壳体和电气设备的制作方法

本发明涉及一种用于电气设备的壳体，壳体包括壳体本体，壳体本体至少部分地容纳电气设备的相应的电气构件，其中，壳体本体具有至少一个用于支承在相应的板上的支承点，电气构件与板连接，其中，壳体还具有至少一个用于检测相应的板的温度的温度传感器，其中，相应的温度传感器在壳体本体中布置在相应的支承点的区域中。本发明还涉及一种电气设备，电气设备包括至少一个电气构件、至少一个分别与相应的电气构件连接的板和至少一个这种壳体，其中，壳体本体安置在相应的板上的相应的支承点处。

背景技术：

1、这种设备在大量电子和功率电子的应用中使用。

2、在功率电子应用中，通常需要构件或构件部件的温度信息。为此，温度传感器必须安置在构件或构件部件附近，例如以便经由模型在参考温度传感器的温度信息的情况下来计算构件或构件部件的温度。

3、至今为止，温度传感器要么安置在冷却体上进而以距构件或构件部件相对远地安置，这具有相对大的不精确性的缺点，要么在模块(例如具有功率半导体的功率模块)内安置在存在于那里的电路载体上。后者具有的缺点是，温度传感器与其余电子装置没有可靠的电气隔离，并且所述电气隔离必要时必须通过其他构件、例如光耦合器来实现。此外，温度传感器占用电路载体上的宝贵的位置。

4、从us 2020/098667 a1中已知一种半导体模块，其包括：由树脂制成的用于安置半导体芯片的端子壳体；和冷却部段，冷却部段具有制冷剂循环部段，制冷剂通过制冷剂循环部段流动；和连接部段，连接部段包围制冷剂循环部段，其中，制冷剂循环部段布置在端子壳体下方，并且冷却部段布置在连接部段处，直接或间接与端子壳体紧密接触，其中，端子壳体在连接部段之上提供并且具有侧壁，提供侧壁以便在俯视图中观察时包围半导体芯片，其中，在侧壁处提供用于检测制冷剂温度的温度传感器。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是：提供一种改进的电气设备，其尤其克服所提到的缺点。

2、该目的的解决方案通过开始提到类型的壳体通过以下方式得出，即壳体本体分别具有到相应的温度传感器的单极的电线路。

3、该目的的另一解决方案通过开始提到的类型的电气设备通过以下方式得出，即电气设备具有所提出的壳体。

4、壳体具有壳体本体，壳体本体例如能够具有罩或支架的形状，并且在此尤其能够具有u形的横截面。壳体本体也能够管形地构造，并且在此具有矩形横截面，其中，壳体本体可选地仅具有一个开口，例如容器。

5、在此，壳体本体具有至少一个用于支承在相应的板上的支承点，相应的电气构件与板连接。例如，相应的电气构件布置在相应的板上。对于壳体的罩形或支架形的设计方案的示例，相应的支承点尤其在罩或支架所处的位置接触相应的板。

6、壳体本体构造为，使得其至少部分地容纳电气设备的相应的电气构件。例如，壳体本体构造为覆盖件或罩，所述覆盖件或罩至少部分地覆盖相应的电气构件。壳体本体也能够构造为壳体框架。特别地，壳体本体和相应的板至少在穿过相应的电气构件、壳体本体和相应的板的平面中完全围绕相应的电气构件。如所提到的那样，壳体本体也能够构造为容器，相应的电气构件引入到所述容器中，使得通过壳体本体或者连同相应的板一起巨大部分围绕相应的电气构件。

7、此外，壳体具有至少一个温度传感器，借助所述温度传感器能够分别求出或测量相应板的温度。因此，相应的温度传感器优选地与相应的板热接触。相应的温度传感器例如能够构造为珀耳帖元件或热敏电阻或ntc电阻(ntc，英语：负温度系数(negativetemperature coefficient))。

8、此外，相应的温度传感器在壳体本体中布置在相应支承点的区域中。对于支架形或u形的壳体本体的示例，相应的温度传感器在壳体本体中的布置意味着，相应的温度传感器集成在支架或u形的两个臂之一中。更一般地，能够将相应的温度传感器在壳体本体中的布置例如理解为，壳体本体具有带有壁或支柱的几何造型，并且相应的温度传感器安装在壳体本体的壁或支柱之一中，或者集成在支柱或壁之一中。

9、相应的温度传感器在相应的支承点的区域中的布置例如能够通过以下方式实现，相应的温度传感器直接接触相应的支承点或相应的板或直接与其邻接地布置。此外，这种布置也能够通过以下方式实现，将相应的温度传感器与相应的支承点相邻地布置。例如，当壳体本体具有在厘米或分米范围内的尺寸并且相应的温度传感器距相应的支承点的间距在毫米范围内、特别是几毫米、毫米的十分之几或百分之几，则能够是这种情况。

10、通过将相应的温度传感器布置在相应的支承点处或其附近，进而布置在相应的板处或其附近，能够实现对相应的板的、进而对相应的电气构件的更精确的温度确定。这是重要的，以便避免相应的电气构件的过热，进而能够延长相应的电气构件的、进而电气设备的使用寿命。

11、根据相应的温度传感器的、和相应温度传感器与相应的板之间的区域的设计方案，相应的温度传感器与电气设备的其余电子装置的可靠的电隔离或绝缘也能够借助相对简单的手段来实现。

12、壳体本体分别具有到相应的所述温度传感器的单极的电线路。这尤其意味着相应的温度传感器具有第一端子线路，所述第一端子线路通过相应的单级的电线路来实现。优选地，相应的温度传感器与相应的板电接触，使得第二端子线路经由相应的板(并且必要时与相应的板连接的接地或其他的线路)来实现。第一端子线路和第二端子线路在此能够共同地形成相应的温度传感器的信号线路。在此，相应的温度传感器能够直接接触相应的板，或者能够在相应的温度传感器与相应的板之间布置导电材料，例如焊料等。所述导电材料在此优选同时是良好的热导体，即具有至少40w/(m·k)、优选大于200w/(m·k)或400w/(m·k)的导热率的材料。

13、本发明的该设计方案优选在如下电气设备中使用，其中不需要将相应的温度传感器与相应的板或相应的电气构件电隔离或绝缘。本发明的该设计方案的优点是，相应的温度传感器以节省空间的方式布置，以及以非常近或直接热接触在相应的板或相应的电气构件处的方式布置。

14、通过后面提到的方面，能够实现相应的板或相应的电气构件的相对精确的温度检测。

15、在本发明的一个有利的设计方案中，壳体优选至少在相应的支承点的区域中具有电绝缘材料。

16、在此，将如下材料视作为是电绝缘的，所述材料在室温下具有小于10-8s/m、特别是10-16s/m的数量级的导电率σ。特别地，壳体本体完全由电绝缘材料制成，例如由塑料或电绝缘陶瓷制成。例如，相应的温度传感器能够由构成壳体本体的塑料挤压包封，其中，为此优选使用热塑性塑料。可选地，也能够使用如下壳体本体，该壳体本体至少在相应的支承点的区域中并且或者附加地在相应的温度传感器的区域中具有电绝缘材料。在该选项中，壳体本体也能够具有部分导电的材料，例如钢。

17、通过壳体本体具有电绝缘材料，简单地实现相应的温度传感器与电气设备的其余电子装置的电气隔离或绝缘。

18、在本发明的另一有利的设计方案中，相应的温度传感器布置在壳体本体的相应的空腔中。因此，相应的空腔被集成到壳体本体中并且例如能够构造为一种井筒。在此，相应的空腔或井筒能够朝相应的支承点的侧部敞开或者朝相反的侧部敞开，使得相应的空腔或井筒尽管是敞开的，但是朝相应的支承面闭合。特别地，当壳体本体具有壁或支柱时，相应的空腔优选地布置在壁或支柱之一中。这意味着相应的空腔完全或至少大部分由相应的壁或相应的支柱围绕。相应地，相应的空腔能够是闭合的，或者例如具有指向相应的板的开口。相应的温度传感器例如能够插入或粘合到相应的空腔中。

19、通过壳体本体的这种设计方案，实现相应的温度传感器的节约空间的安置，以及实现相应的温度传感器在相应的板或相应的电气构件处或附近的布置。

20、尤其当相应的空腔朝向相应的板敞开时，能够在相应的温度传感器与支承点或相应的板之间布置良好导热性的材料，即例如导热膏、相应的粘合剂或塑料。这种导热良好的材料在此优选是电绝缘的，例如相应的陶瓷或填充有相应的陶瓷的材料、云母或导热垫。在此，热导率至少为40w/(m·k)、优选大于200w/(m·k)或400w/(m·k)的材料被视作为是良好的导热体。

21、在本发明的另一有利的设计方案中，壳体本体在此在相应的空腔中具有至少两个用于固定相应的温度传感器的凸起。通过凸起将相应的温度传感器定位和固定在壳体本体内，其中，同时可实现与壳体本体的热解耦，这提高了相应的板的温度检测的精度，从而提高了相应的电气构件的温度检测的精度。

22、替代地或附加地，壳体本体能够具有热导率相对较差的材料，特别是在相应的温度传感器周围的区域中，然而，不在相应的温度传感器与相应的支承点之间。在此，将如下材料视作为导热相对差，所述材料在室温下具有小于0.5w/(m·k)、特别是小于0.2w/(m·k)的热导率。

23、在本发明的一个替代的有利的设计方案中，相应的温度传感器完全由壳体本体包围。例如，这能够通过以下方式实现，即相应的温度传感器借助形成壳体本体的塑料挤压包封。壳体优选地具有电绝缘材料，特别是在相应的支承点的区域中，由此能够实现相应的温度传感器与相应的板或相应的电气构件的可靠的电气隔离或绝缘。

24、壳体本体优选地在相应的温度传感器与支承点之间仅具有小的厚度。例如，当壳体本体具有在厘米或分米范围内的尺寸并且相应的温度传感器距相应的支承点的间距在毫米范围内、特别是几毫米、毫米的十分之几或百分之几，能够是这种情况。

25、替代地或附加地，能够将良好导热的材料(例如导热膏)、相应的粘合剂或塑料布置在相应的温度传感器与支承点或相应的板之间。在此，导热良好的材料优选是电绝缘的，例如相应的陶瓷或用相应的陶瓷填充的材料、云母或导热垫。

26、在此，导热材料可被视为壳体本体的一部分或与壳体本体分开，由此，上述设计方案借助相应的空腔实现，并且导热材料在空腔中布置在相应的温度传感器与相应的板之间。

27、在本发明的另一有利的设计方案中，壳体还具有多个连接管脚，其中，壳体本体具有多个用于容纳连接管脚中的相应的一个连接管脚的凹陷部，其中，相应的两个相邻的凹陷部彼此间具有相同的间距，并且其中，相应的温度传感器布置在凹陷部中的一个凹陷部中并且与连接管脚中的至少一个连接管脚电连接。

28、在此，相应的凹陷部能够特别地构造为相应的上面解释的空腔。通过相应的两个相邻的凹陷部彼此具有同样的间距，能够根据网格布置凹陷部。优选地，网格尺寸为2mm至5mm，尤其是3.8mm，使得两个相邻的凹陷部彼此间具有对应于网格尺寸的间距。在此，壳体本体也能够具有两排或更多排这种凹陷部，其中，优选地在相应的排内遵守网格尺寸，然而，不一定从一排的边缘到另一排的相邻的边缘都遵守。

29、相应的凹陷部能够全部或仅部分地分别具有连接管脚，连接管脚布置在相应的凹陷部中。单子管脚例如能够用于接触相应的板，尤其被构造为用于功率模块或用于处理器的电路载体，使得供电电压、接地部和/或信号线路能够经由连接管脚引导至相应的板。例如，连接管脚能够集成到壳体本体中，或者插入或粘合到凹陷部中，或者用塑料挤压包封。

30、相应的温度传感器布置在凹陷部之一中并且与布置在相应的凹陷部中的连接管脚电连接。这对于具有到相应的温度传感器的单极的电线路的上面解释的设计方案可简单地实现。相应的温度传感器能够构造为，使得其一个端子构成壳体或壳体本体的连接管脚，并且相应的温度传感器在壳体本体中处于到相应的板的连接面或相应的支承点的附近。

31、网格化的壳体本体的所解释的设计方案和相应的温度传感器到网格化的壳体本体中的所解释的集成为相对便宜的变体方案，因为这种壳体本体大量制造并且相应地容易且便宜地获得。

32、例如，能够借助与其他连接管脚相同的方法非常便宜地将相应的温度传感器引入壳体中。特别是在焊接端子的情况下，能够直接使用有线的温度传感器的端子脚。但是，端子也能够设有任意其他的端子形式，例如用于压入技术、超声波或激光焊接、弹簧触点或其他的端子形式。

33、在本发明的另一有利的设计方案中，相应的温度传感器与至少一个连接管脚一件式地构成。这例如能够通过以下方式实现，即相应的温度传感器已经具有至少一个相应的连接管脚，该连接管脚与其余的温度传感器被一起引入到相应的凹陷部中。由此，能够实现壳体的、进而电气设备的尤其低成本的安装和制造。

34、在本发明的另一有利的设计方案中，相应的板构造为电路载体或冷却体。

35、例如，将dgb基板(直接键合铜)或ims(绝缘金属基板)或上面布置有dgb基板或ims的底板用作为电路载体。例如，底板在此能够是金属的，例如由铜制成，或具有合金。

36、替代地，相应的板能够构造为冷却体，冷却体优选地具有相当平坦的上侧和具有与所述上侧相对布置的下侧，下侧具有冷却肋或冷却销。

37、在这两种设计方案中，相应的板通常在运行期间与电气设备的最热点热连接，因为相应的电气构件与相应的板连接。

38、通过将相应的温度传感器在相应的板或相应的电气构件处或与其非常靠近或直接热接触地布置，能够可靠地且精确地确定相应的温度传感器的温度。

39、在本发明的另一有利的设计方案中，相应的电气构件具有至少一个功率模块，该功率模块布置在相应的板上或功率模块包括相应的板。优选地，在此，相应的板构造为电路载体。优选地，相应的功率模块包括一个或多个功率器件，即例如功率二极管、晶闸管、双向晶闸管和晶体管，例如功率mosfet、igbt等。此外，作为功率器件能够使用电阻，例如测量电阻。

40、在本发明的另一有利的设计方案中，相应的电气构件具有至少一个处理器，处理器布置在相应的板上，或者处理器包括相应的板。在此，相应的板优选构造为电路载体。例如，处理器能够构造为电气设备的中央处理单元(英语：central processing unit，简称cpu)或构造为其图形处理器(英语：graphics processing unit，简称gpu)，并且在此分别具有一个或多个处理器核。

41、在本发明的另一有利的设计方案中，相应的温度传感器安置在相应的板上，和/或在相应的温度传感器与相应的板之间布置良好导热的材料。

42、在此，热导率至少为40w/(m·k)、优选大于200w/(m·k)或400w/(m·k)的材料被视作为是良好的导热体。如上文已经解释的那样，通过所述设计方案，实现相应的温度传感器与相应的板的特别良好的热接触。

43、在本发明的另一有利的设计方案中，电气设备构造为功率转换器、控制器、计算机、智能手机或用于消费电子、楼宇自动化或智能家居的设备，或构造为家用电器。功率转换器和控制器在此主要在工业环境中使用，例如在制造和自动化中使用，其中，功率转换器也在电动交通工具(如电动汽车、电动公交汽车、电驱动火车等)中或在能量转换和分配中使用。在此，计算机能够包括个人计算机、膝上型计算机、平板电脑等。