本發(fā)明涉及一種用于機動車輛的電路裝置以及用于機動車輛的電路裝置在各種應(yīng)用中的用途。

背景技術(shù)：

在機動車輛技術(shù)的領(lǐng)域中增加著的成本壓力導致電子元件也必須適用于各種使用目的。當前的實踐中，特別是在電力電子設(shè)備中，例如在電池管理中、在啟停技術(shù)中以及例如在回收過程中的充電管理中使用個性化的電路裝置。然而這些以適應(yīng)結(jié)構(gòu)空間的方式設(shè)置在電池電纜的區(qū)域中的個性化的電路裝置在研發(fā)中復雜并且因此昂貴。因為必須為每個應(yīng)用研發(fā)與此合適的電路裝置，其單位數(shù)量也不能量化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

這些缺點造成了本發(fā)明的任務(wù)，即，提供一種用于在機動車輛中的電力電子設(shè)備的電路裝置，該電路裝置以這樣的方式模塊化，即，使其可以根據(jù)裝配方式而定地用于各種目的。

該目的根據(jù)本發(fā)明通過根據(jù)權(quán)利要求1的電路裝置以及根據(jù)權(quán)利要求24的電路裝置的應(yīng)用實現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的電路裝置具有至少一個半導體元件。例如，這里可以使用晶體管，例如FETs、MOSFETs、IGBTs、晶閘管或類似元件。根據(jù)本發(fā)明，電路裝置裝配有至少一個半導體元件，其中，裝配優(yōu)選通過SMD((Surface-Mounted-Device)表面安裝器件)技術(shù)進行。

為了多樣化的適用性，必須以這樣的方式構(gòu)造電路裝置，即，在區(qū)別最大的應(yīng)用情況下可以在相同的布局上進行裝配和隨后的電路接通。也即，電路裝置的幾何形狀以及布置盡可能地就許多不同的應(yīng)用情況而言以相同的方式構(gòu)造。特別布設(shè)、尤其是電路板的布置這樣實施，即，自身同樣的布置始終可以在區(qū)別最大的應(yīng)用中使用。這樣的優(yōu)點在于，根據(jù)本發(fā)明的電路裝置可以高產(chǎn)量生產(chǎn)并且可以根據(jù)相應(yīng)的使用目的以半導體元件進行裝配。通過半導體元件的合適的調(diào)控，于是電路裝置可以用于在機動車技術(shù)內(nèi)的不同的應(yīng)用領(lǐng)域?？梢赃@樣實現(xiàn)一致的裝置構(gòu)造，即，設(shè)置一個第一金屬承載板和兩個金屬電路板。

承載板以及電路板用作一個或多個半導體元件的機械載體并且因為它們是金屬的而能非常好地導熱。由此實現(xiàn)了，在電力電子的領(lǐng)域中，對于半導體元件而言足夠好的散熱。因此，可以實現(xiàn)電路裝置例如對于50安培，100安培和更大的電流的載流能力的增加。

特別地，優(yōu)選用作電動汽車或混合動力汽車中的整流器。優(yōu)選地，建議在大于10A的、優(yōu)選大于50A的或大于300A的電流下工作的應(yīng)用中使用。

以電絕緣的方式隔開承載板和電路板。在此可以形成間隙，例如在承載板和電路板之間的氣隙。該間隙也可以填充絕緣材料。

在裝配中，承載板通過至少一個半導體元件與至少其中一個電路板電連接。優(yōu)選地，設(shè)置至少兩個半導體元件并且承載板分別通過至少各一個半導體元件分別與其中各一個電路板電連接。從支承板到電路板的電流路徑分別通過至少各一個半導體元件引導。根據(jù)半導體元件的類型和/或半導體元件的調(diào)控，可以在電路板和承載板之間實現(xiàn)適合于相應(yīng)的使用目的的不同的電路。

已經(jīng)證明，如果半導體元件將承載板和電路板連接從而使承載板和電路板形成電三極時，這種情況下模塊化程度特別高。在運行中，通過半導體元件的適當調(diào)控，以這樣的方式運行電路裝置，即，使得載板和電路板各自可以具有不同的電勢。然而，也可以使電路板短路連接，從而從三極變成兩極。然而，這取決于各個應(yīng)用。然而，布設(shè)總是能夠通過半導體的控制、特別是柵極/基極的控制而實現(xiàn)三極。該控制通過電路板上的導電電路實現(xiàn)并且對于所有應(yīng)用而言布設(shè)優(yōu)選是相同的。

根據(jù)本發(fā)明的三極可以用于各種不同電路中。例如建議在電子電池安全連接端子中使用或為了電子電池安全連接端子而使用電氣的三極。這種電子電池安全連接端子使得可以將電池，特別是B+極與整車電源斷開。在發(fā)生碰撞時，必須將電池與整車電源，特別是起動器電路斷開。為此，必須能夠借助于合適的電力電子元件非?？焖俚厍袚Q電池電纜，并且必要時在電流下切換。根據(jù)本發(fā)明，電路裝置可以以承載板連接到電池電極。至少一個電路板與電池電纜，特別是起動器電纜電連接。在碰撞情況下，可以控制承載板和電路板之間的半導體元件，使得其斷開承載板和電路板之間的電連接。

通過使這兩個電路板在輸出側(cè)短路，由此可以實現(xiàn)電池安全連接端子的載流能力增加。因此，存在從承載板到各一個電路板的兩個電流路徑。在運行期間，電池電流通過這兩個電流路徑流動。在碰撞的情況下，這兩個電流路徑可以彼此斷開或共同地關(guān)閉。

還可能的是，一個電路板與對安全至關(guān)重要的電池電纜連接并且另一電路板與汽車電路的與安全無關(guān)的部分電連接。在碰撞情況下，例如承載板和這兩個電路板中的第一電路板之間的電連接可以由此斷開，從而進行安全至關(guān)重要的切斷。汽車電路的其余部分可以保持連接到電池。

還可以將根據(jù)本發(fā)明的電路裝置用于啟動電流限制。啟動電流限制主要用于啟停技術(shù)領(lǐng)域。在啟動時，必須防止整車電源的電壓的跌落。然而這通常在起動器開始運轉(zhuǎn)時發(fā)生。此時，啟動線圈幾乎引起電池電極的短路并且電池電壓會跌落。然而，必須防止這種情況，即，由于起動器電流過大使得電池電壓跌落到臨界值以下。因此，在啟動時刻必須增加起動器電纜的電阻，這促使對電流的限制。根據(jù)本發(fā)明的三極因此例如通過承載板與電池電極連接。至少其中一個電路板可以與電池電纜連接。在承載板和電路板之間設(shè)置有電阻，該電阻也可以由半導體形成。除了電阻之外，還可以通過半導體元件形成電開關(guān)。在啟動時刻，打開開關(guān)，啟動電流通過電阻流動并受到限制。在啟動之后的短時間內(nèi)，開關(guān)可以閉合，然后啟動電流通過開關(guān)以及電阻流動。

因此可以這樣實現(xiàn)具有幾乎兩倍的載流能力的啟動限流，即，使這兩個電路板都在輸出側(cè)與電池電纜連接。承載板可以與電池電極連接。在承載板和各其中一個電路板之間連接至少一個由半導體元件和電阻組成的開關(guān)。這兩個開關(guān)在啟動情況下打開并且電流通過這兩個電阻從承載板流到電路板。在啟動之后，開關(guān)可以同時關(guān)閉或者串聯(lián)(kaskadiert)相繼關(guān)閉并且然后啟動電流通過一個或兩個開關(guān)和電路板從承載板流動到電池電纜。

同樣在啟動停止技術(shù)中能夠使用的是，電路裝置可以用作汽車電路穩(wěn)定器。這里，例如可以設(shè)置起動器電池以及電源電池。該電路裝置可以用作電池的這兩個正電極之間的Q-二極管。承載板與整車電源電池的正極連接并且至少其中一個電路板與起動器電池的正極連接。在啟動期間，可以打開設(shè)置為承載板和電路板之間的開關(guān)的半導體元件并且啟動電流僅從起動器電池流動到起動器。然后，整車電源電池不通過起動器而負載并保持其電壓。開關(guān)可以在啟動后立即關(guān)閉。

開關(guān)也可以用作Q-二極管。這導致在電源電池和起動器電池之間的補償電流僅能夠在一個方向上流動。

特別地，電路裝置可以這樣運作，即，不必強制性地接通三極的所有三個極。還可以切換一個極并且可以通過適當?shù)难b配和控制來實現(xiàn)不同的功能。

例如如果電池使用到過充保護，則也是這種情況。這例如對于鋰離子電池是必需的。電路裝置可以在電池電極和電池單元的輸出端之間接通。一個電路板與電池單元的輸出端連接并且一個電路板與電池電極連接。承載板一方面通過半導體開關(guān)并且另一方面優(yōu)選通過反并聯(lián)的二極管來與其中各一個電路板連接。根據(jù)開關(guān)的設(shè)置，電流可以例如僅從電池電極流到電池單元或者反過來從電池單元流到電池電極。這實現(xiàn)了對電池單元進行過充保護以及對于電池單元的深度放電而言的保護電路。還可以實現(xiàn)反極性保護。

在工作期間，根據(jù)半導體元件的裝配及其調(diào)控，電路裝置因此提供各種應(yīng)用可能性。當承載板在運行期間帶有三極的第一電勢時，提供多種應(yīng)用。此外，電路板可以承載有三極的兩個不同的并且與第一電勢不同的電勢。

為了形成電三極，建議電路板互相電絕緣。這也可以通過氣隙實現(xiàn)。然而當用作電池安全連接端子以及啟動限流器時，電路板可以優(yōu)選地在輸出端例如通過接觸片互相電短路。然后，電路板顯然具有相同的電勢并且只與承載板的電勢不同。

半導體元件可以設(shè)置為在承載板和其中至少一個電路板之間的開關(guān)或二極管。

優(yōu)選地，半導體元件中的一個是晶體管，例如FET，MOSFET，IGBT或類似元件。特別地，無引線MOSFET證明是有利的。半導體元件優(yōu)選是具有50安培和更高的非常高的安培數(shù)的功率半導體。

根據(jù)一個實施例，建議至少其中一個電路板具有半導體元件的兩個互相電絕緣的觸點并且承載板具有半導體元件的恰好一個觸點。特別是在半導體元件是晶體管的情況下，其具有至少三個觸點，即，基極(例如作為開關(guān)連接端)，發(fā)射極和集電極(例如均作為電源連接端)；或柵極(開關(guān)連接端)和漏極和源極(電源連接端)。此外，在MOSFET中可以設(shè)置優(yōu)選地可以與漏極短路連接的基體連接端。

在電路板上可以實現(xiàn)兩個電勢，即，在電路板的載體材料或基板上的一個電勢以及另一個與之電絕緣的、在電路板的導電電路上的電勢。通過這兩個電勢，使一方面其中一個電源連接端和另一方面開關(guān)連接端可以接觸。開關(guān)連接端優(yōu)選地與電路板上的導電電路連接并且電源連接端可以與電路板的基板或承載板直接產(chǎn)生電接觸。

承載板和電路板優(yōu)選地具有金屬實心材料作為保證其機械穩(wěn)定性的基板。該材料可以具有半導體連接端的電勢，優(yōu)選地具有半導體元件的電源連接端的電勢并且與其短路連接。在這種情況下，即使在運行中也在承載板上存在恰好一個電勢。該電勢是半導體元件的電源連接端的電勢。通過承載板的基板與半導體元件的電源連接件的電短路，可以確保半導體元件的、特別是功率半導體的良好的散熱。承載板不僅用作電連接端，而且同時也用作功率半導體的冷卻體。

如上所述，電源連接端可以與電路板的基板(載體材料)短路連接。由此，半導體元件的開關(guān)連接端可以與設(shè)置在電路板上的導電電路短路連接。因此，可以在電路板上引起兩個電勢，其中，一個電勢是三極的電勢并且在電路板的基板中引導。用于調(diào)控半導體元件的電勢優(yōu)選地不是所述三極的電勢。

此外建議，承載板和電路板之間的機械連接通過半導體元件實現(xiàn)。特別地，承載板和電路板之間的位置關(guān)系優(yōu)選地通過半導體元件限定。

優(yōu)選地，承載板夾芯地設(shè)置在這些電路板之間。也即，承載板在相對的兩面上由電路板包圍。

承載板和電路板沿著表面，優(yōu)選沿著平的面至少基本上互相平行。優(yōu)選地，表面這樣互相平行，從而能夠以半導體元件對承載板或電路板或位于其上的連接區(qū)域和接觸區(qū)域進行SMD裝配。在此，公差優(yōu)選小于1mm。

優(yōu)選地，平的面，即承載板和電路板的寬的表面基本上互相平行地布置。

承載板和/或電路板或其基體本身是形狀穩(wěn)定。優(yōu)選地，它們抗彎曲。當承載板和電路板或基體由實心材料、特別地由單一實心材料組成時，冷卻效果特別有利。

承載板和/或電路板可以至少部分地覆有絕緣層。特別地在此提供阻焊劑。

在電路裝置已經(jīng)以相應(yīng)的半導體元件裝配并且必要時在承載板和電路板之間設(shè)置有其它無源的元件之后，電路裝置可以設(shè)置在殼體中。通過電路板的導電電路允許半導體元件的外部控制。為此，例如提供插接連接端子，通過該插接連接端子可以連接外部控制電路。電路裝置可以封裝在殼體中，其中承載板以及電路板一起封裝在殼體中?？梢詮臍んw中引出承載板和/或電路板的接觸片。這些接觸片使得能夠?qū)⑼獠侩妱葸B接到電路裝置。

承載板和電路板或其基板優(yōu)選地由鋁、銅或其合金制成。銅具有非常好的導電性和高導熱性的優(yōu)點。相反，鋁明顯比銅更輕，這有利于減輕重量的要求。

優(yōu)選地，承載板和電路板首先由共同的金屬基板形成。其可以是扁平的材料，例如帶材或金屬板材。一件式的基板可以首先通過金屬切割方法這樣加工，使得承載板和電路板僅通過基體的薄的接片相互連接?？梢匀サ舫休d板和電路板之間的基板的其余部分。隨后，承載板和電路板可以涂覆絕緣層，例如阻焊劑。在此，接觸區(qū)域、即接觸片片和連接區(qū)域可以開槽，從而可以穿過絕緣層接觸基體。隨后或者也可以在施加絕緣層之前，預(yù)制的基板可以與作為半成品以金屬覆層，例如鍍鎳。在隨后裝配半導體元件之后，接片可以例如以金屬切割的方式移除并且承載板和電路板只通過半導體元件互相機械連接。

為了設(shè)置在承載板和電路板之間的半導體元件的接觸，承載板和/或電路板分別在其端側(cè)末端上具有金屬接觸片。接觸片可以這樣設(shè)置，即承載板的接觸片設(shè)置在承載板的遠離電路板的接觸片的末端上。這意味著，電路板的接觸片可以設(shè)置在電路裝置的端側(cè)的末端上并且承載板的接觸片設(shè)置在相對的端側(cè)末端上。

為了保證良好的接觸，建議接觸片不含絕緣材料并且優(yōu)選同樣鍍錫。這些接觸片像是承載板或電路板一樣由相同的基板構(gòu)成。特別地，接觸片由承載板或相應(yīng)的電路板一件式成型。

在電力電子部件的領(lǐng)域中，在功率半導體存在相當大的溫度波動。這些溫度根據(jù)本發(fā)明通過承載板或電路板散出。為了使承載板和電路板上的溫度對稱，建議將溫度傳導在額外的、優(yōu)選金屬的基體上。在承載板和基板之間，特別是在其與半導體元件相反的側(cè)面上設(shè)置絕緣層。絕緣層防止承載板與電路板的電短路并且優(yōu)選地實施為導熱層。這確保了電路板和承載板之間的溫度對稱性并且能夠?qū)崿F(xiàn)均勻的散熱。

根據(jù)本發(fā)明還提出了電路裝置的用途。根據(jù)本發(fā)明，電路裝置可以在機動車輛內(nèi)的許多不同的設(shè)計方案中使用并且特別是在電池安全端子的領(lǐng)域內(nèi)，用作啟動限流器、汽車電路穩(wěn)定器、Q二極管或防止電池過充的保護器。

在承載板上施加絕緣層，特別是使承載板電絕緣的絕緣涂層。然而，在連接區(qū)域中，承載板沒有絕緣層。

為了將在承載板上設(shè)置的半導體，特別是功率半導體或高功率半導體直接與承載板電接觸并熱接觸，建議承載板在連接區(qū)域中以金屬覆層。金屬層可以在施加絕緣層之前或在施加絕緣層之后形成。

金屬層直接施加到承載板上且隨后用于與半導體的接觸。半導體的觸點在連接區(qū)域的金屬涂層上電接觸。承載板因此用作熱的和電的元件。通過金屬涂層直接用于半導體與承載板的接觸，在半導體和承載板之間確保非常好的熱接觸。承載板直接用作與半導體端子接觸的供電線路并且可以由絕緣層外部的區(qū)域電接觸，例如在接觸片上電接觸。

絕緣層優(yōu)選是阻焊劑，其例如這樣施加以使得連接區(qū)域沒有絕緣層。隨后，可以通過鍍錫以金屬覆層連接區(qū)域。

優(yōu)選地，在金屬層之前，將絕緣層壓在承載板上。

根據(jù)一個實施例，金屬層是錫層。錫層優(yōu)選是大面積地，例如分別以5cm²和0.5mm²之間的連接表面在承載板上施加。

為了機械地支撐半導體并保持電接觸部盡可能不受機械應(yīng)力，建議金屬層基本上平面平行于絕緣層的表面。在這種情況下，圍繞半導體的觸點的非導電區(qū)域可以直接平放在絕緣層上。半導體通常具有大面積的漏極或源極觸點。優(yōu)選地，連接區(qū)域或金屬層在其面積方面應(yīng)當與半導體的觸點的面基本上全等。

在裝配期間，半導體可以直接放置在連接區(qū)域上。非導電區(qū)域、特別是在半導體的邊緣區(qū)域中的非導電區(qū)域可以放置在絕緣層上并且因此半導體的固定特別簡單。此外，在半導體的觸點和金屬涂層之間存在大的接觸面，從而除了良好的電接觸之外，從半導體的觸電到承載板能夠進行良好的熱傳導。

如已經(jīng)提及的，半導體或半導體的觸點通過金屬層與承載板電接觸。承載板可在自由末端上具有用于與電開關(guān)接觸的接觸片。在此例如可以存在用于容納接線片的孔。此外，可以在承載板的末端上設(shè)置電纜接線柱或壓接連接端子，并且這樣電路板可以特別容易地電接觸。

在此需要特別注意的是，實現(xiàn)高的載流能力。因此，優(yōu)選地使用具有至少2.5mm²的導體橫截面的導體來與電路接觸，從而在承載板的末端上的接觸部必須具有這樣大小的接觸面。承載板的導體橫截面也選擇為至少與導體橫截面相應(yīng)，然而優(yōu)選大于所連接的導體的導體橫截面。

優(yōu)選地沿著共同的外側(cè)邊緣，特別是承載板的縱向邊緣，將兩個或更多連接區(qū)域設(shè)置為互相相鄰地并且由絕緣層隔開。特別地，多于兩個互相對應(yīng)的連接區(qū)域可以設(shè)置在承載板的外側(cè)邊緣上。連接區(qū)域也可以設(shè)置在承載板的兩個遠側(cè)的縱向邊緣上。

電路板還具有金屬基板。基板可以與金屬承載板相同。特別地，可以使用相同的材料、相同的導體橫截面和/或相同的形狀因子。這使得有利于電路板的批量生產(chǎn)。

電路板的基板也同樣在至少一個表面上以電絕緣的方式覆層。由此使用的絕緣體可以首先全面地施加在基板的表面上。特別地，可以使用常規(guī)地用作電路板的載體的絕緣體。這可以是塑料片。特別地，由預(yù)浸漬的纖維(德語：vorimpraegnierte Fasern)制成的所謂的預(yù)浸漬層可以用作絕緣體。隨后，在絕緣體上施加導電層。絕緣體和導電層可以與(承載板的)基板全面地壓緊。導電層可以例如是銅層。

以已知的方式，如同在常規(guī)的電路板的制造中常見的，可以由導電層蝕刻出導電電路。

此外可將絕緣層、特別是絕緣涂層施加到絕緣體和導電層上。這也可以同樣是絕緣漆，特別是阻焊劑。這可以在形成導電電路之前或之后進行。

如果還沒有蝕刻掉，可通過銑削或鉆孔穿透絕緣體以及導電層，以便于形成用于基板的接觸區(qū)域。在此，絕緣體的窗口狀的穿孔可以形成接觸區(qū)域。在該接觸區(qū)域中，可以首先暴露基板，以便于隨后在上面形成至少一個接觸片。

為了現(xiàn)在能夠?qū)崿F(xiàn)半導體的接觸部，建議在接觸區(qū)域中，在基體上設(shè)置至少一個金屬接觸片。在此，接觸片與絕緣體和導電層環(huán)繞地隔開。接觸片在此可以至少從絕緣體的平面突出。如果在絕緣體上形成額外的絕緣層、例如絕緣漆，接觸片可以基本上終止在絕緣層的平面中。

為了避免在接觸片和導電層之間形成電接觸，接觸片與導電層完全環(huán)繞地隔開。因此，與傳統(tǒng)的μvias不同，接觸片不適于將導電層的導電電路與基板連接，以使得能夠冷卻導電層的導電電路。相反，基板作為導電元件與接觸片直接接觸并且在接觸片上可以施加電觸點、特別是半導體的電源連接端。與μvias相反的還有，接觸表面以絕緣體的窗口狀的穿孔的形式而成型，從而簡化了其制造。接觸表面通常為單個接觸片的面積的2至10倍，優(yōu)選4至7倍的大小。

特別地，當半導體是SMD元件，并且電源連接端子和開關(guān)連接端子應(yīng)該沿著半導體的共同邊緣通過位于一個平面上的接觸銷接觸時，有利的是，使接觸片基本上平面平行于導電層。在這種情況下，半導體可以施加在接觸片上并同時施加在導電層上。于是，使得相對于導電層或接觸片的扭轉(zhuǎn)或傾斜變困難。在導電層或?qū)щ妼拥膶щ婋娐飞?，可以接觸開關(guān)接觸銷并且接觸片可以與電源接觸銷接觸。

特別地，可以形成多個互相相鄰地設(shè)置的接觸片，每個接觸片分別具有對應(yīng)于半導體接觸銷的接觸面。在半導體上，多個電源接觸銷和開關(guān)接觸銷沿著共同的邊緣設(shè)置。相應(yīng)的電源觸點設(shè)置在遠端的邊緣上。多個設(shè)置在開關(guān)接觸銷側(cè)面的電源接觸銷可以放置在一個接觸片或者多個相鄰設(shè)置的接觸片上并且開關(guān)接觸銷可以放置在導電層上。隨后，可以通過SMD焊接特別相對簡單的接觸。

為了在基板上制造接觸片，可以用光刻膠覆層接觸區(qū)域并且使其隨后可以在接觸片的區(qū)域中以與絕緣體間隔開的方式曝光。在去除光刻膠的曝光的區(qū)域之后，在此暴露承載板。在該區(qū)域上，隨后可以優(yōu)選化學地制造接觸片。在此，光刻膠的或基板的未曝光區(qū)域不施加銅。產(chǎn)生的接觸片因此與絕緣體以及導電層間隔開。

接觸片具有可焊接的金屬表面。如上所述，金屬表面可以例如通過由施加鎳或錫而化學地制造。也可以電鍍鎳或金。在未曝光區(qū)域中化學的施加錫或銀也是可能的?？梢砸恢边M行接觸片的制造，直到其表面平面平行于絕緣層或?qū)щ妼?。在此，平面平行可以理解為接觸片與導電層或與絕緣層的平面具有小于10μm和更小的偏差。

為了實現(xiàn)接觸片與導電層和/或絕緣層的電絕緣，在接觸片和導電層和/或絕緣體之間建議存在間隔或環(huán)形空間。接觸片和導電層和/或絕緣體之間的間隔在此可以在10mm與0.5mm之間的范圍內(nèi)。

接觸墊和導電層和/或絕緣體之間的空間可以不含填充材料。特別地，可以存在氣隙。也可以將絕緣層設(shè)置在該空間中。

如已經(jīng)提到的，電源觸點可以與接觸片連接。為了使優(yōu)選沿著半導體的相同邊緣設(shè)置的相應(yīng)的開關(guān)觸點與導電層接觸，導電層或?qū)щ妼拥膶щ婋娐房梢跃哂羞B接片。連接片具有可焊接的表面并用于連接開關(guān)觸點。

連接片以及接觸片或相鄰的接觸片可以沿著電路板的共同的外側(cè)邊緣設(shè)置。

為了半導體在電路板上的接觸，設(shè)置連接片以及接觸片。通過相鄰地設(shè)置多個接觸銷，接觸片可以接觸半導體的多個電氣相同類型的銷，即電源觸點的多個或所有銷。接觸片可以與半導體的電源接觸銷的一個或多個銷接觸。除此之外，連接片可以與半導體的開關(guān)觸點的銷電接觸。接觸片的焊接區(qū)域以及連接片與半導體的接觸銷互相的距離是相等的。

通過接觸片的金屬層能夠?qū)崿F(xiàn)承載板/電路板和半導體之間的優(yōu)異的電連接和熱連接。在這方面，建議電源觸點通過接觸片與基板電接觸。

可以在導電層上設(shè)置導電電路，特別是由導電層蝕刻的導電電路并且容納控制開關(guān)的至少用于柵極觸點的部分。因此，至少可以直接將用于半導體的控制電路的部分設(shè)置在電路板上。

根據(jù)實施例建議，至少一個連接片和至少一個接觸片設(shè)置在電路板的外側(cè)邊緣的區(qū)域中。特別地，連接片和接觸片沿著電路板的縱向邊緣相鄰地設(shè)置。連接片可以直接設(shè)置在電路板的外側(cè)邊緣上的接觸片旁邊。

為了防止焊接上的半導體的傾斜，建議連接片和接觸片基本上互相平面平行地設(shè)置。連接片和接觸片的焊接區(qū)域成形為使得它們基本上位于同一平面中。

根據(jù)一個實施例建議，基體具有至少1mm，優(yōu)選地至少1.5mm但小于50mm的厚度。還建議，承載板的導體橫截面大于2.5mm²。

電路板的具有連接區(qū)域的外側(cè)邊緣可以平行于承載板的容納接觸區(qū)域的外側(cè)邊緣延伸。這簡化了電路板與承載板通過半導體的機械連接。

附圖說明

下面借助示出實施例的附圖詳細地闡釋本發(fā)明。在附圖中示出了：

圖1示出了承載板的俯視圖；

圖2示出了根據(jù)圖1的承載板的剖面圖；

圖3示出了根據(jù)圖1的承載板的另一剖面圖；

圖4示出了具有接觸片和連接片的電路板的俯視圖；

圖5a示出了根據(jù)圖4的電路板的詳細視圖；

圖5b示出了根據(jù)圖5a的電路板的剖面圖；

圖6示出了根據(jù)圖5a的電路板的剖面圖；

圖7示出了為了裝配而設(shè)置的電路裝置的俯視圖；

圖8示出了已裝配的電路裝置的俯視圖；

圖9示出了在接片被移除之前具有電路板和承載板的整個承載板的俯視圖；

圖10a示出了為了裝配而設(shè)置的電路裝置的俯視圖，該電路裝置具有額外的熱平衡裝置；

圖10b示出了根據(jù)圖10a的剖面圖。；

圖11a-c示出了三極的可能電路的等效電路圖。

具體實施方式

圖1示出了承載板2a。該承載板2a可以是具有超過10安培，優(yōu)選超過300安培的載流能力的高電流承載板。為此，該承載板2a具有金屬基板?；寰哂谐^5mm²，優(yōu)選超過15mm²，特別是超過35mm²的導體橫截面。

在承載板2a的俯視圖中可以看出承載板2a在第一自由末端4a上具有連接片6a。在所示情況中，連接片6a具有能夠用于容納電纜的孔。承載板2a在自由末端4a上例如涂覆有錫，然而特別地不具有絕緣層。

承載板2a的主要部分，特別是大于三分之二的表面是絕緣的并且至少在平側(cè)面上具有絕緣層8。絕緣層8優(yōu)選是印刷在承載板2a上的阻焊劑。這可以例如通過絲網(wǎng)印刷工藝實現(xiàn)。

可以看出，多個連接區(qū)域10a-h中不存在絕緣層8。代替絕緣層8，在連接區(qū)域10a-h中施加金屬層12。金屬層12優(yōu)選是錫層或其他適合于焊接的層。

還可以看出，連接區(qū)域10a-h設(shè)置在承載板2a的相對的側(cè)面邊緣14a，14b上。它們通常是承載板2a的縱向邊緣。

在用絕緣層8壓印承載板2a時，將連接區(qū)域10a-h留空并且隨后施加金屬層12。金屬層12可以形成用于半導體的觸點。在根據(jù)圖2的截面II-II中詳細說明電路板2a的構(gòu)造。

圖2中可以看出，承載板2a具有金屬的基板14。基板14可以由銅或其合金制成。承載板2a還可以具有由鋁或其合金制成的芯，并且涂覆銅，合金或錫。

此外，可以看出，將絕緣層8施加到基板14上。在連接區(qū)域10a-h中，基板14沒有絕緣層8并且施加金屬層12。金屬層12直接施加到基板14上。如圖2所示，可以看出，金屬層12基本上沿著與絕緣層8的表面平面平行的表面延伸。

此外，可以看出，連接區(qū)域10a-h示例性地分別以由四個連接區(qū)域10a，b e，f和10c，d，g，h組成的組互相對應(yīng)地設(shè)置。

圖3示出了根據(jù)圖1的截面III-III。再次看到基板14和絕緣層8。此外可以看出，連接區(qū)域10g設(shè)置在承載板2a的縱向邊緣或外邊緣14a上并且連接區(qū)域10g設(shè)置在承載板2a的縱向邊緣或外邊緣14b上?？梢钥闯?，連接區(qū)域10a，g不直接以縱向邊緣14a，b結(jié)束，而是在層12和縱向邊緣之間保留絕緣層8的相對窄的區(qū)域。該區(qū)域優(yōu)選小于1mm，優(yōu)選小于0.5mm，特別是小于0.1mm。然而，也可能的是，金屬層12到達到縱向邊緣14a，b。

承載板2a適合于連接到晶體管的、特別是以SMD結(jié)構(gòu)的高功率晶體管的漏極或源極觸點。這種晶體管在其底面上具有大面積的源極或漏極觸點，其可以與金屬層12焊接。由于金屬層12優(yōu)選地基本上與源極或漏極觸點的表面全等，因此其可以大面積地平放在連接區(qū)域10上并且除了發(fā)生良好的電接觸之外還產(chǎn)生了從半導體通過其漏極或源極觸點到基體14中的熱能的良好的熱導出。

圖4示出了電路板2b，其同樣具有自由末端4b和連接片6b。自由末端4b和連接片6b與自由末端4a和連接片6a相應(yīng)地設(shè)計。此外，可以看出，將絕緣體16，例如塑料、預(yù)浸料或類似材料施加到電路板2b上?？梢詫⒃摻^緣體16與導電層一起壓到金屬基板24上。隨后，可以通過曝光并蝕刻由導電層產(chǎn)生導電電路18。導電跡電路18與絕緣體16上的電路拓撲結(jié)構(gòu)相應(yīng)地延伸并且用于連接電力電子器件(未示出)。

朝向外側(cè)邊緣24a，可以設(shè)置接觸片20和連接片22。特別地，連接片22可以與導電電路18直接接觸。接觸片20設(shè)置在絕緣體16的窗口狀的穿孔21中。在該穿孔21中首先露出基板24。在形成接觸片20之后可以隨后施加絕緣層8。在穿孔21中，接觸片20通過絕緣間隙、特別是氣隙與絕緣體16以及導電電路18或?qū)щ妼娱g隔開?？梢钥吹?，在穿孔21中設(shè)置多個接觸片20。直接鄰近穿孔21，在絕緣體16上，可以設(shè)置對應(yīng)于接觸焊盤20的連接片22。接觸片20以及連接片片22的數(shù)量可以與功率半導體的接觸引腳的數(shù)量相應(yīng)的方式選擇。特別地，為了熱導出，晶體管具有多個導體接觸銷和恰好一個開關(guān)接觸銷。開關(guān)接觸銷可以與連接片22連接并且導體接觸銷可以與接觸片20連接。

為了防止接觸片20與連接片22電短路，接觸片20的導電區(qū)域必須與導電電路18絕緣。為此，在絕緣層16以及導電層壓到基板24上之后，銑削出或鉆出分別與連接片22對應(yīng)的、直到基板24的穿孔21。接著，可以在穿孔21中將光刻膠曝光。曝光的區(qū)域可以對應(yīng)于接觸片20的面。去除光刻膠的該區(qū)域并且然后直接在承載板24上例如以化學的方式構(gòu)造接觸片。這種結(jié)構(gòu)在圖5a和圖5b中在細節(jié)23中示出。

圖5b示出了橫截面Vb-Vb中的細節(jié)23。圖5b示出了可以與金屬基板14相應(yīng)地設(shè)計的金屬基板24?？梢詫⒔^緣體16和未示出的導電層壓到基板24上。隨后，可以將導電層曝光并蝕刻，從而在絕緣體16上形成導電電路18。

例如通過鉆孔或銑削在穿孔21中去除絕緣體16。在穿孔21中同樣可以例如通過鉆孔或銑削或者特別是通過蝕刻去除導電層。隨后，在穿孔21內(nèi)部，可以通過熱和/或電鍍工藝將至少一個接觸片20設(shè)置到基板24上?？梢钥吹?，成型穿孔21使得接觸片20與絕緣體16間隔。此外，不存在用于導電層的觸點并且也沒有與導電電路18的接觸。在接觸片20形成后，也可以在穿孔21的區(qū)域中施加絕緣層8，特別是也可以除了末端4b之外施加在電路板2b的其余部分上。

能夠通過曝光并和蝕刻導電層制造的連接片22與導電電路18處于接觸。接觸片20和連接片22以可焊接的方式覆層和/或由可焊接的材料形成?？梢钥闯?，接觸片20在其指向外的表面上基本上平行于絕緣層16并且優(yōu)選地平面平行于導電電路18和連接片22。

圖5a示出了細節(jié)23的俯視圖?？梢钥闯觯诖┛?1中設(shè)置多個與絕緣體16間隔的接觸片22。在穿孔21中去除絕緣體16并且基板24的金屬可以直接覆層。還可以看出，連接片22設(shè)置在穿孔21的側(cè)面。

圖6中示出了圖5a的橫截面VI-VI。相應(yīng)于金屬層12，接觸墊20也對應(yīng)于外側(cè)邊緣或縱向邊緣24a，但是優(yōu)選地通過絕緣體16的接片與它們間隔開。該接片相應(yīng)于附圖3地非常窄，優(yōu)選小于1mm。還可以省略接片并且接觸片20可以直接在縱向邊緣24a處終止。

根據(jù)圖1和圖4制造的承載板2a和電路板2b通過氣隙28互相間隔地設(shè)置。在此，如圖7所示，承載板2a夾心式地夾在兩個電路板2b之間并通過氣隙28隔開。縱向邊緣14a面向第一電路板2b的縱向邊緣24a并且縱向邊緣14b面向第二電路板2b的縱向邊緣24a。此外，金屬涂層12以及接觸片20和連接片22沿著縱向邊緣14a，24a或14b，24a以與接觸片6a，6b相同的距離設(shè)置。這使得當承載板2a設(shè)置在電路板2b之間時，則金屬涂層12分別朝向接觸片20和連接片22。

根據(jù)圖7設(shè)置的承載板2a和電路板2b然后輸送到裝配裝置并裝配晶體管30。如圖8所示，承載板2a和電路板2b之間的氣隙28通過晶體管30機械的和電氣的橋接。

晶體管30在其一側(cè)上具有漏極連接端30a。漏極連接端優(yōu)選地大面積地設(shè)置在晶體管30的底面上。漏極連接端30a通過焊接技術(shù)焊接到金屬層12上。在相對的側(cè)面，晶體管30裝配有一個柵極接觸銷30b和五個源極接觸銷30c。柵極接觸銷30b通過焊接與連接片22連接。源極接觸銷30c通過焊接與接觸片20連接。通過將晶體管30焊接到金屬層12上或者接觸片20上和連接片22上，進行承載板2a到電路板2b的機械固定。

可以這樣理解，導電電路18可以用于使柵極接觸銷30b的控制電子部件接觸。還可以進行雙面的裝配，因此在電路板的頂面和底面設(shè)置半導體。

圖9示出了金屬基板34。其中可以形成基板14和基板24。這可以例如通過在基板34中銑削出相應(yīng)的間隙36來實現(xiàn)?？梢钥闯觯?4是一體的并且基板14和34通過接片38互相連接并且與基板34機械連接。

這樣加工基板34，即如上所述在基板14上形成金屬層12并且在基板24上形成接觸片20和連接片22。隨后或之前，間隙36可以設(shè)有基板34中的接片38。

可以看出，承載板2b設(shè)置在電路板2b之間并且在此分別通過間隙36間隔開。接觸片6b設(shè)置在承載板2a的遠離接觸片6b的末端上。金屬層12與各個電路板2b的連接片22和接觸片20相對。

可以這樣理解，金屬層12的概念是指在基板14上形成接觸部或連接部，特別是焊接連接部。

如圖9所示，例如可以通過SMD進行裝配。至少一個晶體管30可以一方面與金屬涂層12焊接，另一方面與接觸片20和連接片22焊接。在焊料硬化之后，晶體管30將電路板2b與承載板2a機械地和電氣地連接?？梢砸瞥悠?8。于是承載板14和24之間的唯一的機械和電氣連接由晶體管30形成。

圖10a示出了未裝配的根據(jù)圖9的電路裝置。除了承載板2a的基體14和24和電路板2b之外，還設(shè)置基板40，該基板也同樣優(yōu)選地由金屬制成并且應(yīng)當實現(xiàn)熱對稱。為此如圖10b所示，基板40設(shè)置在電路板2b和承載板2a的下面。可以看出，由導熱體、例如熱膏構(gòu)成的絕緣體42在基板14,24和基板40之間形成。如果半導體30在操作中具有熱損失并且基板14,24升溫，則熱能從基板14,24傳遞到基板40。由此改善了半導體30的冷卻并且通過基板40盡可能地均衡溫度。

圖11a-c示出了根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的可能的等效電路圖?？梢钥闯?，電路裝置成型為具有極A，B和C的三極。極A的分接可以在承載板2a的接觸片6a上進行。極B的分接可以在第一電路板2b的接觸片6b上。極C的分接可以在第二電路板2b的接觸片6b上進行。

根據(jù)圖11a，在極A和分別的B和C之間形成開關(guān)44。這可以分別通過晶體管30實現(xiàn)。極A和極B或極C之間的各個電流路徑通過開關(guān)44保障。為了在電池安全連接端子(SBK)中使用，，極A可以例如夾到電池的B+極。極B或C中的至少一個可以與起動器電纜連接。在碰撞的情況下，可以打開開關(guān)44，并且起動器電纜因此可以與電池分開。如果極B和C短路，則SBK的載流能力可以加倍。

圖11b示出了在啟動限流器(SEB)中的應(yīng)用。極A與電池的B+極相連。極B可以與起動器電纜連接。電阻器46可以設(shè)置為與開關(guān)44并聯(lián)。電阻器也可以設(shè)置在接觸片20上和在承載板2a和電路板2b之間設(shè)置在層12上。在啟動時刻，打開開關(guān)44，電流只能通過電阻器從電池流向起動器。由此限制電流。在啟動器第一次起動之后，開關(guān)44閉合并且電池與起動器連接。為了增加啟動功率，可以可選地設(shè)置另一個電阻器46(虛線表示)，該電阻器設(shè)置在極A和極C之間。如果極B和C都與起動器電纜連接，則通過各個電阻的啟動電流減半。

圖11c示出了其中例如設(shè)置了開關(guān)44和二極管48的應(yīng)用。二極管也可以通過層12上和接觸片20在承載板2a和電路板2b之間設(shè)置上。如果極A與起動器電池連接并且極B與汽車電路電池連接，則開關(guān)可用作Q二極管。當啟動時，只要打開開關(guān)44，來自電源電池的電流就不能流向起動器?？蛇x地，可以設(shè)置另一二極管48(虛線)，從而使開關(guān)的載流能力加倍。

根據(jù)圖11c的電路也可以用于保護電池單元。極C可以連接到例如電池單元的正極。極B可以連接到電池的正極。極A不與外部接觸。

如果開關(guān)44b閉合并且開關(guān)44c斷開，則可以對電池單元充電。然后來自極B的充電電流可以通過二極管48c流到電池單元。防止電池極性接反。當放電時，可以閉合開關(guān)44c并且可以打開開關(guān)44b。電流可以通過二極管48b從電池單元流向電池電極。防止電池極性接反。

為了簡潔的目的沒有詳細描述根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的其他應(yīng)用。根據(jù)裝配和控制而定，可以以相同的構(gòu)造實現(xiàn)不同的電路。