CN105870073B - 功率模块的封装结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种功率模块的封装结构，包括：绝缘框体，具有侧壁及第一连接部，其中第一连接部由侧壁向外延伸且具有第一锁固部；第一电路基板，组接于绝缘框体的底部；绝缘盖体，组接于绝缘框体的顶部，其中绝缘盖体包括延伸柱及第二连接部，延伸柱由绝缘盖体的底表面向外延伸且邻近或抵顶于第一电路基板，第二连接部对应于第一连接部且具有第二锁固部；第一导接脚，嵌设于绝缘框体的侧壁且部分穿过绝缘盖体；柱体，嵌设于第一连接部且部分穿过第二连接部；锁固组件，连接第一锁固部及第二锁固部，以使绝缘框体与绝缘盖体相组接。本发明可避免绝缘框体与绝缘盖体于锁固组接时因应力而弯曲或变形，且可与散热装置贴合组接以提升散热效能。

Description

功率模块的封装结构

技术领域

本发明涉及一种封装结构，尤指一种功率模块(power module)的封装结构。

背景技术

近年来随着科技的进步，各类电子产品逐渐朝向高密度、高性能以及轻、薄、短、小的趋势发展，因此电子产品的内部电路也朝模块化发展，以使许多功能整合在一电路模块中。以常见的电路模块例如功率模块(power module)为例，其包括例如直流-直流转换器(DC to DC converter)、直流-交流转换器(DC to AC converter)或交流-直流转换器(ACto DC converter)等，且通常将例如电容器、电阻器、电感、变压器、二极管、晶体管等电子组件整合为功率模块，进而可将功率模块安装于系统电路板上。

智能型功率模块(IPM)为一种应用于例如电器设备或工业设备的马达驱动的智能电路单元。目前的智能型功率模块的封装结构主要以导线架承载电子组件并以封装材料包覆，然此种封装结构不只制程复杂，且存在散热效率不佳以及容易损裂等问题。另一种公知的智能型功率模块的封装结构直接将载有电子组件的电路板设置于壳体内且以盖体覆盖，并以黏着剂组接壳体与盖体，然此种封装结构于组接盖体及壳体时无法有效地将两者紧密组接，且当此种封装结构与其他装置例如散热装置相结合时，由于装置连接的应力传递容易使壳体的底面造成弯曲与变形，如此将使得封装结构无法贴合于散热装置而降低散热效率，甚至使封装结构与散热装置松脱进而造成使用上的安全问题。

由上可知，由于传统的封装结构仅将盖体黏着接合于壳体之上，无法有效地使盖体与壳体紧密结合。此外，传统的封装结构与散热装置组接时，往往因连接应力的传递造成壳体的底面弯曲与变形，使底面所连接的散热装置无法有效地进行散热。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明的目的为提供一种功率模块的封装结构，其利用绝缘框体与绝缘盖体来实现电路基板的组接与封装，此外，通过锁固组件可将绝缘框体与绝缘盖体紧密锁固，并且通过延伸柱邻近或抵顶电路基板可避免绝缘框体与绝缘盖体于锁固组接时因应力而弯曲或变形，且可与散热装置贴合组接以提升散热效能。

本发明的另一目的为提供一种智能型功率模块的封装结构，其可方便地与系统电路板电性连接与定位，并可避免外部环境污染。

为达上述目的，本发明提供一种功率模块的封装结构，包括：绝缘框体，具有侧壁、第一开口、第二开口以及至少一第一连接部，其中至少一第一连接部由侧壁向外延伸且具有第一锁固部；第一电路基板，组接于绝缘框体的底部且覆盖第一开口；绝缘盖体，组接于绝缘框体的顶部且覆盖第二开口，并与绝缘框体以及第一电路基板定义形成一空腔，其中绝缘盖体包括延伸柱以及至少一第二连接部，延伸柱由绝缘盖体的底表面向外延伸且邻近或抵顶于第一电路基板，至少一第二连接部对应于绝缘框体的至少一第一连接部且具有第二锁固部；多个第一导接脚，电性连接于第一电路基板，嵌设于绝缘框体的侧壁，且部分穿过绝缘盖体；多个柱体，嵌设于绝缘框体的至少一第一连接部且部分穿过绝缘盖体的至少一第二连接部；以及至少一锁固组件，连接绝缘框体的第一锁固部以及绝缘盖体的第二锁固部，以架构于使绝缘框体与绝缘盖体相组接。

该第一连接部与该第二连接部相组配，且该第一锁固部对应于该第二锁固部。

进一步地，还包括一第二电路基板，设置于该绝缘框体且位于该空腔内。

该绝缘盖体还包括一第三开口，该第二电路基板包括一连接器，该连接器部分穿过该绝缘盖体的该第三开口。

该第二电路基板包括一穿孔，且该绝缘盖体的该延伸柱穿过该第二电路基板的该穿孔。

该绝缘框体还包括：

一第一阶部，形成于该侧壁的一内侧面且邻近于该第一开口；以及

一第二阶部，形成于该侧壁的该内侧面，且位于该第一阶部与该第二开口之间，其中该第二电路基板设置于该第二阶部。

进一步地，每一该第一导接脚为阶梯状导接脚，且包括一第一导接段以及一第二导接段，其中该第一导接段与该第二导接段分别暴露于该第一阶部与该第二阶部。

进一步地，还包括多个第二导接脚，嵌设于该绝缘框体的该侧壁，且部分穿过该绝缘盖体，其中每一该第二导接脚包括一第三导接段，该第三导接段曝露于该第二阶部。

该多个柱体包括多个一阶柱体以及多个二阶柱体，每一该一阶柱体在曝露于该第一连接部的一端部呈单阶状且具有一第一高度，每一该二阶柱体在暴露于该第一连接部的一端部呈二阶状且具有一第二高度，其中该第二高度大于该第一高度。

该绝缘盖体包括多个第一穿孔以及多个第二穿孔，该多个第一导接脚部分地穿过该多个第一穿孔，该多个二阶柱体部分地穿过该多个第二穿孔。

该功率模块的封装结构装设且电性连接于一系统电路板，该系统电路板具有多个导孔以及多个定位孔，该多个第一导接脚插接于该多个导孔，该多个二阶柱体插设于该多个定位孔。

该绝缘盖体还包括一沟槽、一垫圈以及一上表面，该沟槽设置于该上表面且环绕该多个第一导接脚，该垫圈设置于该沟槽。

进一步地，还包括一散热装置，该散热装置具有一第三锁固部对应于该绝缘框体的该第一锁固部，其中该锁固组件连接该绝缘框体的该第一锁固部、该绝缘盖体的该第二锁固部以及该散热装置的该第三锁固部。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明利用绝缘框体与绝缘盖体来实现电路基板的组接与封装，此外，通过锁固组件可将绝缘框体与绝缘盖体紧密锁固，并且通过延伸柱邻近或抵顶电路基板可避免绝缘框体与绝缘盖体于锁固组接时因应力而弯曲或变形，且可与散热装置贴合组接以提升散热效能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A为本发明较佳实施例的功率模块的封装结构的结构爆炸图；

图1B为图1A所示的功率模块的封装结构的组合图；

图1C为图1B的功率模块的封装结构与系统电路板组接后的A-A’截面图；

图2为本发明另一较佳实施例的功率模块的封装结构示意图；

图3为本发明另一较佳实施例的功率模块的封装结构与系统电路板组接的部分结构示意图。

附图标记：

1：功率模块的封装结构

11：第二导接脚

12：第三导接段

13：系统电路板

14：导孔

2：绝缘框体

2a：底部

2b：顶部

21：侧壁

211：第一阶部

212：第二阶部

22：第一开口

23：第二开口

24：第一连接部

24a：凹部

24b：柱体座

25：第一锁固部

26：空腔

3：第一电路基板

4：绝缘盖体

4a：下表面

4b：上表面

41：延伸柱

42：第二连接部

42a：凸部

43：第二锁固部

44：第一穿孔

45：第二穿孔

46：第三开口

47：沟槽

48：垫圈

5：第一导接脚

51：第一导接段

52：第二导接段

6：柱体

61：一阶柱体

62：二阶柱体

7：锁固组件

8：第二电路基板

81：穿孔

82：连接器

9：散热装置

91：第三锁固部

H1：第一高度

H2：第二高度。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1A、图1B与图1C，其中图1A为本发明较佳实施例的功率模块的封装结构的结构爆炸图，图1B为图1A所示的功率模块的封装结构的组合图，图1C为图1B的功率模块的封装结构与系统电路板组接后的A-A’截面图。本发明的功率模块可为智能型功率模块，且不以此为限。本发明的功率模块的封装结构1包括绝缘框体2、第一电路基板3、绝缘盖体4、多个第一导接脚5、多个柱体6以及至少一锁固组件7。绝缘框体2具有底部2a、顶部2b、侧壁21、第一开口22、第二开口23以及至少一第一连接部24，其中第一连接部24由侧壁21向外延伸且具有第一锁固部25。第一电路基板3组接于绝缘框体2的底部2a且覆盖第一开口22。绝缘盖体4组接于绝缘框体2的顶部2b且覆盖第二开口23，并与绝缘框体2以及第一电路基板3共同定义形成空腔26，其中绝缘盖体4包括延伸柱41以及至少一第二连接部42，延伸柱41由绝缘盖体4的底表面4a向外延伸且邻近或抵顶于第一电路基板3，第二连接部42对应于绝缘框体2的第一连接部24且具有第二锁固部43。多个第一导接脚5电性连接于第一电路基板3，嵌设于绝缘框体2的侧壁21，且部分穿过绝缘盖体4。多个柱体6嵌设于绝缘框体2的第一连接部24且部分穿过绝缘盖体4的第二连接部42。至少一锁固组件7连接绝缘框体2的第一锁固部25以及绝缘盖体4的第二锁固部43，以架构于使绝缘框体2与绝缘盖体4相组接。

在本实施例中，绝缘框体2的第一连接部24与绝缘盖体4的第二连接部42相组配，且第一连接部24的第一锁固部25与第二连接部42的第二锁固部43相对应。绝缘框体2的第一连接部24具有一凹部24a，绝缘盖体4的第二连接部42具有一凸部42a，其中第二连接部42的凸部42a卡合于第一连接部24的凹部24a，由此使第一连接部24与第二连接部42相组配。第一连接部24还具有两柱体座24b，该两柱体座24b位于凹部24a的两相对侧，且每一柱体座24b上对应嵌设一柱体6。第一锁固部25与第二锁固部43分别为例如锁附孔。当绝缘框体2与绝缘盖体4组装时，绝缘框体2的第一连接部24的第一锁固部25与绝缘盖体4的第二连接部42的第二锁固部43相对应，锁固组件7则对应第一锁固部25与第二锁固部43穿设，以使绝缘框体2与绝缘盖体4紧密锁固。当绝缘框体2与绝缘盖体4紧密锁固时，由绝缘盖体4的底表面4a向外延伸设置的延伸柱41邻近或抵顶于第一电路基板3，如此一来，即便锁固组件7将绝缘框体2与绝缘盖体4紧密锁固的连接应力传递至组接于绝缘框体2的底部2a的第一电路基板3，第一电路基板3仍可通过邻近或抵顶设置的延伸柱41维持正常的平面状态以避免产生弯曲或变形。

请再参阅图1A、图1B与图1C，在一些实施例中，本发明的功率模块的封装结构1还包括第二电路基板8。第二电路基板8设置于绝缘框体2且位于空腔26内。第二电路基板8具有穿孔81，对应于绝缘盖体4的延伸柱41，由此绝缘盖体4的延伸柱41可穿过第二电路基板8的穿孔81且邻近或抵顶于第一电路基板3。在一些实施例中，第二电路基板8设置于绝缘框体2的方式可为但不限于锁固、卡合或黏着剂连接等方式。

在本实施例中，绝缘框体2的侧壁21的内侧面具有第一阶部211及第二阶部212，第一阶部211与第二阶部212分别为突出于侧壁21的内侧面的阶梯状结构，其中第一阶部211邻近于第一开口22，第二阶部212位于第一阶部211与第二开口23之间。在一些实施例中，第二电路基板8设置于第二阶部212上。多个第一导接脚5为阶梯状导接脚，且每一个第一导接脚5具有第一导接段51与第二导接段52，其中第一导接段51与第二导接段52分别曝露于第一阶部211与第二阶部212。在一些实施例中，第一电路基板3利用打线方式与第一导接脚5的第一导接段51连接，但不以此为限。在另一些实施例中，本发明的功率模块的封装结构1还包括多个第二导接脚11，嵌设于绝缘框体2的侧壁21，且部分穿过绝缘盖体4。每一个第二导接脚11具有第三导接段12，其中第三导接段12暴露于第二阶部212，且可与第二电路基板8电性连接。在另一些实施例中，依据实际应用需求，第二电路基板8也可与第一导接脚5电性连接。

第一电路基板3组接于绝缘框体2的底部2b且对应绝缘框体2的第一开口22而设置，其中第一电路基板3组接于绝缘框体2的底部2b的方式可为但不限于锁固、卡合或黏着剂连接方式。绝缘盖体4包括多个第一穿孔44与多个第二穿孔45，其中多个第一穿孔44对应多个第一导接脚5及多个第二导接脚11，以使第一导接脚5与第二导接脚11可穿过绝缘盖体4，多个第二穿孔45对应多个柱体6，以使设置于第一连接部24的柱体6可穿过绝缘盖体4的第二连接部42。

参见图1A与图1B。在一些实施例中，绝缘盖体4还包括一第三开口46，且第二电路基板8还包括连接器82。第三开口46的位置与大小对应于连接器82，以使连接器82于功率模块的封装结构1组装时可部分穿过绝缘盖体4与外部的系统电路板(未图标)电性连接。在一些实施例中，连接器82可通过例如焊接或压接(PRESS-FIT)方式固定于第二电路基板8。

在一些实施例中，多个柱体6包括多个一阶柱体61与多个二阶柱体62。每一个一阶柱体61在暴露于第一连接部24的端部呈单阶状，且该一阶柱体61自该端部延伸具有第一高度H1。每一个二阶柱体62在暴露于第一连接部24的端部呈二阶状且该二阶柱体62自该端部延伸具有第二高度H2，其中二阶柱体62的该端部的第二高度H2相对大于一阶柱体61的该端部的第一高度H1。在此实施例中，本发明的功率模块的封装结构1装设且电性连接于外部的系统电路板13(如第1C图所示)，外部的系统电路板13具有多个导孔14以及多个定位孔(未图示)，其中多个导孔14对应于多个第一导接脚5及多个第二导接脚11，多个定位孔对应于多个二阶柱体62。当功率模块的封装结构1电性连接于外部的系统电路板13时，多个第一导接脚5及多个第二导接脚11对应插接于多个导孔14，且多个二阶柱体62对应插接于多个定位孔，藉此使功率模块的封装结构1与系统电路板13可实现电性连接以及定位。

图2为本发明另一较佳实施例的功率模块的封装结构示意图。如图1A与图2所示，在一些实施例中，本发明的功率模块的封装结构1还包括散热装置9，其具有对应于绝缘框体2的第一锁固部25的第三锁固部91，例如锁附孔。在此实施例中，当绝缘框体2、第一电路基板3与绝缘盖体4的组合体与散热装置9相组接时，锁固组件7连接于绝缘框体2的第一锁固部25、绝缘盖体4的第二锁固部43以及散热装置9的第三锁固部91，以使绝缘框体2、绝缘盖体4以及散热装置9可紧密锁固，进而增进散热效率。

图3为本发明另一较佳实施例的功率模块的封装结构与系统电路板组接的部分结构示意图。如图1A、图1B与图3所示，在一些实施例中，本发明的绝缘盖体4还包括沟槽47、垫圈48以及上表面4b。沟槽47设置于绝缘盖体4的上表面4b且大体上沿绝缘盖体4的边缘围绕多个第一导接脚5与多个第二导接脚11设置。垫圈48对应设置于沟槽47，且位于绝缘盖体4与系统电路板13之间。垫圈48的材质可为但不限于具弹性的防水绝缘材质，例如橡胶。在此实施例中，当功率模块的封装结构1与外部的系统电路板13相组接时，设置于沟槽47内的垫圈48受到绝缘盖体4上方的系统电路板13的压力而压缩，由于压缩的垫圈48可与绝缘盖体4上方的系统电路板13紧密贴合，故可有效地避免粉尘或水气与多个第一导接脚5以及多个第二导接脚11接触而产生侵蚀或接触不良的问题。

综上所述，本发明提供一种功率模块的封装结构，通过第一锁固部与第二锁固部达到将绝缘盖体与绝缘框体紧密锁固的目的，另外，通过邻近或抵顶于第一电路基板的延伸柱可使设置于绝缘框体底部的第一电路基板避免因绝缘盖体与绝缘框体紧密锁固的连接应力而产生弯曲或变形的问题。再则，通过一阶柱体以及二阶柱体与外部的系统电路板定位设置，可达到固定封装结构与外部的系统电路板的目的。更甚者，本发明提供的功率模块的封装结构可方便地与系统电路板电性连接与定位，并可避免外部环境污染，且可通过设置于沟槽内的垫圈达到避免粉尘或水气与导接脚接触而产生侵蚀或接触不良的问题。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.一种功率模块的封装结构，其特征在于，包括：

一绝缘框体，具有一侧壁、一第一开口、一第二开口以及至少一第一连接部，其中该至少一第一连接部由该侧壁向外延伸且具有一第一锁固部；

一第一电路基板，组接于该绝缘框体的一底部且覆盖该第一开口；

一绝缘盖体，组接于该绝缘框体的一顶部且覆盖该第二开口，并与该绝缘框体以及该第一电路基板定义形成一空腔，其中该绝缘盖体包括一延伸柱以及至少一第二连接部，该延伸柱由该绝缘盖体的一底表面向外延伸且邻近或抵顶于该第一电路基板，该至少一第二连接部对应于该绝缘框体的该至少一第一连接部且具有一第二锁固部；

多个第一导接脚，电性连接于该第一电路基板，嵌设于该绝缘框体的该侧壁，且部分穿过该绝缘盖体；

多个柱体，嵌设于该绝缘框体的该至少一第一连接部且部分穿过该绝缘盖体的该至少一第二连接部；以及

至少一锁固组件，连接该绝缘框体的该第一锁固部以及该绝缘盖体的该第二锁固部，以架构于使该绝缘框体与该绝缘盖体相组接。

2.根据权利要求1所述的功率模块的封装结构，其特征在于，该第一连接部与该第二连接部相组配，且该第一锁固部对应于该第二锁固部。

3.根据权利要求1所述的功率模块的封装结构，其特征在于，还包括一第二电路基板，设置于该绝缘框体且位于该空腔内。

4.根据权利要求3所述的功率模块的封装结构，其特征在于，该绝缘盖体还包括一第三开口，该第二电路基板包括一连接器，该连接器部分穿过该绝缘盖体的该第三开口。

5.根据权利要求3所述的功率模块的封装结构，其特征在于，该第二电路基板包括一穿孔，且该绝缘盖体的该延伸柱穿过该第二电路基板的该穿孔。

6.根据权利要求3所述的功率模块的封装结构，其特征在于，该绝缘框体还包括：

一第一阶部，形成于该侧壁的一内侧面且邻近于该第一开口；以及

一第二阶部，形成于该侧壁的该内侧面，且位于该第一阶部与该第二开口之间，其中该第二电路基板设置于该第二阶部。

7.根据权利要求6所述的功率模块的封装结构，其特征在于，每一该第一导接脚为阶梯状导接脚，且包括一第一导接段以及一第二导接段，其中该第一导接段与该第二导接段分别暴露于该第一阶部与该第二阶部。

8.根据权利要求6所述的功率模块的封装结构，其特征在于，还包括多个第二导接脚，嵌设于该绝缘框体的该侧壁，且部分穿过该绝缘盖体，其中每一该第二导接脚包括一第三导接段，该第三导接段曝露于该第二阶部。

9.根据权利要求1所述的功率模块的封装结构，其特征在于，该多个柱体包括多个一阶柱体以及多个二阶柱体，每一该一阶柱体在暴露于该第一连接部的一端部呈单阶状，且每一该一阶柱体自该端部延伸具有一第一高度，每一该二阶柱体在暴露于该第一连接部的一端部呈二阶状，且每一该二阶柱体自该端部延伸具有一第二高度，其中该第二高度大于该第一高度。

10.根据权利要求9所述的功率模块的封装结构，其特征在于，该绝缘盖体包括多个第一穿孔以及多个第二穿孔，该多个第一导接脚部分地穿过该多个第一穿孔，该多个二阶柱体部分地穿过该多个第二穿孔。

11.根据权利要求9所述的功率模块的封装结构，其特征在于，该功率模块的封装结构装设且电性连接于一系统电路板，该系统电路板具有多个导孔以及多个定位孔，该多个第一导接脚插接于该多个导孔，该多个二阶柱体插设于该多个定位孔。

12.根据权利要求1所述的功率模块的封装结构，其特征在于，该绝缘盖体还包括一沟槽、一垫圈以及一上表面，该沟槽设置于该上表面且环绕该多个第一导接脚，该垫圈设置于该沟槽。

13.根据权利要求1所述的功率模块的封装结构，其特征在于，还包括一散热装置，该散热装置具有一第三锁固部对应于该绝缘框体的该第一锁固部，其中该锁固组件连接该绝缘框体的该第一锁固部、该绝缘盖体的该第二锁固部以及该散热装置的该第三锁固部。