用于优化汇流条的接合过程的连接系统和方法与流程

1.本发明涉及一种用于优化接合过程的连接系统和方法。


背景技术：

2.在现有技术中已知的是，在所谓的硬开关逆变器中使用功率模块，特别是半桥模块或三相模块。它们通常通过汇流条直接连接到中间电路电容器。这些汇流条通过工具分两步彼此接合，以便能够焊接。在此，在第一步中，将均匀分配的接合力施加到汇流条上，在第二步中，通过再次按压功率模块的接头来建立电子电路的(尤其是功率模块和中间电路电容器的)汇流条之间的配合/锁合(schl
ü
ssig)连接。
3.然而，由于在接合过程中汇流条不受控制的弯曲，在中间电路电容器的浇铸部(verguss)中以及在功率模块的模物料/模塑物料(mold-masse)上出现应力。材料中的这些应力会导致形成裂纹，从而导致材料剥离，并进而导致电子电路的直接故障。在逆变器的整个使用寿命期间形成裂纹也会导致湿气侵入，这同样可能导致损坏和故障。


技术实现要素：

4.因此，本发明的目的是提供一种连接系统和一种方法，该连接系统和方法改进汇流条接合过程。
5.该目的通过具有权利要求1所述的特征的连接系统以及具有权利要求9所述的特征的方法来实现。在从属权利要求、说明书和附图说明中给出了有利的改进方案和实施方式。
6.本发明的主题是一种连接系统，其包括第一电子电路的至少一个汇流条和第二电子电路的至少一个汇流条。
7.根据本发明，所述至少两个电子电路是单独的构件，其中，这些单独的构件能够经由各自的至少一个汇流条彼此连接，其中，第一电子电路的所述至少一个汇流条中的至少一个被机械加工。
8.该连接系统的优点在于，该至少一个汇流条可以在预定位置上弯折。由此所需的接合力降低并且电子电路中出现的应力大大降低。
9.在一设计方案中，所述至少一个汇流条中的至少一个被机械加工，使其形成预定的额定弯折部位(sollknickstelle)。额定弯折部位是在该至少一个汇流条的材料中的如下区域：该区域被设置成使其相比于包围着该区域的材料能够在更小的接合力下弯折。额定弯折部位由此对于至少一个汇流条的几何结构将负载减到最小程度。具有至少一个被这样设计的汇流条的连接系统实现了优化的接合过程。
10.通常，额定弯折部位被设置为第一电子电路的至少一个汇流条中的至少一个汇流条在限定位置上的横截面减小部。通过该减小部能够准确地规定该至少一个汇流条的弯折部位。
11.在改进方案中，所述至少两个电路中的至少一个第一电路是半导体功率模块，所
述至少两个电路中的至少一个第二电路是电容器，尤其是中间电路电容器。因此，在一个实施方案中，本发明例如涉及车辆中的半导体功率模块和中间电路模块或中间电路电容器。由功率模块和中间电路电容器这两个构件的组合构成了所谓的逆变器的换向单元(kommutierungszelle)。逆变器为混合动力车辆和电动车辆中的电机供电。然而，原则上，本发明可以应用于所有功率电子电路/连接技术。在另一实施方案中，所述至少两个电路是通过被焊接的汇流条彼此连接的任意构件或其他构件。
12.在进一步的改进方案中，额定弯折部位设计为汇流条的材料厚度的最小部或者设计为至少局部冲制的穿透部(durchlass)。材料厚度的最小化在此是局部地减小汇流条的直径。
13.在进一步的改进方案中，额定弯折部位包括汇流条的材料厚度的最小部和穿透部的组合。在一个设计方案中，额定弯折部位既具有汇流条的材料厚度或材料强度的减小部也具有至少局部冲制的穿透部。
14.在一个设计方案中，最小部或穿透部被设计为切口、孔、槽、缺口或材料去除部(materialabtragung)。当穿透部设计为切口时，切口例如被构造得直至汇流条的宽度的中间处。在备选设计方案中，切口构造得直至汇流条宽度的四分之一处或直至汇流条宽度的四分之三处。当额定弯折部位设计为至少局部冲制的穿透部时，汇流条沿着所设计的额定弯折部位具有多个矩形、圆形或椭圆形的穿透部或缺口。在将最小部设计为槽的设计方案中，汇流条的材料强度或材料厚度的最小部可以基于材料去除来实现。
15.在一个设计方案中，额定弯折部位包括横向材料去除部和纵向材料去除部的组合。通过向至少一个汇流条的额定弯折部位上施加接合力，使其在由机械加工规定的部位处弯折。
16.在一个设计方案中，额定弯折部位被设置成，提供第一电路的模物料和/或第二电路的浇铸物料(vergussmasse)的均匀的负荷/应力。这样做的优点在于，可以有针对性地预防第一和/或第二电路的材料失效(versagen)。因此，额定弯折部位设置为，提供在关键位置上的均匀的模负荷(mold-beanspruchung)，并进而有针对性地预防材料失效。模负荷是在接合过程中在第二电子电路的浇铸部中或在第一电子电路的模物料、特别是塑料模物料处的应力负荷。材料的纵向削弱和横向削弱尤其可以通过横向材料去除与纵向材料去除的组合来实现，由此可以实现第一电路的模物料和/或第二电路的浇铸物料的均匀负荷，因此可以有针对性地预防材料失效。
17.本发明还涉及一种借助上述连接系统接合两个电子电路的方法。在此，第一电子电路可以是功率模块，第二电子电路可以是中间电路电容器。
18.在此在第一步骤a)中，机械加工第一电子电路的至少一个汇流条，使得在第一电子电路的该至少一个汇流条中产生额定弯折部位。通过引入对至少一个汇流条的机械加工，当施加接合力时在由机械加工确定的部位、即额定弯折部位处出现弯折。
19.在进一步的步骤b)中，将第一电子电路的至少一个被机械加工的汇流条与第二电子电路的至少一个汇流条布置重叠。在此，通常将第二电路的该至少一个汇流条布置在第一电路的该至少一个汇流条上方。
20.在进一步的步骤c)中，既在第一电子电路的区域中也在第二电子电路的区域中将均匀分配的接合力施加到被彼此重叠布置的汇流条上。均匀分配的接合力因此同时施加在
至少两个汇流条区域中。
21.在进一步的步骤d)中，用接合力在形成有额定弯折部位的区域中对汇流条再次施压。因此，利用接合力对第一电子电路(该第一电子电路尤其是功率模块)的至少一个汇流条的额定弯折部位再次施压。
22.在进一步的步骤e)中，至少所述第一电子电路的该至少一个汇流条、但尤其所述两个彼此重叠布置的汇流条在额定弯折部位的区域中变形。通过机械加工尤其将第一电子电路的至少一个汇流条设置为，对应于机械加工所规定的形状来变形。步骤e)可以与步骤d)同时进行。
23.在进一步的步骤f)中，在所述至少两个电路的汇流条之间建立配合连接/锁合连接。步骤f)可以与步骤e)同时进行。
24.该方法的优点在于，生产或组装方法更简单和更便利，且不会在至少一个汇流条中的至少一个与塑料模物料之间形成通常令人担心的裂纹和分层。
25.在该方法的改进方案中，汇流条之间的连接部被焊接。
附图说明
26.基于附图中的实施方案示意性地示出本发明并且参照附图进一步描述本发明，其中相同的部件标记有相同的附图标记。附图示出：
27.图1是根据本发明的连接系统的实施方案的侧视图，
28.图2是图1所示连接系统的另一侧视图，
29.图3a是根据本发明的连接系统的实施方案的剖视图，其中示出了出现的应力，
30.图3b是根据本发明的连接系统的实施方案的另一个剖视图，其中示出了出现的应力，
31.图4a是根据本发明的具有额定弯折部位的实施变型的连接系统的实施方案的剖视图，
32.图4b是根据本发明的具有额定弯折部位的另一实施变型的连接系统的实施方案的另一剖视图，
33.图4c是根据本发明的具有额定弯折部位的另一实施变型的连接系统的实施方案的另一剖视图，
34.图4d是根据本发明的具有额定弯折部位的另一实施变型的连接系统的实施方案的另一剖视图，
35.图5是根据本发明的具有额定弯折部位的另一实施变型的连接系统的实施方案的另一剖视图，其中，额定弯折部位包括横向材料去除部和纵向材料去除部。
具体实施方式
36.图1示出了根据本发明的连接系统10的实施方案的侧视图。在此示出了两个电子电路11、12，其分别具有汇流条13、14。所述两个电子电路11、12相对于彼此布置成，使两个汇流条13、14彼此重叠。第二电子电路12的汇流条14放置在第一电路11的汇流条13上。第一电路11的汇流条13在此设计为弯曲的。
37.汇流条13具有通过引入机械加工在汇流条13上形成的额定弯折部位15。通过机械
加工得到汇流条13的材料强度的至少一个最小部或者汇流条13的材料中的至少一个穿透部，并由此限定了额定弯折部位15。
38.此外，图1示出了用于接合具有两个汇流条13、14的两个电子电路11、12的方法，其中，在第一步骤中将均匀分配的接合力施加到两个汇流条13、14上。在这种情况下，在第一电路11的区域中和第二电路12的区域中向两个汇流条13、14上分别施加接合力。在本实施方案中，第一电子电路11为功率模块，第二电子电路12为中间电路电容器。
39.图2示出了图1中所示的连接系统10的另一侧视图。在此示出了电子电路11、12和汇流条13、14，其中，汇流条13、14通过均匀施加的接合互相压紧。
40.在图2中示出了用于接合具有两个汇流条13、14的两个电子电路11、12的方法的另一个步骤，其中，在该另一步骤中在两个电路11、12中的第一电路11的区域中利用接合力向汇流条13、14上再次施压。
41.这在两个电路11中的第一个电路11的区域中导致汇流条13、14变形。第一汇流条13和第二汇流条14在此都变形。第一汇流条13尤其沿着额定弯折部位15变形。第一汇流条13沿基于机械加工的额定弯折部位15在由机械加工预定的位置处弯折。
42.在此，在两个电路11、12的汇流条13、14之间建立配合连接，从而在功率模块和中间电路电容器之间建立配合连接。
43.图3a示出了根据本发明的连接系统10的实施方案的剖视图，其中示出了电容器中出现的应力。在此尤其示出了汇流条13、14的连接区域中的应力发展。在此仅示出汇流条13、14的一半。
44.在该情况下，应力出现在第一电路11(在此是电容器)的模物料中。材料中的这种应力会导致形成裂纹，这会导致材料剥离，并进而直接导致功率模块故障。裂纹的形成还会导致在整个使用寿命期间湿气侵入，这也可能导致损坏和故障。
45.图3b示出了根据本发明的连接系统10的实施方案的另一剖视图，其中示出了在功率模块中出现的应力。在此示出了汇流条13、14的连接区域中的应力发展。此处仅示出了汇流条13、14的一半。
46.在该情况下，应力出现在第二电路12(功率模块)的浇铸物料中。
47.图4a示出了根据本发明的具有额定弯折部位15的实施变型的连接系统10的实施方案的剖视图。在本实施方案中，额定弯折部位15设计为切口。在本实施方案中，切口延伸直至汇流条的宽度的中心。在备选的实施方案中，切口至少延伸至汇流条宽度的四分之一处或至汇流条宽度的四分之三处。
48.图4b示出了根据本发明的具有额定弯折部位15的另一实施变型的连接系统10的实施方案的另一剖视图。在本实施方案中，额定弯折部位15由多个矩形孔或缺口形成。
49.图4c示出了根据本发明的具有额定弯折部位15的另一实施变型的连接系统10的实施方案的另一剖视图。在本实施方案中，额定弯折部位15由多个圆形或椭圆形的孔或缺口形成。
50.图4d示出了根据本发明的具有额定弯折部位15的另一实施变型的连接系统10的实施方案的另一剖视图。在本实施方案中，额定弯折部位15设计为槽。槽在汇流条的整个宽度上延伸。
51.图5示出了根据本发明的具有额定弯折部位15的另一实施变型的连接系统10的实
施方案的另一剖视图，其中，额定弯折部位包括横向材料去除部和纵向材料去除部。
52.附图标记列表：
53.10 连接系统
54.11 第一电子电路
55.12 第二电子电路
56.13 第一电子电路的至少一个汇流条
57.14 第二电子电路的至少一个汇流条
58.15 额定弯折部位

技术特征：
1.一种用于优化汇流条(13、14)的接合过程的连接系统(10)，包括第一电子电路(11)的至少一个汇流条(13)和第二电子电路(12)的至少一个汇流条(14)，其特征在于，所述至少两个电子电路(11、12)是单独的构件，其中，这些单独的构件能够经由各自的至少一个汇流条(13、14)彼此连接，其中，第一电子电路(11)的所述至少一个汇流条(13)中的至少一个被机械加工。2.根据权利要求1所述的连接系统(10)，其特征在于，第一电子电路(11)的至少一个汇流条(13)中的至少一个被机械加工，使其形成预定的额定弯折部位(15)。3.根据权利要求1所述的连接系统(10)，其特征在于，所述至少两个电路(11、12)中的至少一个第一电路是半导体功率模块，所述至少两个电路中的至少一个第二电路是电容器，尤其是中间电路电容器。4.根据权利要求2所述的连接系统(10)，其特征在于，额定弯折部位(15)设计为汇流条(13)的材料厚度的最小部或设计为至少局部冲制的穿透部。5.根据权利要求2所述的连接系统(10)，其特征在于，额定弯折部位(15)包括汇流条(13)的材料厚度的最小部和穿透部的组合。6.根据权利要求4或5中任一项所述的连接系统(10)，其特征在于，所述最小部或所述穿透部被设计为切口、孔、槽、缺口或材料去除部。7.根据前述权利要求中任一项所述的连接系统(10)，其特征在于，额定弯折部位(15)包括横向材料去除部和纵向材料去除部的组合。8.根据前述权利要求中任一项所述的连接系统(10)，其特征在于，额定弯折部位(15)被设置成，提供第一电路(11)的模物料和/或第二电路(12)的浇铸物料的均匀的负荷。9.一种借助前述连接系统接合两个电子电路(11、12)的方法，包括如下步骤：a)机械加工第一电子电路(11)的至少一个汇流条(13)，并因此在第一电子电路(11)的该至少一个汇流条(13)中产生额定弯折部位(15)；b)将第一电子电路(11)的至少一个被机械加工的汇流条(13)与第二电子电路(12)的至少一个汇流条(14)布置重叠；c)既在第一电子电路(11)的区域中也在第二电子电路(12)的区域中将均匀分配的接合力施加到被彼此重叠布置的汇流条(13、14)上；d)用接合力在形成有额定弯折部位(15)的区域中对汇流条(13、14)再次施压；e)至少所述第一电子电路(11)的该至少一个汇流条(13)、但尤其所述两个彼此重叠布置的汇流条(13、14)在额定弯折部位(15)的区域中变形；f)在所述至少两个电路(11、12)的汇流条(13、14)之间建立配合连接。10.根据权利要求9所述的方法，其中，汇流条(13、14)之间的连接部被焊接。

技术总结
本发明涉及一种用于优化汇流条(13、14)的接合过程的连接系统(10)，包括第一电子电路(11)的至少一个汇流条(13)和第二电路(12)的至少一个汇流条(14)，其中，所述至少两个电子电路(11、12)是单独的构件，其中，这些单独的构件能够经由各自的至少一个汇流条(13、14)彼此连接，其中，第一电子电路(11)的所述至少一个汇流条(13、14)中的至少一个是可机械加工的。本发明还涉及一种用于接合两个电子电路(11、12)的方法。12)的方法。12)的方法。


技术研发人员：P
受保护的技术使用者：奥迪股份公司
技术研发日：2021.11.22
技术公布日：2022/5/25