[发明专利]集成电子开关元件的印刷电路板元件、功率变换器以及制造印刷电路板元件的方法

说明书

一种印刷电路板元件(LP)，具有：至少一个电子开关元件(12.1、12.2、12.3)，集成在该印刷电路板元件(LP)中，该开关元件包括在印刷电路板元件(LP)的层序列中形成的两个半导体开关(14、16)；以及至少两个汇流排(20、22、24)，形成为与半导体开关(14、16)接触，其中汇流排(20、22、24)在印刷电路板元件(LP)的层序列中被基本设置为一个位于另一个上方；以及至少一个中间电路电容器(C；C1、C2、C3、C4)，被配置在两个汇流排(20、22)之间，被引入印刷电路板元件(LP)的层序列中。

技术领域

本发明涉及开关领域，具体涉及将有源半导体开关元件作为电子开关元件集成在印刷电路板元件中的快速开关。本发明还涉及功率变换器和用于制造印刷电路板元件的方法。

背景技术

已知用于操作混合动力或电动车辆的电机的功率变换器可以将可用的直流电转换成用于电机操作的相电流。此外，从具有至少两个半导体断路器的功率模块来构造功率变换器是众所周知的(参见例如专利号为DE 100 37 379 B4和DE 10 2007 046 969 B3的德国专利文件)。从DE 10 2013 207 507 B3中可以知道用于功率变换器的功率模块的分层结构。在印刷电路板中形成的这种功率变换器，通常使用陶瓷电容器，例如多层陶瓷电容器(MLCC)作为中间电路电容器。

发明内容

由此，本发明提出了具有权利要求1的特征的印刷电路板元件，具有权利要求10的特征的功率变换器和用于制造具有权利要求12的特征的印刷电路板元件的方法。

本发明的基本思想在于，当在印刷电路板元件中形成集成的电子开关元件，例如半桥时，将插入式中间电路电容器引入印刷电路板元件的层序列中，例如，以基本垂直的方式或以基本水平的方式引入。正如开头已经提到的，这种中间电路电容器通常是陶瓷电容器，其具有陶瓷电容主体和设置在陶瓷电容主体上相对位置的连接区域。通常，这些电容器作为填充部件水平地安装在印刷电路板的表面并被焊接。

根据本发明，这些电容器现被集成在印刷电路板元件中。这可以用例如垂直“竖立”的方式完成。关于电容器的方向，垂直意味着在当前情况下从一个连接区域延伸到相对的连接区域的电容器轴基本上垂直于印刷电路板元件的延展面。在水平布置中，所描述的电容器轴又基本上平行于印刷电路板元件的延展面。

在本发明内容中，印刷电路板元件原则上应理解为意指任何类型的印刷电路板状的层状结构，其能够独立地用作印刷电路板，作为互连的模块(例如在冷却元件上的)或者用于能够嵌入较大印刷电路板的中间产品(半成品)。

因此，本发明提供了一种印刷电路板元件，其具有至少一个集成在印刷电路板元件中的电子开关元件。集成的电子开关元件包括引入印刷电路板元件的层序列中的两个半导体开关。为了接触连接半导体开关，提供了两个汇流排，这两个汇流排在印刷电路板元件的层序列中基本上以一个在另一个之上的方式运行。插入到印刷电路板元件的层序列中的中间电路电容器设置在两个汇流排之间。中间电路电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。

由于汇流排以基本上一个位于另一个之上的方式设置，因此本发明可以减小电感，并且由于电容器的垂直或水平引入以及由此形成的正/负连接区域一个位于另一个之上，从而可以基本上使得由寄生电感引起的电压尖峰最小化。此外，在接触连接面积增加的同时，每个组件/电容器的空间需求的减少与本发明有关。因此，本发明实现了电子开关元件的(与传统布置相比)低电感的配置。相关的节省空间的设计有利于将开关元件集成到印刷电路板中以形成可靠的渠道，特别是在机动车辆领域中用于电动机。

根据本发明，至少一个中间电路电容器能够被设置在印刷电路板元件的芯层中，并且通过第一连接区域指向芯层上方的汇流排，以及通过第二连接区域指向芯层下方的汇流排(垂直或竖立设置)。作为替代方案，至少一个中间电路电容器能够被设置在印刷电路板元件的芯层中，并且通过第一连接区域以及通过第二连接区域指向芯层上方或下方的汇流排(水平或平行设置)。