TW201620370A - 功率模組 - Google Patents

功率模組 Download PDF

Info

Publication number
TW201620370A
TW201620370A TW103141432A TW103141432A TW201620370A TW 201620370 A TW201620370 A TW 201620370A TW 103141432 A TW103141432 A TW 103141432A TW 103141432 A TW103141432 A TW 103141432A TW 201620370 A TW201620370 A TW 201620370A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
substrates
power module
power
components
axis
Prior art date
Application number
TW103141432A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI539894B (zh
Inventor
劉君愷
趙玉麟
Original Assignee
財團法人工業技術研究院
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 財團法人工業技術研究院 filed Critical 財團法人工業技術研究院
Priority to TW103141432A priority Critical patent/TWI539894B/zh
Priority to CN201410753157.1A priority patent/CN105743323B/zh
Priority to US14/788,808 priority patent/US9807914B2/en
Publication of TW201620370A publication Critical patent/TW201620370A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI539894B publication Critical patent/TWI539894B/zh
Priority to US15/705,271 priority patent/US10492344B2/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20927—Liquid coolant without phase change
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/072—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/18—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different subgroups of the same main group of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0277—Bendability or stretchability details
    • H05K1/028—Bending or folding regions of flexible printed circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1422—Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
    • H05K7/1427—Housings
    • H05K7/1432—Housings specially adapted for power drive units or power converters
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1422—Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
    • H05K7/1427—Housings
    • H05K7/1432—Housings specially adapted for power drive units or power converters
    • H05K7/14329—Housings specially adapted for power drive units or power converters specially adapted for the configuration of power bus bars
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20909—Forced ventilation, e.g. on heat dissipaters coupled to components
    • H05K7/20918—Forced ventilation, e.g. on heat dissipaters coupled to components the components being isolated from air flow, e.g. hollow heat sinks, wind tunnels or funnels
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/4911—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain
    • H01L2224/49111—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain the connectors connecting two common bonding areas, e.g. Litz or braid wires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/4912—Layout
    • H01L2224/49175—Parallel arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/191—Disposition
    • H01L2924/19101—Disposition of discrete passive components
    • H01L2924/19107—Disposition of discrete passive components off-chip wires

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

一種功率模組，包括多個基板、多個功率元件以及散熱組件。基板分別位於不同的平面上且環繞一軸排列。各基板的延伸方向平行於該軸。功率元件分別配置於基板上，且功率元件彼此電性連接。散熱組件配置於基板上且背對於功率元件。功率元件所產生的熱量經由基板傳送至散熱組件。

Description

功率模組
本發明是有關於一種功率模組，且特別是有關於一種具有散熱組件的立體式功率模組。
因應全球自動化與省電節能的發展趨勢，需要採用變頻驅動器與馬達來達到不同的轉速需求。然而對於傳統變頻器來說，內部包含功率模組、驅動基板、散熱鰭片及許多週邊的電子元件，導致變頻器體積太大，重量過重。對於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，利於節能減排保護環境，並減少使用成本。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，從而減少建置成本；高功率密度也意味著材料使用量的減少，進一步利於節能減排保護環境。
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。這些元件往往在電源變換器內部佔有一定比例，一般而言，現有功 率模組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。
惟，此舉除了需以大片面積的基板作為承載功率模組之用外，對於功率模組的散熱而言，同樣也需對應以平面式的散熱結構，如此一來，反而導致功率模組不易有較佳的空間利用，同時因材料的熱膨脹係數互異，也容易造成功率模組所承載的基板與散熱組件之間的結合效果不佳，而影響其散熱效能及可靠度。
本發明提供一種功率模組，其藉由立體結構而提高組裝與散熱效能。
本發明的功率模組，包括多個基板、多個功率元件以及散熱組件。基板分別位於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於該軸。功率元件分別配置於基板上，且功率元件彼此電性連接。散熱組件配置於基板上且背對於功率元件。功率元件所產生的熱量經由基板傳送至散熱組件。
基於上述，在本發明的功率模組中，其藉由立體結構，即用以承載功率元件的基板是分別位於不同的平面上且環繞一軸排列，因此而形成柱狀結構，並使散熱組件得以裝設在柱狀結構內。此舉讓功率模組因結構立體化而降低其面積，以有利於進行組裝與散熱。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉 實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100、200、300、700‧‧‧功率模組
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
圖1是依照本發明一實施例的一種功率模組的俯視圖。
圖2是圖1的功率模組的側視圖。
圖3與圖4分別繪示不同實施例的功率模組與電子裝置結合的示意圖。
圖5繪示另一實施例功率模組與電子裝置結合後的示意圖。
圖6繪示本發明另一實施例的一種功率模組中的散熱組件的爆炸圖。
圖7繪示圖6的散熱組件中流體的流動示意圖。
圖8繪示本發明另一實施例的一種散熱組件的流體流動示意圖。
圖9繪示圖8的散熱組件的部分構件示意圖。
圖10繪示本發明又一實施例的一種散熱組件的流體流動示意圖。
圖11繪示本發明另一實施例的一種功率模組的示意圖。
圖1是依照本發明一實施例的一種功率模組的俯視圖。圖2是圖1的功率模組的側視圖。請同時參考圖1與圖2，在本實 施例中，功率模組100適用於各式動力裝置，例如作為馬達的變頻元件之用，功率模組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分別位於不同的平面上，且同時環繞軸X1排列，而各基板110的延伸方向平行於軸X1。功率元件120分別配置於基板110上，其例如是利用焊接方式固定於基板110上，且功率元件120彼此藉由導線150電性連接，同時位於不同基板110上的功率元件120亦能藉由導線150而相互電性連接，甚或還能在基板110上進行相關電路配置(未繪示)，以作為電性連接不同功率元件120的手段。
再者，經基板110環繞軸X1而形成立體結構後，散熱組件130配置於基板110上且背對功率元件120而實質上位於基板110所形成的立體結構之內。基板110利用焊接方式固定於散熱組件130上。在本實施例中，基板110包括位於上方(即功率元件120所配置之處)的金屬層、位於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(Direct Bond Copper)等製程方式製作。惟，本發明並不限於此。
另一方面，本發明的功率模組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已焊接於散熱組件130上的前提下僅作為連接基板110間的電性。惟，在此並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於基板110上，或為具有可撓性的導線或軟板等導體結構。此外，功率模組100組裝完成後則可安裝模組外殼(未繪示)，其例如是將圖1所示的功率模組100套設在具有類似外形的殼體內，並在殼內灌入矽膠，以防止導線150接觸並保護模組內元件，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，亦能提高功率模組100的整體結構強度及保護效果。
需說明的是，上述實施例是以所繪示的三個基板110形成一個模組，亦即功率模組100上的電流會經過三個基板110(環繞軸X1)後經連接端子140流出。
在本發明又一未繪示的實施例中，基板是以各自獨立地形成單一模組，亦即類似於圖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及其上的功率元件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，但仍可藉由其他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及模組外殼同樣能適用於本案其他實施例，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於排列後形成沿軸X1延伸的 軸對稱柱狀結構，而讓功率元件120實質上位於柱狀結構的外露表面。相較於現有以堆疊方式組合的功率元件，本實施例因外露的功率元件120而將使用者能便於對其進行相關的組裝與維修。再者，當這些基板110環繞於軸X1而使其截面輪廓為封閉輪廓(所述截面是以軸X1為法線)，並使功率元件120位於封閉輪廓之外時，散熱組件130便能利用所述封閉輪廓內的空間進行裝設，而同時對所有的功率元件120進行散熱。
換句話說，在所述垂直式的柱狀結構中，不同基板110間的功率元件120是以橫向進行彼此電性連接，而以垂直方向進行散熱，亦即位於封閉輪廓外的功率元件120，其所產生的熱量能經由基板110而傳送至封閉輪廓內的散熱組件130，而更重要的是由散熱組件130同時間能對所有基板110上的功率元件120進行散熱，如圖1所示，位於封閉輪廓內的散熱組件130便能同時對三側的功率元件120進行散熱，相較於現有以平面式的散熱結構(如前所述，讓多個功率元件配置於同一基板上，並進而疊置在一板狀散熱件上以進行散熱)，所述呈立體結構的功率模組100能因此具備較佳的散熱效能。
在本實施例中，所述功率模組100配合動力裝置(三相馬達)而成封閉的三角形輪廓，其經由連接端子140而電性連接至馬達本體。惟本發明並不限於此，圖3與圖4分別繪示不同實施例的功率模組與電子裝置結合的示意圖。如前述，由於功率模組100是呈中空的柱狀結構，因此便能利用其內部空間與相關電 子裝置進行結合，如圖3所示，當所述電子裝置400呈方形輪廓時，功率模組200的各個基板110與功率元件120便能分別配置在電子裝置400的不同表面上。類似地，如圖4所示，當電子裝置500(例如前述的三相馬達)呈圓形輪廓時，功率模組300的各個基板110與功率元件120也能配置在電子裝置500上。
此外，請同時參考圖1、圖3與圖4，由於功率模組100(200、300)是由多片基板110所組成(本發明並未限制其數量)，因此在相鄰基板110之間以導線140(或導電銅箔等類似具備可撓性的導電結構)作為彼此相連的介質，便能使功率模組100(200、300)具備可彎折的結構特性，其能形成軸對稱或軸環繞的封閉或不封閉輪廓，因而能適用於不同外形的電子裝置，如圖3所繪示之多邊形電子裝置400或如圖4所繪示之圓形電子裝置500。同時，經由所述導電結構亦能適當地增加基板110與其上功率元件120的數量，因而也能提高功率模組100(200、300)的擴充性。
圖5繪示另一實施例功率模組與電子裝置結合後的示意圖。請參考圖5，當圖1的功率模組形成如圖示兩端開口的柱狀結構，並以電子裝置(未繪示)組裝於所形成之封閉輪廓內之後，在此能藉由在兩端開口的至少其中一端處配置控制電路板600，以使控制電路板600電性連接在電子裝置與功率模組100之間以完成系統組裝。同時，所述控制電路板600的外形符合功率模組100的封閉輪廓，此舉也有利於整體組裝的結構性及提供空間的利用性。
以下將就各種散熱方式予以進一步描述。
圖6繪示本發明另一實施例的一種功率模組中的散熱組件的爆炸圖。圖7繪示圖6的散熱組件中流體的流動示意圖，其中圖7是以俯視視角繪示圖6的部份結構，實線箭號代表部件132內的流體狀態，虛線代表部件以能清楚辨識流體的流動狀態。請同時參考圖6與圖7並對照圖1，如前所述，由於基板形成具有容置空間的封閉輪廓，因而散熱組件得以配置於容置空間中而便於對功率元件進行散熱。
在圖6與圖7中，散熱組件130A包括不同的部件131至135、主流道136與多個支流道137，其中主流道沿軸X1延伸於封閉輪廓內，且具有入口E1與出口E2。部件133至135分別對應於基板110而設置於背對功率元件120的一側，且部件131、132設置在部件133至135之間，以讓主流道136與支流道137能彼此連通。在此未限制主流道136之入口E1與出口E2的位置，在本實施例中，基板110沿軸X1分為兩端，而入口E1與出口E2位於相對端。於另一未繪示的實施例中，入口與出口可位於同一端，以讓流體從基板的同一側流入、流出功率模組。
在此將支流道137區分為137A至137I，其中支流道137A至137C配置於部件131並與主流道136的入口E1連接，支流道137D至137F配置於部件132並與主流道136的出口E2連接，支流道137G至137I分別配置於部件133至135且各自呈單一彎折路徑，其中支流道137A連接於支流道137G的入口E3，支流道 137D連接於支流道137G的出口E4，支流道137B連接於支流道137H的入口E5，支流道137E連接於支流道137H的出口E6，支流道137C連接於支流道137I的入口E7，支流道137F連接於支流道137I的出口E8。據此，流體經由主流道136的入口E1流入散熱組件130後，便會如圖7實線箭號所示經由支流道137A至137C分流至不同部件133至135的支流道137G至137I，而得以各自對所對應基板110的功率元件120進行散熱，而後再經由支流道137D至1347F匯流至主流道136的出口E2，並據以流出散熱組件130A，以達到散熱的效果。
另值得一提的是，於另一未繪示的實施例中，所述位於部件133至135的支流道137G至137I亦可直接形成於基板110背對於功率元件120的表面，即前述封閉輪廓的內表面，也就是部件133至135分別與其對應的基板110實質上為一體結構，進而得以節省功率模組的製造時間與成本。再者，於又一實施例中，所述部件131、132亦可為非實體結構，其僅具有所述主流道136的入口E1、出口E2，以及支流道137A至137F即可。
圖8繪示本發明另一實施例的一種散熱組件的流體流動示意圖。圖9繪示圖8的散熱組件的部分構件示意圖，而在此所繪示的部件138類似於前述實施例的其中一部件133。請同時參考圖8與圖9，與前述實施例不同的是，本實施例的流道設計是驅使流體直接與基板110上對應功率元件120處進行散熱，其中支流道137J是左右對稱地配置於部件138上，即如圖示的支流道137J 是呈彼此並列且首尾相連的路徑，因此經由入口E1a流入的流體F1能在分流後直接流向基板110上對應於功率元件120背面處，並藉由支流道137J的多個並排結構而得以縮短流體的散熱路徑，進而達到較佳的散熱效果。同樣地，最終以流體F2流出部件138並匯流於出口E2a後流出。
另外，圖10繪示本發明又一實施例的一種散熱組件的流體流動示意圖。與前述不同的是，經由入口E1b流入的流體F3在分流後是以噴流方式直接噴灑於基板110上對應於功率元件120處，亦即前述實施例位於部件133至135的支流道在本實施例中改以基板110背對於功率元件120的整個表面代替，而相同的是，待流經基板110背對於功率元件120的表面後，回流的流體F4匯流並經由出口E2b流出功率模組的散熱組件。
圖11繪示本發明另一實施例的一種功率模組的示意圖。請參考圖11，在本實施例功率模組700中，散熱組件130是由多個散熱鰭片710所組成，且其分別從各基板110背離功率元件120而延伸於封閉輪廓之內。再者，散熱組件還包括風扇720(圖示虛線輪廓)，其設置於基板110所形成柱狀結構的至少其中一端開口，藉以提供冷卻氣流行經前述的散熱鰭片710而進行散熱。
綜上所述，在本發明的上述實施例中，功率模組藉由其基板環繞一軸排列而形成柱狀結構，而使散熱組件或是能與其適配的電子裝置得以裝設在基板所形成的封閉輪廓之內，因此相較於原以堆疊方式形成的功率模組，本發明的功率模組能有效提高 空間利用率並降低其佔據的平面面積。再者，位於柱狀結構內且沿該軸延伸的散熱組件也因能同時對應所述多個基板，因此便能同時對應於基板上的功率元件而進行散熱，故相較於原以堆疊方式形成的功率模組僅能以平面式之散熱機構而言，本發明的功率模組能有效地提高散熱效率且不易受材料變形所影響。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧功率模組
110‧‧‧基板
120‧‧‧功率元件
130‧‧‧散熱組件
140‧‧‧連接端子
150‧‧‧導線
160‧‧‧基板互連結構
X1‧‧‧軸

Claims (15)

  1. 一種功率模組，包括：多個基板，分別位於不同的平面上且環繞一軸排列，各該基板的延伸方向平行於該軸；多個功率元件，分別配置於該些基板上，該些功率元件彼此電性連接；以及一散熱組件，配置於該些基板上且背對於該些功率元件，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. 如申請專利範圍第1項所述的功率模組，其中該些基板環繞該軸而形成一封閉輪廓，該些功率元件位於該封閉輪廓之外，且該散熱組件位於該封閉輪廓之內。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的功率模組，其中該封閉輪廓為多邊形。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的功率模組，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. 如申請專利範圍第2項所述的功率模組，一電子裝置適於組裝於該封閉輪廓內。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的功率模組，其中該些基板相對於該軸呈對稱。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的功率模組，其中該散熱組件包括：一主流道，沿該軸延伸，該主流道具有一入口與一出口；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基板。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的功率模組，其中各該基板沿該軸分為兩端，該主流道的該入口與該出口位於同一端。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的功率模組，其中各該基板沿該軸分為兩端，該主流道的該入口與該出口位於相對端。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的功率模組，其中各該基板沿該軸分為兩端，而該散熱組件包括多個部件，該些部件的一部分沿該軸配置，該主流道位於沿該軸配置的該些部件中，該些部件的另一部分配置於對應的該基板且背對於該功率元件，至少部份該些支流道分別配置於所述另一部分該些部件上。
  11. 如申請專利範圍第7項所述的功率模組，其中行經該些基板的該些支流道呈單一彎折路徑。
  12. 如申請專利範圍第7項所述的功率模組，其中行經該些基板的該些支流道呈彼此並列且首尾相連的多個路徑。
  13. 如申請專利範圍第7項所述的功率模組，其中該主流道的流體以噴流方式傳送至該些支流道。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的功率模組，其中該散熱組件包括多個散熱鰭片，從各該基板背離該些功率元件而延伸。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的功率模組，其中各該基板沿該軸分為兩端，而該散熱組件還包括一風扇，配置於該些基板的至少其中一端。
TW103141432A 2014-11-28 2014-11-28 功率模組 TWI539894B (zh)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW103141432A TWI539894B (zh) 2014-11-28 2014-11-28 功率模組
CN201410753157.1A CN105743323B (zh) 2014-11-28 2014-12-10 功率模块
US14/788,808 US9807914B2 (en) 2014-11-28 2015-07-01 Power module
US15/705,271 US10492344B2 (en) 2014-11-28 2017-09-15 Power module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW103141432A TWI539894B (zh) 2014-11-28 2014-11-28 功率模組

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201620370A true TW201620370A (zh) 2016-06-01
TWI539894B TWI539894B (zh) 2016-06-21

Family

ID=56080104

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW103141432A TWI539894B (zh) 2014-11-28 2014-11-28 功率模組

Country Status (3)

Country Link
US (2) US9807914B2 (zh)
CN (1) CN105743323B (zh)
TW (1) TWI539894B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI683508B (zh) * 2018-11-22 2020-01-21 財團法人工業技術研究院 散熱模組及包含此散熱模組之馬達驅動器
US10674640B1 (en) 2018-12-12 2020-06-02 Delta Electronics, Inc. Integrated electronic device

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9578788B2 (en) * 2013-03-15 2017-02-21 Atieva, Inc. Inverter power module packaging with cold plate
EP2804306A1 (de) * 2013-05-15 2014-11-19 Siemens Aktiengesellschaft Stromrichteranordnung und Verfahren zur Herstellung einer Stromrichteranordnung
WO2017076442A1 (en) * 2015-11-04 2017-05-11 Kongsberg Automotive Ab An automotive power electronics assembly
FR3056018B1 (fr) * 2016-09-15 2018-11-23 Alstom Transport Technologies Module de puissance multi-faces
FR3061627B1 (fr) * 2016-12-29 2019-09-06 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Architecture d'un commutateur triphase
FR3064878B1 (fr) * 2017-03-31 2020-01-24 Aptiv Technologies Limited Dispositif de dissipation de chaleur d'un dispositif electronique
CN110325017A (zh) * 2018-03-30 2019-10-11 株式会社安川电机 一种伺服控制器
US10609844B1 (en) * 2019-02-03 2020-03-31 Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company Limited Power converter
DE102019111366B3 (de) * 2019-05-02 2020-05-14 Fachhochschule Kiel Kompaktes Leistungselektronik-Modul mit vergrößerter Kühlfläche
EP3772246A1 (en) * 2019-08-02 2021-02-03 Hamilton Sundstrand Corporation Thermal management device and method of use
DE102020106404A1 (de) 2020-03-10 2021-09-16 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Kühlbare elektronische Baueinheit und elektromotorische Antriebseinrichtung
CN112768418B (zh) * 2020-12-31 2022-07-19 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 一种半导体器件散热模块及电子装置
CN117253866B (zh) * 2023-11-20 2024-03-01 深圳平创半导体有限公司 功率模块的三维封装结构、方法及车辆电驱装置

Family Cites Families (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL122287C (zh) * 1962-08-29
US4990948A (en) * 1986-12-27 1991-02-05 Canon Kabushiki Kaisha Flexible printed circuit board
US4868712A (en) 1987-02-04 1989-09-19 Woodman John K Three dimensional integrated circuit package
US4880050A (en) * 1988-06-20 1989-11-14 The Boeing Company Thermal management system
US5063475A (en) * 1990-03-19 1991-11-05 International Business Machines Corporation Multileveled electronic assembly with cooling means
US5537074A (en) * 1993-08-24 1996-07-16 Iversen; Arthur H. Power semiconductor packaging
GB9301049D0 (en) * 1993-01-20 1993-03-10 The Technology Partnership Plc Mounting assembly
US5305186A (en) 1993-01-27 1994-04-19 International Business Machines Corporation Power carrier with selective thermal performance
DE19626227C2 (de) 1996-06-29 1998-07-02 Bosch Gmbh Robert Anordnung zur Wärmeableitung bei Chipmodulen auf Mehrschicht-Keramikträgern, insbesondere für Multichipmodule, und Verfahren zu ihrer Herstellung
JPH10220909A (ja) * 1996-12-03 1998-08-21 Komatsu Ltd 流体温度制御装置
CN1146988C (zh) 1997-12-08 2004-04-21 东芝株式会社 半导体功率器件的封装及其组装方法
DE19846156C1 (de) * 1998-10-07 2000-07-27 Bosch Gmbh Robert Anordnung eines mehrphasigen Umrichters
JP2002098454A (ja) * 2000-07-21 2002-04-05 Mitsubishi Materials Corp 液冷ヒートシンク及びその製造方法
JP3946018B2 (ja) * 2001-09-18 2007-07-18 株式会社日立製作所 液冷却式回路装置
US6580608B1 (en) * 2001-12-21 2003-06-17 Intel Corporation Method and apparatus for thermally controlling multiple electronic components
JP3759097B2 (ja) * 2002-10-24 2006-03-22 ファナック株式会社 冷却ジャケット及び冷却ジャケットを装着した電動機
TW566076B (en) 2003-04-29 2003-12-11 Quanta Comp Inc Functional module with built-in plate-type heat sink device
US6778389B1 (en) * 2003-07-03 2004-08-17 Visteon Global Technologies, Inc. Microelectronic package with tubular housing
US7059137B2 (en) * 2004-09-07 2006-06-13 Childress William H Portable thermoelectric cooling and heating device
US7230334B2 (en) 2004-11-12 2007-06-12 International Business Machines Corporation Semiconductor integrated circuit chip packages having integrated microchannel cooling modules
JP2006190972A (ja) * 2004-12-08 2006-07-20 Mitsubishi Electric Corp 電力用半導体装置
KR101011084B1 (ko) * 2005-03-11 2011-01-25 후지쯔 가부시끼가이샤 흡열 부재, 냉각 장치 및 전자 기기
JP4106061B2 (ja) * 2005-04-22 2008-06-25 三菱電機株式会社 パワーユニット装置及び電力変換装置
TW200741470A (en) 2006-04-19 2007-11-01 Tyan Computer Corp Multi-processor system and tubelike computer architecture thereof
US20070279862A1 (en) * 2006-06-06 2007-12-06 Jia-Hao Li Heat-Dissipating Structure For Lamp
JP2007335663A (ja) 2006-06-15 2007-12-27 Toyota Motor Corp 半導体モジュール
US7999369B2 (en) 2006-08-29 2011-08-16 Denso Corporation Power electronic package having two substrates with multiple semiconductor chips and electronic components
WO2008147919A1 (en) * 2007-05-22 2008-12-04 Nuance Communications, Inc. Keyword-based services for mobile device messages
CN101494175B (zh) 2008-01-22 2012-05-23 北京机械工业自动化研究所 一种三层立体功率封装方法及其结构
US7796388B2 (en) * 2008-03-17 2010-09-14 Ut-Battelle, Llc Direct cooled power electronics substrate
US7646606B2 (en) * 2008-05-13 2010-01-12 Honeywell International Inc. IGBT packaging and cooling using PCM and liquid
US8123382B2 (en) * 2008-10-10 2012-02-28 Cooper Technologies Company Modular extruded heat sink
TWI409615B (zh) 2010-02-01 2013-09-21 Adlink Technology Inc Electronic device storage unit assembly construction
EP2599579B1 (en) * 2010-07-26 2020-03-11 Hamamatsu Photonics K.K. Method for manufacturing semiconductor device
US8654541B2 (en) 2011-03-24 2014-02-18 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Three-dimensional power electronics packages
US8541875B2 (en) 2011-09-30 2013-09-24 Alliance For Sustainable Energy, Llc Integrated three-dimensional module heat exchanger for power electronics cooling
JP5926928B2 (ja) * 2011-11-04 2016-05-25 昭和電工株式会社 パワー半導体モジュール冷却装置
TW201346500A (zh) * 2012-05-02 2013-11-16 Microtips Electronics Co Ltd 散熱裝置
CN104052244B (zh) * 2013-03-14 2019-12-13 珠海格力电器股份有限公司 功率模块
US9042100B2 (en) * 2013-03-14 2015-05-26 Aavid Thermalloy, Llc System and method for cooling heat generating components
EP2804306A1 (de) * 2013-05-15 2014-11-19 Siemens Aktiengesellschaft Stromrichteranordnung und Verfahren zur Herstellung einer Stromrichteranordnung
US9218028B2 (en) * 2013-06-07 2015-12-22 Apple Inc. Computer housing
KR102189784B1 (ko) * 2013-08-30 2020-12-11 삼성전자주식회사 휘어지는 전자 장치
US10074592B2 (en) * 2014-10-08 2018-09-11 Borgwarner Inc. Pedestal surface for MOSFET module

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI683508B (zh) * 2018-11-22 2020-01-21 財團法人工業技術研究院 散熱模組及包含此散熱模組之馬達驅動器
US10674640B1 (en) 2018-12-12 2020-06-02 Delta Electronics, Inc. Integrated electronic device

Also Published As

Publication number Publication date
TWI539894B (zh) 2016-06-21
US9807914B2 (en) 2017-10-31
US10492344B2 (en) 2019-11-26
CN105743323A (zh) 2016-07-06
US20160157384A1 (en) 2016-06-02
CN105743323B (zh) 2019-09-10
US20180007815A1 (en) 2018-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI539894B (zh) 功率模組
JP6384609B2 (ja) パワー半導体モジュール及び冷却器
JP5975110B2 (ja) 半導体装置
US8654541B2 (en) Three-dimensional power electronics packages
WO2013018343A1 (ja) 半導体モジュール及びそれを搭載したインバータ
US9263365B2 (en) Electronic component and electronic component cooling method
JP2011228638A (ja) 半導体モジュールを備えた半導体装置
KR20130059147A (ko) 전력 모듈 패키지
WO2013088864A1 (ja) 半導体装置
JP2013021283A (ja) パワーモジュールパッケージ及びその製造方法
JP2006332573A (ja) パワーモジュールのパッケージ構造
JP6201532B2 (ja) 半導体装置
JP6651828B2 (ja) 冷却器及びパワー半導体モジュール
WO2013118275A1 (ja) 半導体装置
JP6458131B2 (ja) エアコンディショナ室外機
JP2011115020A (ja) パワーユニット
KR20140017031A (ko) 반도체 패키지 모듈
JP4450632B2 (ja) 電力変換装置
JP2014044816A (ja) 薄型誘導加熱調理器
JP2010177710A (ja) 半導体装置
JP6674867B2 (ja) 電力変換装置
WO2024004266A1 (ja) 電力変換装置
WO2022153618A1 (ja) 熱交換装置および電力変換装置
WO2022255485A1 (ja) インバータ装置
JP2018160501A (ja) 半導体装置