CN108029189B - 多功能高电流电路板 - Google Patents

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Abstract

一种多功能高电流电路板包括引导高电流的电流导引层(4)和切换层(3)，至少一个热源(15、21)联接到切换层上，其中，引导高电流的电势引导到切换层(3)中。

Description

多功能高电流电路板
技术领域
本发明涉及一种多功能高电流电路板。由未提前公开的DE 102014 20 7 596.3公知有一种多功能高电流电路板。电路板例如由US 2014/0182898 A1、US 2012/0181067 A1、WO 2014/130030 A1、WO 2015/004952 A1、EP 1715732 A2、DE 102013226513 A1以及WO2015/074814 A1所公知。
发明内容
本发明任务在于改进多功能高电流电路板以及尤其是能够实现改进的热输出。
为了解决该任务给出一种如下的多功能高电流电路板。多功能高电流电路板包括引导高电流的电流导引层和切换层，至少一个热源联接到切换层上。重要的是，引导高电流的电势被引导到切换层中。为此，切换层的两个切换层分层借助多个穿通部直接地接驳到电流导引层的引导高电流的结构上。由此，确保了到至少一个热源上的热低阻抗的接驳。能够实现从至少一个热源到多功能高电流电路板中的热流。确保了至少一个热源的优化的，尤其是分支的且高效的热输出。相对于由现有技术公知的高电流电路板来说，确保了高电流电路板内的优化的热流，在由现有技术公知的高电流电路板中，引导高电流的电势不被引导到切换层中并且因而针对其接驳需要通向电流导引层的微过孔和/或分层连接件。引导高电流的信号必须在高电流电路板中根据现有技术经过分层连接件和/或微过孔，由此，在运行时尤其是由功率开关产生附加热电阻并导致不期望的附加热源。本发明的高电流电路板可以实现优化的热输出设计。多功能高电流电路板可以无损地运行。高电流电路板的使用寿命被提高。高电流电路板在结构空间中尤其可以以受限的主动冷却可能性来运行。可以实现例如在变速器中大多存在的高温应用。多功能高电流电路板是耐热的。
切换层的两个切换层分层与至少一个热源相邻布置、尤其是紧邻布置并且被施加引导高电流的电势。由此，可以附加地降低切换层分层的热阻抗。切换层分层被实施为铜分层。
两个紧邻的切换层分层彼此连接，其中，连接尤其通过至少一个微过孔来实施。通过这两个连接的切换层分层可以提供用于热输出的增大的铜横截面。
本发明具有高电流电路板的有利实施方案。
高电流电路板的如下实施方案是有利的，其中，至少一个热源具有电解电容器和/或功率开关。电解电容器和功率开关是多功能高电流电路板的主要组件。这些组件在高电流电路板上被多种应用。通过将这些组件考虑作为多功能高电流电路板的热源，高电流电路板可以实现广阔的应用范围。
具有被动冷却元件的高电流电路板的实施方案是有利的。被动冷却元件尤其被实施为热导出层。被动冷却元件在本发明意义下是无额外能量成本的冷却件，尤其通过热导引经由导热介质传导到冷却件上。
高电流电路板的如下实施方案是特别有利的，其中，被动冷却元件至少局部利用导热介质接驳到高电流电路板上。也就是说，被动冷却元件局部形成过渡至高电流电路板的过渡面。由此，有助于从高电流电路板经由导热介质到冷却元件上的热导引。被动冷却元件得以高效使用。
高电流电路板的如下实施方案是特别有利的，其中，被动冷却元件直接与至少一个热源和/或与两个切换层分层，尤其是间接地，通过热连接元件连接。从至少一个热源和/或从两个切换层分层到被动冷却元件中的热流得到改善。通过热导引确保了经由被动冷却元件的热输出。
高电流电路板的一个实施方案是特别有利的，其中，热连接元件是灌封料和/或导热介质。由此从至少一个热源进入到被动冷却元件中的热流得到改善。
具有主动冷却元件的高电流电路板的实施方案是有利的。主动冷却元件在本发明意义下尤其是受驱动的冷却元件，受驱动的冷却元件将外部能量用于冷却的运行。主动冷却元件尤其与至少一个热源相邻布置。由此，热输出得以改善。
高电流电路板的如下实施方案是特别有利的，其中，主动冷却元件被实施为冷却水泵。由此，简化了主动冷却元件在高电流电路板中的有利的整合。
高电流电路板的如下实施方案是特别有利的，其中，主动冷却元件通过热连接元件和/或通过被动冷却元件与至少一个热源连接。尤其是，被动冷却元件与主动冷却元件的组合可以实现特别高效的热输出。
附图说明
本发明其他特征、优点和细节由以下结合附图对实施例的说明得到。其中：
图1示出穿过根据本发明的多功能高电流电路板的示意性的横截面图；
图2示出根据另一实施方式的多功能高电流电路板的相应于图1的放大的细节断面；以及
图3示出针对根据图2的高电流电路板的热流的示意图。
彼此相对应的部件在图1至图3中具有相同的附图标记。下面进一步阐述的实施例的细节本身也可以是发明或本发明主题的一部分。
具体实施方案
图1所示的多功能高电流电路板1大致是面式的
Figure GDA0002552844170000041
构件。“面式”意味着长度伸展和宽度伸展均明显大于厚度伸展。尤其是高电流电路板1的长度伸展和宽度伸展至少以系数5，尤其至少以系数10，尤其至少以系数20以及尤其是至少以系数50大于厚度伸展。高电流电路板1的厚度伸展在图1中通过双箭头2表示。
沿厚度方向2，高电流电路板1具有切换层3、电流导引层4和驱控层5。切换层3、电流导引层4和驱控层5确保了高电流电路板的多功能性。尤其是层3、4、5中的每一层都可以实现高电流电路板1的至少一个基本功能，即：切换、电流导引或驱控。
驱控层5具有两个驱控分层6。在驱控分层6之间布置绝缘分层7。绝缘分层7阻止相邻驱控分层6之间的直接的电流流动。绝缘分层7尤其被实施为在两个驱控分层6之间的塑料结构。通过绝缘分层7将驱控分层6沿厚度伸展2彼此电分离。
至少一个驱控构件8接触背离电流导引层4的驱控分层6。驱控分层6本身由现有技术公知。驱控分层6例如利用未示出的、填充铜的微过孔彼此连接。驱控构件8尤其布置在高电流电路板1的自由表面上。驱控构件8可以直接且因而不复杂地接触驱控层5的外驱控分层6。高电流电路板1的驱控得以简化。
电流导引层4具有引导高电流的结构9。引导高电流的结构9尤其具有多个未单个示出的电流导引分层。重要的是，设置有至少两个电流导引分层。有利的是，设置有偶数个电流导引分层。电流导引分层用于从电源输出电流以及将电流输送至电源。电流导引分层尤其被实施为铜分层，并且电流导引分层尤其被实施为厚铜分层。电流导引层4也称为厚铜层或厚铜区域。在两个相邻电流导引分层之间可以布置有绝缘分层7。引导高电流的结构9借助第一隔离分层10相对于驱控层5电磁隔离。引导高电流的结构9结婚组第二隔离分层11相对于切换层3电磁隔离。
切换层3具有两个切换层分层12。切换层分层12通过绝缘分层7彼此电分离。切换层分层12通过多个微过孔13彼此连接。微过孔13被填充铜。通过微过孔13彼此连接的切换层分层12构成具有增大的铜横截面的热输出层。热传导在彼此连接的切换层分层12得以改善。切换层分层12利用多个穿通部14直接地接驳到电流导引层4的引导高电流的结构9上。功率开关15形式的热源联接到彼此连接的切换层分层12上。功率开关15被实施为高压侧(HS)开关。备选地，功率开关15可以被实施为低压侧(LS)开关。功率开关15将切换层4中的切换层分层12的引导高电流的电势与接触未示出的高电流电池，尤其是DC+的接触部连接。
由于两个紧邻的切换层分层12可以被施加承载高电流的电势并且切换层分层12通过微过孔13彼此连接，因此提供了用于热输出的增大的铜横截面。热输出得以改善。
以下阐述高电流电路板16的另一实施方案。高电流电路板16的切换层17在图2中示出。为简明起见，未示出其他结构，尤其是电流导引层4和驱控层5。电流导引层4和驱控层5相应于第一实施例来实施。与第一实施例不同，到切换层17中的高电流电池上的接驳部交替布置。与高电流电池DC+18和DC-19的连接在图2中象征性示出。
与第一实施方式的另一区别是被动冷却元件20，被动冷却元件被实施为热导出层。热导出层20利用导热介质接驳到高电流电路板16上并且有助于热导引。
除了功率开关15之外，在高电流电路板16中设置有电解电容器21作为附加热源。电解电容器21直接联接到连接接口18、19上。通过灌封料22，电解电容器21接驳到被动冷却元件20上。灌封料22充当热连接元件。另一热连接元件是导热介质23，导热介质23尤其布置在高电流电池连接部18、19和被动冷却元件20之间、切换层分层12和被动冷却元件20之间以及功率开关15和被动冷却元件20之间。灌封料22和导热介质23是热连接元件。
与功率开关15和/或电解电容器21相邻布置有主动冷却元件24。主动冷却元件24例如被实施为冷却水泵。主动冷却元件24通过被动冷却元件20接驳到电解电容器21和/或功率开关15上。
功率开关15和电解电容器21是热源。
下面结合图3阐述高电流电路板16运行时导致的热流。在高电流电路板16运行时产生热源，即，电解电容器21和功率开关15产生热。热的流失沿图3中象征性示出的热流方向25进行。主要的热流方向25从热源15、21朝向主动冷却元件24指向。热源15、21尤其在两侧进行冷却。由此，确保了在功率开关15和/或电解电容器21上出现不允许地高的温度。两侧冷却可以通过如下方式实现，即，可以将热水平地经过切换层17中的优化的铜结构沿切换层分层12导出。附加的第二热流通过被动冷却元件20和主动冷却元件24以及尤其是布置在两者之间的导热介质23或灌封料22来确保。
高电流电路板具有优化的导热***。热导出结构一方面通过切换层17中的引导高电流的电势的一体式的实施方案来实现，而且还通过冷却元件20、24的优化的接驳方案来实现。高电流电路板可以用于高温应用和/或在主动冷却受限情况下的电路板应用。
附图标记列表
1 高电流电路板
2 厚度伸展
3 切换层
4 电流导引层
5 驱控层
6 驱控分层
7 绝缘分层
8 驱控构件
9 引导高电流的结构
10 第一隔离分层
11 第二隔离分层
12 切换层分层
13 微过孔
14 穿通部
15 功率开关
16 高电流电路板
17 切换层
18 DC+
19 DC-
20 被动冷却元件
21 电解电容器
22 灌封料
23 导热介质
24 主动冷却元件
25 热流

Claims (12)

1.多功能高电流电路板，所述多功能高电流电路板包括：
a.引导高电流的电流导引层(4)，
b.切换层(3)，至少一个热源(15、21)联接到所述切换层上，
c.其中，所述切换层(3)的两个切换层分层(12)通过至少一个微过孔(13)彼此连接，其特征在于，
d.引导高电流的电势被引导到所述切换层(3)中，
e.所述切换层分层(12)与所述至少一个热源(15、21)相邻布置并且被施加所述引导高电流的电势，并且
f.所述切换层分层(12)借助多个穿通部(14)直接地电接驳到所述电流导引层(4)的引导高电流的结构(9)上。
2.根据权利要求1所述的高电流电路板，其特征在于，所述至少一个热源具有电解电容器(21)和/或功率开关(15)。
3.根据权利要求1或2所述的高电流电路板，其特征在于具有被动冷却元件(20)。
4.根据权利要求3所述的高电流电路板，其特征在于，所述被动冷却元件(20)被实施为热导出层。
5.根据权利要求3所述的多功能高电流电路板，其特征在于，所述被动冷却元件(20)至少局部借助导热介质接驳到所述高电流电路板(1、16)上。
6.根据权利要求3所述的多功能高电流电路板，其特征在于，所述被动冷却元件(20)直接与所述至少一个热源(15、21)和/或与所述两个切换层分层(12)通过热连接元件连接。
7.根据权利要求6所述的多功能高电流电路板，其特征在于，所述热连接元件是导热介质(23)。
8.根据权利要求6所述的多功能高电流电路板，其特征在于，所述热连接元件是灌封料(22)。
9.根据权利要求1或2所述的多功能高电流电路板，其特征在于具有主动冷却元件(24)。
10.根据权利要求9所述的多功能高电流电路板，其特征在于，所述主动冷却元件(24)与所述至少一个热源(15、21)相邻布置。
11.根据权利要求9所述的多功能高电流电路板，其特征在于，所述主动冷却元件(24)被实施为通风器或冷却水泵。
12.根据权利要求9所述的多功能高电流电路板，其特征在于，所述主动冷却元件(24)通过热连接元件和/或通过被动冷却元件(20)与所述至少一个热源(15、21)连接。
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