被包覆的构件及其制造方法与流程

1.本发明涉及一种被包覆的构件。此外，本发明涉及一种用于制造所述被包覆的构件的方法。


背景技术：

2.在功率电子装置中和在电机中的应用中——在所述应用中必须导出损耗热——经常使用可导热的包覆料，以便部分地包覆可导电的元件。通常，这些包覆料具有与有待包覆的和发热的元件不同的热膨胀系数，所述元件例如能够由铜制成。这在热循环中可能导致包覆料从可导电的元件上的脱落或者导致裂缝，这明显地使热量的导出变差。


技术实现要素：

3.所述被包覆的构件具有可导热的元件和可导热的包覆料，所述包覆料填充元件的内部区域。在此，“内部区域”是指至少部分地被所述元件包围的区域。相反，不需要的是，所述元件完全包围所述内部区域。
4.优选的是，所述包覆料相对于包覆料的100个体积百分点而具有至少25个体积百分点的陶瓷颗粒，以便确保包覆料的良好的导热性。所述陶瓷颗粒尤其选自由氮化铝、氮化硼、氧化铝、氮化硅和其混合物构成的类别。能够任意选择所述包覆料的基质材料，所述颗粒被埋入到所述基质材料中。例如，所述基质材料能够是水泥基质或聚合物基质。
5.所述元件具有多个开口，这些开口将元件的内部区域与元件的外部区域连接起来。在此，所述包覆料填充开口。通过所述包覆料流过元件的结构并且从所有侧面包围所述元件的结构或者至少挤入到开口中这种方式，在包覆料与元件之间的接触即使在热循环中也得到保持。热量而后能够从热源通过包覆料为了散热而被传递到所述元件上。所述元件例如能够是线圈罐、模块框架或者功率汇流排，如其在功率电子装置中使用的那样。所述被包覆的构件能够特别好地基于线圈罐来制造，因为能够朝该线圈罐中容易地掏制多个开口，而不会对其功能产生不好的影响。所述线圈罐也能够被理解为线圈杯。在此，在本发明的范围内，概念“线圈罐”应被理解为罐状线圈，而概念“线圈杯”则应被理解为杯状线圈。
6.所述热源优选至少部分地并且特别优选完全地被所述元件包围。此外，所述热源优选完全被包覆料所述包围。例如，所述热源能够是所卷绕的磁芯。该磁芯尤其能够布置在呈线圈罐的形式的构件中，其中所述线圈罐为了与磁芯进行热交换而用包覆料来填充。
7.在所述构件的一种实施方式中，所述元件被制作为丝网。由此，其自动地具有许多开口，所述开口的大小能够通过丝网的密度来调节。
8.在所述构件的另一种实施方式中，所述开口被制作为在板材中的钻孔。所述板材例如能够形成筒形的线圈罐的外周面。将所述开口制作为在板材中的钻孔，这具有如下优点，即：能够根据需要以极为不同的几何形状来制作所述开口。
9.在所述被包覆的构件的一种实施方式中，所述包覆料此外布置在外部区域中。所述内部区域中的包覆料和所述外部区域中的包覆料而后通过处于开口中的包覆料来相互
连接。由此，所述包覆料从两侧被压向元件，这防止缝隙和裂纹的形成。所述被包覆的构件的这种实施方式能够在不取决于开口的形状的情况下仅仅通过以下方式来制造，即：进行所述包覆料的相应的布置。
10.在所述被包覆的构件的另一种实施方式中所述开口被制作为在板材中的钻孔，在这种实施方式中所述开口在其朝向外部区域的端部上分别具有下沉部。由此，所述包覆料如此被锚固在元件中，从而当所述包覆料仅仅布置在元件的开口和内部区域中而没有布置在外部区域中时，所述包覆料也不会从所述元件上脱落。
11.在所述用于制造被包覆的构件的方法中，首先提供具有多个开口的可导热的元件。在该元件中布置至少一个热源。接着，用呈流体状的包覆料来填充所述构件，使得所述包覆料能够挤入到开口中。在所述包覆料硬化之后，获得所述被包覆的构件。在此，所述硬化能够根据包覆料的组成在不同的过程中进行。如果将水泥料用作包覆料，那么所述水泥料例如能够通过液压的凝固来硬化。而如果所述包覆料是聚合物料，则其例如能够通过热诱导的或光诱导的横向交联来硬化。
12.如果要制造被包覆的构件，在所述被包覆的构件中所述包覆料不仅布置在元件的内部区域中和开口中，而且也布置在元件的外部区域中，那么这一点能够在所述方法的一种实施方式中得到实现，方法是：将所述元件布置在模具中并且随后用所述包覆料来如此填充所述模具，使得所述包覆料以能预先给定的厚度覆盖所述元件的外部区域。所述包覆料以一定的厚度突出超过元件，这种厚度能够根据不同的参数来预先给定，这些参数尤其比如是包覆料和元件的热膨胀系数、包覆料的强度和弹性以及有待包覆的元件的厚度。如果所述元件是丝网，则所述厚度例如对应于丝线厚度。
13.相反，如果要将所述方法用于制造被包覆的构件，其方式是所述开口在其朝向外部区域的端部上分别具有下沉部，则在所述方法的一种实施方式中规定，首先借助覆盖件来覆盖所述外部区域中的开口。所述覆盖件尤其能够是胶带。随后将所述流体状的包覆料填入到元件的内部区域中，使得其能够流入到开口中，然而由于所述覆盖件而不能够从所述开口中流出。在所述内部区域中和开口中的包覆料硬化之后，于是又能够移除所述覆盖件。
附图说明
14.本发明的实施例在附图中示出并且在下面的描述中进行详细解释。其中：图1示出了按照现有技术的具有包覆料的可导热的元件的横截面图；图2示出了线圈罐，其在按本发明的方法的一种实施例中能够用包覆料来包覆，以便获得按照本发明被包覆的构件；图3以横截面图示出了在按本发明的方法的一种实施例中制造被包覆的构件的情况；图4以横截面图示出了在根据本发明的方法的另一实施例中制造被包覆的构件的情况；图5示出了按照本发明的被包覆的构件的一种实施例的等轴图示。
具体实施方式
15.在图1中制造了传统的用于功率电子装置的构件10，该构件具有呈线圈罐的形式的可导热的元件20。所述元件20的内部区域用包覆料30来填充，所述包覆料在此是基于高铝水泥的水泥料，所述水泥料包含50个体积百分点的氧化铝颗粒。能够看出，由于热循环在包覆料30与元件20之间形成了缝隙40。由此，不再保证在作为热源50的所卷绕的磁芯之间通过包覆料30到元件20上的可靠的热传递。
16.图2示出了呈线圈罐的形式的可导热的元件20，其适合于制造按照本发明的一种实施例的被包覆的构件10。它具有在一端敞开的圆筒的形状。其外周面通过铜板来形成，在所述铜板中形成呈基本上圆筒形的钻孔的形式的开口21。
17.图3示出了在按本发明的方法的实施例中如何能够由这个线圈罐（spulentopf）来制造按照本发明的第一种实施例的被包覆的构件10。在所述在图3中未示出的热源50被固定在线圈罐中之后，将所述线圈罐如此放置在由硅树脂制成的模具60中，使得其外周面到处都具有离开模具60的内壁相同的间距d。通过未示出的间距保持件来保证，所述线圈罐的底部离开模具60的底部的间距也相应于间距d。随后，将与按照图1的水泥料相对应的流体状的水泥料装入到线圈罐中。所述水泥料从线圈罐的内部空间通过开口21流出并且由此也填充在线圈罐与模具60之间的整个外部区域。在水泥料硬化之后，该水泥料形成包覆料30，所述包覆料30填充元件20的内部区域并且将热源50与线圈罐热连接起来。所述水泥料用厚度为d的外层包围着线圈罐，该外层通过开口21与线圈罐内部的包覆料30相连接。由此，将所述包覆料30在内部和外部如此锚固在线圈罐上，从而排除在热循环时的脱落或裂纹形成。
18.图4示出了在按本发明的方法的第二种实施例中制造按照本发明的第二种实施例的被包覆的构件10的情况。为此，使用呈线圈罐的形式的可导热的元件20，其开口21与按照图2的线圈罐的开口21不同。所述开口21在第一种实施例中基本上是圆筒形的钻孔，而所述开口在第二种实施例中在其朝向元件20的内部区域的端部上同样具有圆筒形的部分，不过所述圆筒形的部分在朝向外部区域的端部上转变为下沉部22中。这意味着，每个开口21的横截面在下沉部22的区域中从内向外扩大。所有开口21都借助于呈胶带形式的覆盖件70从外部封闭。如在第一种实施例中那样，将流体状的水泥料装入到元件20的内部空间中。所述流体状的水泥料同样流到开口21里面，但由于覆盖件70而不能从开口中流出。在所述水泥料液压地凝固并且进而硬化之后，该水泥料在元件20的内部区域中并且在元件20的开口21中形成包覆料30。现在能够将所述覆盖件70移除。在这种实施例中，排除由于热循环形成缝隙和裂纹的情况，因为所述包覆料30分别在元件20中在开口21中锚固在下沉部22的区域中。
19.按照本发明的被包覆的构件10的第三种实施例在图5中示出。在该实施例中，所述元件20被制作为呈丝网的形式的线圈罐，所述丝网在此由铜丝构成。在此，所述丝网的网孔形成元件20中的开口21。作为热源50的线圈芯布置在元件20中，并且该元件在内部和外部用包覆料30包封，该包覆料延伸穿过开口21。所述被包覆的构件10的这种实施例的制造能够类似于所述第一种实施例中的制造方式在模具中进行。