功率模块制造技术

本发明专利技术公开一种功率模块，其包括多个基板、多个功率元件以及散热组件。基板分别位于不同的平面上且环绕一轴排列。各基板的延伸方向平行于该轴。功率元件分别配置于基板上，且功率元件彼此电连接。散热组件配置于基板上且背对于功率元件。功率元件所产生的热量经由基板传送至散热组件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种功率模块，且特别是涉及一种具有散热组件的立体式功率模块。
技术介绍
因应全球自动化与省电节能的发展趋势，需要采用变频驱动器与马达来达到不同的转速需求。然而对于传统变频器来说，内部包含功率模块、驱动基板、散热鳍片及许多周边的电子元件，导致变频器体积太大，重量过重。对于现今产品使用者的发展趋势，相关产品正朝微小化、高功率、及高密度等方向发展。效率和高功率密度一直是业界对变频器的要求。高效率意味着减少能耗，利于节能减排保护环境，并减少使用成本。高功率密度则意味着体积小、重量轻，减少运输成本和空间需求，从而减少建设成本；高功率密度也意味着材料使用量的减少，进一步利于节能减排保护环境。半导体元件是决定变频器效率的重要因素之一。但使用半导体元件，往往不可避免的需要使用帮助散热的散热器等。这些元件往往在变频器内部占有一定比例，一般而言，现有功率模块多以平面式或平面垂直的堆叠结构所组成，因此对应也需以平面式散热结构予以对应。但是，此举除了需以大片面积的基板作为承载功率模块之用外，对于功率模块的散热而言，同样也需对应以平面式的散热结构，如此一来，反而导致功率模块不易有较佳的空间利用，同时因材料的热膨胀系数互异，也容易造成功率模块所承载的基板与散热组件之间的结合效果不佳，而影响其散热效能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种功率模块，其通过立体结构而提高组装与散热效能。为达上述目的，本专利技术的功率模块，包括多个基板、多个功率元件以及散热组件。基板分别位于不同的平面上且环绕一轴排列，其中各基板的延伸方向平行于该轴。功率元件分别配置于基板上，且功率元件彼此电连接。散热组件配置于基板上且背对于功率元件。功率元件所产生的热量经由基板传送至散热组件。基于上述，在本专利技术的功率模块中，其通过立体结构，即用以承载功率元件的基板是分别位于不同的平面上且环绕一轴排列，因此而形成柱状结构，并使散热组件得以装设在柱状结构内。此举让功率模块因结构立体化而降低其面积，以有利于进行组装与散热。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附的附图作详细说明如下。附图说明图1为本专利技术一实施例的一种功率模块的俯视图；图2为图1的功率模块的侧视图；图3与图4分别为不同实施例的功率模块与电子装置结合的示意图；图5为另一实施例功率模块与电子装置结合后的示意图；图6为本专利技术另一实施例的一种功率模块中的散热组件的分解图；图7为图6的散热组件中流体的流动示意图；图8为本专利技术另一实施例的一种散热组件的流体流动示意图；图9为图8的散热组件的部分构件示意图；图10为本专利技术又一实施例的一种散热组件的流体流动示意图；图11为本专利技术另一实施例的一种功率模块的示意图。符号说明100、200、300、700：功率模块110：基板120：功率元件130：散热组件131～135、138：部件136：主流道137、137A～137J：支流道140：连接端子150：导线160：基板互连结构400、500：电子装置600：控制电路板710：散热鳍片720：风扇E1、E3、E5、E1a、E1b、E7：入口E2、E4、E6、E2a、E2b、E8：出口F1～F4：流体X1：轴具体实施方式图1是依照本专利技术一实施例的一种功率模块的俯视图。图2是图1的功率模块的侧视图。请同时参考图1与图2，在本实施例中，功率模块100适用于各式动力装置，例如作为马达的变频元件之用，功率模块100包括多个基板110、多个功率元件120、散热组件130以及连接端子140，其中基板110的材质例如是陶瓷，且这些基板110分别位于不同的平面上，且同时环绕轴X1排列，而各基板110的延伸方向平行于轴X1。功率元件120分别配置于基板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彼此藉由导线150电连接，同时位于不同基板110上的功率元件120也能通过导线150而相互电连接，甚或还能在基板110上进行相关电路配置(未绘示)，以作为电连接不同功率元件120的手段。再者，经基板110环绕轴X1而形成立体结构后，散热组件130配置于基板110上且背对功率元件120而实质上位于基板110所形成的立体结构之内。基板110利用焊接方式固定在散热组件130上。在本实施例中，基板110包括位于上方(即功率组件120所配置之处)的金属层、位于中间之绝缘层及下方(即邻近散热组件130之处)之金属层，其中金属层可为铜层，绝缘层可为陶瓷材料如氧化铝或氮化铝等材料，利用直接接合铜基板DBC(DirectBondCopper)等制程方式制作。惟，本专利技术并不限于此。另一方面，功率模块100还包括基板互连结构160，在本实施例中，基板互连结构160例如是上述导线150的群组结构，其在基板110已焊接于散热组件130上的前提下仅作为连接基板110间的电性。但，在此并未限定基板互连结构160的形式与数量。举例来说，基板互连结构160也可为固定外形的金属导线架焊接于基板110上，或为具有可挠性的导线或软板等导体结构。此外，功率模块100组装完成后则可安装模块外壳(未绘示)，其例如是将图1所示的功率模块100套设在具有类似外形的壳体内，并在壳内灌入硅胶，以防止导线150接触，并保护模块内组件避免因震动造成的破坏。据此，基板互连结构160除能提供基板110间的电性连接之外，亦能提高功率模块100的整体结构强度及保护。需说明的是，上述实施例是以所绘示的三个基板110形成一个模块，亦即功率模块100上的电流会经过三个基板110(环绕轴X1)后经连接端子140流出。在本专利技术又一未绘示的实施例中，基板是以各自独立地形成单一模块，亦即类似于图1所示的结构中，三个基板110是各自独立的状态，此时则需藉由三对连接端子140作为对应各基板110电性导接的结构，以因应独立运作的各个基板110及其上的功率组件120。在此状态下，各基板110之间无须设置前述的导线150作为电性连接之用，但仍可藉由其它结构式的连接作为其与散热组件130之间的连接方式。另需说明的是，上述基板互连结构160及模块外壳同样能适用于本案其它实施例，在此仅以图1、图2的实施例作为代表而进行说明。进一步地说，所述基板110于排本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率模块，其包括：多个基板，分别位于不同的平面上且环绕一轴排列，各该基板的延伸方向平行于该轴；多个功率元件，分别配置于该些基板上，该些功率元件彼此电连接；以及散热组件，配置于该些基板上且背对于该些功率元件，该些功率元件所产生的热量经由该些基板传送至该散热组件。

【技术特征摘要】
2014.11.28 TW 1031414321.一种功率模块，其包括：
多个基板，分别位于不同的平面上且环绕一轴排列，各该基板的延伸方
向平行于该轴；
多个功率元件，分别配置于该些基板上，该些功率元件彼此电连接；以
及
散热组件，配置于该些基板上且背对于该些功率元件，该些功率元件所
产生的热量经由该些基板传送至该散热组件。
2.如权利要求1所述的功率模块，其中该些基板环绕该轴而形成一封闭
轮廓，该些功率元件位于该封闭轮廓之外，且该散热组件位于该封闭轮廓之
内。
3.如权利要求2所述的功率模块，其中该封闭轮廓为多边形。
4.如权利要求2所述的功率模块，其中该些基板形成两端开口的柱状结
构，该封闭轮廓为该柱状结构的截面轮廓。
5.如权利要求2所述的功率模块，一电子装置适于组装于该封闭轮廓
内。
6.如权利要求1所述的功率模块，其中该些基板相对于该轴呈对称。
7.如权利要求1所述的功率模块，其中该散热组件包括：
主流道，沿该轴延伸，该主流道具有入口与出口；以及
多个支流道，连接在该主流道的该入口与该出口之间且行经该些...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘君恺，赵玉麟，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71