DE102020211423A1

DE102020211423A1 - Process for manufacturing an inverter, positioning aid and inverter

Info

Publication number: DE102020211423A1
Application number: DE102020211423.4A
Authority: DE
Inventors: Ivonne Trenz; Michael Kohr
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2020-09-11
Filing date: 2020-09-11
Publication date: 2022-03-17
Also published as: CN114172387A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Inverters für einen elektrischen Antrieb eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs, umfassend die Schritte:
- Bereitstellen mindestens eines Halbbrückenmoduls (10) mit externen Anschlusskontakten (11, 12),
- Bereitstellen eines Kühlkörpers (20),
- Positionieren und Ausrichten des mindestens eines Halbbrückenmoduls (10) auf dem Kühlkörper (20),
- Verbinden des mindestens eines Halbbrückenmoduls (10) mit dem Kühlkörper (20) mittels Lötens oder Sinterns,
- Elektrisches Kontaktieren zumindest eines Teils der externen Anschlusskontakte (11, 12).
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das mindestens eine Halbbrückenmodul (10) mittels einer auf dem Kühlkörper (20) verbleibenden Positionierungshilfe (30) positioniert und ausgerichtet wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechende Positionierungshilfe (30) und einen entsprechenden Inverter.

The invention relates to a method for producing an inverter for an electric drive of an electric vehicle or a hybrid vehicle, comprising the steps:
- Providing at least one half-bridge module (10) with external connection contacts (11, 12),
- providing a heat sink (20),
- Positioning and aligning the at least one half-bridge module (10) on the heat sink (20),
- connecting the at least one half-bridge module (10) to the heat sink (20) by soldering or sintering,
- Electrical contacting of at least some of the external connection contacts (11, 12).
The method according to the invention is characterized in that the at least one half-bridge module (10) is positioned and aligned by means of a positioning aid (30) remaining on the heat sink (20). The invention also relates to a corresponding positioning aid (30) and a corresponding inverter.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Inverters für einen elektrischen Antrieb eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine Positionierungshilfe zum Positionieren und Halten mindestens eines Halbbrückenmoduls gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 6 sowie einen Inverter für einen elektrischen Antrieb eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 11.The invention relates to a method for producing an inverter for an electric drive of an electric vehicle or a hybrid vehicle according to the preamble of claim 1, a positioning aid for positioning and holding at least one half-bridge module according to the preamble of claim 6 and an inverter for an electric drive of an electric vehicle or a hybrid vehicle according to the preamble of claim 11.

Im Stand der Technik sind reine Elektrofahrzeuge sowie Hybridfahrzeuge bekannt, welche ausschließlich bzw. unterstützend von einer oder mehreren elektrischen Maschinen als Antriebsaggregate angetrieben werden. Um die elektrischen Maschinen solcher Elektrofahrzeuge bzw. Hybridfahrzeuge mit elektrischer Energie zu versorgen, umfassen die Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge elektrische Energiespeicher, insbesondere wiederaufladbare elektrische Batterien. Diese Batterien sind dabei als Gleichspannungsquellen ausgebildet, die elektrischen Maschinen benötigen in der Regel jedoch eine Wechselspannung. Daher ist zwischen eine Batterie und eine elektrische Maschine eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs üblicherweise eine Leistungselektronik mit einem sog. Inverter geschaltet.Purely electric vehicles and hybrid vehicles are known in the prior art, which are driven exclusively or in support of one or more electric machines as drive units. In order to supply the electric machines of such electric vehicles or hybrid vehicles with electric energy, the electric vehicles and hybrid vehicles include electric energy stores, in particular rechargeable electric batteries. These batteries are designed as DC voltage sources, but the electrical machines usually require an AC voltage. Therefore, power electronics with a so-called inverter are usually connected between a battery and an electric machine of an electric vehicle or a hybrid vehicle.

Derartige Inverter umfassen üblicherweise Halbleiterschaltelemente, die typischerweise aus Transistoren gebildet sind. Dabei ist es bekannt, die Halbleiterschaltelemente in unterschiedlichen Integrationsgraden bereitzustellen, nämlich entweder als diskrete Einzelschalter mit einem geringen Integrationsgrad, jedoch hoher Skalierbarkeit, als Brückenmodule mit einem hohen Integrationsgrad, jedoch geringer Skalierbarkeit, sowie als Halbbrückenmodule, die hinsichtlich Integrationsgrad und Skalierbarkeit zwischen Einzelschaltern und Brückenmodulen rangieren.Such inverters typically include semiconductor switching elements typically formed of transistors. It is known to provide the semiconductor switching elements in different degrees of integration, namely either as discrete individual switches with a low degree of integration but high scalability, as bridge modules with a high degree of integration but low scalability, and as half-bridge modules, which in terms of degree of integration and scalability between individual switches and bridge modules rank

In der DE 10 2006 050 291 A1 wird eine elektronische Baugruppe beschreibt, die einen Halbleiterleistungsschalter und eine Halbleiterdiode umfasst. Dabei umfasst eine untere Seite des Halbleiterleistungsschalters einen auf ein Chipfeld eines Trägerstreifens montierten Ausgangskontakt und eine obere Seite des Halbleiterleistungsschalters umfasst einen Steuerungskontakt und einen Eingangskontakt.In the DE 10 2006 050 291 A1 describes an electronic assembly that includes a semiconductor power switch and a semiconductor diode. In this case, a lower side of the semiconductor power switch comprises an output contact mounted on a die pad of a leadframe and an upper side of the semiconductor power switch comprises a control contact and an input contact.

Die noch unveröffentlichte DE 10 2019 220 010.9 - deren Offenbarung in die vorliegende Patentanmeldung vollständig einbezogen sein soll - beschreibt ein Halbbrückenmodul, bei dem die Signalanschlüsse und die Leistungsanschlüsse alle an einer gemeinsamen Seite des Substrats angeordnet sind und von einer Moldmasse umgeben sind. Die Leistungsanschlüsse und die Signalanschlüsse sind allesamt von der gemeinsamen Seite des Substrats aus zugänglich, derart, dass sich die Leistungsanschlüsse und die Signalanschlüsse von der gemeinsamen Seite des Substrats aus gesehen durch die Moldmasse hindurch erstrecken und aus ihrer Durchtrittsrichtung durch die Moldmasse gesehen innerhalb einer von dem Substrat aufgespannten Grundfläche angeordnet sind.The as yet unreleased DE 10 2019 220 010.9 - the disclosure of which should be fully incorporated into the present patent application - describes a half-bridge module in which the signal connections and the power connections are all arranged on a common side of the substrate and are surrounded by a molding compound. The power connections and the signal connections are all accessible from the common side of the substrate, such that the power connections and the signal connections extend through the molding compound, viewed from the common side of the substrate, and, viewed from their direction of passage through the molding compound, within one of the Substrate spanned base are arranged.

Die bekannten Inverter sind jedoch dahingehend nachteilbehaftet, als dass die von ihnen umfassten Halbbrückenmodule mittels Lötens oder Sinterns auf einem gemeinsamen Kühlkörper angeordnet werden. Dabei kann es beispielsweise vorkommen, dass einzelne Halbbrückenmodule während des Lötens bzw. Sinterns unbeabsichtigt ein Stück weit verschwimmen bzw. geringfügig ihre Position ändern, was in Folge wiederum zu Problemen bei der Kontaktierung ihrer Anschlüsse, insbesondere ihrer Signalanschlüsse führen kann.However, the known inverters have the disadvantage that the half-bridge modules they include are arranged on a common heat sink by means of soldering or sintering. It can happen, for example, that individual half-bridge modules unintentionally blur a bit or change their position slightly during soldering or sintering, which in turn can lead to problems in contacting their connections, in particular their signal connections.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Inverters für einen elektrischen Antrieb eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs vorzuschlagen.It is an object of the invention to propose an improved method for producing an inverter for an electric drive of an electric vehicle or a hybrid vehicle.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren zur Herstellung eines Inverters für einen elektrischen Antrieb eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.According to the invention, this object is achieved by the method for producing an inverter for an electric drive of an electric vehicle or a hybrid vehicle according to claim 1 . Advantageous refinements and developments of the invention emerge from the dependent claims.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Inverters für einen elektrischen Antrieb eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs, umfassend die Schritte:

- Bereitstellen mindestens eines Halbbrückenmoduls mit externen Anschlusskontakten,
- Bereitstellen eines Kühlkörpers,
- Positionieren und Ausrichten des mindestens eines Halbbrückenmoduls auf dem Kühlkörper,
- Verbinden des mindestens eines Halbbrückenmoduls mit dem Kühlkörper mittels Lötens oder Sinterns,
- Elektrisches Kontaktieren zumindest eines Teils der externen Anschlusskontakte.

The invention relates to a method for producing an inverter for an electric drive of an electric vehicle or a hybrid vehicle, comprising the steps:

- Provision of at least one half-bridge module with external connection contacts,
- provide a heat sink,
- Positioning and aligning the at least one half-bridge module on the heat sink,
- connecting the at least one half-bridge module to the heat sink by means of soldering or sintering,
- Electrically contacting at least some of the external connection contacts.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das mindestens eine Halbbrückenmodul mittels einer auf dem Kühlkörper verbleibenden Positionierungshilfe positioniert und ausgerichtet wird.The method according to the invention is characterized in that the at least one half-bridge module is positioned and aligned by means of a positioning aid that remains on the heat sink.

Es ist erfindungsgemäß also ein Verfahren vorgesehen, welches die Herstellung eines Inverters erlaubt, der zur Verwendung in einem elektrischen Antrieb eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs geeignet ist.According to the invention, a method is therefore provided which allows the production of an inverter which is suitable for use in an electric drive of an electric vehicle or a hybrid vehicle.

Zunächst werden dabei die zur Herstellung des Inverters benötigten Komponenten, d.h. mindestens ein Halbbrückenmodul und der Kühlkörper, bereitgestellt. Vorzugsweise werden drei Halbbrückenmodule bereitgestellt, so dass ein dreiphasiger Inverter hergestellt werden kann. Besonders bevorzugt wird ein ganzzahliges Vielfaches von drei Halbbrückenmodulen bereitgestellt, so dass ein dreiphasiger Inverter mit mehr als nur einem einzelnen Halbbrückenmodul je Phase hergestellt werden kann. Ein derartiger Inverter ist vergleichsweise leistungsfähiger.First, the components required to manufacture the inverter, i.e. at least one half-bridge module and the heat sink, are provided. Preferably, three half-bridge modules are provided so that a three-phase inverter can be made. An integral multiple of three half-bridge modules is particularly preferably provided, so that a three-phase inverter can be produced with more than just one individual half-bridge module per phase. Such an inverter is comparatively more powerful.

Der Kühlkörper wird insbesondere nach Maßgabe der Anzahl der bereitgestellten Halbbrückenmodule ausgewählt und bereitgestellt, wobei eine Länge des Kühlkörpers bevorzugt mit der Anzahl der bereitgestellten Halbbrückenmodule skaliert. Je mehr Halbbrückenmodule also bereitgestellt werden, desto länger ist der Kühlkörper ausgebildet, so dass die Halbbrückenmodule in einer Reihe auf dem Kühlkörper angeordnet werden können. Alternativ bevorzugt können die bereitgestellten Halbbrückenmodule auch in zwei oder mehr Reihen auf dem Kühlkörper angeordnet werden.The heat sink is selected and provided in particular according to the number of half-bridge modules provided, with a length of the heat sink preferably being scaled with the number of half-bridge modules provided. The more half-bridge modules that are provided, the longer the heat sink is, so that the half-bridge modules can be arranged in a row on the heat sink. Alternatively, preferably, the half-bridge modules provided can also be arranged in two or more rows on the heat sink.

Anschließend wird das mindestens eine Halbbrückenmodul auf dem Kühlkörper positioniert und ausgerichtet, insbesondere relativ zu ggf. weiteren Halbbrückenmodulen positioniert und ausgerichtet. Unter einer „Positionierung“ wird dabei das Ablegen des mindestens einen Halbbrückenmoduls an dem dafür auf dem Kühlkörper vorgesehenen Ort verstanden und unter „Ausrichtung“ wird darüber hinausgehend verstanden, dass die Seitenkanten des mindestens einen Halbbrückenmoduls am dafür vorgesehenen Ort entlang von Soll-Richtungen orientiert werden. Dadurch wird gewährleistet, dass sich die externen Anschlusskontakte an den dafür vorgesehenen Positionen befinden und insbesondere automatisiert kontaktiert werden können, beispielsweise durch dafür vorgesehene Stromschienen oder Leiterplatten.The at least one half-bridge module is then positioned and aligned on the heat sink, in particular positioned and aligned relative to any further half-bridge modules. “Positioning” is understood to mean depositing the at least one half-bridge module at the location provided for this on the heat sink, and “alignment” is also understood to mean that the side edges of the at least one half-bridge module are oriented at the designated location along target directions . This ensures that the external connection contacts are located at the positions provided for this purpose and can in particular be contacted in an automated manner, for example by busbars or circuit boards provided for this purpose.

In einem weiteren Schritt wird nun das mindestens eine Halbbrückenmodul mit dem Kühlkörper verbunden, so dass es insbesondere nicht mehr zerstörungsfrei vom Kühlkörper entfernt werden kann. Die Verbindung wird dabei mittels Lötens oder Sinterns hergestellt, was einerseits eine feste und zuverlässige Verbindung gewährleistet und andererseits auch eine sehr gute Wärmeabfuhr vom mindestens einen Halbbrückenmodul in den Kühlkörper erlaubt.In a further step, the at least one half-bridge module is now connected to the heat sink, so that in particular it can no longer be removed from the heat sink without being destroyed. The connection is made by soldering or sintering, which on the one hand ensures a firm and reliable connection and on the other hand also allows very good heat dissipation from the at least one half-bridge module into the heat sink.

Schließlich werden die externen Anschlusskontakte elektrisch kontaktiert, beispielsweise durch dafür vorgesehene Stromschienen oder Leiterplatten, um das Halbbrückenmodul zu einem späteren Zeitpunkt in Betrieb nehmen zu können bzw. Ströme und Spannungen schalten zu können.Finally, the external connection contacts are electrically contacted, for example by busbars or printed circuit boards provided for this purpose, in order to be able to put the half-bridge module into operation at a later point in time or to be able to switch currents and voltages.

Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, dass das mindestens eine Halbbrückenmodul mittels einer dauerhaft auf dem Kühlkörper verbleibenden Positionierungshilfe positioniert und ausgerichtet wird. Das bedeutet also, dass der bereits beschriebene Schritt „Positionieren und Ausrichten“ des mindestens eines Halbbrückenmoduls auf dem Kühlkörper unter Zuhilfenahme der Positionierungshilfe erfolgt und diese Positionierungshilfe anschließend nicht vom Kühlkörper bzw. aus dem Inverter entfernt werden kann, sondern dauerhaft auf dem Kühlkörper und damit im Inverter verbleibt.According to the invention, it is now provided that the at least one half-bridge module is positioned and aligned by means of a positioning aid that remains permanently on the heat sink. This means that the already described "positioning and alignment" step of at least one half-bridge module on the heat sink is carried out with the help of the positioning aid and this positioning aid cannot then be removed from the heat sink or from the inverter, but permanently on the heat sink and thus in the remains.

Daraus ergibt sich zunächst der Vorteil, dass bereits der Schritt „Positionieren und Ausrichten“ vereinfacht wird, da sowohl die Position des mindestens einen Halbbrückenmoduls als auch dessen Ausrichtung durch die Positionierungshilfe zwingend vorgegeben werden. Die Positionierungshilfe ist dazu vorteilhaft rahmenartig ausgebildet und umfasst das mindestens eine Halbbrückenmodul derart, dass das mindestens eine Halbbrückenmodul in eine durch die Positionierungshilfe vorgegebene Position und Ausrichtung gezwungen wird. Die Positionierungshilfe ist ihrerseits mit dem Kühlkörper in einer vorgegebenen Position und Ausrichtung verbunden.This initially results in the advantage that the “positioning and alignment” step is already simplified, since both the position of the at least one half-bridge module and its alignment are specified by the positioning aid. For this purpose, the positioning aid is advantageously designed in the manner of a frame and comprises the at least one half-bridge module in such a way that the at least one half-bridge module is forced into a position and alignment predetermined by the positioning aid. The positioning aid is in turn connected to the heat sink in a predetermined position and orientation.

Ein weiterer sich ergebender Vorteil ist darin zu sehen, dass während des Lötens bzw. Sinterns ein „Verschwimmen“, d.h. ein unabsichtliches und unerwünschtes Verschieben des mindestens einen Halbbrückenmoduls aus seiner Position oder zumindest aus seiner Ausrichtung, beispielsweise durch aufschmelzendes Lot, wirkungsvoll verhindert werden kann.Another resulting advantage can be seen in the fact that during the soldering or sintering a "blurring", ie an unintentional and undesired displacement of the at least one half-bridge module from its position or at least from its alignment, for example due to melting solder, can be effectively prevented .

Die Positionierungshilfe verbleibt anschließend an ihrer Position und bietet einen zusätzlichen Halt für das mindestens eine Halbbrückenmodul. Bevorzugt ist die Positionierungshilfe aus einem Kunststoff hergestellt, so dass sie Luft- bzw. Kriechstrecken zu anderen Bauteilen, beispielsweise zu weiteren Halbbrückenmodulen oder zum metallischen Kühlkörper, erhöht.The positioning aid then remains in its position and offers additional support for the at least one half-bridge module. The positioning aid is preferably made of a plastic, so that it increases clearances or creepage distances to other components, for example to other half-bridge modules or to the metallic heat sink.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das mindestens eine Halbbrückenmodul von der Positionierungshilfe in zwei Raumrichtungen formschlüssig auf dem Kühlkörper gehalten wird. Die zwei Raumrichtungen bilden dabei bevorzugt die Ebene, welche auch die Oberfläche des Kühlkörpers darstellt, auf dem das mindestens eine Halbbrückenmodul positioniert und ausgerichtet wird. Somit kann das mindestens eine Halbbrückenmodul also weder seine Position noch seine Ausrichtung auf der Oberfläche des Kühlkörpers ändern. Indem das mindestens eine Halbbrückenmodul entlang der dritten Raumrichtung jedoch nicht gehalten wird, kann es z.B. auf einfache Weise von oben in die Positionierungshilfe eingesetzt werden, wo es dann gehalten wird. Somit ist einerseits ein einfaches Positionieren und Ausrichten des mindestens einen Halbbrückenmoduls und andererseits ein zuverlässiges Halten des mindestens einen Halbbrückenmoduls bis zur Herstellung der Verbindung mit dem Kühlkörper möglich.According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the at least one half-bridge module is held by the positioning aid in a form-fitting manner on the heat sink in two spatial directions. The two spatial directions preferably form the plane which also represents the surface of the heat sink on which the at least one half-bridge module posi tioned and aligned. The at least one half-bridge module can thus change neither its position nor its alignment on the surface of the heat sink. However, since the at least one half-bridge module is not held along the third spatial direction, it can be easily inserted into the positioning aid from above, for example, where it is then held. Thus, on the one hand, easy positioning and alignment of the at least one half-bridge module and, on the other hand, reliable holding of the at least one half-bridge module until the connection to the heat sink is established is possible.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass zumindest ein Teil der externen Anschlusskontakte in einem einzigen Kontaktierungsschritt kontaktiert wird. Der Kontaktierungsschritt erfolgt dabei insbesondere automatisiert. Da die externen Anschlusskontakte durch die erfindungsgemäß vorgesehene Positionierungshilfe sehr präzise ausgerichtet werden können und sehr zuverlässig in dieser Ausrichtung gehalten werden können, insbesondere während des Lötens bzw. Sinterns, können auch mehrere externe Anschlusskontakte, insbesondere von mehreren unterschiedlichen Halbbrückenmodulen gleichzeitig, kontaktiert werden. Beispielsweise können mehrere gleichartige externe Anschlusskontakte, z.B. die Signalkontakte mehrerer Halbbrückenmodule, in dem einzigen Kontaktierungsschritt kontaktiert werden. Dies beschleunigt und vereinfacht die Herstellung des erfindungsgemäß hergestellten Inverters.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that at least some of the external connection contacts are contacted in a single contacting step. The contacting step takes place in particular in an automated manner. Since the external connection contacts can be aligned very precisely by the positioning aid provided according to the invention and can be held very reliably in this alignment, in particular during soldering or sintering, multiple external connection contacts can also be contacted, in particular by multiple different half-bridge modules at the same time. For example, several external connection contacts of the same type, e.g. the signal contacts of several half-bridge modules, can be contacted in a single contacting step. This accelerates and simplifies the manufacture of the inverter manufactured according to the invention.

Bevorzugt sind weitere Kontaktierungsschritte zur elektrischen Kontaktierung weiterer externer Anschlusskontakte vorgesehen.Further contacting steps for electrical contacting of further external connection contacts are preferably provided.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die externen Anschlusskontakte als Leistungskontakte und als Signalkontakte ausgebildet sind, wobei im Kontaktierungsschritt zumindest alle Signalkontakte gleichzeitig kontaktiert werden.According to a particularly preferred embodiment of the invention, it is provided that the external connection contacts are designed as power contacts and as signal contacts, with at least all signal contacts being contacted simultaneously in the contacting step.

Die Signalkontakte dienen dabei zum elektrischen Schalten von Halbleiterschaltelementen der Halbbrückenmodule. Je nach Ausbildung der Halbleiterschaltelemente kann dann durch eine Bestromung der Signalkontakte mittels eines Ansteuerstroms oder durch eine Spannungsbeaufschlagung der Signalkontakte mittels einer Ansteuerspannung das Halbleiterschaltelement stromleitend bzw. stromsperrend geschaltet werden und somit eine elektrische Leistungsübertragung über die Leistungskontakte eines Halbleiterschaltelements zugelassen oder unterbrochen werden.The signal contacts serve to electrically switch semiconductor switching elements of the half-bridge modules. Depending on the design of the semiconductor switching elements, the semiconductor switching element can then be switched to be conducting or current-blocking by energizing the signal contacts by means of a control current or by applying voltage to the signal contacts by means of a control voltage, and thus electrical power transmission via the power contacts of a semiconductor switching element can be permitted or interrupted.

Die Leistungskontakte sind vorzugsweise als Minus-Kontakte, als Phase-Kontakte und als Plus-Kontakte ausgebildet, wobei die Plus-Kontakte der Zuleitung von elektrischem Strom dienen und die Minus-Kontakte der Ableitung von elektrischem Strom dienen. Die Phase-Kontakte schließlich dienen der eigentlichen Versorgung eines Elektromotors des Elektrofahrzeugs oder des Hybridfahrzeugs mit elektrischem Strom durch Bereitstellen einer Wechselspannung.The power contacts are preferably in the form of minus contacts, phase contacts and plus contacts, with the plus contacts being used to supply electrical current and the minus contacts to be used to divert electrical current. Finally, the phase contacts serve to actually supply an electric motor of the electric vehicle or hybrid vehicle with electric power by providing an AC voltage.

Die externen Anschlusskontakte befinden sich vorteilhaft alle auf einer Oberseite des mindestens einen Halbbrückenmoduls und weisen in eine gemeinsame Richtung, insbesondere nach oben.The external connection contacts are advantageously all located on a top side of the at least one half-bridge module and point in a common direction, in particular upwards.

Gemäß einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Signalkontakte als Pins ausgebildet sind und das Kontaktieren durch das Aufsetzen einer Leiterplatte mit dafür vorgesehenen Leiterbahnen erfolgt. Die Leiterplatte besitzt vorteilhaft Öffnungen zur Aufnahme der Pins, so dass die Pins bei Aufnahme in die Öffnungen in elektrischen Kontakt mit der jeweiligen Leiterbahn gelangen. Da die Signalkontakte nicht mit hohen elektrischen Leistungen beaufschlagt werden, können sie auf einfache Weise über die Leiterbahnen auf der Leiterplatte kontaktiert werden. Das Kontaktieren mittels der vorbereiteten Leiterplatte erfolgt in einem einzigen Schritt und ist somit vergleichsweise zeitsparend. Eine Voraussetzung hierfür ist allerdings wiederum die zuverlässige und präzise Ausrichtung der Pins, wie sie durch das erfindungsgemäße Verwenden der Positionierungshilfe ermöglicht wird.According to a very particularly preferred embodiment of the invention, it is provided that the signal contacts are in the form of pins and the contacting takes place by placing a printed circuit board with conductor tracks provided for this purpose. The circuit board advantageously has openings for receiving the pins, so that the pins come into electrical contact with the respective conductor track when they are received in the openings. Since the signal contacts are not subjected to high electrical power, they can easily be contacted via the conductor tracks on the printed circuit board. Contacting using the prepared printed circuit board takes place in a single step and is therefore comparatively time-saving. A prerequisite for this, however, is in turn the reliable and precise alignment of the pins, as is made possible by using the positioning aid according to the invention.

Die Pins sind bevorzugt als Lötpins oder als Pressfit-Pins ausgebildet. In ersterem Falle werden die Pins nach ihrer Aufnahme in die Öffnungen der Leiterplatte verlötet, in letzterem Falle werden die Pins in die Öffnungen eingepresst, so dass ein anschließendes Verlöten nicht mehr erforderlich ist.The pins are preferably in the form of soldering pins or press-fit pins. In the former case, the pins are soldered into the openings in the printed circuit board after they have been received; in the latter case, the pins are pressed into the openings, so that subsequent soldering is no longer necessary.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Positionierungshilfe zum Positionieren und Halten mindestens eines Halbbrückenmoduls mit externen Anschlusskontakten auf einem Kühlkörper zur Herstellung eines Inverters für einen elektrischen Antrieb eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs. Die erfindungsgemäße Positionierungshilfe zeichnet sich dadurch aus, dass die Positionierungshilfe rahmenartig ausgebildet ist, so dass sie das mindestens eine Halbbrückenmodul formschlüssig umgreifen kann und dass die Positionierungshilfe mindestens eine Zentrieröffnung zur Zentrierung der Positionierungshilfe auf dem Kühlkörper aufweist.The invention also relates to a positioning aid for positioning and holding at least one half-bridge module with external connection contacts on a heat sink for producing an inverter for an electric drive of an electric vehicle or a hybrid vehicle. The positioning aid according to the invention is characterized in that the positioning aid is designed like a frame so that it can positively encompass the at least one half-bridge module and that the positioning aid has at least one centering opening for centering the positioning aid on the heat sink.

Die erfindungsgemäße Positionierungshilfe ermöglicht somit die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und führt zu den bereits beschriebenen Vorteilen. The positioning aid according to the invention thus enables the execution of erfindungsge Measured procedure and leads to the advantages already described.

Insbesondere ermöglicht die erfindungsgemäße Positionierungshilfe ein einfaches Positionieren des mindestens einen Halbbrückenmoduls auf dem Kühlkörper an der Sollposition und in der Sollausrichtung. Darüber hinaus ermöglicht die erfindungsgemäße Positionierungshilfe ein zuverlässiges Halten des mindestens einen Halbbrückenmoduls auf dem Kühlkörper an der Sollposition insbesondere vor und während des Sinter- bzw. Lötprozesses.In particular, the positioning aid according to the invention enables the at least one half-bridge module to be easily positioned on the heat sink at the desired position and in the desired alignment. In addition, the positioning aid according to the invention enables the at least one half-bridge module to be reliably held on the heat sink in the desired position, in particular before and during the sintering or soldering process.

In die mindestens eine Zentrieröffnung kann weiterhin beispielsweise mindestens ein Zentrierstift, welcher fest auf dem Kühlkörper angeordnet ist, eingreifen. Der Zentrierstift kann beispielsweise auf dem Kühlkörper angegossen sein oder mittels spanender Bearbeitung erzeugt worden sein. Indem der Zentrierstift in die Zentrieröffnung eingreift, ist die Position der Zentrieröffnung auf die Position des Zentrierstifts festgelegt.At least one centering pin, for example, which is fixedly arranged on the heat sink, can also engage in the at least one centering opening. The centering pin can, for example, be cast onto the heat sink or have been produced by means of machining. Because the centering pin engages in the centering opening, the position of the centering opening is fixed at the position of the centering pin.

Bevorzugt sind mindestens zwei Zentrieröffnungen vorgesehen, in welche mindestens zwei Zentrierstifte eingreifen können. Indem beide Zentrieröffnungen auf die Positionen der Zentrierstifte festgelegt sind, wird die gesamte Positionierungshilfe sowohl gegen ein Verrutschen aus der Sollposition wie auch gegen ein Verdrehen aus der Sollausrichtung gesichert. Die Sollposition und die Sollausrichtung sind erreicht, wenn mindestens zwei Zentrieröffnungen auf mindestens zwei Zentrierstiften angeordnet sind.At least two centering openings are preferably provided, into which at least two centering pins can engage. Since both centering openings are fixed at the positions of the centering pins, the entire positioning aid is secured both against slipping out of the desired position and against twisting out of the desired alignment. The target position and the target alignment are reached when at least two centering openings are arranged on at least two centering pins.

Die Zentrieröffnung ist bevorzugt mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet, kann ebenso aber auch einen rechteckigen, schlitzförmigen, kreuzförmigen oder sternförmigen Querschnitt aufweisen.The centering opening is preferably designed with a circular cross section, but can also have a rectangular, slit-shaped, cross-shaped or star-shaped cross section.

Insbesondere ist es vorgesehen, dass mindesten zwei Zentrieröffnungen vorgesehen sind, welche jeweils einen anderen Querschnitt aufweisen. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die erfindungsgemäße Positionierungshilfe ausschließlich in einer bestimmten Ausrichtung auf dem Kühlkörper positioniert werden kann.In particular, it is provided that at least two centering openings are provided, each of which has a different cross section. This results in the advantage that the positioning aid according to the invention can only be positioned on the heat sink in a specific orientation.

Zusätzlich oder alternativ kann es vorgesehen sein, mindesten zwei Zentrieröffnungen vorzusehen, welche zu einem gedachten punktsymmetrischen Mittelpunkt der Positionierungshilfe nicht an zueinander punktsymmetrisch gespiegelten Positionen angeordnet sind. Auch dadurch ist sichergestellt, dass die erfindungsgemäße Positionierungshilfe ausschließlich in einer bestimmten Ausrichtung auf dem Kühlkörper positioniert werden kann.In addition or as an alternative, at least two centering openings can be provided, which are not arranged at positions which are point-symmetrically mirrored to one another with respect to an imaginary point-symmetrical center point of the positioning aid. This also ensures that the positioning aid according to the invention can only be positioned on the heat sink in a specific orientation.

Bevorzugt ist die Positionierungshilfe dazu ausgebildet, drei Halbbrückenmodule zu umfassen, insbesondere drei Halbbrückenmodule jeweils einzeln zu umfassen.The positioning aid is preferably designed to include three half-bridge modules, in particular to include three half-bridge modules individually.

Besonders bevorzugt ist die Positionierungshilfe dazu ausgebildet, ein ganzzahliges Vielfaches von drei Halbbrückenmodulen zu umfassen, insbesondere jeweils einzeln zu umfassen.The positioning aid is particularly preferably designed to encompass an integral multiple of three half-bridge modules, in particular to encompass each one individually.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Positionierungshilfe mindestens eine Stützbacke aufweist, wobei die Stützbacke Nuten zur Aufnahme von als Signalkontakten ausgebildeten externen Anschlusskontakten aufweist. Die Nuten sind dabei bevorzugt derart ausgebildet, dass sich jeweils ein Signalkontakt in eine Nut einlegen kann. Somit wird jeder Signalkontakt axial von drei Seiten gestützt, was seine Stabilität beim Aufstecken der zur elektrischen Kontaktierung üblicherweise vorgesehenen Leiterplatte merklich verbessert und insbesondere ein unbeabsichtigtes Wegbiegen der Signalkontakte erschwert.According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the positioning aid has at least one supporting jaw, the supporting jaw having grooves for receiving external connection contacts designed as signal contacts. The grooves are preferably designed in such a way that a signal contact can be inserted into a groove. Each signal contact is thus supported axially from three sides, which noticeably improves its stability when the printed circuit board that is usually provided for electrical contacting is plugged on, and in particular makes it more difficult for the signal contacts to bend away unintentionally.

Durch die verbesserte Positionierungsgenauigkeit der Halbbrückenmodule und damit auch der Signalkontakte kann also zunächst bereits die auf die Signalkontakte zum Verbinden mit der Leiterplatte ausgeübte Kraft verringert werden, da die Signalkontakte näher an den für sie vorgesehenen Öffnungen in der Leiterplatte positioniert sind. Durch die Stützbacken werden die Signalkontakte zusätzlich gegen ein Wegbiegen geschützt. Somit kann die Kontaktierung der Signalkontakte durch die Leiterplatte deutlich vereinfacht werden.Due to the improved positioning accuracy of the half-bridge modules and thus also the signal contacts, the force exerted on the signal contacts for connection to the printed circuit board can initially be reduced, since the signal contacts are positioned closer to the openings provided for them in the printed circuit board. The signal contacts are additionally protected against bending away by the supporting jaws. Thus, the contacting of the signal contacts through the printed circuit board can be significantly simplified.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Positionierungshilfe vier Zentrieröffnungen umfasst, welche dazu ausgebildet sind, jeweils einen Zentrierstift zu umgreifen. Dies gewährleistet eine zuverlässige Positionierung der Positionierungshilfe und damit der von der Positionierungshilfe umfassten Halbbrückenmodule auch unter einer bestimmten Krafteinwirkung, beispielsweise während des Sinterns oder Lötens bei Beaufschlagung mit einem erforderlichen Anpressdruck.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the positioning aid comprises four centering openings, each of which is designed to engage around a centering pin. This ensures reliable positioning of the positioning aid and thus of the half-bridge modules encompassed by the positioning aid, even under the action of a certain force, for example during sintering or soldering when a required contact pressure is applied.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Positionierungshilfe Anschläge zum Positionieren und Halten des mindestens einen Halbbrückenmoduls umfasst. Die Anschläge sind dabei vorteilhaft einstückig mit der Positionierungshilfe ausgebildet. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Anschläge jeweils an den radialen Innenumfängen der Öffnungen angeordnet sind und formschlüssig an den radialen Außenumfang der Halbbrückenmodule anliegen. Das formschlüssige Umgreifen der Halbbrückenmodule und damit das feste Halten in der Sollposition wird somit bevorzugt erst über die Anschläge hergestellt. Das Zurückgreifen auf die Anschläge zum Positionieren und Halten des mindestens einen Halbbrückenmoduls erlaubt dabei eine vereinfachte Herstellung der Positionierungshilfe, da lediglich die Fertigungstoleranzen im engen Bereich der Anschläge gering sein müssen. Zudem können geringe Fertigungstoleranzen durch eine üblicherweise vorhandene Elastizität der Anschläge ausgeglichen werden.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the positioning aid includes stops for positioning and holding the at least one half-bridge module. The stops are advantageously formed in one piece with the positioning aid. Provision is preferably made for the stops to be arranged on the radial inner circumferences of the openings and to bear in a form-fitting manner on the radial outer circumference of the half-bridge modules. The form-fitting gripping of the half-bridge modules and thus the firm holding in the target position is therefore preferably only produced via the stops. Using the stops for positioning and holding the at least one half-bridge module allows the positioning aid to be manufactured more easily, since the manufacturing tolerances only have to be small in the narrow area of the stops. In addition, small manufacturing tolerances can be compensated for by the elasticity of the stops that is usually present.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Positionierungshilfe als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine einfache, schnelle und kostengünstige Herstellung.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the positioning aid is designed as a plastic injection molded part. This enables simple, quick and inexpensive manufacture.

Die Erfindung betrifft weiterhin einen Inverter für einen elektrischen Antrieb eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs, umfassend mindestens ein Halbbrückenmodul mit externen Anschlusskontakten und einen Kühlkörper, wobei das mindestens eine Halbbrückenmodul mittels Lötens oder Sinterns mit dem Kühlkörper verbunden ist. Der erfindungsgemäße Inverter zeichnet sich dadurch aus, dass der Inverter weiterhin eine erfindungsgemäße Positionierungshilfe umfasst.The invention further relates to an inverter for an electric drive of an electric vehicle or a hybrid vehicle, comprising at least one half-bridge module with external connection contacts and a heat sink, the at least one half-bridge module being connected to the heat sink by soldering or sintering. The inverter according to the invention is characterized in that the inverter also includes a positioning aid according to the invention.

Die erfindungsgemäße Positionierungshilfe umfasst dabei das mindestens eine Halbbrückenmodul und ist über das Halbbrückenmodul, welches durch eine Lötverbindung oder Sinterverbindung auf dem Kühlkörper angeordnet ist, zwischen dem Halbbrückenmodul und dem Kühlkörper gehalten, da sie aufgrund ihrer Ausbildungsform nicht mehr vom mindestens einen Halbbrückenmodul abgezogen werden kann. Die Positionierungshilfe kann neben ihrer eigentlichen Funktion während des Herstellungsprozesses nach der Herstellung des erfindungsgemäßen Inverters zusätzlich als Schutz gegen schädliche mechanische Einflüsse dienen sowie zur Verbesserung der elektrischen Isolation insbesondere des mindestens einen Halbbrückenmoduls bzw. von Anschlusskontakten des mindestens einen Halbbrückenmoduls gegen die Oberfläche des üblicherweise metallischen Kühlkörpers. Insbesondere verbessert die Positionierungshilfe aufgrund ihrer vorteilhaften Herstellung aus einem Kunststoff die Luft- und Kriechstrecken.The positioning aid according to the invention comprises the at least one half-bridge module and is held between the half-bridge module and the heat sink via the half-bridge module, which is arranged on the heat sink by a soldered connection or sintered connection, since it can no longer be removed from the at least one half-bridge module due to its design. In addition to its actual function during the manufacturing process after the manufacture of the inverter according to the invention, the positioning aid can also serve as protection against harmful mechanical influences and to improve the electrical insulation, in particular of the at least one half-bridge module or of connection contacts of the at least one half-bridge module against the surface of the usually metallic heat sink . In particular, the positioning aid improves the air and creepage distances due to its advantageous production from a plastic.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die externen Anschlusskontakte als Leistungskontakte und als Signalkontakte ausgebildet sind, wobei die Signalkontakte als Pins ausgebildet sind und wobei die Pins jeweils eine sich in Querrichtung abstreckende Schulter aufweisen, welche auf die Stützbacken aufliegt. Insbesondere als Pressfit-Pins ausgebildete Signalkontakte weisen dabei die Schulter auf, da Pressfit-Pins unter einem vergleichsweise hohen Kraftaufwand in die dafür vorgesehenen Öffnungen der Leiterplatte gepresst werden.According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the external connection contacts are designed as power contacts and as signal contacts, with the signal contacts being designed as pins and with the pins each having a shoulder extending in the transverse direction, which rests on the supporting jaws. In particular, signal contacts embodied as press-fit pins have the shoulder, since press-fit pins are pressed into the openings provided for them in the printed circuit board with a comparatively large amount of force.

Die Ausbildung der Signalkontakte als Pins, insbesondere als Lötpins oder als Pressfit-Pins, ermöglicht dabei eine einfache Herstellung des elektrischen Kontakts durch Aufstecken einer hierfür vorgesehenen Leiterplatte.The formation of the signal contacts as pins, in particular as soldering pins or as press-fit pins, enables the electrical contact to be produced simply by plugging on a printed circuit board provided for this purpose.

Indem die Pins jeweils eine sich in Querrichtung abstreckende Schulter aufweisen, welche auf die Stützbacken aufliegt, kann die Abstützwirkung und Stabilisierungswirkung der Stützbacken auf die Pins bei der Herstellung des elektrischen Kontakts mit der Leiterplatte noch weiter verbessert werden.Since the pins each have a shoulder that extends in the transverse direction and rests on the supporting jaws, the supporting and stabilizing effect of the supporting jaws on the pins when making electrical contact with the printed circuit board can be improved even further.

Bevorzugt ist es vorgesehen, dass sämtliche Anschlusskontakte aller Halbbrückenmodule des erfindungsgemäßen Inverters von oben zugänglich sind und insbesondere sämtliche Anschlusskontakte jeweils eines Halbbrückenmoduls innerhalb einer Grundfläche liegen, welche vom ihnen jeweils zugeordneten Halbbrückenmodul aufgespannt wird. Somit können alle Anschlusskontakte von oben elektrisch kontaktiert werden, was das Herstellungsverfahren vereinfacht und eine weitgehende Automatisierung desselben zulässt.Provision is preferably made for all connection contacts of all half-bridge modules of the inverter according to the invention to be accessible from above and in particular for all connection contacts of a half-bridge module to lie within a base area which is spanned by the half-bridge module assigned to them. All connection contacts can thus be electrically contacted from above, which simplifies the manufacturing process and allows it to be largely automated.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beispielhaft erläutert.The invention is explained below by way of example using the embodiments shown in the figures.

Es zeigen:

1 beispielhaft und schematisch eine im Stand der Technik bekannte Anordnung von Halbbrückenmodulen mit externen Anschlusskontakten auf einem Kühlkörper,
2 eine Seitenansicht eines einzelnen Halbbrückenmoduls der 1 mit Signalkontakten und Leistungskontakten,
3 eine weitere Seitenansicht des Halbbrückenmoduls der 1,
4 beispielhaft und schematisch Halbbrückenmodule mit externen Anschlusskontakten auf einem Kühlkörper,
5 beispielhaft und schematisch eine vergrößerte Ansicht einer Stützbacke der Positionierungshilfe der 4 sowie drei als Pressfit-Pins ausgebildete Signalkontakte,
6 die Stützbacke der 5 mit den Pressfit-Pins sowie einer bereits mit den Pressfit-Pins verbundenen Leiterplatte und
7 beispielhaft und schematisch ein von der Positionierungshilfe umgriffenes Halbbrückenmodul in einer Draufsicht.

Show it:

1 by way of example and diagrammatically, an arrangement of half-bridge modules with external connection contacts on a heat sink known in the prior art,
2 a side view of a single half-bridge module of FIG 1 with signal contacts and power contacts,
3 another side view of the half-bridge module 1 ,
4 exemplary and schematic half-bridge modules with external connection contacts on a heat sink,
5 exemplary and schematic is an enlarged view of a support jaw of the positioning aid 4 and three signal contacts designed as press-fit pins,
6 the supporting jaw of 5 with the pressfit pins and a printed circuit board already connected to the pressfit pins and
7 by way of example and diagrammatically, a half-bridge module encompassed by the positioning aid in a plan view.

Gleiche Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbare Komponenten sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Diese Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbaren Komponenten sind hinsichtlich ihrer technischen Merkmale identisch ausgeführt, sofern sich aus der Beschreibung nicht explizit oder implizit etwas anderes ergibt.Identical objects, functional units and comparable components are denoted by the same reference symbols across the figures. These objects, functional units and comparable components are designed to be identical in terms of their technical features, unless the description explicitly or implicitly states otherwise.

1 zeigt beispielhaft und schematisch eine im Stand der Technik bekannte Anordnung von Halbbrückenmodulen 10 mit externen Anschlusskontakten 11 und 12 auf einem Kühlkörper 20. Die externen Anschlusskontakten 11 und 12 unterteilen sich jeweils in Signalkontakte 11 und Leistungskontakte 12. Wie zu sehen ist, sind die Halbbrückenmodule 10 nebeneinander einzeln auf dem Kühlkörper 20 angeordnet, beispielsgemäß mittels Sinterns. Bei der einzelnen Anordnung der Halbbrückenmodule 10 kann es passieren, dass die Halbbrückenmodule 10 gegeneinander verrutschen, beispielsweise während des Sinterns durch den benötigten Anpressdruck. In Folge des Verrutschens weisen die Anschlusskontakte 11 und 12 nicht mehr die zur gleichzeitigen und automatisierten Kontaktierung notwendigen Soll-Beabstandungen auf, so dass insbesondere die Signalkontakte 11 bei der Kontaktierung durch eine Leiterplatte 21 umgebogen werden können. Ein derartiges Umbiegen macht eine Kontaktierung des entsprechenden Signalkontakts 11 in der Regel unmöglich. Ein Inverter mit einem verbogenen und nicht mehr kontaktierbaren Signalkontakt 11 muss als Ausschuss aussortiert werden. 1 shows an example and a schematic of an arrangement of half-bridge modules 10 known in the prior art with external connection contacts 11 and 12 on a heat sink 20. The external connection contacts 11 and 12 are each divided into signal contacts 11 and power contacts 12. As can be seen, the half-bridge modules 10 arranged side by side individually on the heat sink 20, for example by means of sintering. With the individual arrangement of the half-bridge modules 10, it can happen that the half-bridge modules 10 slip against one another, for example during sintering due to the required contact pressure. As a result of the slipping, the connection contacts 11 and 12 no longer have the desired spacing required for simultaneous and automated contacting, so that the signal contacts 11 in particular can be bent over when contacting through a printed circuit board 21 . Such a bending over makes it impossible to contact the corresponding signal contact 11 as a rule. An inverter with a bent signal contact 11 that can no longer be contacted must be sorted out as scrap.

2 zeigt eine Seitenansicht eines einzelnen Halbbrückenmoduls 10 der 1 mit Signalkontakten 11 und Leistungskontakten 12. Wie zu sehen ist, weisen alle Anschlusskontakte 11 und 12 nach oben, so dass sie auf einfache Weise von oben kommend kontaktiert werden können. 2 10 shows a side view of a single half-bridge module 10 of FIG 1 with signal contacts 11 and power contacts 12. As can be seen, all connection contacts 11 and 12 point upwards, so that they can be easily contacted from above.

3 zeigt eine weitere Seitenansicht des Halbbrückenmoduls 10 der 1, wobei zusätzlich eine Leiterplatte 21 zu sehen ist, welche die als Signalkontakte 11 ausgebildeten externen Anschlusskontakte 11 von oben kommend kontaktiert. Beispielsgemäß sind die Signalkontakte 11 als sog. Pressfit-Pins 11 ausgebildet, welche jeweils in dafür vorgesehene Öffnungen der Leiterplatte 21 eingreifen und dort verklemmen, um den elektrischen Kontakt dauerhaft herzustellen. Da zum Einpressen der Pressfit-Pins 11 in die Leiterplatte 21 eine bestimmte Kraft erforderlich ist, müssen die Pressfit-Pins 11 möglichst exakt positioniert sein. Andernfalls verbiegen die Pressfit-Pins 11, ohne in die dafür vorgesehenen Öffnungen in der Leiterplatte 21 einzudringen. 3 shows another side view of the half-bridge module 10 of FIG 1 , wherein a printed circuit board 21 can also be seen, which contacts the external connection contacts 11 embodied as signal contacts 11 coming from above. According to the example, the signal contacts 11 are designed as so-called press-fit pins 11, which each engage in openings provided for this purpose in the printed circuit board 21 and clamp there in order to permanently establish the electrical contact. Since a specific force is required to press the press-fit pins 11 into the printed circuit board 21, the press-fit pins 11 must be positioned as precisely as possible. Otherwise, the press-fit pins 11 will bend without penetrating into the openings in the printed circuit board 21 provided for this purpose.

4 zeigt beispielhaft und schematisch Halbbrückenmodule 10 mit externen Anschlusskontakten 11 und 12 auf einem Kühlkörper 20. Im Gegensatz zu den Halbbrückenmodulen 10 der 1, sind die Halbbrückenmodule 10 der 4 jedoch von einer erfindungsgemäßen Positionierungshilfe 30 ausgerichtet und gehalten. Wie zu sehen ist, ist die Positionierungshilfe 30 rahmenartig ausgebildet, so dass sie die Halbbrückenmodule 10 formschlüssig umgreifen kann. Ein unbeabsichtigtes Verrutschen der Halbbrückenmodule 10 relativ zueinander kann somit verhindert werden. Weiterhin weist die Positionierungshilfe 30 beispielsgemäß insgesamt vier Zentrieröffnungen 31 auf, von denen in 4 allerdings nur zwei dargestellt sind. In die Zentrieröffnungen 31 greifen Zentrierstifte 22 des Kühlkörpers 20 ein, so dass auch ein unbeabsichtigtes Verrutschen der Halbbrückenmodule 10 mitsamt der Positionierungshilfe 30 relativ zum Kühlkörper 20 verhindert werden kann. Für jedes Halbbrückenmodul 10 weist die Positionierungshilfe 30 beispielsgemäß zwei Stützbacken 32 auf, welche die Signalkontakte 11 abstützen und gegen ein Verbiegen insbesondere während der Kontaktierung durch die Leiterplatte 21 sichern. Beispielsgemäß ist die Positionierungshilfe 30 der 4 als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet. 4 shows an example and schematically half-bridge modules 10 with external connection contacts 11 and 12 on a heat sink 20. In contrast to the half-bridge modules 10 of FIG 1 , the half-bridge modules 10 are the 4 however, aligned and held by a positioning aid 30 according to the invention. As can be seen, the positioning aid 30 is designed like a frame, so that it can grip the half-bridge modules 10 in a form-fitting manner. Unintentional shifting of the half-bridge modules 10 relative to each other can thus be prevented. Furthermore, according to the example, the positioning aid 30 has a total of four centering openings 31, of which 4 however, only two are shown. Centering pins 22 of the heat sink 20 engage in the centering openings 31 so that unintentional slipping of the half-bridge modules 10 together with the positioning aid 30 relative to the heat sink 20 can be prevented. For each half-bridge module 10, the positioning aid 30 has, for example, two supporting jaws 32, which support the signal contacts 11 and secure them against bending, in particular during contact with the printed circuit board 21. For example, the positioning aid is 30 of 4 designed as a plastic injection molded part.

5 zeigt beispielhaft und schematisch eine vergrößerte Ansicht einer Stützbacke 32 der Positionierungshilfe 30 der 4 sowie drei als Pressfit-Pins 11 ausgebildete Signalkontakte 11. Wie zu sehen ist, weisen die Pressfit-Pins 11 in jede Querrichtung jeweils eine sich abstreckende Schulter 11' auf, welche auf einer Oberkante der Stützbacke 32 aufliegt. Dies trägt zu weiteren Stabilisierung und Stützung der Pressfit-Pins 11 bei der Herstellung des Kontakts mit der Leiterplatte 21 bei. 5 shows, by way of example and schematically, an enlarged view of a supporting jaw 32 of the positioning aid 30 of FIG 4 and three signal contacts 11 designed as press-fit pins 11. As can be seen, the press-fit pins 11 each have a stretching shoulder 11' in each transverse direction, which rests on an upper edge of the supporting jaw 32. This contributes to further stabilization and support of the press-fit pins 11 when making contact with the circuit board 21 .

6 zeigt die Stützbacke 32 der 5 mit den Pressfit-Pins 11 sowie einer bereits mit den Pressfit-Pins 11 verbundenen Leiterplatte 21. Die Pressfit-Pins 11 wurden zur Herstellung einer elektrischen Kontaktierung bereits in dafür vorgesehene (in 6 nicht dargestellte) Öffnungen der Leiterplatte 21 eingepresst, wo sie nun durch eine Klemmwirkung gehalten werden. Wie zu sehen ist, weist die Stützbacke 32 Nuten auf, in welche sich jeweils ein Signalkontakt 11 einlegen kann. Somit wird jeder Signalkontakt 11 axial von drei Seiten gestützt, was seine Stabilität beim Einpressen in die Leiterplatte 21 merklich verbessert und insbesondere ein unbeabsichtigtes Wegbiegen der Signalkontakte 11 erschwert. 6 shows the supporting jaw 32 of FIG 5 with the press-fit pins 11 and a printed circuit board 21 already connected to the press-fit pins 11. The press-fit pins 11 have already been inserted into designated (in 6 not shown) pressed openings of the circuit board 21, where they are now held by a clamping effect. As can be seen, the supporting jaw 32 has grooves into which a signal contact 11 can be inserted. Each signal contact 11 is thus supported axially from three sides, which noticeably improves its stability when it is pressed into the printed circuit board 21 and, in particular, makes it more difficult for the signal contacts 11 to bend away unintentionally.

7 zeigt beispielhaft und schematisch ein von der Positionierungshilfe 30 umgriffenes Halbbrückenmodul 10 in einer Draufsicht. Zur exakten Positionierung des Halbbrückenmoduls 10 umfasst die Positionierungshilfe 30 eine Vielzahl von Anschlägen 33. Die Anschläge 33 halten das Halbbrückenmodul 10 formschlüssig an seiner Position und sind einstückig mit der Positionierungshilfe 30 hergestellt. Insgesamt ist das Halbbrückenmodul 10 von acht Anschlägen 33 gehalten, wobei an jeder Seite des Halbbrückenmoduls 10 zwei Anschläge33 anliegen. Da die Anschläge 33 somit nur an einzelnen Berührungspunkten an das Halbbrückenmodul 10 anliegen und zudem aufgrund ihrer Herstellung als Kunststoffspritzgussteil eine gewisse Elastizität aufweisen, werden an die Herstellung der Positionierungshilfe 30 nur geringe Toleranzanforderungen gestellt. 7 shows, by way of example and schematically, a half-bridge module 10 encompassed by the positioning aid 30 in a plan view. For the exact positioning of the half-bridge module 10, the positioning aid 30 comprises a multiplicity of stops 33. The stops 33 hold the half-bridge module 10 in its position in a form-fitting manner and are produced in one piece with the positioning aid 30. Into the Overall, the half-bridge module 10 is held by eight stops 33, with two stops 33 resting on each side of the half-bridge module 10. Since the stops 33 are only in contact with the half-bridge module 10 at individual contact points and also have a certain elasticity due to their production as a plastic injection molded part, only low tolerance requirements are made for the production of the positioning aid 30 .

BezugszeichenlisteReference List

1010: Halbbrückenmodulhalf bridge module
1111: externer Anschlusskontakt, Signalkontakt, Pressfit-Pinexternal connection contact, signal contact, pressfit pin
11'11': Schultershoulder
1212: externer Anschlusskontakt, Leistungskontaktexternal connection contact, power contact
2020: Kühlkörperheatsink
2121: Leiterplattecircuit board
2222: ZentrierstiftCentering
3030: Positionierungshilfepositioning aid
3131: Zentrieröffnungcenter hole
3232: Stützbackesupporting jaw
3333: Anschlagattack

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102006050291 A1 [0004]DE 102006050291 A1 [0004]
DE 102019220010 [0005]DE 102019220010 [0005]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Inverters für einen elektrischen Antrieb eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs, umfassend die Schritte: - Bereitstellen mindestens eines Halbbrückenmoduls (10) mit externen Anschlusskontakten (11, 12), - Bereitstellen eines Kühlkörpers (20), - Positionieren und Ausrichten des mindestens eines Halbbrückenmoduls (10) auf dem Kühlkörper (20), - Verbinden des mindestens eines Halbbrückenmoduls (10) mit dem Kühlkörper (20) mittels Lötens oder Sinterns, - Elektrisches Kontaktieren zumindest eines Teils der externen Anschlusskontakte (11, 12), dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Halbbrückenmodul (10) mittels einer auf dem Kühlkörper (20) verbleibenden Positionierungshilfe (30) positioniert und ausgerichtet wird.Method for producing an inverter for an electric drive of an electric vehicle or a hybrid vehicle, comprising the steps: - providing at least one half-bridge module (10) with external connection contacts (11, 12), - providing a heat sink (20), - positioning and aligning the at least a half-bridge module (10) on the heat sink (20), - connecting the at least one half-bridge module (10) to the heat sink (20) by means of soldering or sintering, - electrically contacting at least part of the external connection contacts (11, 12), characterized in that that the at least one half-bridge module (10) is positioned and aligned by means of a positioning aid (30) remaining on the heat sink (20).

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Halbbrückenmodul (10) von der Positionierungshilfe (30) in zwei Raumrichtungen formschlüssig auf dem Kühlkörper (20) gehalten wird.procedure after claim 1 , characterized in that the at least one half-bridge module (10) is held by the positioning aid (30) in two spatial directions in a form-fitting manner on the heat sink (20).

Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der externen Anschlusskontakte (11, 12) in einem einzigen Kontaktierungsschritt kontaktiert wird.Process according to at least one of Claims 1 and 2 , characterized in that at least some of the external connection contacts (11, 12) are contacted in a single contacting step.

Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die externen Anschlusskontakte (11, 12) als Leistungskontakte (12) und als Signalkontakte (11) ausgebildet sind, wobei im Kontaktierungsschritt alle Signalkontakte (11) gleichzeitig kontaktiert werden.procedure after claim 3 , characterized in that the external connection contacts (11, 12) are designed as power contacts (12) and as signal contacts (11), all signal contacts (11) being contacted simultaneously in the contacting step.

Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalkontakte (11) als Pins (11) ausgebildet sind und das Kontaktieren durch das Aufsetzen einer Leiterplatte (21) mit dafür vorgesehenen Leiterbahnen erfolgt.procedure after claim 4 , characterized in that the signal contacts (11) are designed as pins (11) and contacting is effected by placing a printed circuit board (21) with conductor tracks provided for this purpose.

Positionierungshilfe (30) zum Positionieren und Halten mindestens eines Halbbrückenmoduls (10) mit externen Anschlusskontakten (11, 12) auf einem Kühlkörper (20) zur Herstellung eines Inverters für einen elektrischen Antrieb eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungshilfe (30) rahmenartig ausgebildet ist, so dass sie das mindestens eine Halbbrückenmodul (10) formschlüssig umgreifen kann und dass die Positionierungshilfe (30) mindestens eine Zentrieröffnung (31) zur Zentrierung der Positionierungshilfe (30) auf dem Kühlkörper (20) aufweist.Positioning aid (30) for positioning and holding at least one half-bridge module (10) with external connection contacts (11, 12) on a heat sink (20) for producing an inverter for an electric drive of an electric vehicle or a hybrid vehicle, characterized in that the positioning aid (30 ) is designed like a frame, so that it can positively encompass the at least one half-bridge module (10) and that the positioning aid (30) has at least one centering opening (31) for centering the positioning aid (30) on the heat sink (20).

Positionierungshilfe (30) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungshilfe (30) mindestens eine Stützbacke (32) aufweist, wobei die Stützbacke Nuten zur Aufnahme von als Signalkontakten (11) ausgebildeten externen Anschlusskontakten (11, 12) aufweist.positioning aid (30). claim 6 , characterized in that the positioning aid (30) has at least one supporting jaw (32), the supporting jaw having grooves for receiving external connection contacts (11, 12) designed as signal contacts (11).

Positionierungshilfe (30) nach mindestens einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungshilfe (30) vier Zentrieröffnungen (31) umfasst, welche dazu ausgebildet sind, jeweils einen Zentrierstift (22) zu umgreifen.Positioning aid (30) according to at least one of Claims 6 and 7 , characterized in that the positioning aid (30) comprises four centering openings (31), which are designed to each engage around a centering pin (22).

Positionierungshilfe (30) nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungshilfe (30) Anschläge (33) zum Positionieren und Halten des mindestens einen Halbbrückenmoduls (10) umfasst.Positioning aid (30) according to at least one of Claims 6 until 8th , characterized in that the positioning aid (30) includes stops (33) for positioning and holding the at least one half-bridge module (10).

Positionierungshilfe nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungshilfe (30) als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist.Positioning aid according to at least one of the Claims 6 until 9 , characterized in that the positioning aid (30) is designed as a plastic injection molded part.

Inverter für einen elektrischen Antrieb eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs, umfassend mindestens ein Halbbrückenmodul (10) mit externen Anschlusskontakten (11, 12) und einen Kühlkörper (20), wobei das mindestens eine Halbbrückenmodul (10) mittels Lötens oder Sinterns mit dem Kühlkörper (20) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Inverter weiterhin eine Positionierungshilfe (30) nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 10 umfasst.Inverter for an electric drive of an electric vehicle or a hybrid vehicle, comprising at least one half-bridge module (10) with external connection contacts (11, 12) and a heat sink (20), the at least one half-bridge module (10) being connected to the heat sink (20 ) is connected, characterized in that the inverter further includes a positioning aid (30) according to at least one of Claims 6 until 10 includes.

Inverter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die externen Anschlusskontakte (11, 12) als Leistungskontakte (12) und als Signalkontakte (11) ausgebildet sind, wobei die Signalkontakte (11) als Pins (11) ausgebildet sind und wobei die Pins (11) jeweils eine sich in Querrichtung abstreckende Schulter (11') aufweisen, welche auf die Stützbacken (32) aufliegt.inverter after claim 11 , characterized in that the external connection contacts (11, 12) are designed as power contacts (12) and as signal contacts (11), the signal contacts (11) being designed as pins (11) and the pins (11) each having a have a shoulder (11') extending in the transverse direction and resting on the supporting jaws (32).