專利名稱：電機以及用于制造所述電機的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種如獨立權利要求前序部所述的尤其用于調節(jié)汽車活動部件的電機，以及一種用于制造這種電機的方法。
通過DE 34 06 528 A1已知一種功率半導體模塊，其中至少一個半導體元器件設置在兩個平行襯底之間并且與一個襯底上的金屬層接觸。陶瓷板用作襯底，在其上安置所有的金屬印制導線形式的導線連接。在此該功率半導體模塊可以裝進一個外殼里面，它至少部分地通過填料填充。
如果要使用一種這樣的半導體模塊用于控制電機，則這個半導體模塊由于使用兩個金屬化的陶瓷襯底構成一個獨立的電單元，它能不直接集成到電機外殼的結構空間里面，因為它能只通過一個電插頭與電機電接通。

發(fā)明內容
相比之下，按照本發(fā)明的具有獨立權利要求特征的電機具有優(yōu)點，即通過由具有從注塑的塑料體中伸出來的凸起的沖壓格柵構成一個襯底，使電單元直接提供電氣和機械的接頭供使用，它們穩(wěn)定地構成，使得電機的其它結構部件可以直接連接在電單元上。這一點具有優(yōu)點，所述電子模塊可以在電機結構空間中直接集成在電機中的電樞軸上，由此對于某些電機結構部件省去附加的電連接和機械固定。
通過在從屬權利要求中描述的措施得到在權利要求1中所述特征的有利擴展結構和改進方案。
按照本發(fā)明的如獨立權利要求21特征所述的用于制造帶有電控制單元的電機的方法具有優(yōu)點，通過使一個機械穩(wěn)定的沖壓格柵與一個陶瓷襯底以夾層結構連接可以通過一個成本經(jīng)濟的和易于變化的工藝制造功率非常強大且緊湊的控制電子裝置。通過將電機結構部件直接連接在控制單元上省去附加的工藝步驟，因為與裝配電單元一起也將完成裝配其它的電機結構部件，如電刷架、屏蔽面、插頭針和與外部電子組件的連接件。
在目前的控制器中邏輯部件和功率元器件大多在結構上相互分開。邏輯電路目前或者在電路板上或者在陶瓷襯底上如LTCC上實現(xiàn)。對于功率件，在低消耗功率的應用中使具有外殼的結構部件如TO220-功率MOS晶體管安裝在電路板上，但是必需附加冷卻體。對于大電流應用如電助力轉向器時，功率晶體管作為裸片釬焊在DBC襯底上。在現(xiàn)有技術中芯片表面通過粗金屬線接合接通。接合腳的大面積需求和有限的載流性與可靠性問題限制了這種技術，尤其對于大電流應用。接合技術的其它缺陷是由于漏感造成的不良開關特性和并聯(lián)接合環(huán)的不利檢測方案。功率襯底和邏輯電路襯底在控制器中通過附加的沖壓格柵和接合技術接線。這種方案是非常占地方的。電子器件、尤其是功率元器件在冷卻體、如控制器外殼上或電機軸承蓋上的通過導熱膠或薄膜的裝配對于熱管理不是最佳的。
按照較高集成密度和可靠性以及改進的熱管理的要求在構造和連接技術上導致一種新的方案。目的是，一方面使邏輯電路部件和功率元器件相互組合同時使系統(tǒng)在可靠性方面最佳化。因此按照本發(fā)明使用一種適合的構造技術和連接技術(AVT)，它們例如通過使功率元器件雙面釬焊在適合的接線載體之間并與冷卻源上直接大面積的接觸不僅改進電的而且改進熱的和熱機械的性能。在此使用按照本發(fā)明的使功率元器件在兩個襯底之間雙面釬焊成一個夾層結構的技術，用于使更多的不僅具有可釬焊的芯片背面而且具有可釬焊的芯片正面的功率晶體管釬焊在兩個襯底(例如DBC)之間，襯底具有一個對應于所述應用的接線。芯片正面的可釬焊性通過涂覆焊料球、所謂的焊料塊實現(xiàn)。
兩個襯底承擔機械穩(wěn)定性、排熱和電接線以及相對于冷卻面電絕緣的功能，其中DBC襯底也優(yōu)選適用于大電流。
對于較小電流的應用按照本發(fā)明的技術提供了通過使功率器件、邏輯電路和傳感器組合在一個模塊里面來微型化或集成的方案，由此可以進一步降低成本、尤其是系統(tǒng)成本。
本發(fā)明的目的是使一個車窗玻璃升降電子裝置直接集成在電機里面并且與對應于現(xiàn)有技術的電子裝置相比降低成本，減小結構空間以及重量。核心是一個以夾層結構技術為基礎的機械電子模塊，它使所有電和機械功能統(tǒng)一，即它包括功率器件、邏輯電路、傳感器和對于夾層結構所需的襯底以及外殼。通過夾層結構技術方案和多功能利用例如沖壓格柵(第一襯底)可以放棄用于接線尤其是接合的附加元件。這一點由此得以實現(xiàn)，在一個第一襯底、最好是沖壓格柵(也可以選擇DBC，Direct Bond Copper)與一個第二襯底、最好是一個陶瓷襯底之間粘接或釬焊功率元器件(例如功率MOSFET)并且在第二襯底表面上配備功率元器件的控制邏輯電路和傳感器。與功率元器件在第一與第二襯底之間的接通并行地實現(xiàn)兩個襯底的接通，由此在模塊內部建立所有電氣的和機械的連接。以這種方式產生的夾層結構為了免受環(huán)境和機械損傷通過塑料注塑過程配有一個外殼。
本發(fā)明的優(yōu)點具體為a)結構微型化有利地為了使電子裝置直接組合到電機里面通過對于功率和有源邏輯電路元器件使用夾層結構技術和使用裸片結構元器件減少結構空間和重量，即避免嚴重占據(jù)空間的預包裝的元器件。此外通過夾層結構和使用裸片元器件能夠使襯底尺寸與標準技術相比更小地構成，由此盡管使用一個與印刷電路板相比更貴的邏輯電路襯底，也得到成本優(yōu)勢。
b)作為第一襯底的多功能沖壓格柵第一襯底、最好一個沖壓格柵使一系列功能組合到一起。首先該襯底用于使功率元器件電接通并且與第二襯底一起用于其電連接、即用于形成功率部件的電功能。其次，所述沖壓格柵承擔功率元器件的冷卻，因此這樣選擇功率元器件裝配部位的幾何形狀，使得可以實現(xiàn)一種最佳的排熱。由此具有良好的電和熱特性的材料首先是有利的，最好是銅合金或具有類似特性的材料。因為作為功率元器件與沖壓格柵之間的接合過程最好使用釬焊或粘接工藝，提供一個適合于該工藝的表面，即在使用銅合金時可以通過相應的措施在加工沖壓格柵中放棄一個附加的、即與成本相關的表面例如鎳。除了適合的材料選擇以外可以通過適當?shù)剡x擇材料厚度仍然實現(xiàn)附加的功能例如插頭針，它們應用于標準的插接系統(tǒng)。
其它的可以組合在沖壓格柵里的元件例如是用于裝配碳刷的彈簧夾以及用于容納應用中的模塊的孔和用于連接外部元器件或用于接通電機的節(jié)點位置。所述用于外部元器件、如接線的電容、電感或碳刷絞線(Litzen)的節(jié)點位置可以在沖壓格柵的結構中構造，使得元器件通過成本經(jīng)濟的接合工藝例如切割夾緊技術接通，即，能夠避免成本昂貴的熱工藝例如焊接。
在沖壓格柵與邏輯電路襯底之間的接通可以在沖壓格柵相應成形時在觸點位置沒有附加組件地實現(xiàn)，如果在加工工藝中通過相應的成形結合加工工藝例如壓印和沖壓產生凸起或凹下。原則上例如也可通過壓印和由此減小材料厚度在適當成形時也制成彈簧元件，彈簧元件也適用于電接通。此外加工工藝也適合于產生輪廓，它們使沖壓格柵機械性能穩(wěn)定或者有助于結合外殼密封模塊。這些輪廓是所謂的U形或V形凹槽和“凹洞(anker holes)”以及凹割，它們同時用于模塊的機械穩(wěn)定性并由此保證其可靠性。
另一功能元件是所謂的壩條，它使沖壓格柵的各個部位在釬焊或注塑工藝之前相互連接。所述壩條具有優(yōu)點，首先實現(xiàn)由此使多個獨立部件連接成一個易于處理的部件，由此明顯減少工件支架或接合輔具的復雜性。其次由此同樣可以使注塑模具更簡單地構成。
上述功能可以在加工沖壓格柵時并行地實現(xiàn)，因為為了加工沖壓格柵使用成形的工藝如沖壓、壓印和彎曲，相應的成本主要由模具產生，它們通常在相同的質量時具有較高的產量。即，為了實現(xiàn)沖壓格柵的所有功能與對應于現(xiàn)有技術的構造技術相比無需其它的產生附加成本的加工步驟。
c)邏輯電路襯底作為第二襯底作為第二襯底最好使用一個邏輯電路襯底，其是一種陶瓷的襯底的改進方案。這種襯底具有許多優(yōu)點，它們使該襯底技術用于模塊技術是特別有吸引力的。與對應于現(xiàn)有技術的陶瓷襯底相反，所述襯底適合于大電流，即，由此可以使技術在不同的功率范圍上分級(skalierbar)并且還可以更成本經(jīng)濟地加工。在這個邏輯電路襯底上特別有利的是通用的表面，它不僅可以粘接而且可以釬焊。由此能夠在正面(邏輯電路面)上以對應于現(xiàn)有技術的導電粘接技術配備裸片和SMD形式的邏輯電路元器件，用于使預配備的結構組件接著與功率元器件和第一襯底一起在一個接合步驟最好是釬焊步驟中不僅機械地而且電地連接。原則上也可以設想使用粘接工藝作為接合技術。
使用標準技術用于配備到邏輯電路面上尤其出于經(jīng)濟的原因是有利的，因為襯底的配備能夠以大板卡實現(xiàn)，由此可以成本經(jīng)濟地并行實現(xiàn)一系列的加工步驟，如導電膠的印刷。原則上也可以設想，使襯底不在大板卡而是作為單個襯底進行配備。這個變型方案在以下情況下是需要的，即所述襯底首先要與功率部件和第一襯底連接并接著配備邏輯電路元器件的時候。
從技術觀點出發(fā)使用一個陶瓷襯底是有利的，因為陶瓷的膨漲系數(shù)明顯比其它襯底如電路板(FR4)更好地適配于硅膠和模塊封裝。因為在這種襯底材料中能夠使所謂的通道(Vias)實現(xiàn)用于形成襯底正面與襯底背面之間的電連接，因此可以放棄帶來附加成本并需要結構空間的元件和工藝。由此也可以實現(xiàn)一種非常緊湊的電子裝置的結構形式。
d)對稱的結構所述功率元器件以及在功率元器件或沖壓格柵與邏輯電路襯底之間的接合位置最好布置使得產生一種盡可能對稱的結構。一種對稱的結構尤其對于熱機械負荷是有利的，因為可以使所產生的作用力均勻地分布并由此改進可靠性，即，提高壽命。此外一種對稱結構和短的印制導線長度也能夠改善EMV(電磁兼容性)特性。尤其是功率分支和接頭到屏蔽板的對稱布線是有利的，用于保證可集成在模塊中的去干擾元器件的最佳功能。這樣的構造可以用本發(fā)明的技術實現(xiàn)。
e)去干擾元器件集成到模塊里面將必要時所需的去干擾元器件集成到模塊里面是有利的，因為在市場上提供的元器件、如X2Y，它們承擔去干擾功能并且作為SMD元器件可以集成到邏輯電路襯底的標準配備工藝里面。通過放棄外部的通常要接線的去干擾元器件(通常由電感和電容組成)，省去在模塊外部附加的成本昂貴的工藝步驟，例如用于接通接線的元器件的焊接。除此以外通過省去外部的通常比SMD元器件具有明顯更大尺寸的元器件得到結構空間方面的優(yōu)點，它對于將模塊整體集成到應用里面用于減小結構空間是有利的。通過省去外部元器件也簡化模塊的處理和裝配，因為去除損傷這些組件的潛在危險。
f)使用裸片的元器件為了實現(xiàn)微型化的目的有利的是最好使用裸片的元器件，它們比在標準外殼中的相同元器件如TO220需要明顯更少的結構空間。因為整個模塊配有外殼，因此避免元器件的造成成本的雙重包裝是有意義的。
g)由低壓環(huán)氧樹脂壓制物制成外殼整個模塊外殼以一個在轉送成型工藝中加工的外殼形式實現(xiàn)是有利的，因為用于這個工藝的環(huán)保的所謂的綠色化合物即低壓環(huán)氧樹脂壓制物是適合的，將低壓環(huán)氧樹脂在夾層結構中產生的縫隙無氣泡地充滿并且使電子元器件尤其是裸片的元器件免受環(huán)境影響(例如濕度、灰塵)。此外塑料由于其物理特性很好地適合于補償所置入的組件的熱機械誤差匹配。與此相關也提高夾層結構的機械穩(wěn)定性。在多功能地充分利用在模塊結構中使用的材料和組件的意義上可以使外殼也是用于外部接頭(如插頭針或用于碳刷的彈簧箍)和元器件以及在應用中的模塊容納點的支承位置。為了使模塊集成到應用里面可以使外殼以有利的方式成形，使得可以考慮由結構空間和應用的功能要求(如模塊中的霍爾傳感器與應用中的環(huán)形磁鐵的距離)引起的幾何形狀邊界條件。因為與標準TO220外殼不同，所述整個模塊、即邏輯電路部件和功率部件都完全被包圍并由此電絕緣，在裝配時與標準外殼(TO220)不同，放棄附加的電絕緣元件如薄膜，由此不僅節(jié)省絕緣材料費用而且節(jié)省其裝配費用。
h)并行的加工工藝在對應于現(xiàn)有技術的加工工藝中功率元器件通過接合連接，即一個順序的加工方法。為了降低加工成本有利的是，將順序的工藝替換成并行的工藝。這一點尤其可以對于功率元器件通過功率部件的并行釬焊和粘接實現(xiàn)。在模塊情況下，例如將晶體管首先配備在第一襯底(沖壓格柵)上并接著將第二襯底(邏輯電路襯底)配備到晶體管上。通過配備第二襯底和銜接的釬焊和粘接過程并行地不僅進行功率元器件的布線而且進行功率元器件以及第一和第二襯底的所有電觸點的連接過程。這種形式的裝配的前提是，所述功率元器件在兩側具有可釬焊或可粘接的表面。因此例如對于功率晶體管基極和源極接頭配有所謂的UBM(凸點下金屬化層)并且在通過釬焊接通的情況下附加地配有焊料點，即焊料塊。雙面釬焊技術的目的是，將功率晶體管釬焊在兩個銅直接鍵合即DBC襯底之間。在邏輯電路襯底上的并行化對于有源的元器件通過使用倒裝(Flip-Chip)技術代替接合技術，由此還能夠減少所需的襯底面積，它對于模塊結構尺寸和在應用中所需的結構空間具有有利影響。以倒裝技術配備不僅可以以一個釬焊或粘接的倒裝形式實現(xiàn)，而且最好還以粘接連接的形式實現(xiàn)，因為這個工藝可以更簡單地集成到襯底的標準配備里面。
i)模塊的機械穩(wěn)定性高根據(jù)電子裝置的應用和安裝(插頭針或插頭突緣上的作用力)可以有利地附加使模塊穩(wěn)定。這一點可以通過不同的實施方式實現(xiàn)，下面描述其中的兩個實施例。
原則上可以使模塊第二次通過另一種塑料壓力注塑包封，它顯示出與環(huán)氧樹脂低壓壓制物不同的機械特性。附加的壓力注塑包封尤其在塑料壓力注塑包封過程對于應用本來就需要的情況下是特別有利的，例如在加工一個外殼蓋時，并且可以將模塊的壓力注塑包封集成到該工藝里面。在這種情況下無需引起附加成本的其它工藝和模具。模塊的壓力注塑包封不僅可以局部地而且可以全部地實現(xiàn)。
如果沒有其它壓力注塑包封過程或者模塊的壓力注塑包封由于技術原因、例如太高的注塑工藝復雜性可能由于產量損失而使成本增加，有利的是，機械穩(wěn)定性和附加功能的實現(xiàn)例如為了在應用中固定模塊的插頭突緣或裝配元件在一個獨立的模塊支架中實現(xiàn)。構造這個部件，使得它成本經(jīng)濟地制成并且接著可以使模塊也方便地裝配在這個部件里面，例如通過一個卡接連接。通過這個過程可以使由于附加部件和附加過程造成的成本最小化。
j)可獨立檢驗的單元通過將所有用于電機控制和接通的電氣和機械功能集成在模塊里面使模塊是一個獨立的可檢驗的單元。這一點尤其在應用的加工流水線中是有利的，因為在這種情況下在模塊上無需其它的可能導致模塊損傷的裝配過程。由此在應用加工范圍中也無需其它的成本昂貴的中間檢驗并且可以使應用的制造以功能檢驗結束。
k)實施方式通過沖壓格柵靈活的結構的方案可以考慮來自機械和電節(jié)點位置方面的應用如插頭針的位置或實施彈簧箍的需求。這一點尤其在功率接頭部位是有利的，如果電機接通不通過由沖壓格柵產生的彈簧箍實現(xiàn)，而是通過附加的承擔彈簧箍功能和容納碳刷的組件來實現(xiàn)。所述彈簧箍與模塊接頭的連接例如可以通過鉚接或焊接實現(xiàn)。
l)降低噪聲使用于電機接通的碳刷集成到模塊里面在電機噪聲傳播方面是有利的，因為彈簧箍的振動不像對應于現(xiàn)有技術的電子裝置那樣傳導到起到共振空間作用的電機外殼里面。通過模塊或模塊外殼的構形和模塊在電機外殼中的容納可以去除振動耦聯(lián)。
m)模塊組合部件的擴展原則上可以使所示附件也轉移到大電流模塊，尤其是通過一個邏輯電路襯底替換所謂的DBC覆蓋襯底。使用一個最好在c)中描述的邏輯電路襯底是有利的，因為能夠實現(xiàn)用于功率部件的控制電子裝置的集成。
特別有利的是用于加工按照本發(fā)明的電子單元的不同技術的組合，例如最好使用在c)中描述的襯底以及使用夾層結構技術，它需要預先釬焊的功率元器件，并且使電子裝置直接集成到電機里面，這是以在電機與電子裝置之間相應的節(jié)點位置的技術訣竅知識為前提，尤其在模塊具有碳刷彈簧的情況下。電子裝置以模塊形式構成，即配有一個自身的外殼并且可方便地電接通，所述電子裝置原則上允許基于對應于現(xiàn)有技術的陶瓷襯底的電子裝置更容易的外部的市場化。通過組件如沖壓格柵的多功能使用可以減少接合工藝步驟的數(shù)量，在此排除了同時潛在的失效位置，由此在振動載荷方面得到一更好的質量。
下面示例性地借助于一個模塊描述本發(fā)明，所述模塊以夾層結構工藝由一個功率部件和邏輯部件構成用于控制一個電機。在此該功率部件包括一個由功率晶體管組成的H電橋而邏輯部件包括一個具有其外部的布線的微處理器以及傳感器。此外例如作為第一襯底使用沖壓格柵而作為第二襯底使用一種混合陶瓷。但是本發(fā)明的基本原理以及核心和優(yōu)點通過設計結構上的縮放和配合可以轉移到功率部件的任意的配線拓撲和邏輯部件功能。
邏輯電路襯底的配備在構造模塊的本身之前。邏輯電路襯底的配備作為大板卡實現(xiàn)，在其上首先通過一個絲網(wǎng)印刷或模板印刷涂覆導電膠。接著通過有源或無源的元器件配備大板卡；對于無源元器件以標準SMD技術而對于有源元器件通過標準貼片(在第一襯底上的背面)。在導電膠在一個爐工藝中固化以后粘接有源的元器件。原則上也可以使有源元器件以倒裝芯片技術配備。最后將大板卡細分成單個襯底，它們被加工成其它模塊結構。
模塊的構造通過沖壓格柵開始。在沖壓格柵上在裝配模塊時必要時在一個接合裝置(釬焊模具)中先后堆疊預成形焊料、預釬焊(vorbeloten)的功率晶體管和預配備的邏輯電路襯底(單個襯底)。接著將整個堆垛在一個釬焊步驟中在使用無鉛焊料例如SnAgCu的條件下接合。原則上也可以使用焊膏或其它接合工藝，如粘接。選擇接合位置的布置，使得產生一個盡可能對稱的結構，目的是在接合過程中不導致晶體管和襯底的傾翻，它們在芯片部位可能導致短路或者通常導致不均勻厚度的接合位置，它們一方面降低加工產量另一方面降低模塊可靠性。因為所述沖壓格柵用于冷卻晶體管，所以晶體管的焊接最好通過沖壓格柵上的排出側實現(xiàn)，用于保證最佳地排出晶體管熱量。
用于使在應用中的模塊固定的沖壓格柵中的元素如孔可以在加工過程中用于將沖壓格柵容納或固定在接合裝置里面。在釬焊以后通過轉送成型工藝對結構部件封裝，其中將結構部件在一個模型(Moldform)的凹穴中通過塑料壓力注塑包封，由此產生模塊的外殼。該模具由一個上部件和一個下部件組成，它們在加入結構部件以后封閉并在沖壓格柵尤其是所謂的壩條上密封凹穴。
接著進行自身的注塑過程，它以較高的溫度和高壓進行。只要塑料在模具中交聯(lián)，就打開模型并推出或取出結構部件。根據(jù)所使用的塑料和對于封裝的要求可以選擇在一個爐步驟中作為所謂的PMC(后成型固化)進行再硬化。直到成型后所述沖壓格柵的各個功能元件或部位通過壩條相互連接，由此使沖壓格柵能夠作為一個部件在裝配過程中處理。該連接使所有的電連接短路，即，為了建立電功能將這些連接位置通過一個沖切過程分開。必要時可以與沖切過程組合一個彎曲過程用于使電和機械的節(jié)點位置為了應用而具有應用特有的結構。
根據(jù)模塊的實施方式在最終裝配范圍里使模塊配備有布線的元器件，必要時裝配獨立的碳刷并使碳刷與碳刷箍連接。在使用具有絞線的碳刷的情況下附加地還使絞線與模塊上的相應接頭連接。最終裝配以此時可以檢驗全部檢驗的單元的電檢驗結束。
根據(jù)應用可以使模塊以不同的方式裝配到驅動單元里面，但是對于傳感器的集成需要特殊的取向，例如使邏輯部件指向電機軸線方向，例如當霍爾傳感器必需定位在一個極輪上的時候。在這種情況下傳感器在模塊內部的定位與模塊在應用中的定位相協(xié)調。在此尤其是距離要求，例如對于霍爾傳感器，可使所述外殼在傳感器處具有輪廓，該輪廓允許保持所需的距離同時使元器件與霍爾傳感器相比具有更厚的厚度。
在最簡單的情況下所述模塊沒有其它措施地直接裝配到應用里面，這一點例如可以通過螺栓或擠壓實現(xiàn)。但是也可以設想，使模塊例如置入到所述應用的外殼的一部分里面并通過裝配所述應用的蓋板通過粘接固定。
在其它情況下可能需要使模塊配有其它功能元件，例如插頭突緣，它們由于環(huán)氧樹脂低壓壓制物的機械特性不能通過環(huán)氧樹脂低壓壓制物實現(xiàn)。為此所述模塊可以在應用中裝配之前在一個附加步驟中通過一種適合的塑料局部或完全壓力注塑包封，這最好集成到一個本來就需要的過程里面，例如外殼蓋的加工。所述模塊的裝配對于這種情況與外殼蓋一起實現(xiàn)。也可以選擇使模塊附加地裝配到一個獨立加工的支架上，由此得到一個具有擴展功能的結構組件，它在應用加工過程的范圍里面裝置。如果擴展模塊的功能范圍，有利的是在結束在應用里的裝配之前進行一個附加的中間檢驗。
在模塊的其它實施方式中可以由外部的接頭之一產生一個彈簧元件，它承擔接通一個屏蔽板的任務，其中該屏蔽板是電機外殼的組成部分。該屏蔽板用于屏蔽在換向器中產生的碳刷火花。該屏蔽板的接通最好在裝配模塊時進行，由此可以放棄其它接合過程。


在附圖中示出按照本發(fā)明的具有控制單元的電機的不同實施例并在下面詳細描述。附圖中圖1為一個按照本發(fā)明的具有敞開的外殼的電機的立體圖，圖2為一個電子單元的截面示意圖，圖3為控制單元的示意平面布置圖，圖4和5為控制單元的另一實施例的俯視圖和側視圖，圖6和7為按照圖4和5的具有屏蔽元件的另一實施例，圖8和9為按照圖4和5的電子單元的另一變型方案。
具體實施例方式
在圖1中示出一個傳動器驅動單元11，其中一個電機10通過一個電樞軸12在其整個長度上支承在一個第一外殼部件14里面。在電樞軸12上支承一個第一傳動器元件16，它與一個獨立的蝸桿20的第二傳動器元件18耦聯(lián)。該蝸桿20與蝸輪22嚙合，它使驅動轉矩通過一個緩沖裝置24傳遞到輸出小齒輪26上，輸出小齒輪例如驅動汽車中的一個窗玻璃或者一個汽車滑動天窗。在電樞軸12上設置一個轉子28，它可以在一個與外殼固定的定子30內部自由地旋轉。該定子30具有永久磁鐵32，永久磁鐵們通過一個兩體的磁軛元件34相互連接。為了供電該電樞軸12具有一個換向器36，它與碳刷38處于摩擦連接，該碳刷通過彈簧箍40與一個電子模塊70連接。該電子模塊70具有一個導電的沖壓格柵44，其自由端作為凸起97從一個注塑的塑料體95中伸出來并且構成彈簧箍40以及用于外殼插頭48的電連接件46和與一個未詳細示出的屏蔽板104的一個電氣和機械的接通。所述彈簧箍40在此由銅板制成的板簧52與沖壓格柵44一體地制成。該彈簧箍40從沖壓格柵44切向延伸到集流環(huán)36并具有容納體54，在其中固定插進碳刷38。所述電子模塊70除了在沖壓格柵44，71上外還在一個第二襯底72上具有不同的電子元器件56，如一個微處理器58或一個位置檢測傳感器60，位置檢測傳感器與電樞軸12上的一個位置發(fā)生器62共同起作用。為了可見地示出集流環(huán)36和由環(huán)形磁鐵64構成的位置發(fā)生器62，在圖1中所述電子模塊70以一個面圖的形式示出。在將傳動器結構部件16，18以及電樞軸12和定子30徑向裝配進外殼部件14里面以后，將導電的沖壓格柵44通過集成的彈簧箍40徑向相對于電樞軸12裝配在第一外殼部件14里面。接著徑向裝配一個未示出的蓋板作為第二外殼部件，它封閉第一外殼部件14。
在圖2中詳細示出一個由電子模塊70以夾層結構工藝構成的電子單元70的示意結構。作為第一下襯底71，一個沖壓格柵44例如由一個銅板通過沖切、彎曲和壓印形成并具有不同的部分73。作為功率元器件75，在沖壓格柵44上使二極管69或晶體管77、例如功率MOSFET79電連接。作為第二上襯底72在功率元器件75上面設置一個陶瓷襯底81，它具有一個雙側金屬化的覆層83，84，它們在這里由銀質印制導線78制成。所述功率元器件75在其底面85和頂面86上具有導電的接觸面87(例如通過焊料塊90)，通過它們使功率元器件分別與兩個襯底71，72導電連接。所述功率元器件75由沒有塑料外殼的所謂裸片元件89構成，用于實現(xiàn)一種緊湊的層結構。在背離沖壓格柵44的第二襯底72的覆層84上設置其它的電子元器件56，如一個微處理器58、一個位置傳感器60和SMD部件59，它們共同構成用于控制電機10的邏輯部件57。第二襯底72與第一襯底71通過釬焊或通過一種導電粘接劑連接，其中在一個可替代的實施例中在沖壓格柵44上成形固定元件91，通過它們使功率元器件75和/或第二襯底72電接通并且機械地固定在第一襯底71上。
圖3示出沖壓格柵44的平面布置圖，其中各個部分73通過壩條(Dam-Bar)93相互連接，使得沖壓格柵44作為一個相關部件可以與第二襯底72連接并且接著通過一個塑料體95注塑包封。在注塑過程中塑料壓制物也流進兩個襯底71，72與功率元器件75之間的縫隙113和空腔113。在此設計所述塑料體95的尺寸，使得在其注塑后所述壩條93通過沖切可以去除，由此使各個部分73不再相互導電連接。從塑料體95中伸出沖壓格柵44的不同凸起97，它們構成與其它電機結構部件99的電氣和機械的節(jié)點位置98。因此凸起97的一部分構成用于電流和信號連接的插頭針88，其它凸起97具有一個用于其它連接元件102的容納體100，通過容納體使電子單元70可固定在電機外殼14上。其它凸起97由用于外部電子組件或用于碳刷絞線76的電接觸位置101構成。其它兩個凸起97構成彈簧箍40，在其上設置碳刷38，碳刷與電樞軸12的集流環(huán)36共同起作用，如同在圖9中所示的那樣。所述彈簧箍40例如通過分離壩條93彎曲，使得設置在其上的碳刷38在裝配電子單元70以后在預應力下頂靠在集流環(huán)36上。另一凸起97由電氣和機械連接體103構成，用于一個防止電磁干擾的屏蔽元件104。在塑料體95內部的各個部分73上設置在這里未示出的功率元器件75或其它電子組件。
圖4示出塑料體95的俯視圖，它(作為注塑外殼95)完全包圍電子元器件56、功率元器件75和第二襯底72。從塑料體95中伸出凸起97作為電機結構部件99的電氣和機械節(jié)點位置98。代替與凸起97一體構成的彈簧箍40在這里例如由彈簧鋼制成的獨立彈簧箍40機械地與凸起97連接，例如釬焊、焊接或擠壓。所述彈簧箍40在此不僅用于碳刷38的機械的彈性的固定，而且用于其電流輸入。在一個可選擇的實施例中沿著彈簧箍40設置附加的碳刷絞線76，它們使碳刷38直接與構成節(jié)點位置101的凸起97為了對碳刷38供電而電連接(在右側虛線示出)。其它觸點位置101構成一個用于附加的外部電子組件74的節(jié)點位置98，例如一個由電解電容(ELKO)80構成的電容80。
圖5示出電子單元70的一個對應截面圖，其中所述彈簧箍40基本垂直于第一襯底71的平面延伸。
在圖6和7中示出電子單元70在未示出的電機外殼14里面裝配在電樞軸12上的狀態(tài)。在此所述塑料體95以容納碳刷38的彈簧箍40徑向向著電樞軸12推到集流環(huán)36上，直到碳刷38在預緊力下頂靠在集流環(huán)36上。所述電子單元70通過構成固定元件100的例如與連接機構102共同作用的凸起97固定在外殼14上。在碳刷火花部位中圍繞集流環(huán)36和電子單元70設置一個屏蔽板104用于屏蔽電磁干擾。為此構成連接構件103的凸起97例如由彈簧元件105構成，彈簧部件在裝配電子單元70時與屏蔽元件104連接。在該實施例的一種變型方案中也可以使金屬制成的其它外殼部件14、如一個極頭(poltopf)作為屏蔽元件104與連接構件103接通或者使屏蔽元件104與彈簧箍40或冷卻面96一樣也與沖壓格柵44的凸起97一體地構成。為了使在澆注到塑料體95里面的位置傳感器60與設置在電樞軸12上的位置發(fā)生器62、例如一個磁環(huán)之間的距離最小化，使塑料體95以微小的距離直接徑向相對于位置發(fā)生器62設置。在本實施例中為此使塑料體95具有一個缺口107，在其中嵌入旋轉的磁環(huán)62，由此減小電機10的整個結構高度。
在按照圖8和9的另一實施例中所述塑料體95通過另一塑料部件109環(huán)繞注塑，在這里構成用于插頭針88的插頭突起111。在此在插頭突起111的外圍由固定元件100構成用于連接機構102的其它容納體100，在其中可以固定插頭111并由此使電子單元70固定在外殼部件14里面。
要注意，在所有附圖中所示的實施例能夠實現(xiàn)單個特征相互間的多種組合方案。因此對應于應用適配地選擇單個電機結構部件99、外部的電子組件74或電子單元70的電子元器件56。代替由節(jié)點位置98構成的凸起97也可以使這些節(jié)點位置與相應的電機結構部件99或外部的電子組件74一體地構成。導電的沖壓格柵44的加工例如也不局限于沖切，而是可以通過各種方法制成，所述方法提供導電的布線載體44。按照本發(fā)明的裝置優(yōu)選用于電動調節(jié)驅動裝置，尤其是窗玻璃和汽車滑動天窗。但是按照本發(fā)明的電子模塊70不局限于碳刷電機的應用，而是也可以用于EC電機和其它執(zhí)行器，例如用于閥門控制器。
權利要求
1.特別用于調節(jié)汽車中活動部件的電機(10)，其具有夾層結構的電子單元(70)，該電子單元具有第一導電襯底(71)和第二導電襯底(72)，在其之間設置功率元器件(75)并且功率元器件與兩個襯底(71，72)電連接，所述第二襯底(72)在一個背離第一襯底(71)的側面(84)上裝配有其它的電子元器件(56)，其中所述第一襯底(71)是沖壓格柵(44)，該沖壓格柵與第二襯底(72)一起通過塑料體(95)壓力注塑包封，使得從塑料體(95)中伸出沖壓格柵(44)的凸起(97)，凸起為了連接其它電機結構部件(99，38，40，104，102，80)構成一個電氣的和/或機械的節(jié)點位置(98)。
2.如權利要求1所述的電機(10)，其特征在于，所述凸起(97)由電子單元(70)的固定元件(100)、尤其是孔(100)構成。
3.如權利要求1或2所述的電機(10)，其特征在于，所述凸起(97)由插頭針(88)或對于外部電子組件(74)、如電容(80)或電感或絞線(76)的接觸位置(101)構成，并且尤其由含銅的材料制成。
4.如上述權利要求中任一項所述的電機(10)，其特征在于，所述電機結構部件(99)是用于容納碳刷(38)的彈簧箍(40)。
5.如上述權利要求中任一項所述的電機(10)，其特征在于，所述電機結構部件(99)是電磁屏蔽體(104)，電磁屏蔽體尤其與凸起(97)一體地構成。
6.如上述權利要求中任一項所述的電機(10)，其特征在于，在沖壓格柵(44)上成形固定元件(91)，在其上可以接合功率元器件(95)和/或第二襯底(72)，用于與沖壓格柵(44)建立電的和/或機械的連接。
7.如上述權利要求中任一項所述的電機(10)，其特征在于，所述觸點位置(101)由節(jié)點位置(98)以切割夾緊技術構成。
8.如上述權利要求中任一項所述的電機(10)，其特征在于，在第二襯底(72)上作為電子元器件(56)設置微處理器(58)和/或一個控制邏輯電路(58)和用于電機(10)的一個電樞軸(12)的位置傳感裝置(60)。
9.如上述權利要求中任一項所述的電機(10)，其特征在于，所述第二襯底(72)具有至少一個導電表面(83，84)，并且電子元器件(56)可以變化地通過釬焊或導電粘接、尤其是以倒裝技術配備。
10.如上述權利要求中任一項所述的電機(10)，其特征在于，所述第二襯底(72)具有陶瓷板(81)并在其頂面和底面上分別具有至少一個印制導線平面(83，84)，印制導線平面尤其通過通道孔相互電連接。
11.如上述權利要求中任一項所述的電機(10)，其特征在于，所述功率元器件(75)和/或元器件(56)由裸片元件無外殼地構成。
12.如上述權利要求中任一項所述的電機(10)，其特征在于，所述功率元器件(75)具有兩面可釬焊的或可導電粘接的表面(85，86)，所述表面尤其用于釬焊技術在面對第二襯底(72)的側面(86)上配有焊塊(90)。
13.如上述權利要求中任一項所述的電機(10)，其特征在于，所述功率元器件(75)是功率MOSFET(97)。
14.如上述權利要求中任一項所述的電機(10)，其特征在于，所述功率元器件(75)為了改進排熱對稱地設置在第一襯底(71)上。
15.如上述權利要求中任一項所述的電機(10)，其特征在于，所述兩個襯底(71，72)是冷卻體，其中尤其沖壓格柵(44)的至少一個凸起(97)構成塑料體(95)外部的冷卻面(96)。
16.如上述權利要求中任一項所述的電機(10)，其特征在于，所述塑料體(95)通過轉送成型工藝成形，其中尤其使環(huán)氧樹脂壓制物流進兩個襯底(71，72)之間的縫隙(113)里面。
17.如上述權利要求中任一項所述的電機(10)，其特征在于，所述塑料體(95)通過外殼部件(14)和/或插頭突緣(111)的另一種塑料壓力注塑包封。
18.如上述權利要求中任一項所述的電機(10)，其特征在于，所述塑料體(95)設置在獨立的模塊載體上，并且尤其通過卡接連接固定。
19.如上述權利要求中任一項所述的電機(10)，其特征在于，所述電子單元(70)相對于電樞軸(12)徑向裝配并且直接設置在換流器(36)和/或電樞軸(12)的位置發(fā)生器(62，64)的對面，并且所述塑料體(95)尤其具有用于適配電機幾何形狀的成形體(107)。
20.一個尤其如上述權利要求中任一項所述的夾層結構的電子模塊(70)，它具有第一導電襯底(71)和第二導電襯底(72)，在其之間設置功率元器件(75)并且功率部件與兩個襯底(71，72)電連接，并且所述第二襯底(72)在背離第一襯底(71)的側面(84)上裝配有其它電子元器件(56)，其中第一襯底(71)是沖壓格柵(44)，它與第二襯底(72)一起通過塑料體(95)壓力注塑包封，使得由塑料體(95)中伸出沖壓格柵(44)的凸起(97)，凸起構成用于連接其它電機結構部件(99，38，40，104，102，80)的電氣和機械的節(jié)點位置(98)。
21.一種用于制造具有電子控制單元(70)的電機(10)的方法，其特征在于下列步驟-沖壓一體的導電沖壓格柵(71，44)，其中壩條(93)與單個部分(73)相互連接，-在沖壓格柵(44)上覆上預釬焊的功率元器件(75)并且在其上覆上具有其它元器件(56)的陶瓷襯底(72，81)用于形成夾層結構，-通過接合工藝、如釬焊或粘接使單個層(71，75，72)相互電連接，-通過轉送成型工藝圍繞夾層結構(70)注塑塑料模塊體(95)，使得所述壩條(93)設置在模塊體(95)外部，-將所述壩條(93)分離并且使從模塊體(95)伸出的沖壓格柵(44)的凸起(97)機械地與電機結構部件(99)，如碳刷(38)或電磁屏蔽元件(104)或連接機構(102)或與外部的電組件(74)連接。
22.如權利要求20所述的方法，其特征在于，在陶瓷襯底(72)上設置磁位置傳感器(60)并且通過塑料(95)壓力注塑包封，使得位置傳感器(60)在裝配控制單元(70)以后直接設置在位在電機(10)電樞軸(12)上的磁位置發(fā)生器(62，64)的對面并且與這個發(fā)生器共同起作用。
全文摘要
尤其用于調節(jié)汽車中活動部件的電機(10)，其具有一個夾層結構的電子單元(70)，它具有一個第一導電襯底(71)和一個第二導電襯底(72)，在其之間設置功率元器件并且與兩個襯底(71，72)電連接，并且所述第二襯底(72)在一個背離第一襯底(71)的側面(84)上配有其它的電子元器件(56)，其中所述第一襯底(71)是沖壓格柵(44)，它與第二襯底(72)一起通過塑料體(95)壓力注塑包封，使得從塑料體(95)中伸出沖壓格柵(44)的凸起(97)，它們?yōu)榱诉B接其它電機結構部件(99，38，40，104，102，80)構成一個電的和/或機械的節(jié)點位置(98)。
文檔編號H01L25/16GK1879217SQ200480032771
公開日2006年12月13日 申請日期2004年10月29日 優(yōu)先權日2003年11月8日
發(fā)明者P·烏爾巴赫, W·費勒, T·賴卡, S·霍爾農 申請人:羅伯特.博世有限公司