CN204231185U - 整合型功率模块 - Google Patents

Abstract

一种整合型功率模块，此整合型功率模块通过外壳构件的结构设计，使得功率板与驱动板得以有间隔地设置于外壳构件中，并被底板与盖板所封闭。此外，外壳构件内侧壁所形成的分隔肋的高度小于外壳构件的高度的结构设计，以及第一连接端子突出于分隔肋上的高度小于外壳构件的高度的结构设计，使得驱动板得以稳固地设置在分隔肋的顶部且不会超过外壳构件的容置空间，且第一连接端子得以具有一定的结构强度而不易折断，藉此减少了功率板与驱动板所需占用的空间。

Description

整合型功率模块

技术领域

本实用新型涉及一种整合型功率模块。

背景技术

一般而言，功率控制器是由控制板、驱动板与功率板所组成。由于控制板、驱动板与功率板三者分离的构造使得控制板、驱动板与功率板均需要有封装结构，并通过多条信号排线才得以电性相连接。然而，上述的结构却会使得功率控制器需要占用的体积以及信号线的排线需求增加，而限制了功率控制器的使用载具或机具。举例来说，体积较大的功率控制器无法使用于轻型载具或小型机具上。此外，功率控制器中各功能板之间的信号排线容易在震动的环境中脱落而导致暂时性的故障，而限制了功率控制器的使用环境。

实用新型内容

根据本实用新型的目的在于提供一种整合型功率模块，此整合型功率模块使得驱动板得以稳固地设置在分隔肋的顶部且不会超过外壳构件的容置空间，且第一连接端子得以具有一定的结构强度而不易折断，藉此减少了功率板与驱动板所需占用的空间。

为达上述目的，本实用新型提供一种整合型功率模块，其包含有：

一底板；

一功率板，设置于该底板上，具有多个功率单元；

一外壳构件，固定于该底板上，并与该底板夹持该功率板，该外壳构件包含有：

一环形框体，用以将该功率板围绕于该环形框体的内部空间；

多个分隔肋，间隔地形成于该环形框体的内侧壁，藉以夹持该功率板并将该环形框体的内部空间划分为多个子空间，每一该子空间对应有该些功率单元其中之一，且该些分隔肋所突起的高度小于该环形框体的高度；以及

多个第一连接端子，设置于该些分隔肋上，每一该第一连接端子的第一端电性连接该些功率单元其中之一，其第二端突出于该些分隔肋但不超过该环形框体；

一驱动板，设置于该环形框体内，并抵靠于该些分隔肋上，具有多个穿孔与一驱动芯片，每一该穿孔对应于该些第一连接端子其中之一，以容置该第一连接端子的第二端，该驱动芯片通过该些穿孔电性连接每一该第一连接端子的第二端；以及

一盖板，设置于该驱动板上，并连接该环形框体。

上述的整合型功率模块，其中该外壳构件更包括多个第一锁固部，该些第一锁固部形成于该环形框体的内侧壁，该些第一锁固部用以提供该驱动板锁固于其上，且每一该第一锁固部所突起的高度小于该环形框体的高度。

上述的整合型功率模块，其中该些第一锁固部所突起的高度等于该些分隔肋所突起的高度。

上述的整合型功率模块，其中该盖板具有至少一开口且该驱动板更具有至少一第二连接端子，该至少一第二连接端子的第一端电性连接该驱动芯片，该至少一第二连接端子的第二端分别穿透对应的该至少一开口而曝露出该整合型功率模块外，以电性连接一控制板。

上述的整合型功率模块，其中该整合型功率模块更包括一绝缘层，该绝缘层设置于该些功率单元之上。

上述的整合型功率模块，其中该绝缘层的厚度小于该些分隔肋所突起的高度。

上述的整合型功率模块，其中该绝缘层为透明封胶。

上述的整合型功率模块，其中该些分隔肋其中之一的侧壁与该环形框体其中一面的内侧壁相连接。

上述的整合型功率模块，其中每一该分隔肋具有多个贯孔，每一该贯孔用以容置对应的该第一连接端子，并使该第一连接端子的第一端与第二端突出该贯孔。

上述的整合型功率模块，其中该外壳构件更包括多个导电部，该些导电部形成于该环形框体的外侧壁，该些导电部分别电性连接该些功率单元其中之一。

上述的整合型功率模块，其中该外壳构件更包括多个第二锁固部，该些第二锁固部形成于该环形框体的外侧壁，该外壳构件通过该些第二锁固部而固定于该底板上。

上述的整合型功率模块，其中该环形框体的顶部开设有多个锁孔，该盖板通过该些锁孔而固定于该环形框体上。

上述的整合型功率模块，其中每一该功率单元包含有：

多个功率开关；

N个第一走线，电性连接该些功率开关的第一端；

N个第二走线，电性连接该些功率开关的第二端；以及

N个第三走线，电性连接该些功率开关的控制端，第i个第三走线位于第i个第一走线与第i个第二走线之间，且第i个第三走线的延伸方向平行于其相邻的第i个第一走线与第i个第二走线；

其中，1≦i≦N。

使得驱动板得以稳固地设置在分隔肋的顶部且不会超过外壳构件的容置空间，且第一连接端子得以具有一定的结构强度而不易折断，藉此减少了功率板与驱动板所需占用的空间。

本实用新型整合型功率模块，使得驱动板得以稳固地设置在分隔肋的顶部且不会超过外壳构件的容置空间，且第一连接端子得以具有一定的结构强度而不易折断，藉此减少了功率板与驱动板所需占用的空间。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1为根据本实用新型一实施例的整合型功率模块的立体示意图。

图2为根据本实用新型一实施例的整合型功率模块的爆炸图。

图3为根据本实用新型一实施例的整合型功率模块拆除盖板后的立体示意图。

图4为根据本实用新型一实施例的整合型功率模块拆除盖板以及驱动板后的立体示意图。

图5为根据本实用新型一实施例的整合型功率模块中的各跳线连接关系的示意图。

其中，附图标记

1 底板

10 锁孔

2 功率板

20a～20c 功率单元

200 功率开关

202_1、202_2 第一走线

204_1、204_2 第二走线

206_1、206_2 第三走线

208、209 热电阻元件

3 外壳构件

30 环形框体

300 锁孔

31a～31c 分隔肋

310 贯孔

32a～32c 子空间

33、33a～33h 第一连接端子

330 第一连接端子的第一端

332 第一连接端子的第二端

34 第一锁固部

35、35_1～35_3 导电部

36 第二锁固部

4 驱动板

40 穿孔

42 驱动芯片

44 第二连接端子

46 锁孔

5 盖板

50 开口

52 锁孔

6  固定元件

具体实施方式

以下在实施方式中详细叙述本实用新型的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本实用新型的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、权利要求范围及附图，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本实用新型相关的目的及优点。以下的实施例进一步详细说明本实用新型的观点，但非以任何观点限制本实用新型的范畴。

需注意的是，本实用新型所附的附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构与方法。因此，所显示的元件并非以实际实施时的数目、形状、尺寸比例等加以绘制，其实际实施时的规格尺寸实为一种选择性的设计，且其元件布局形态可能更为复杂，先予叙明。

请一并参照图1、图2、图3、图4以及图5，图1为根据本实用新型一实施例的整合型功率模块的立体示意图；图2为根据本实用新型一实施例的整合型功率模块的爆炸图；图3为根据本实用新型一实施例的整合型功率模块拆除盖板后的立体示意图；图4为根据本实用新型一实施例的整合型功率模块拆除盖板以及驱动板后的立体示意图；图5为根据本实用新型一实施例的整合型功率模块中的各跳线连接关系的示意图。需先一提的是，为了使本实用新型实施例的整合型功率模块中的各部件更加清楚明确，图2与图4并未绘示功率板2上的各跳线连接关系的示意图，而功率板2上的各跳线连接关系的示意图请参见图5。如图1与图2所示，整合型功率模块主要包括底板1、功率板2、外壳构件3、驱动板4以及盖板5。以下将分别就整合型功率模块中的各部件作详细的说明。

底板1用以使功率板2、外壳构件3与驱动板4设置于其上。于底板1的周边处开设有多个锁孔10，所述多个锁孔10用以供外壳构件3通过多个固定元件6而连接于底板1。于实务上，所述多个固定元件6可以为一种螺丝、铆钉等锁固元件，而底板1为一种绝缘材质的基板。此外，本实用新型在此不加以限制所述多个锁孔10的数目以及所开设的位置。

功率板2设置于底板1上，并具有多个功率单元20a、20b以及20c，且此功率板2用以对此整合型功率模块所搭载的机具提供工作电压。其中，每一个功率单元20具有多个功率开关(power switch)200、多个第一走线202、多个第二走线204以及多个第三走线206。每一个第三走线206位于其对应的第一走线202与第二走线204之间，且每一个第三走线206的延伸方向实质上平行于其相邻的第一走线202与第二走线204。于实务上，功率开关200可以为一种晶体管开关(transistor switch)，而第一走线202、第二走线204与第三走线206为一种铜箔布局，此晶体管开关的栅极(或基极)电性连接第三走线206，晶体管开关的漏极(或集极)电性连接第一走线202或第二走线204其中之一，晶体管开关的源极(或射极)电性连接第一走线202或第二走线204其中的另一。

虽然本实用新型图2与图4未绘示所述多个功率开关200与各个走线之间的跳线，然而，在实际的操作中，所述多个第一走线202电性连接这些功率开关200的第一端，所述多个第二走线204电性连接这些功率开关200的第二端，所述多个第三走线206电性连接这些功率开关200的控制端。于本实用新型实施例中，每一个功率单元20中的所述多个功率开关200平均地设置于此功率单元20中的多个第二走线204上，且任意一个第二走线204较所对应的第一走线202靠近其所对应的子空间32(其说明请参见后述)的中央。值得注意的是，由于每一个第三走线206的延伸方向实质上平行于其相邻的第一走线202与第二走线204，因此，当功率板2上的功率开关200的控制端电压与功率开关200的第一端与第二端有电位差时，较不易因为尖端放电效应而导致功率板2损坏。此外，本实用新型在此不加以限制功率板2上的开关单元20的数目，以及开关单元20中的功率开关200、第一走线202、第二走线204以及第三走线206的数目。

外壳构件3固定于底板1上，并与底板1夹持功率板2。于实务上，外壳构件3是为一种一体成型的框架，且此外壳构件3采用绝缘材料。其中，外壳构件3又可包括有环形框体30、多个分隔肋31a～31c、多个第一连接端子33、多个第一锁固部34、多个导电部35以及多个第二锁固部36。以下将分别就外壳构件3中的各部件作详细的说明。

环形框体30用以将功率板2围绕于环形框体30的内部空间中，更详细来说，功率板2被环形框体30所围绕，且环形框体30所围绕的面积约等于功率板2的面积。此外，环形框体30的顶部开设有多个锁孔300，盖板5可以通过所述多个锁孔300而固定于环形框体30上，使得盖板5可以与环形框体30相连接。本实用新型在此不加以限制所述多个锁孔300的数目，以及这些锁孔300的开设位置。

所述多个分隔肋31a～31c有间隔地形成于环形框体30的内侧壁，这些分隔肋31a～31c用以夹持功率板2并将环形框体30的内部空间划分为多个子空间32a～32c，每一个子空间32对应有这些功率单元20a～20c其中之一。更详细来说，子空间32a对应有功率单元20a，子空间32b对应有功率单元20b，子空间32c对应有功率单元20c。

值得注意的是，这些分隔肋31a～31c所突起的高度小于环形框体30的高度，亦即这些分隔肋31a～31c自底板1起算的高度小于环形框体30自底板起算的高度。此外，于本实用新型实施例中，分隔肋31c的其中一侧壁与环形框体30其中一面的内侧壁相连接，亦即分隔肋31c的其中一侧壁贴附于环形框体30其中一面的内侧壁上。另外，每一个分隔肋31具有多个贯孔310，且所述多个贯孔310的数目等于所述多个第一连接端子33的数目，每一个贯孔310用以容置对应的第一连接端子33，并使该第一连接端子33的第一端330与第二端332突出贯孔310。本实用新型在此不加以限制分隔肋31的数目，以及所分隔出的子空间32的数目，于所属技术领域具有通常知识者可以依据实际使用需求而径行设计。

所述多个第一连接端子33设置于这些分隔肋31a～31c上，每一个第一连接端子33的第二端332(如图5所示)用以电性连接上述这些功率单元20a～20c其中之一，每一个第一连接端子33的第一端330(如图5所示)用以电性连接驱动板4。于本实用新型实施例中，第一连接端子33为一种L形端子，但本实用新型在此不加以限制第一连接端子33的结构。值得注意的是，当所述多个第一连接端子33设置于这些分隔肋31a～31c上时，这些第一连接端子33的第二端332会突出于这些分隔肋31a～31c，但不会超过环形框体30。此外，于本实用新型实施例中，所述多个第一连接端子33分别对应地容置于所述多个贯孔310。

所述多个第一锁固部34形成于环形框体30的内侧壁，这些第一锁固部34用以提供驱动板4可以锁固于其上，且每一个第一锁固部34所突起的高度皆相同，且每一个第一锁固部34所突起的高度小于环形框体30的高度。换句话说，第一锁固部34自底板1起算的高度小于环形框体30自底板起算的高度。于本实用新型实施例中，第一锁固部34所突起的高度实质上等于所述多个分隔肋31a～31c所突起的高度，换句话说，当驱动板4锁固于这些第一锁固部34时，驱动板4的下表面会接触所述多个分隔肋31a～31c的顶部。本实用新型在此不加以限制所述多个第一锁固部34的数目，以及形成在环形框体30的内侧壁上的位置。

所述多个导电部35形成于环形框体30的外侧壁，这些导电部35的一端分别电性连接这些功率单元20a～20c其中之一中的其中一组走线，这些导电部35的另一端分别用以输出这些功率单元20a～20c所产生的电压。其中，每一个功率单元20对应有三个导电部35，以输出三种不同电压位准的电压。

所述多个第二锁固部36形成于环形框体30的外侧壁，其设置位置对应于底板1中的多个锁孔10。藉此，外壳构件3中的多个第二锁固部36可以对应底板1上的多个锁孔10，并通过多个固定元件6穿透第二锁固部36以及对应的锁孔10，而使得外壳构件3得以固定于底板1上。本实用新型在此不加以限制所述多个第二锁固部36的数目，以及形成在环形框体30的外侧壁上的位置，所述多个第二锁固部36仅需对应于底板1上的多个锁孔10即可。

驱动板4设置于环形框体30内的容置空间，并且驱动板4的下表面抵靠于所述多个分隔肋31a～31c上，且此驱动板4具有多个穿孔40、驱动芯片42、多个第二连接端子44以及多个锁孔46。每一个穿孔40的开设位置对应于所述多个第一连接端子33其中之一的设置位置，以容置第一连接端子33的突出于分隔肋31a～31c的第二端332，且第一连接端子33的第二端332不会突出于驱动板4的表面太多。驱动芯片42可以通过上述这些穿孔40而电性连接每一个第一连接端子33的第二端332。所述多个第二连接端子44设置于驱动板4上，每一个第二连接端子44的第一端电性连接驱动芯片42，而其第二端则穿透盖板5，并曝露于整合型功率模块外，以电性连接控制板(未绘示于图中)。所述多个锁孔46对应于外壳构件3上的第一锁固部34，这些锁孔46用以提供驱动板4可以稳固地锁固于外壳构件3的第一锁固部34上。本实用新型在此不加以限制第二连接端子44与所述多个穿孔40的数目，以及此第二连接端子44与驱动芯片42于驱动板4的设置位置。

盖板5设置于驱动板4上，并连接环形框体30，以将功率板2以及驱动板4封闭于由底板1、外壳构件3以及盖板5所形成的容置空间中。此外，盖板5更具有多个开口50以及多个锁孔52，所述多个开口50用以提供第二连接端子44的第二端穿透盖板5，以使第二连接端子44的第二端可以曝露于整合型功率模块的壳体外。所述多个锁孔52对应于环形框体30顶部的锁孔300，以供盖板5可以锁固于外壳构件3上。本实用新型在此不加以开口50与锁孔52的数目，以及开口50与锁孔52的开设位置。

如图5所示，任意一个功率单元20皆包含有六个功率开关200，两个第一走线202_1与202_2、两个第二走线204_1与204_2、两个第三走线206_1与206_2以及两个热电阻元件208与209，而分隔肋31a上设置有多个第一连接端子33a～33h，其中第三走线206_1位于第一走线202_1与第二走线204_1之间，第三走线206_2位于第一走线202_2与第二走线204_2之间，且第三走线206_1的延伸方向实质上平行于第一走线202_1与第二走线204_1，第三走线206_2的延伸方向实质上平行于第一走线202_2与第二走线204_2，以及第二走线204_1与第二走线204_2分别较其对应的第一走线202_1与第一走线202_2靠近中央处。

于图5中，第二走线204_1相邻第二走线204_2，且三个功率开关200设置于第二走线204_1上，另外三个功率开关200设置于第二走线204_2上。导电部35_1通过多条跳线电性连接至第一走线202_1，导电部35_2通过多条跳线电性连接至第二走线204_1，导电部35_3通过多条跳线电性连接至第一走线202_2。第一连接端子33a通过至少一跳线电性连接至第一走线202_1，第一连接端子33b通过至少一跳线电性连接至第三走线206_1，第一连接端子33c通过至少一跳线电性连接至第二走线204_1，第一连接端子33d通过至少一跳线电性连接至热电阻元件209，第一连接端子33e通过至少一跳线电性连接至热电阻元件208，第一连接端子33f通过至少一跳线电性连接至第二走线204_2，第一连接端子33g通过至少一跳线电性连接至第三走线206_2，第一连接端子33h通过至少一跳线电性连接至第一走线202_2。其中，电性连接热电阻元件208与209的第一连接端子33e与33d用以提供整合型功率模块1的温度量测。

此外，设置于第二走线204_1上的三个功率开关200分别通过至少一跳线而电性连接至第一走线202_1、第三走线206_1以及第二走线204_2，而于第二走线204_2上的另外三个功率开关200分别通过至少一跳线而电性连接至第一走线202_2与第三走线206_2。本实用新型在此不加以限制跨接于各走线与各元件之间的跳线的数目。

此外，在实际的应用中，本实用新型实施例的整合型功率模块更可以包括有一层绝缘层(未绘示于图中)，此绝缘层设置于所述多个功率单元20a～20c之上。值得注意的是，此绝缘层的厚度会小于所述多个分隔肋31a～31c所突起的高度，因此，在绝缘层与驱动板4之间会有空隙，以增加整合型功率模块的散热效果。于实务上，绝缘层可以为一种透明封胶。

综合以上所述，本实用新型实施例提供一种整合型功率模块，此整合型功率模块通过外壳构件的结构设计，使得功率板与驱动板得以有间隔地设置于外壳构件中，并被底板与盖板所封闭。此外，外壳构件内侧壁所形成的分隔肋的高度低于外壳构件的高度的结构设计，以及第一连接端子突出于分隔肋上的高度小于外壳构件的高度的结构设计，使得驱动板得以稳固地设置在分隔肋的顶部且不会超过外壳构件的容置空间，且第一连接端子得以具有一定的结构强度而不易折断。

藉此，本实用新型实施例的整合型功率模块的体积相较于现有技术中的驱动板与功率板体积的总和小，并且同时兼顾了功率板的散热需求以及功率板上的功率开关的切换效率，增加了本揭露实施例的整合型功率模块所能搭载的机具种类。此外，经过整合的整合型功率模块仅与控制板之间有排线需求，而于驱动板与功率板之间的排线已经由固定的第一连接端子取代，因此于使用中更不易因为震动导致排线脱落而故障，而增加了本揭露实施例的整合型功率模块所能适用的环境。另外，由于功率板上的电性连接功率开关控制端的走线的延伸方向与相邻的两走线实质上互相平行，而避免了直流电源拉线所造成的电感效应，降低了功率板损坏的机率。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (13)

1.一种整合型功率模块，其特征在于，包含有：

一底板；

一功率板，设置于该底板上，具有多个功率单元；

一外壳构件，固定于该底板上，并与该底板夹持该功率板，该外壳构件包含有：

一环形框体，用以将该功率板围绕于该环形框体的内部空间；

多个分隔肋，间隔地形成于该环形框体的内侧壁，藉以夹持该功率板并将该环形框体的内部空间划分为多个子空间，每一该子空间对应有该些功率单元其中之一，且该些分隔肋所突起的高度小于该环形框体的高度；以及

多个第一连接端子，设置于该些分隔肋上，每一该第一连接端子的第一端电性连接该些功率单元其中之一，其第二端突出于该些分隔肋但不超过该环形框体；

一驱动板，设置于该环形框体内，并抵靠于该些分隔肋上，具有多个穿孔与一驱动芯片，每一该穿孔对应于该些第一连接端子其中之一，以容置该第一连接端子的第二端，该驱动芯片通过该些穿孔电性连接每一该第一连接端子的第二端；以及

一盖板，设置于该驱动板上，并连接该环形框体。

2.根据权利要求1所述的整合型功率模块，其特征在于，该外壳构件更包括多个第一锁固部，该些第一锁固部形成于该环形框体的内侧壁，该些第一锁固部用以提供该驱动板锁固于其上，且每一该第一锁固部所突起的高度小于该环形框体的高度。

3.根据权利要求2所述的整合型功率模块，其特征在于，该些第一锁固部所突起的高度等于该些分隔肋所突起的高度。

4.根据权利要求1所述的整合型功率模块，其特征在于，该盖板具有至少一开口且该驱动板更具有至少一第二连接端子，该至少一第二连接端子的第一端电性连接该驱动芯片，该至少一第二连接端子的第二端分别穿透对应的该至少一开口而曝露出该整合型功率模块外，以电性连接一控制板。

5.根据权利要求1所述的整合型功率模块，其特征在于，该整合型功率模块更包括一绝缘层，该绝缘层设置于该些功率单元之上。

6.根据权利要求5所述的整合型功率模块，其特征在于，该绝缘层的厚度小于该些分隔肋所突起的高度。

7.根据权利要求5所述的整合型功率模块，其特征在于，该绝缘层为透明封胶。

8.根据权利要求1所述的整合型功率模块，其特征在于，该些分隔肋其中之一的侧壁与该环形框体其中一面的内侧壁相连接。

9.根据权利要求1所述的整合型功率模块，其特征在于，每一该分隔肋具有多个贯孔，每一该贯孔用以容置对应的该第一连接端子，并使该第一连接端子的第一端与第二端突出该贯孔。

10.根据权利要求1所述的整合型功率模块，其特征在于，该外壳构件更包括多个导电部，该些导电部形成于该环形框体的外侧壁，该些导电部分别电性连接该些功率单元其中之一。

11.根据权利要求1所述的整合型功率模块，其特征在于，该外壳构件更包括多个第二锁固部，该些第二锁固部形成于该环形框体的外侧壁，该外壳构件通过该些第二锁固部而固定于该底板上。

12.根据权利要求1所述的整合型功率模块，其特征在于，该环形框体的顶部开设有多个锁孔，该盖板通过该些锁孔而固定于该环形框体上。

13.根据权利要求1所述的整合型功率模块，其特征在于，每一该功率单元包含有：

多个功率开关；

N个第一走线，电性连接该些功率开关的第一端；

N个第二走线，电性连接该些功率开关的第二端；以及

N个第三走线，电性连接该些功率开关的控制端，第i个第三走线位于第i个第一走线与第i个第二走线之间，且第i个第三走线的延伸方向平行于其相邻的第i个第一走线与第i个第二走线；

其中，1≦i≦N。