功率模塊制造技術

本發明專利技術公開一種功率模塊，其包括多個基板、多個功率元件以及散熱組件?；宸謩e位于不同的平面上且環繞一軸排列。各基板的延伸方向平行于該軸。功率元件分別配置于基板上，且功率元件彼此電連接。散熱組件配置于基板上且背對于功率元件。功率元件所產生的熱量經由基板傳送至散熱組件。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種功率模塊，且特別是涉及一種具有散熱組件的立體式功率模塊。
技術介紹
因應全球自動化與省電節能的發展趨勢，需要采用變頻驅動器與馬達來達到不同的轉速需求。然而對于傳統變頻器來說，內部包含功率模塊、驅動基板、散熱鰭片及許多周邊的電子元件，導致變頻器體積太大，重量過重。對于現今產品使用者的發展趨勢，相關產品正朝微小化、高功率、及高密度等方向發展。效率和高功率密度一直是業界對變頻器的要求。高效率意味著減少能耗，利于節能減排保護環境，并減少使用成本。高功率密度則意味著體積小、重量輕，減少運輸成本和空間需求，從而減少建設成本；高功率密度也意味著材料使用量的減少，進一步利于節能減排保護環境。半導體元件是決定變頻器效率的重要因素之一。但使用半導體元件，往往不可避免的需要使用幫助散熱的散熱器等。這些元件往往在變頻器內部占有一定比例，一般而言，現有功率模塊多以平面式或平面垂直的堆疊結構所組成，因此對應也需以平面式散熱結構予以對應。但是，此舉除了需以大片面積的基板作為承載功率模塊之用外，對于功率模塊的散熱而言，同樣也需對應以平面式的散熱結構，如此一來，反而導致功率模塊不易有較佳的空間利用，同時因材料的熱膨脹系數互異，也容易造成功率模塊所承載的基板與散熱組件之間的結合效果不佳，而影響其散熱效能。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種功率模塊，其通過立體結構而提高組裝與散熱效能。為達上述目的，本專利技術的功率模塊，包括多個基板、多個功率元件以及散熱組件?；宸謩e位于不同的平面上且環繞一軸排列，其中各基板的延伸方向平行于該軸。功率元件分別配置于基板上，且功率元件彼此電連接。散熱組件配置于基板上且背對于功率元件。功率元件所產生的熱量經由基板傳送至散熱組件。基于上述，在本專利技術的功率模塊中，其通過立體結構，即用以承載功率元件的基板是分別位于不同的平面上且環繞一軸排列，因此而形成柱狀結構，并使散熱組件得以裝設在柱狀結構內。此舉讓功率模塊因結構立體化而降低其面積，以有利于進行組裝與散熱。為讓本專利技術的上述特征和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附的附圖作詳細說明如下。附圖說明圖1為本專利技術一實施例的一種功率模塊的俯視圖；圖2為圖1的功率模塊的側視圖；圖3與圖4分別為不同實施例的功率模塊與電子裝置結合的示意圖；圖5為另一實施例功率模塊與電子裝置結合后的示意圖；圖6為本專利技術另一實施例的一種功率模塊中的散熱組件的分解圖；圖7為圖6的散熱組件中流體的流動示意圖；圖8為本專利技術另一實施例的一種散熱組件的流體流動示意圖；圖9為圖8的散熱組件的部分構件示意圖；圖10為本專利技術又一實施例的一種散熱組件的流體流動示意圖；圖11為本專利技術另一實施例的一種功率模塊的示意圖。符號說明100、200、300、700：功率模塊110：基板120：功率元件130：散熱組件131～135、138：部件136：主流道137、137A～137J：支流道140：連接端子150：導線160：基板互連結構400、500：電子裝置600：控制電路板710：散熱鰭片720：風扇E1、E3、E5、E1a、E1b、E7：入口E2、E4、E6、E2a、E2b、E8：出口F1～F4：流體X1：軸具體實施方式圖1是依照本專利技術一實施例的一種功率模塊的俯視圖。圖2是圖1的功率模塊的側視圖。請同時參考圖1與圖2，在本實施例中，功率模塊100適用于各式動力裝置，例如作為馬達的變頻元件之用，功率模塊100包括多個基板110、多個功率元件120、散熱組件130以及連接端子140，其中基板110的材質例如是陶瓷，且這些基板110分別位于不同的平面上，且同時環繞軸X1排列，而各基板110的延伸方向平行于軸X1。功率元件120分別配置于基板110上，其例如是利用焊接方式固定在基板110上,且功率元件110彼此藉由導線150電連接，同時位于不同基板110上的功率元件120也能通過導線150而相互電連接，甚或還能在基板110上進行相關電路配置(未繪示)，以作為電連接不同功率元件120的手段。再者，經基板110環繞軸X1而形成立體結構后，散熱組件130配置于基板110上且背對功率元件120而實質上位于基板110所形成的立體結構之內?；?10利用焊接方式固定在散熱組件130上。在本實施例中，基板110包括位于上方(即功率組件120所配置之處)的金屬層、位于中間之絕緣層及下方(即鄰近散熱組件130之處)之金屬層，其中金屬層可為銅層，絕緣層可為陶瓷材料如氧化鋁或氮化鋁等材料，利用直接接合銅基板DBC(DirectBondCopper)等制程方式制作。惟，本專利技術并不限于此。另一方面，功率模塊100還包括基板互連結構160，在本實施例中，基板互連結構160例如是上述導線150的群組結構，其在基板110已焊接于散熱組件130上的前提下僅作為連接基板110間的電性。但，在此并未限定基板互連結構160的形式與數量。舉例來說，基板互連結構160也可為固定外形的金屬導線架焊接于基板110上，或為具有可撓性的導線或軟板等導體結構。此外，功率模塊100組裝完成后則可安裝模塊外殼(未繪示)，其例如是將圖1所示的功率模塊100套設在具有類似外形的殼體內，并在殼內灌入硅膠，以防止導線150接觸，并保護模塊內組件避免因震動造成的破壞。據此，基板互連結構160除能提供基板110間的電性連接之外，亦能提高功率模塊100的整體結構強度及保護。需說明的是，上述實施例是以所繪示的三個基板110形成一個模塊，亦即功率模塊100上的電流會經過三個基板110(環繞軸X1)后經連接端子140流出。在本專利技術又一未繪示的實施例中，基板是以各自獨立地形成單一模塊，亦即類似于圖1所示的結構中，三個基板110是各自獨立的狀態，此時則需藉由三對連接端子140作為對應各基板110電性導接的結構，以因應獨立運作的各個基板110及其上的功率組件120。在此狀態下，各基板110之間無須設置前述的導線150作為電性連接之用，但仍可藉由其它結構式的連接作為其與散熱組件130之間的連接方式。另需說明的是，上述基板互連結構160及模塊外殼同樣能適用于本案其它實施例，在此僅以圖1、圖2的實施例作為代表而進行說明。進一步地說，所述基板110于排本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種功率模塊，其包括：多個基板，分別位于不同的平面上且環繞一軸排列，各該基板的延伸方向平行于該軸；多個功率元件，分別配置于該些基板上，該些功率元件彼此電連接；以及散熱組件，配置于該些基板上且背對于該些功率元件，該些功率元件所產生的熱量經由該些基板傳送至該散熱組件。

【技術特征摘要】
2014.11.28 TW 1031414321.一種功率模塊，其包括：
多個基板，分別位于不同的平面上且環繞一軸排列，各該基板的延伸方
向平行于該軸；
多個功率元件，分別配置于該些基板上，該些功率元件彼此電連接；以
及
散熱組件，配置于該些基板上且背對于該些功率元件，該些功率元件所
產生的熱量經由該些基板傳送至該散熱組件。
2.如權利要求1所述的功率模塊，其中該些基板環繞該軸而形成一封閉
輪廓，該些功率元件位于該封閉輪廓之外，且該散熱組件位于該封閉輪廓之
內。
3.如權利要求2所述的功率模塊，其中該封閉輪廓為多邊形。
4.如權利要求2所述的功率模塊，其中該些基板形成兩端開口的柱狀結
構，該封閉輪廓為該柱狀結構的截面輪廓。
5.如權利要求2所述的功率模塊，一電子裝置適于組裝于該封閉輪廓
內。
6.如權利要求1所述的功率模塊，其中該些基板相對于該軸呈對稱。
7.如權利要求1所述的功率模塊，其中該散熱組件包括：
主流道，沿該軸延伸，該主流道具有入口與出口；以及
多個支流道，連接在該主流道的該入口與該出口之間且行經該些...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉君愷，趙玉麟，
申請(專利權)人：財團法人工業技術研究院，
類型：發明
國別省市：中國臺灣;71