝缘体尤其在轨道和部件之间提供机械保持。一些轨道延伸出电绝缘体，特别是提供电连接。功率轨道5例如设置成向电机供电或者从诸如电池的电能源接收电能。控制轨道6或控制销设置成在控制模块2和部件之间传输控制信号。

这些部件例如是可控电子开关19。可控电子开关优选地是晶体管，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，其具有电连接到控制轨道6之一的栅极和电连接到功率轨道5中的两个的漏极和源极。

电子模块1包括第二壳体8。第二壳体8包覆成型在控制轨道6上。第二壳体8布置成与第一壳体7相距一定距离。第二壳体保持控制轨道6。

第二壳体8由与第一壳体7相同的材料制成。因此，第二壳体8例如由环氧型热固性树脂制成。

图3示出了逆变器环境中的电子模块1。

支撑壳体3包括壁24。壁24包括第一面25和与第一面25相对的第二面26。第一壳体7位于第一面25侧。控制模块2位于第二面26侧。

第一孔9形成在壁24中，以允许控制轨道6穿过。

第二孔10形成在控制模块2中，以允许控制轨道6穿过并允许控制轨道6和控制模块2之间的电连接。

控制轨道6可以包括菱形点形状或截头圆锥形状的端部23。这种端部形状使得更容易将控制轨道6插入第一孔9和第二孔10中。

第一孔9可以是例如截头圆锥形，其大底部位于第一面25的水平。这种截头圆锥形使得更容易将控制轨道6插入第一孔9中。

控制轨道6离开第一壳体7，然后穿过第二壳体8。第二壳体8的控制轨道6穿过而露出的面是支承面27。当组装支撑壳体3和电子模块1时，支承面27与支撑壳体3的壁24的第一面25接触。通过以这种方式支承，可以更好地控制与从控制模块2通过第二孔10伸出的控制轨道6的长度相对应的长度H。长度H是控制轨道6的端部23和控制模块的控制轨道6从其露出的面之间的距离。

长度H的精度的这种提高允许控制轨道6和控制模块2之间的电连接得到改善。例如，控制轨道6和控制模块2之间的电连接通过波峰焊接/钎焊来实现。通过更好地控制长度H，可以获得1.2mm+/-0.4mm的优选长度H。

长度H的这种改进是通过减小控制轨道6的端部23和控制模块2之间的尺寸链的长度而获得的。具体地，通过包覆成型制造第二壳体8允许控制轨道6的端部23相对于第二壳体8的位置的良好控制。因为第二壳体8抵靠支承控制模块2的支撑壳体3，所以尺寸链非常短。

控制轨道6在位于第一壳体7和第二壳体8之间的区域中包括适配区域28。该适配区域使得能够增加控制轨道的变形能力，从而避免控制轨道6中以及控制轨道6与第一和第二壳体7和8之间的界面处的显著应力。

图4示出了逆变器环境中根据本发明的电子模块100的第二实施例。该第二实施例类似于第一实施例。

然而，由于逆变器的控制模块2在这里由保持在支撑壳体3中的保护凝胶11保护，并且支撑壳体3包括用于控制轨道6穿过的第一孔9，因此可能需要在控制轨道6和支撑壳体3之间提供密封。

在该实施例中，通过由第二壳体8的外周表面承载的密封件12来实现密封。

支撑壳体包括漏斗13，控制轨道6穿过该漏斗13以与支撑壳体的壁24中的孔9相遇。密封件12的外表面与漏斗13的内表面接触。因此，密封件12在支撑壳体3的漏斗13和第二壳体8之间提供第一密封。由于壳体8包覆成型在控制轨道6上，保护凝胶11不能在第二壳体8和控制轨道6之间流动。因此，在控制轨道6和壳体8之间提供了第二密封。

因此，第一密封和第二密封使得能够确保支撑壳体3和控制轨道6之间的密封。

图5示出了逆变器环境中根据本发明的电子模块101的第三实施例。该第三实施例是第二实施例的变型。

在该第三实施例中，漏斗13的内表面具有锥形d。第二壳体8具有与漏斗13的锥形d的形状相匹配的外表面。支撑壳体3和第二壳体8之间的密封通过漏斗的锥形d和第二壳体8的外表面之间的该形状互补来保证。

在该第三实施例中，上面限定的长度H的控制不是通过支承面27和支撑壳体3的壁24的第一面25之间的接触来提供的，而是通过第二壳体8的外表面和漏斗13的锥形之间的接触来提供的。

图6示出了逆变器环境中根据本发明的电子模块102的第四实施例，这里限于控制模块2，以便使该图更容易理解。

该实施例与第一实施例的不同之处在于，第二壳体8包括定位装置，用于促进控制轨道6插入控制模块2中的第二孔10中。

定位装置还可以有助于将控制轨道6插入支撑壳体3(未示出)。

定位装置包括两个销14和14’。两个销14和14’的一端比控制轨道6长。

为了便于将其插入控制模块2，两个销14和14’例如可以具有成形为菱形点的一端。然后可以避免在控制轨道6上形成菱形点。这可以降低电子模块102的成本。

在第四实施例的一变型中，销14和14’由与第二壳体8相同的材料且同时制成。

在第四实施例的另一变型实施例中，销14和14’是添加的部件，例如由金属制成。第二壳体8包覆成型在销14和14’以及控制轨道6上。

在第四实施例的另一变型实施例中，销14和14’由与控制轨道6相同的材料制成。

图7示出了根据本发明的电子模块103的第五实施例。该实施例类似于本发明的第一实施例。然而，第一电子部件15、第二电子部件16和第三电子部件17电连接到控制轨道6，并且与第二壳体8中的控制轨道6包覆成型。

图7给出了电子部件安装的各种示例。第一电子部件15具有两个连接端子。一个端子电连接到控制轨道6。这种电连接还允许第一电子部件15机械地附接到控制轨道6上。第一电子部件15的另一个端子通过电导体18电连接到另一个控制轨道。电子部件例如是电容器、电阻器或热敏电阻，比如负温度系数(NTC)热敏电阻。

第二电子部件16的两个端子电和机械地连接到两个控制轨道6。第二电子部件16可以是例如电容器、电阻器或热敏电阻，比如负温度系数(NTC)热敏电阻。

控制轨道6也可被中断并形成控制轨道第一部分61和控制轨道第二部分62。第三电子部件17的第一端子电连接到控制轨道第一部分61，第三电子部件17的第二端子电连接到控制轨道第二部分62。第三电子部件17例如是保险丝或分流器。

图8和9示出了电子模块103在其制造的不同步骤。

电子部件被焊接/钎焊到金属板20上，金属板20将所有的功率轨道5和控制轨道6以及用于保持电子模块103的区域29组合在一起。这些保持区域29对于移动未完成的电子模块通过构成其制造方法的各个步骤是有用的。功率轨道5、控制轨道6和保持区域29通过连接区域21彼此连接。

图8示出了金属板20，可控电子开关19、第一电子部件15、第二电子部件16和第三电子部件17已经焊接/钎焊到该金属板20上。

图9示出了处于图8所示状态的电子模块，第一壳体7和第二壳体8已被添加至该电子模块。第一壳体7和第二壳体8优选在单个包覆成型步骤中生产。

在用于制造电子模块103的方法的后续步骤中，保持区域29和连接区域21被切除并与电子模块分离。

在用于制造电子模块103的方法的后续步骤中，功率轨道5和控制轨道6被折叠，以便赋予它们最终形状。例如，控制轨道被折叠90°，以便允许它们插入孔9和孔10中。

在未示出的另一实施例中，第二壳体8包覆成型在功率轨道5上。

在未示出的另一实施例中，第二壳体8仅包覆成型在一些控制轨道6和/或一些功率轨道5上。

根据本发明，所描述的各种实施例的特征可被组合。