TW202332357A - 功率模組 - Google Patents

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Abstract

本發明公開一種功率模組。功率模組包括電性互連組件以及至少一電子元件組。電性互連組件包括導電結構以及線路板。導電結構包括並排設置且相互絕緣的第一導電件以及第二導電件。線路板設置在導電結構上。線路板定義出一開口，且開口局部地對應於第一導電件以及局部地對應於第二導電件。至少一電子元件組包括一功率元件，功率元件具有第一接墊、第二接墊以及第三接墊。第一接墊與第二接墊都通過開口，而分別電性連接於第一導電件與第二導電件，且第三接墊設置在線路板上。

Description

功率模組
本發明涉及一種功率模組，且特別是關於一種具有高耐壓的功率模組。
功率模組可被應用於家用變頻系統、電動車以及工業控制系統(industrial control system)中，以轉換電能或是控制電路。在現有的電路系統中，通常會整合功率元件、閘極驅動元件與控制元件。在現有技術中，會先依照電路設計，預先在電路板形成特定的線路布局之後，再將多個離散的功率元件、控制元件、閘極驅動元件等相關零件組裝在主控電路板上，以整合成功率模組。
然而，在一些電路中，如：電壓轉換電路，功率模組會需要操作在高電壓或者大電流等高功率的條件下。因此，功率模組被要求具有高耐壓與耐受大電流操作的特性。
本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種功率模組，使功率模組具有高耐壓並可在大電流下操作。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的一技術方案是提供一種功率模組。功率模組包括電性互連組件以及至少一電子元件組。電性互連組件包括導電結構以及第一線路板。導電結構包括相互並排設置且相互絕緣的第一導電件、第二導電件以及第三導電件。第二導電件與第三導電件分別位於第一導電件的兩相反側。第一線路板局部地覆蓋導電結構。第一電子元件組包括第一功率元件以及第二功率元件。第一功率元件跨接於第一導電件與第二導電件之間，且電性連接於第一線路板，第二功率元件跨接於第一導電件與第三導電件之間，且電性連接第一線路板。第二功率元件通過第一導電件而串聯第一功率元件。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是，提供一種功率模組。功率模組包括電性互連組件以及至少一電子元件組。電性互連組件包括導電結構以及線路板。導電結構包括並排設置且相互絕緣的第一導電件以及第二導電件。線路板設置在導電結構上。線路板定義出一開口，且開口局部地對應於第一導電件以及局部地對應於第二導電件。至少一電子元件組包括一功率元件，功率元件具有第一接墊、第二接墊以及第三接墊。第一接墊與第二接墊都通過開口，而分別電性連接於第一導電件與第二導電件，且第三接墊設置在線路板上。
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的功率模組，其能通過“導電結構包括相互並排設置且相互絕緣的一第一導電件以及一第二導電件”、“線路板局部地覆蓋導電結構”以及“功率元件的第一接墊與第二接墊分別電性連接於第一導電件與第二導電件，且第三接墊設置在線路板上”的技術方案，使功率模組可操作在大電壓以及大電流下。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“功率模組”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。
應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。
[第一實施例]
請參照圖1至圖3，圖1為本發明第一實施例的功率模組的立體示意圖，圖2與圖3分別為功率模組在不同角度的立體分解示意圖。本實施例的功率模組M1可以被應用於電子產品的電路設計中，並適用於在高電壓與高電流下運作。在本實施例中，功率模組M1包括電性互連組件1、至少一電子元件組2A, 2B(圖2繪示兩個為例)、散熱件3A, 3B、多個輸入/輸出引腳4以及封裝層5。
電性互連組件1除了用以承載電子元件組2A, 2B，還可以建立電子元件組2A, 2B內的多個電子元件之間的電性連結。以下進一步說明本發明實施例的電性互連組件1的詳細結構，以及電性互連組件1與電子元件組2A, 2B之間的電性連接關係。在本實施例中，是以形成電壓轉換系統電路的其中一部份電路為例來進行說明。
請參照圖2，電性互連組件1包括導電結構10、第一線路板11以及第二線路板12。本實施例的導電結構10包括第一導電件101、第二導電件102以及第三導電件103。第一導電件101、第二導電件102以及第三導電件103在第一方向D1上並排設置，且相互絕緣。第二導電件102與第三導電件103是分別位於第一導電件101的兩相反側。
進一步而言，第一至第三導電件101-103可用來建構電子元件組2A, 2B中的多個電子元件的電流傳輸路徑。在本實施例中，第一至第三導電件101-103的每一個都呈板狀，且厚度範圍可以由0.5 mm至4 mm。另外，構成第一至第三導電件101-103的材料可以選擇具有高導電率的材料，如：銅或其合金，以降低寄生電阻。如此，第一至第三導電件101-103可允許較大的電流通過，而使功率模組M1可在大電壓與大電流的條件下操作。
在本實施例中，第一導電件101與第二導電件102彼此分隔而定義出一開槽h1。另外，第一導電件101與第三導電件103也彼此分隔，而定義出另一開槽h2。在本實施例中，電性互連組件1還進一步包括絕緣接合材104，絕緣接合材104位於第一導電件101與第二導電件102之間的開槽h1，以連接第一導電件101與第二導電件102。另外，另一絕緣接合材104還位於第一導電件101與第三導電件103之間的開槽h2，以連接第一導電件101與第三導電件103。
如圖1與圖2所示，第一導電件101具有第一端部101e，第二導電件102具有第二端部102e，且第三導電件103具有第三端部103e。第二端部102e與第三端部103e朝向相同方向設置，而第一端部101e與第二端部102e(或第三端部103e)是朝向相反的方向設置。另外，功率模組M1可通過第一至第三端部101e-103e而連接於另一系統電路。舉例而言，第一端部101e可以電性連接於一電壓切換端，第二端部102e以及第三端部103e兩者中的其中一者電性連接於一電源電壓端，另一者電性連接於一接地端。另外，第一至第三導電件101-103都具有較高的剛性(stiffness)以及強度，而使本發明的功率模組M1可通過插件的方式連接於另一系統電路。
另外，在圖2的實施例中，第一導電件101、第二導電件102以及第三導電件103朝上的表面共同定義出元件設置面SA，第一導電件101、第二導電件102以及第三導電件103朝下的另一表面共同定義出另一元件設置面SB。
請配合參照圖1與圖2。在本實施例中，第一線路板11與第二線路板12是分別位於導電結構10的兩相反側。換言之，第一線路板11與第二線路板12通過導電結構10而相互分隔。須說明的是，通過在導電結構10的兩相反側設置第一線路板11與第二線路板12，也可以避免電性互連組件1因製程(如：迴焊時)的高溫而翹曲。
第一線路板11與第二線路板12中的至少其中一者可以是單層線路板或是多層線路板，另一者可以是無線路的絕緣板、單層線路板或是多層線路板。也就是說，第一線路板11與第二線路板12中的其中一者的表面及內部已根據實際需求，而設有多條走線(圖未示)與焊墊(圖未示)。據此，電子元件組2A, 2B內的多個電子元件可以根據實際電路設計，而設置在第一線路板11或是第二線路板12上。
值得一提的是，在本實施例中，第一線路板11的厚度以及第二線路板12的厚度都小於導電結構10的厚度。進一步而言，第一線路板11(或第二線路板12)的厚度大約是150μm至400μm。另外，第一線路板11與第二線路板12二者的厚度的總和也會小於導電結構10的厚度。
請配合參照圖2與圖4，圖4為本發明第一實施例的功率模組省略散熱件與封裝層的局部立體分解示意圖。進一步而言，本實施例的第一線路板11具有兩個開口11ha, 11hb。其中一個開口11ha的位置對應於第一導電件101與第二導電件102之間的開槽h1，並局部地裸露出第一導電件101以及第二導電件102。據此，在第一方向D1上，開口11ha的寬度大於開槽h1的寬度。開口11ha可在第一導電件101與第二導電件102上分別定義出一第一接墊設置區101a以及一第二接墊設置區102a。
相似地，另一個開口11hb的位置對應於第一導電件101與第三導電件103之間的開槽h2，而局部地裸露出第一導電件101以及第三導電件103。據此，開口11hb在第一導電件101上定義出另一第一接墊設置區101a，且在第三導電件103上定義出一第三接墊設置區103a。也就是說，第一線路板11是局部地覆蓋第一導電件101、第二導電件102以及第三導電件103。
請參照圖3，相似於第一線路板11，第二線路板12也具有兩個開口12ha, 12hb。其中一個開口12ha的位置對應於第一導電件101與第二導電件102之間的開槽h1，並局部地裸露出第一導電件101以及第二導電件102。另一個開口12hb的位置對應於第一導電件101與第三導電件103之間的開槽h2，而局部地裸露出第一導電件101以及第三導電件103。通過局部地裸露出第一導電件101、第二導電件102以及第三導電件103，可以將需要大電流負載的傳輸，與利用第一線路板11及第二線路板12的控制信號分開處理。
據此，第二線路板12在第一導電件101的底側也可定義出兩個第一接墊設置區101b，並在第二導電件102與第三導電件103的底側分別定義出另一第二接墊設置區102b與另一第三接墊設置區103b。然而，本發明不以此為限，在另一實施例中，第二線路板12也可以只具有開口12ha, 12hb中的其中一個。也就是說，第一線路板11會局部地覆蓋元件設置區SA，而第二線路板12會局部地覆蓋另一元件設置面SB。
值得注意的是，本實施例中，第一線路板11與第二線路板12嵌合在導電結構10的兩側。請參照圖2與圖4，第一導電件101在面對於第一線路板11的一側，具有相對於兩個第一接墊設置區101a內凹的第一凹陷區(未標號)。換言之，第一導電件101的第一接墊設置區101a皆為凸台。另外，第一線路板11具有位於第一導電件101上的一第一線路配置部111，且第一線路配置部111的邊緣輪廓配合第一接墊設置區101a(或第一凹陷區)的邊緣輪廓，而設置在第一凹陷區內。
相似地，請參照圖3，在面對於第一線路板11的一側，第二導電件102也具有相對於第二接墊設置區102a內凹的第二凹陷區(未標號)，且第三導電件103具有相對於第三接墊設置區103a內凹的第三凹陷區(未標號)。另外，第一線路板11還具有設置在第二凹陷區的一第二線路配置部112，以及設置在第三凹陷區的一第三線路配置部113。本實施例中，第二線路配置部112的邊緣輪廓會配合第二接墊設置區102a的邊緣輪廓，且第三線路配置部113的邊緣輪廓配合第三接墊設置區103a的邊緣輪廓。
換言之，第一線路板11的開口11ha的兩側邊緣輪廓分別配合於第一接墊設置區101a的邊緣輪廓與第二接墊設置區102a的邊緣輪廓，且開口11hb的兩側邊緣輪廓分別配合於另一個第一接墊設置區101a的邊緣輪廓與第三接墊設置區103a的邊緣輪廓。
請配合參照圖3，第一至第三導電件101-103在面對於第二線路板12的一側，也可形成第一凹陷區、第二凹陷區以及第三凹陷區。第二線路板12在開口12ha的邊緣輪廓配合於第一接墊設置區101b與第二接墊設置區102b的邊緣輪廓，而開口12hb的邊緣輪廓配合另一第一接墊設置區101b的另一邊緣輪廓以及第三接墊設置區103b的邊緣輪廓。然而，本發明不以此為限。在另一實施例中，第一至第三導電件101-103面對於第二線路板12的表面也可以是平坦表面。
請參照圖2至圖4，兩個電子元件組2A, 2B設置在電性互連組件1上，並分別位於電性互連組件1的兩相反側，但本發明不以此例為限。每一電子元件組2A, 2B可包括一或多個電子元件(圖1與圖2繪示多個為例)。電子元件可以是功率元件、控制元件、二極體元件、被動元件或保護元件等，本發明並不限制。另外，電子元件組2A, 2B也可以包括功率元件、控制元件、二極體元件、被動元件或保護元件中的一種或多種。
功率元件例如是絕緣閘雙極電晶體(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)、金氧半導體場效應電晶體(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)或其任意組合。功率元件的材料例如碳化矽、矽或者氮化鎵。另外，二極體元件例如是快速順向二極體(FRD)或功率二極體。當功率模組M1是應用於電壓轉換電路時，電子元件組2A, 2B可包括排成陣列的多個功率元件21, 22。
請配合參照圖4與圖5，每一個功率元件21, 22可包括一第一接墊21s, 22s、第二接墊21d, 22d以及第三接墊21g, 22g。第一接墊21s, 22s可以是源極接墊，第二接墊21d, 22d可以是汲極接墊，且第三接墊21g, 22g可以是閘極接墊。另外，詳細而言，每一個功率元件21, 22可包括一功率晶片210, 220以及連接於功率晶片210, 220的導電連接件211, 221。前述的第一接墊21s, 22s以及第三接墊21g, 22g是位於功率晶片210, 220的主動面。導電連接件211, 221設置在功率晶片210, 220的背面並具有引腳部211t, 221t。前述的第二接墊21d, 22d是設置在引腳部211t, 221t的末端。
為了便於說明，定義電子元件組2A為第一電子元件組，以及定義電子元件組2B為第二電子元件組。另外，定義第一電子元件組2A中，連接於第一導電件101與第二導電件102的功率元件21為第一功率元件，以及定義連接於第一導電件101與第三導電件103的功率元件22為第二功率元件。在第二方向D2上排成同一排的多個第一功率元件21可通過導電結構10相互並聯。相似地，在第二方向D2上排成另一排的多個第二功率元件22也可通過導電結構10相互並聯。
請配合參照圖4與圖5，圖5為圖1中沿著線V-V的剖面示意圖。詳細而言，每一個第一功率元件21的第一接墊21s (源極接墊)與第二接墊21d(汲極接墊)可通過第一線路板11或第二線路板12的開口11ha, 12ha而分別電性連接於第一導電件101與第二導電件102。另外，每一個第一功率元件21的第三接墊21g(閘極接墊)設置在第一線路板11或第二線路板12的第一線路配置部111, 121上，並電性連接於第一線路板11內的線路(圖未示)。
詳細而言，每一個第二功率元件22的第一接墊22s(源極接墊) 與第二接墊22d(汲極接墊)可通過第一線路板11或第二線路板12的另一開口11hb, 12hb而分別電性連接於第一導電件101與第三導電件103。另外，每一個第二功率元件22的第三接墊22g(閘極接墊)設置在第一線路板11或第二線路板12的第三線路配置部113, 123上，並電性連接於第一線路板11內的線路(圖未示)。
基於上述，如圖5所示，在第一方向D1上排成同一列中的第一功率元件21的第一接墊21s(源極接墊)與第二功率元件22的第二接墊22d(汲極接墊)都共同連接於第一導電件101，從而使第一功率元件21與第二功率元件22相互串聯。須說明的是，功率元件21, 22的數量及其電性連接關係可以根據實際需求調整，本發明並不限制。
請再參照圖4，在本實施例中，多個輸入/輸出引腳4設置在電性互連組件1的其中一側，以使功率模組M1可電性連接於另一外部電路。進一步而言，多個輸入/輸出引腳4可被定義於用來接收或者輸出多種不同的信號。在一實施例中，多個輸入/輸出引腳4可用以傳輸一閘極驅動信號，以控制功率元件21, 22的運作。據此，每一個輸入/輸出引腳4可設置在第一線路板11或者第二線路板12上，並通過第一線路板11或者第二線路板12內的線路而電性連接到對應的功率元件21, 22的第三接墊21g, 22g(閘極接墊)。
請配合參照圖5與圖6，圖6為圖5中的區域VI的局部放大示意圖。值得一提的是，在本實施例中，第一導電件101的任一個第一接墊設置區101a的頂端面(或第一接墊設置區101b的底端面)與第一線路板11的第一線路配置部111(或第二線路板12的第一線路配置部121)的表面之間的幾乎不具有高度差。
如圖6所示，在較佳實施例中，任一個第一接墊設置區101a(101b)的頂端面(或底端面)與第一線路配置部111(121)的表面高度相同而共平面。相似地，第三接墊設置區103a的頂端面(或第三接墊設置區103b的底端面)，與第一線路板11的第三線路配置部111(或第二線路板12的第三線路配置部123)的表面之間不具有高度差。
另外，如圖5所示，在本實施例中，在導電結構10其中一側的第一接墊設置區101a、第二接墊設置區102a與第三接墊設置區103a中的任兩者的頂端面為共平面，以便於功率元件21, 22通過表面貼裝技術(surface mount technology, SMT)而設置在電性互連組件1上。相似地，在導電結構10另一側的第一接墊設置區101b、第二接墊設置區102b與第三接墊設置區103b中的任兩者的底端面為共平面。
然而，本發明不以圖6所示的實施例為限。請參照圖7，為本發明另一實施例的功率模組的局部放大剖面示意圖。在本實施例中，第一接墊設置區101a的頂端面與第二接墊設置區102a的頂端面之間也可以具有高度差H1，前述的高度差H1可大於10 μm，而介於10 μm至200 μm之間。據此，第一功率元件21的導電連接件211的引腳部211t的長度可對應於前述的高度差H1來調整，以使位於引腳部211t的第二接墊21d連接於第二接墊設置區102a。
在圖7的實施例中，第二接墊設置區102a的頂端面凸出於第一接墊設置區101a的頂端面。據此，第二導電件102的厚度大於第一導電件101的厚度。也就是說，第一至第三導電件101-103的厚度不一定要都相同。另外，本實施例中，第二接墊設置區102b的底端面也會相對凸出於第一接墊設置區101b的底端面，但本發明不以此為限。在另一實施例中，第二接墊設置區102a的頂端面可相對於第一接墊設置區101a的頂端面凸出或者內凹，但第二接墊設置區102b的底端面仍與第一接墊設置區101b的底端面共平面，反之亦然。
請再參照圖4，在本實施例中，第一與第二電子元件組2A, 2B還可進一步包括二極體元件23(圖4繪示多個為例)，且二極體元件23可以與第一功率元件21或者第二功率元件22並聯。以和第一功率元件21並聯的二極體元件23為例，二極體元件23和第一功率元件21在第二方向D2上排成同一排，且二極體元件23的兩電極23a, 23b通過開口11ha而分別連接於第一導電件101與第二導電件102。
然而，在其他實施例中，二極體元件23也可以被省略。在另一實施例中，第一與第二電子元件組2A, 2B還可以根據實際需求而進一步包括控制元件、被動元件或者保護元件等等。前述這些電子元件可以與功率元件21, 22共同設置在電性互連組件1上，並通過電性互連組件1與多個功率元件21, 22電性連接，而形成一部份規格化電路。
值得一提的是，當第一與第二電子元件組2A, 2B的電子元件運作時，電子元件所產生的熱能可以通過導電結構10而被散出。也就是說，導電結構10不僅可建構電子元件之間的電性連結，也可輔助散熱。
如圖4與圖5所示，第二電子元件組2B也可通過類似方式，而設置在電性互連組件1上。具體而言，第二電子元件組2B與第二線路板12都位於導電結構10的相同側，且包括一或多個功率元件21, 22。為了便於說明，定義第二電子元件組2B中，連接於第一導電件101與第二導電件102的功率元件21為第三功率元件，以及定義連接於第一導電件101與第三導電件103的功率元件22為第四功率元件。
據此，第一電子元件組2A中的第一功率元件21可以通過第一導電件101與第二導電件102並聯於第二電子元件組2B的第三功率元件21。且第一電子元件組2A中的第二功率元件22可通過第一導電件101與第三導電件103，而並聯於第二電子元件組2B中的第四功率元件22。如此，即便不增加電性互連組件1的面積，也可以增加功率模組M1的功率密度(power density)。須說明的是，第一與第二電子元件組2A, 2B中的電子元件的數量不一定要相同。
請參照圖8，其為圖1中沿著線VIII-VIII的剖面示意圖。在本實施例中，在第一與第二電子元件組2A, 2B中，位於導電結構10兩相反側的電子元件(如：第一與第三功率元件21)會兩兩相互對齊設置，但本發明並不限於此。
請再參照圖2、圖3以及圖5，第一實施例的功率模組M1包括兩個散熱件3A, 3B，且兩個散熱件3A, 3B分別位於導電結構10的兩相反側。每一個散熱件3A, 3B設置在多個功率元件21, 22上，用以將多個功率元件21, 22運作時所產生的熱量散出。也就是說，多個功率元件21, 22設置在散熱件3A, 3B與電性互連組件1之間。在一實施例中，散熱件3A, 3B例如是覆銅陶瓷基板(Direct Bonded Copper, DBC)或直接電鍍銅陶瓷基板(Direct Plated Copper, DPC)等，但本發明並不以此為限。
如圖5所示，散熱件3A, 3B可包括第一導電圖案層31、第二導電圖案層32以及位於第一導電圖案層31與第二導電圖案層32之間的絕緣導熱體33。第一導電圖案層31具有兩個彼此分離的導電部(未標號)，其中一個導電部直接設置在多個第一功率元件21上，另一個導電部直接設置在多個第二功率元件22上。絕緣導熱體33例如是陶瓷板或者是具有較高導熱係數的絕緣膠材，本發明並不限制。第二導電圖案層32設置在絕緣導熱體33上，並具有比第一導電圖案層31更大的面積。
另外，封裝層5覆蓋電性互連組件1以及至少一電子元件組2A, 2B。但是，電性互連組件1、散熱件3A, 3B以及多個輸入/輸出引腳4局部地裸露於封裝層5之外。如圖5所示，散熱件3A, 3B的第二導電圖案層32被裸露在封裝層5外，以使功率模組M1運作時所產生的熱能更有效地散出至外部。
另外，在將功率模組M1應用在另一系統電路(圖未示)時，通過使功率模組M1的多個輸入/輸出引腳4，以及使電性互連組件1被裸露出的三個端部101e-103e對應連接於特定的電壓端點，即可使功率模組M1內的多個功率元件21, 22以及其他電子元件電性連接於系統電路。
[第二實施例]
請參照圖9，其為本發明第二實施例的功率模組的剖面示意圖。本實施例與圖8的實施例相同的元件具有相同或相似的標號，且不再贅述。在本實施例的功率模組M2中，位於導電結構10兩相反側的第一與第二電子元件組2A, 2B中的電子元件(如：第一與第三功率元件21)並不會對齊，而是相互錯開設置。也就是說，第一電子元件組2A中的任一個電子元件的垂直投影僅局部地重疊第二電子元件組2B中的電子元件。如此，可避免電子元件運作時所產生的熱能集中在特定區域，而使熱能更容易被快速地散出。
[第三實施例]
請參照圖10，圖10為本發明第三實施例的功率模組的剖面示意圖。本實施例與圖9的實施例相同的元件具有相同或相似的標號，且不再贅述。在本實施例的功率模組M3中，只具有一個電子元件組2A。在本實施例中，導電結構10用來設置第二線路板12的表面可以是平坦表面，而不具有任何凹陷區。
另外，在本實施例中，電子元件組2A還進一步包括一控制元件24。控制元件24可設置在第一線路板11上，並通過第一線路板11電性連接於功率元件21, 22的第三接墊21g, 22g(閘極接墊)，以控制各功率元件21, 22。在這個實施例中，多個輸入/輸出引腳4可以被省略。
[第四實施例]
請參照圖11，其為本發明第四實施例的功率模組省略封裝層的立體分解圖。本實施例的功率模組M4與第一實施例的功率模組M1相同的元件具有相同或相似的標號，且不再贅述。在本實施例的電性互連組件1’中，導電結構10只具有彼此絕緣且並排設置的第一導電件101與第二導電件102。第一導電件101與第二導電件102彼此分離，而定義出一開槽h1。
第一線路板11以開口11h對應於開槽h1，而設置在導電結構10的其中一側，第二線路板12以開口12h對應於開槽h1，而設置在導電結構10的另一側。當兩個電子元件組2A, 2B分別設置在電性互連組件1’的兩相反側時，兩個電子元件組2A, 2B中的多個功率元件21可通過第一導電件101與第二導電件102相互並聯。
[第五實施例]
請參照圖12與圖13，分別顯示本發明第五實施例的功率模組的立體示意圖與局部放大示意圖。本實施例與第三實施例的功率模組M3相同或相似的元件具有相同的標號，且相同的部分不再贅述。
在本實施例中，第一導電件101的第一端部101e、第二導電件102的第二端部102e以及第三導電件103的第三端部103e是朝向相同方向。另外，本實施例的電性互連組件1還進一步包括一線路疊層板13以及絕緣連接部14。線路疊層板13與導電結構10相互並排，且線路疊層板13與導電結構10之間可通過絕緣連接部14隔開。
請配合參照圖13，本實施例的線路疊層板13包括兩層線路板131, 132以及一導電板130，且導電板130是位於兩層線路板131, 132之間。須說明的是，本實施例的線路疊層板13的導電板130與導電結構10可以在同一製程中完成，而線路板131, 132與第一線路板11以及第二線路板12可以在同一個製程中完成。一實施例中，線路板131是第一線路板11的一部分，線路板132是第二線路板12的一部分。須說明的是，線路板131, 132中的至少其中一者可以是單層線路板或是多層線路板，另一者可以是無線路的絕緣板、單層線路板或是多層線路板。在本實施例中，線路板131是單層線路板或是多層線路板，且在其表面與內部已設有多條走線(圖未示)與焊墊(圖未示)。
請再參照圖12，線路疊層板13包括多個導通孔13h，每一導通孔13h由線路板131通過導電板130，再延伸到另一線路板132。如此，通過在導通孔13h內設置排針(pin)(圖未示)，可以使線路板131(或線路板132)的電路連接到外部電路，或者連接兩層線路板131, 132內的電路。
另外，在本實施例中，電子元件組2A還進一步包括一控制元件24以及至少一被動元件25(圖12繪示兩個為例)。控制元件24是設置在線路疊層板13上，而被動元件25設置在第一線路板11上。詳細而言，本實施例的控制元件24是設置在線路板131上，但本發明並不限制。在另一實施例中，控制元件24也可以設置在另一線路板132。被動元件25例如是電阻，但本發明不以此為限。
須說明的是，在第一線路板11設有多條引線6，且每一條引線6會電性連接到對應的第一功率元件21或第二功率元件22。除此之外，一部分引線6會連接到被動元件25，另一部分則用以連接第一線路板11與線路板131內的電路。多條引線6可由第一線路板11延伸到線路疊層板13的表面。
詳細而言，在本實施例中，每一條引線6具有延伸段6a，以取代第三實施例所繪示的輸入/輸出引腳4。另外，延伸段6a會由第一線路板11延伸到線路疊層板13的表面。進一步而言，本實施例的每一條引線6的延伸段6a會通過絕緣連接部14而連接到最外側的線路板131，以電性連接於控制元件24。
[第六實施例]
請參照圖14與圖15，分別顯示本發明第六實施例的功率模組的立體示意圖與局部放大示意圖。本實施例與圖12的實施例同或相似的元件具有相同的標號，且相同的部分不再贅述。本實施例與前一實施例不同的地方在於，本實施例的線路疊層板13包括四層線路板131-134。
本實施例的線路疊層板13的表面具有至少一接觸墊28(圖14繪示多個為例)。多個接觸墊28可電性連接線路板131內的線路。透過一連接載體29，可以連接至少一接觸墊28與對應的所述引線6。
然而，只要使每一引線6能連接於線路疊層板13，本發明並不限制連接的方式。在另一實施例中，接觸墊28也可以被替換為導電接觸孔，而連接載體29的其中一端連接於對應的引線6，另一端插入對應的導電接觸孔內，以使引線6連接於線路疊層板13。
[實施例的有益效果]
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的功率模組，其能通過“並排設置且相互絕緣的一第一導電件101以及一第二導電件102”、“線路板11, 12設置在導電結構10上”以及“功率元件21, 22的第一接墊21s, 22s與第二接墊21d, 22d分別電性連接於第一導電件101與第二導電件102，且第三接墊21g設置在線路板11, 12上”的技術方案，使功率模組M1-M4可操作在大電壓以及大電流下。
更進一步來說，本發明實施例的電性互連組件1中，利用線路板11, 12與導電結構10結合，作為電子元件組2A, 2B中的多個電子元件的電流傳輸路徑。導電結構10可以增加電流通過的路徑，而可允許大電流通過，並具有良好的散熱能力。另一方面，可以依照實際需求在線路板11, 12上設置控制元件、被動元件或是保護元件，以使本發明實施例的功率模組M1-M4具有較大的元件擴充性(expandability)，並可適用於形成多種規格化電路。
在一實施例中，通過在導電結構10的兩相反側分別設置第一線路板11與第二線路板12，可以增加電子元件的數量而不增加電性互連組件1的面積，進而增加功率模組M1,M2,M4的功率密度(power density)。
另外，封裝層5的一部分會填充在第一導電件101與第二導電件102之間的開槽h1內以及第二導電件102與第三導電件103之間的開槽h2內，可以避免功率模組M1-M4操作在高壓時，因電弧放電(arcing)而損壞元件，進而提升功率模組M1-M4的耐壓能力。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。
M1-M4:功率模組 1,1’:電性互連組件 10:導電結構 SA,SB:元件設置面 101:第一導電件 101e:第一端部 101a,101b:第一接墊設置區 102:第二導電件 102e:第二端部 102a,102b:第二接墊設置區 103:第三導電件 103e:第三端部 103a,103b:第三接墊設置區 104:絕緣接合材 h1,h2:開槽 11:第一線路板 11h,11ha,11hb:開口 12:第二線路板 12h,12ha,12hb:開口 111,121:第一線路配置部 112,122:第二線路配置部 113,123:第三線路配置部 13:線路疊層板 130:導電板 131-134:線路板 13h:導通孔 14:絕緣連接部 2A,2B:電子元件組 21,22:功率元件 21s,22s:第一接墊 21d,22d:第二接墊 21g,22g:第三接墊 210,220:功率晶片 211,221:導電連接件 211t,221t:引腳部 24:控制元件 23:二極體元件 23a,23b:兩電極 25:被動元件 28:接觸墊 29:連接載體 3A,3B:散熱件 31:第一導電圖案層 32:第二導電圖案層 33:絕緣導熱體 4:輸入/輸出引腳 5:封裝層 6:引線 6a:延伸段 D1:第一方向 D2:第二方向 H1:高度差
圖1為本發明第一實施例的功率模組的立體示意圖。
圖2為本發明第一實施例的功率模組省略封裝層的立體分解示意圖。
圖3為本發明第一實施例的功率模組省略封裝層在另一角度的立體分解示意圖。
圖4為本發明第一實施例的功率模組省略散熱件以及封裝層的局部立體分解示意圖。
圖5為圖1中沿著線V-V的剖面示意圖。
圖6為圖5中的區域VI的局部放大示意圖。
圖7為本發明另一實施例的功率模組的局部放大剖面示意圖。
圖8為圖1中沿著線VIII-VIII的剖面示意圖。
圖9為本發明第二實施例的功率模組的剖面示意圖。
圖10為本發明第三實施例的功率模組的剖面示意圖。
圖11為本發明第四實施例的功率模組省略封裝層的立體分解圖。
圖12為本發明第五實施例的功率模組省略散熱件與封裝層的立體分解圖。
圖13為圖12中的區域XIII的局部放大示意圖。
圖14為本發明第六實施例的功率模組省略散熱件與封裝層的立體分解圖。
圖15為圖14中的區域XV的局部放大示意圖。
1:電性互連組件
10:導電結構
SA,SB:元件設置面
101:第一導電件
101e:第一端部
101a:第一接墊設置區
102:第二導電件
102e:第二端部
102a:第二接墊設置區
103:第三導電件
103e:第三端部
103a:第三接墊設置區
104:絕緣接合材
h1,h2:開槽
11:第一線路板
11ha,11hb:開口
12:第二線路板
12ha,12hb:開口
111,121:第一線路配置部
112,122:第二線路配置部
113,123:第三線路配置部
2A,2B:電子元件組
21:第一功率元件
22:第二功率元件
23:二極體元件
3A,3B:散熱件
4:輸入/輸出引腳
D1:第一方向
D2:第二方向

Claims (19)

  1. 一種功率模組，其包括： 一電性互連組件，其包括: 一導電結構，其包括相互並排設置且相互絕緣的一第一導電件、一第二導電件以及一第三導電件；及 一第一線路板，其局部地覆蓋所述導電結構；以及 一第一電子元件組，其包括一第一功率元件以及一第二功率元件，其中，所述第一功率元件跨接於所述第一導電件與所述第二導電件之間，且電性連接於所述第一線路板，所述第二功率元件跨接於所述第一導電件與所述第三導電件之間，且電性連接於所述第一線路板，所述第二功率元件透過所述第一導電件串聯所述第一功率元件。
  2. 如請求項1所述的功率模組，其中，所述第一導電件、所述第二導電件以及所述第三導電件定義出一元件設置面，所述第一線路板局部地覆蓋所述元件設置面。
  3. 如請求項1所述的功率模組，其中，所述電性互連組件還包括一線路疊層板以及多條引線，所述線路疊層板並排於所述導電結構，多條所述引線設置在所述第一線路板上，並由所述第一線路板延伸到所述線路疊層板的表面。
  4. 如請求項3所述的功率模組，其中，所述線路疊層板具有多個導通孔。
  5. 如請求項3所述的功率模組，其中，所述線路疊層板包括兩層線路板與位於兩層所述線路板之間的導電板，所述電子元件組還進一步包括：一控制元件，其設置在其中一所述線路板上，並通過多條所述引線電性連接於所述第一功率元件以及所述第二功率元件。
  6. 如請求項1所述的功率模組，其中，所述電性互連組件還包括一線路疊層板以及多條引線，所述線路疊層板並排於所述導電結構，多條所述引線設置在所述第一線路板上，所述線路疊層板的表面具有至少一接觸墊，且透過一連接載體連接所述至少一接觸墊與對應的所述引線。
  7. 如請求項1所述的功率模組，其中，所述第一線路板局部地覆蓋所述第一導電件以及局部地覆蓋所述第二導電件，所述第一功率元件具有一源極接墊、一汲極接墊以及一閘極接墊，所述源極接墊電性連接於所述第一導電件，所述汲極接墊電性連接所述第二導電件，且所述閘極接墊設置在所述第一線路板上。
  8. 如請求項1所述的功率模組，其中，所述第一線路板局部地覆蓋所述第三導電件，所述第二功率元件具有一源極接墊、一汲極接墊以及一閘極接墊，所述源極接墊電性連接於所述第三導電件，所述汲極接墊電性連接所述第一導電件，且所述閘極接墊設置在所述第一線路板上。
  9. 如請求項1所述的功率模組，其中，所述第一電子元件組還進一步包括：一二極體元件，其中，所述二極體元件設置在所述導電結構上，且並聯於所述第一功率元件或者所述第二功率元件。
  10. 如請求項1所述的功率模組，其中，所述電性互連組件還包括：局部地覆蓋所述導電結構的一第二線路板，且所述第一線路板與所述第二線路板分別位於所述導電結構的上下兩側。
  11. 如請求項10所述的功率模組，其中，所述功率模組還進一步包括：第二電子元件組，其設置在所述電性互連組件上，其中，所述第二電子元件組與所述第二線路板位於所述導電結構的相同側，並具有第三功率元件以及第四功率元件，所述第一功率元件通過所述第一導電件與所述第二導電件並聯於所述第三功率元件，且所述第二功率元件通過所述第一導電件與所述第三導電件並聯於所述第四功率元件。
  12. 如請求項11所述的功率模組，其中，所述第一功率元件與所述第三功率元件相互錯開設置，且所述第二功率元件與所述第四功率元件相互錯開設置。
  13. 一種功率模組，其包括： 一電性互連組件，其包括: 一導電結構，其包括並排設置且相互絕緣的一第一導電件以及一第二導電件；及 一線路板，其設置在所述導電結構上，其中，所述線路板具有一開口，且所述開口局部地對應於所述第一導電件以及局部地對應於所述第二導電件；以及 一電子元件組，其包括一功率元件，所述功率元件具有一第一接墊、一第二接墊以及一第三接墊，其中，所述第一接墊與所述第二接墊都通過所述開口，而分別電性連接於所述第一導電件與所述第二導電件，且所述第三接墊設置在所述線路板上。
  14. 如請求項13所述的功率模組，其中，所述開口在所述第一導電件定義出一第一接墊設置區，所述線路板的一表面與所述第一接墊設置區的頂端面之間的高度相同，且所述第一接墊連接於所述第一接墊設置區。
  15. 如請求項13所述的功率模組，其中，所述開口在所述第一導電件定義出一第一接墊設置區，以及在所述第二導電件定義出一第二接墊設置區，所述第一接墊設置區的頂端面與所述第二接墊設置區的頂端面之間具有一高度差。
  16. 如請求項13所述的功率模組，其中，所述第一導電件與所述第二導電件彼此分隔設置而定義出一開槽，所述電性互連組件還進一步包括：一絕緣接合材，且所述絕緣接合材位於所述開槽內並連接於所述第一導電件與所述第二導電件之間。
  17. 如請求項13所述的功率模組，其中，所述電子元件組還進一步包括：一二極體元件，所述二極體元件設置在所述導電結構上，其中，所述二極體元件的兩電極都通過所述開口分別電性連接於所述第一導電件與所述第二導電件，而並聯於所述功率元件。
  18. 如請求項13所述的功率模組，還進一步包括：一散熱件，其設置於所述功率元件上。
  19. 如請求項13所述的功率模組，其中，所述電子元件組還進一步包括：一控制元件，其設置在所述線路板上，並通過所述線路板電性連接於所述功率元件。
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