TWI647995B - 插拔式功率模組及次系統 - Google Patents

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趙玉麟
劉君愷
梁明況
彭錦星
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Abstract

一種插拔式功率模組，包括一功率元件；及一導熱元件，該導熱元件呈垂直地附著於該功率元件上，其中該導熱元件延伸至該功率元件之兩側外部，該功率元件與該導熱元件間設置有一第一陶瓷層，使該功率元件所產生的高熱可經該第一陶瓷層傳遞到該導熱元件以提升散熱速度。本發明更提供一種包括插拔式功率模組的次系統。

Description

插拔式功率模組及次系統
本發明係關於一種功率模組，特別是關於一種插拔式功率模組及次系統。
小型功率模組，例如整合式功率模組(Intelligent Power Module,IPM)常應用於工業製造中的馬達驅控裝置、白色家電與電動車/混合式電動車(Electronic Vehicle/Hybrid Electronic Vehicle；EV/HEV)的電動馬達中，其架構是以打線與導線架結合再給予模封的形式製作成小型功率模組，而對於此一小型功率模組的散熱問題，則透過外露的直接貼合覆銅(Direct Bonded Copper；DBC)的裸銅結構進行散熱。然而由於體積小散熱能力相對受限，往往需藉助大型散熱鰭片進行散熱。
現行小型功率模組以封裝模封製作形成整體結構，僅露出連接端子及插腳，對於在散熱器黏貼組裝製造過程形成對接不易。
本發明之目的是提供一種插拔式功率模組及次系 統，藉由延伸導熱元件於功率元件兩側外及在導熱元件兩端設置鰭片，以擴大散熱面積及提升散熱效果，達到功率密度的再提昇。
本發明之次一目的是提供一種插拔式功率模組及次系統，藉由易於基板上進行插拔的設計，提升維修速度與維修方便性。
本發明之再一目的提供一種次系統，藉由該彈性扣夾具有彈性，可輕易抽換該功率模組。
本發明係為一種插拔式功率模組，包括一功率元件；及一導熱元件，係垂直地附著於該功率元件上，且延伸至該功率元件之兩側外部，該功率元件與該導熱元件間並設置有一第一陶瓷層，使該功率元件所產生的高熱可經該第一陶瓷層傳遞到該導熱元件，以提升散熱速度。
該陶瓷層的材料為氧化鋁、氮化鋁或碳化矽等高散熱之電絕緣材料。
該導熱元件具有一密封殼體，且該殼體內為一低度真空狀態及填充有一工作流體，該殼體內壁上並設置有一毛細結構之均熱板元件。
該功率元件包括有至少一第一接點，其提供與一基板的第二接點電性連接。
該功率元件更包括一第一陶瓷層，其上設置有部分第二內連線，而該部分第二內連線上設置有至少一晶片，且該部分第二內連線與該晶片電性連接及進行訊號傳遞；該第一陶瓷層上及晶片周圍設置具絕緣特性的第一模封材 料，使固定該等晶片，在該第一陶瓷層上及晶片、第一模封材料上設置有一第二陶瓷層及部分第二內連線；該第二陶瓷層上及部分第二內連線間設置第二模封材料，以將第二陶瓷層覆蓋；該部分第二內連線上設置一第三陶瓷層，及在第二模封材料與該第二陶瓷層上鑽孔並製作I/O接點；I/O接點下方及該功率元件與該導熱元件兩側以第三模封材料模封，以保護該功率元件及該導熱元件。
該第一至第三模封材料為一環氧樹脂等電絕緣材料。
該第一陶瓷層上設置有複數個晶片，各該晶片連接一I/O接點，該第二內連線分別連接一晶片底部及另一晶片頂部；及該第二陶瓷層提供設置於該第二陶瓷層表面上的該晶片連接的I/O接點，該第一陶瓷層表面係附著該導熱元件。
該第三陶瓷層上設置有一金屬導熱板，其位於晶片連接的I/O接點內部區域且不接觸I/O接點。
本發明係提供另一實施例之插拔式功率模組，包括一第一功率元件；一第二功率元件；及一導熱元件，具有一第一表面與一第二表面，該第一表面設置有該第一功率元件及該第二表面設置有該第二功率元件。
該導熱元件之第一表面上設置有一第四陶瓷層，該第四陶瓷層上設置有部分第四內連線，而該部分第四內連線上設置有至少一晶片，且該部分第四內連線與該晶片電性連接，在該第四陶瓷層上及晶片周圍設置有一第四模封材料，在該第四陶瓷層上及該晶片、該第四模封材料上設置 有一第五陶瓷層及部分第四內連線，並於該第五陶瓷層上及部分第四內連線間設置有一第五模封材料，以將該第五陶瓷層覆蓋，該部分第四內連線上設置一第六陶瓷層，在該第五模封材料及該第五陶瓷層上鑽孔並構成I/O接點；及該導熱元件之第二表面上設置有一第七陶瓷層，該第七陶瓷層上設置有部分第五內連線，而該部分第五內連線上設置有至少一晶片，且該部分第五內連線與該晶片電性連接，該第七陶瓷層上及該晶片周圍設置有一第七模封材料，該第七陶瓷層上及該晶片、該第七模封材料上設置有一第八陶瓷層及部分第五內連線，並在該第八陶瓷層上及部分第五內連線間設置有一第八模封材料，以將該第八陶瓷層覆蓋，該部分第五內連線上設置一第九陶瓷層，該第八模封材料及該第八陶瓷層上鑽孔並構成I/O接點。
該第一功率元件之I/O接點下方及該功率元件與該導熱元件兩側及該第二功率元件之I/O接點上方及該功率元件與該導熱元件兩側以一第九模封材料模封，以保護該第一功率元件及該第二功率元件及該導熱元件。
該第九模封材料具有一通孔，使該第一功率元件與該第二功率元件之I/O接點電性連接。
該第四陶瓷層材料與該第七陶瓷層材料為電絕緣且熱導體材料，包括氧化鋁、氮化鋁或碳化矽。
該第七至第九模封材料為一環氧樹脂。
該第六陶瓷層及該第九陶瓷層上設置有一金屬導熱板，其位於晶片連接的I/O接點內部區域且不接觸I/O接 點。
本發明更包括有該插拔式功率模組之次系統，包括一功率模組；及一基板上設置有至少一插槽，以提供該功率模組插置於該插槽內，其中該功率模組包括一功率元件及一導熱元件，該導熱元件呈垂直地附著於該功率元件上，其中該導熱元件延伸至該功率元件之兩側外部，該功率元件與該導熱元件間設置有一陶瓷層，使該功率元件所產生的高熱可經該陶瓷層傳遞到該導熱元件，以提升散熱速度。
該導熱元件具有一密封殼體，且該殼體內為一低度真空狀態及填充有一工作流體，該殼體內壁上設置有一毛細結構之均熱板元件。
該功率元件係包括有至少一第一接點，其提供與該基板的第二接點電性連接；及該基板設置有一延伸入該基板的插槽內部的第一內連線的第一內連支線，其與該功率模組之功率元件的第一接點電性連接，而該第二接點構成於該第一內連支線。
該第一內連支線作為二個功率模組間的電性連接，使二個功率模組分別插置於該第一內連支線的兩側。
該功率元件的第一接點係凸出於該功率元件表面，而該第一內連支線設置有一彈性扣夾，使該功率元件的第一接點插入該基板的插槽內部，而通過該第一內連支線的彈性扣夾被扣住夾持固定。
本發明更包括有一種插拔式功率模組，包括：一功率元件；及一導熱元件，係垂直地附著於該功率元件上，且 延伸至該功率元件之兩側外，該功率元件與該導熱元件間並設置有一印刷電路板結構，使該功率元件所產生的高熱可經該印刷電路板結構傳遞到該導熱元件，以降低成本。
該印刷電路板結構之接地銅層直接與該導熱元件接觸。
該接地銅層上形成有複數個凹槽，以使該接地銅層之部分表面直接與該導熱元件接觸。
該複數個凹槽內充填有膠體。
該導熱元件為熱管均熱板元件或銅底板。
該功率元件更包括：該印刷電路板結構上設置有部分第二內連線，而該部分第二內連線上設置有至少一晶片，且該部分第二內連線與該晶片電性連接及進行訊號傳遞；該印刷電路板結構及該晶片周圍設置有第一模封材料，使固定該晶片，在該印刷電路板結構及該晶片、該第一模封材料上設置有部分第二內連線及I/O接點；該部分第二內連線及該第一模封材料上與該I/O接點之間以第二模封材料模封；該I/O接點下方及該功率元件與該導熱元件兩側以第三模封材料模封，以保護該功率元件及該導熱元件。
該第一模封材料、該第二模封材料及該第三模封材料為一環氧樹脂等材料。
該印刷電路板結構上設置有複數個晶片，各該晶片連接該I/O接點，該第二內連線分別連接一晶片底部及另一晶片頂部。
本發明更包括有一種插拔式功率模組，包括：一功率 元件；及一導熱元件，係垂直地附著於該功率元件上，且延伸至該功率元件之兩側外，該功率元件與該導熱元件間並設置有一厚銅層，使該功率元件所產生的高熱可經該厚銅層傳遞到該導熱元件，以提昇散熱速度。
該厚銅層透過導熱膠而結合於該導熱元件上。
該厚銅層結合於該導熱元件之表面上形成有複數個凹槽，且該導熱膠係充填於該複數個凹槽中。
該導熱元件為熱管均熱板元件或銅底板。
該功率元件更包括：該厚銅層上設置有第二內連線，而該厚銅層上設置有至少一晶片，且該第二內連線與該晶片及該厚銅層電性連接及進行訊號傳遞；該厚銅層及該晶片周圍設置有第一模封材料，使固定該晶片，在該厚銅層及該晶片、該第一模封材料上設置有部分第二內連線及I/O接點。
該第一模封材料為一環氧樹脂等材料。
10‧‧‧插拔式功率模組
12‧‧‧功率元件
122‧‧‧第一接點
14‧‧‧導熱元件
16‧‧‧鰭片
18‧‧‧第一陶瓷層
181‧‧‧I/O接點
182‧‧‧第二陶瓷層
184‧‧‧第三陶瓷層
19‧‧‧晶片
20‧‧‧次系統
22‧‧‧基板
24‧‧‧插槽
26‧‧‧第二接點
28‧‧‧第一內連線
282‧‧‧第一內連支線
284‧‧‧彈性扣夾
286‧‧‧第二內連線
287‧‧‧第二模封材料
288‧‧‧第一模封材料
289‧‧‧第三模封材料
30‧‧‧金屬導熱板(片)
40‧‧‧導熱元件
41‧‧‧第一表面
42‧‧‧第一功率元件
422‧‧‧第四內連線
424‧‧‧晶片
426‧‧‧第四模封材料
427‧‧‧第五模封材料
428‧‧‧I/O接點
429‧‧‧第九模封材料
43‧‧‧第二表面
44‧‧‧第二功率元件
442‧‧‧第五內連線
444‧‧‧晶片
446‧‧‧第七模封材料
447‧‧‧第八模封材料
448‧‧‧I/O接點
449‧‧‧通孔
45‧‧‧第四陶瓷層
452‧‧‧第五陶瓷層
454‧‧‧第六陶瓷層
46‧‧‧第七陶瓷層
462‧‧‧第八陶瓷層
464‧‧‧第九陶瓷層
50‧‧‧導熱元件
52‧‧‧柱狀鰭片
60‧‧‧功率元件
70‧‧‧印刷電路板結構
71‧‧‧接地銅層
71’‧‧‧凹槽
72‧‧‧膠體
73‧‧‧厚銅層
74‧‧‧焊料
141‧‧‧框架
第1圖為本發明插拔式功率模組之示意圖。
第2A圖為本發明次系統之俯視圖。
第2B圖為本發明次系統之側剖視圖。
第3圖為本發明插拔式功率模組之細部結構示意圖。
第4圖為本發明插拔式功率模組之第一實施例示意圖。
第5圖為本發明插拔式功率模組之第二實施例示意圖。
第6圖為本發明插拔式功率模組之立體示意圖。
第7圖為本發明插拔式功率模組之第三實施例示意圖。
第8圖為本發明之插拔式功率模組之第四實施例示意圖。
第9圖為本發明之插拔式功率模組之第五實施例示意圖。
第10圖為本發明之插拔式功率模組之第六實施例示意圖。
請參閱第1圖，其為本發明插拔式功率模組之示意圖，該插拔式功率模組10包括一功率元件12及一導熱元件14，該導熱元件14可約呈垂直地附著於該功率元件12上，其中該導熱元件14延伸至該功率元件12之兩側外(功率元件12外側)。該導熱元件14兩側可設置有多數個鰭片16(如第2A圖所示)。該功率元件12與該導熱元件14間設置有一陶瓷層(如第3圖所示之第一陶瓷層18)，由於該功率元件12所產生的高熱可經該陶瓷層傳遞到該導熱元件14，因此具有熱管特性的導熱元件14可提升散熱速度。在一實施例中，該陶瓷層的材料可為氧化鋁、氮化鋁、碳化矽等等。該導熱元件14具有一密封殼體，且該殼體內為一低度真空狀態及填充有一工作流體，該殼體內壁上設置有一毛細結構。該殼體可為一板狀，以下各實施例相同。亦即該導熱元件14可為一熱管元件。因此，本發明藉由延伸 導熱元件14於功率元件12兩側外及在導熱元件14兩端設置鰭片16，以擴大散熱面積及提升散熱效果。
該功率元件12係包括有至少一第一接點122，其提供與一基板22(如第2A圖所示)電性連接。該基板22上設置有至少一第二接點26(如第2B圖所示)以供與該功率元件12之第一接點122電性連接。
請參閱第2A、2B圖，其為本發明次系統之俯視圖及側剖視圖，該次系統20包括一插拔式功率模組10及一基板22，該基板22上設置有至少一插槽24以提供該插拔式功率模組10插置於該插槽24內，及該插拔式功率模組10包括一功率元件12及一導熱元件14，該導熱元件14係約呈垂直地附著於該功率元件12上，其中該導熱元件14延伸至該功率元件12之兩側外(功率元件12外側)。該導熱元件14兩側設置有複數個鰭片16。該功率元件12與該導熱元件14間設置有一第一陶瓷層18，用以使該功率元件12與該導熱元件14電絕緣且為熱導體。該導熱元件14具有一殼體，且該殼體內為一低度真空狀態及填充有一工作流體，該殼體內壁上設置有一毛細結構。該導熱元件14可為一熱管元件。
該功率元件12係包括有至少一第一接點122，其提供與該基板22的第二接點26電性連接。該基板22設置有一第一內連線28的第一內連支線282，該第一內連支線282延伸入該基板22的插槽24內部，使其可與該插拔式功率模組10之功率元件12的第一接點122電性連接。該第二 接點26可形成於該第一內連支線282上。本發明次系統20係藉由易於基板22上進行該插拔式功率模組10插拔的設計，提升維修速度與維修方便性。
在一實施例中，該第一內連支線282可作為二個插拔式功率模組10間的電性連接。亦即二個插拔式功率模組10分別插置於該第一內連支線282的兩側。
在一實施例中，該功率元件12的第一接點122係凸出於該功率元件12表面，而該第一內連線28(第一內連支線282)設置有一彈性扣夾284，可使該功率元件12的第一接點122插入該基板22的插槽24內部時，當通過該第一內連線28(第一內連支線282)的彈性扣夾284即可被扣住夾持固定。由於該彈性扣夾284具有彈性，因此當抽換該插拔式功率模組10時，便可輕易地將該插拔式功率模組10拔出該插槽24而脫離該彈性扣夾284。
請參閱第3圖，其為本發明插拔式功率模組之細部結構示意圖，如第3圖所示，本發明進一步地說明，該導熱元件14上設置有一第一陶瓷層18，該第一陶瓷層18材料可為電絕緣且熱導體材料，包括氧化鋁、氮化鋁、碳化矽等等，以下陶瓷層皆同材料。該第一陶瓷層18上設置有部分第二內連線286，而該部分第二內連線286上設置有至少一晶片19(或IC晶片)，且該部分第二內連線286與該晶片19電性連接及進行訊號傳遞。接著，在該第一陶瓷層18上及晶片19周圍設置(填入)第一模封材料288(mold compound)，使固定該等晶片19。然後，在該第一陶瓷層 18、晶片19及第一模封材料288上設置有一第二陶瓷層182及部分第二內連線286。於該第二陶瓷層182上及部分第二內連線286間設置有一第二模封材料287，以將該第二陶瓷層182覆蓋。接著，在該部分第二內連線286上設置一第三陶瓷層184。最後，在第二模封材料287及該第二陶瓷層182上鑽孔並構成I/O接點181。於I/O接點181下方及該功率元件12與該導熱元件14兩側以一第三模封材料289模封，以保護該功率元件12(晶片19與內連線286)及該導熱元件14。其中該第一至第三模封材料288、287、289例如可為環氧樹脂等材料。第三模封材料289亦可模封於第三陶瓷層184上。
在一實施例中，本發明所指的該第一內連線與該第二內連線、內連線等皆可透過通孔進行上下內連線的電性連接。
在一實施例中，如第3圖所示，該第一陶瓷層18上設置有多個晶片19，該每一晶片19連接至少一I/O接點181，該第二內連線286分別連接一晶片19底部及另一晶片19頂部。該第二陶瓷層182提供設置於該第二陶瓷層182表面上的該晶片19連接的I/O接點181，該第一陶瓷層18表面係附著於該導熱元件14，例如熱管元件。為保護該導熱元件14與該功率元件12，於該導熱元件14與該功率元件12兩側，可以該第三模封材料289模封。因此，本發明之導熱元件14兩側端延伸出該功率元件12尺寸外部，使該功率元件12的晶片19可透過該第一陶瓷層18將熱傳遞 至該導熱元件14上，同時，附加於該導熱元件14兩側的鰭片16散熱面積增加，提升散熱速度。
請參閱第4圖，其為本發明插拔式功率模組之第一實施例示意圖，如第4圖所示，本實施例與第3圖相同，相異處在於：該第三陶瓷層184上設置有一金屬導熱板(片)30，其位於晶片19連接的I/O接點181內部區域且不接觸I/O接點181，因此，該插拔式功率模組10增設該金屬導熱板(片)30，形成雙邊(面)散熱架構，使冷卻速度提升。而未被金屬導熱板30覆蓋的第三陶瓷層184上可以該第三模封材料289模封。
請參閱第5圖為本發明插拔式功率模組之第二實施例示意圖，本實施例係為三明治結構，於一導熱元件40兩側面分別設置有一第一功率元件42與一第二功率元件44。該導熱元件40具有一第一表面41與一第二表面43，該第一表面41設置有該第一功率元件42及該第二表面43設置有該第二功率元件44。該導熱元件40之第一表面41上設置有一第四陶瓷層45，該第四陶瓷層45材料可為電絕緣且熱導體材料，包括氧化鋁、氮化鋁、碳化矽等等，以下陶瓷層皆同材料。該第四陶瓷層45上設置有部分第四內連線422，而該部分第四內連線422上設置有至少一晶片424(或IC晶片)，且該部分第四內連線422與該晶片424電性連接及進行訊號傳遞。接著，在該第四陶瓷層45上及晶片424周圍設置(填入)有一第四模封材料426(mold compound)，使固定該等晶片424。然後，在該第四陶瓷層 45上及晶片424、第四模封材料426上設置有一第五陶瓷層452及部分第四內連線422。於該第五陶瓷層452上及部分第四內連線422間設置有一第五模封材料427，以將該第五陶瓷層452覆蓋。接著，在該部分第四內連線422上設置一第六陶瓷層454。最後，在該第五模封材料427及該第五陶瓷層452上鑽孔並製作I/O接點428。
而該導熱元件40之第二表面43上設置有一第七陶瓷層46，該第七陶瓷層46材料可為電絕緣且熱導體材料，包括氧化鋁、氮化鋁、碳化矽等等，以下陶瓷層皆同材料。該第七陶瓷層46上設置有部分第五內連線442，而該部分第五內連線442上設置有至少一晶片444(或IC晶片)，且該部分第五內連線442與該晶片444電性連接及進行訊號傳遞。接著，在該第七陶瓷層46上及晶片444周圍設置(填入)第七模封材料446(mold compound)，使固定該等晶片444。然後，在該第七陶瓷層46上及晶片444、第七模封材料446上設置有一第八陶瓷層462及部分第五內連線442。於第八陶瓷層462上及部分第五內連線442間設置有一第八模封材料447，以將該第八陶瓷層462覆蓋。接著，在該部分第五內連線442上設置一第九陶瓷層464。最後，在第八模封材料447及該第八陶瓷層462上鑽孔並製作I/O接點448。於該第一功率元件42之I/O接點428下方及該第一功率元件42與該導熱元件40兩側及該第二功率元件44之I/O接點448上方及該第二功率元件44與該導熱元件40兩側以一第九模封材料429模封，以保護該第一功率元 件42及該第二功率元件44(晶片424、444與內連線422、442)及該導熱元件40。其中該第七至第九模封材料446、447、429例如可為環氧樹脂等材料。因此，本發明電性接合靠著外露的I/O接點插拔該基板的插槽內的彈簧扣件中與次系統電性連結。另於第六陶瓷層454及第九陶瓷層464上可分別以該第九模封材料429模封。
在一實施例中，該第九模封材料429可於製作該第一功率元件42與該第二功率元件44之I/O接點428、448前先鑽孔洞並填入金屬，作為該第一功率元件42與該第二功率元件44之I/O接點428、448製作後的上下電性連接通孔449(via)。
在一實施例中，該第六陶瓷層454及第九陶瓷層464上設置的金屬導熱板(片)(圖中未示)，如第4圖所示，使位於晶片424、444的I/O接點428、448內部區域且不接觸I/O接點428、448，因此，該功率模組增設該金屬導熱板，形成雙邊(面)散熱架構，使冷卻速度提升。
請參閱第6圖，其為本發明插拔式功率模組之立體示意圖，該導熱元件50可為一具有複數個柱狀鰭片52的熱管元件。該功率元件60附著於該導熱元件50上，且位於不具有柱狀鰭片52的位置上。本發明藉由延伸導熱元件50於功率元件60兩側外及在導熱元件50兩端設置柱狀鰭片52，以擴大散熱面積及提升散熱效果。
請參閱第7圖，其為本發明插拔式功率模組之第三實施例示意圖。本實施例與前述實施例不同之處僅在於將陶 瓷層以印刷電路板結構70取代，以下只敘述此不同之處，相同技術內容將不再詳細贅述。
該插拔式功率模組10包括一功率元件12及一導熱元件14，該導熱元件14可約呈垂直地附著於該功率元件12上，其中該導熱元件14延伸至該功率元件12之兩側外(功率元件12外側)。該導熱元件14兩側可設置有多數個鰭片16(如第2A圖所示)。該功率元件12與該導熱元件14間設置有一印刷電路板結構70，由於該功率元件12所產生的高熱可經該印刷電路板結構70傳遞到該導熱元件14，因此具備熱管特性的導熱元件14可提昇散熱速度。於一實施例中，該印刷電路板結構70包括有接地銅層71，且該印刷電路板結構70係以該接地銅層71直接與該導熱元件14接觸，亦即，該印刷電路板結構70以該接地銅層71直接壓合於該導熱元件14上。
於一實施例中，該導熱元件14為熱管元件或銅底板。
於另一實施例中，該印刷電路板結構70係由絕緣材與金屬材組成並透過該金屬材進行熱傳導。
該印刷電路板結構70上設置有部分第二內連線286，而該部分第二內連線286上設置有至少一晶片19(或IC晶片)，且該部分第二內連線286與該晶片19電性連接及進行訊號傳遞。接著，在該印刷電路板結構70上及晶片19周圍設置(填入)第一模封材料288(mold compound)，使固定該等晶片19。然後，在該印刷電路板結構70、晶片19及第一模封材料288上設置有部分第二內連線286及I/O 接點181。接著，於該部分第二內連線286及該第一模封材料288上與I/O接點181之間以第二模封材料287模封。於該I/O接點181下方及該功率元件12與該導熱元件14兩側以一第三模封材料289模封，以保護該功率元件12(晶片18及內連線286)及該導熱元件14。其中該第一至第三模封材料288、287、289例如可為環氧樹脂等材料。
在一實施例中，該印刷電路板結構70上設置有複數個晶片19，各該晶片19連接一I/O接點181，該第二內連線286分別連接一晶片19底部及另一晶片19頂部。
請參閱第8圖，其為本發明插拔式功率模組之第四實施例示意圖。本實施例與上述第三實施例不同之處在於接地銅層71上形成有複數個凹槽71’。以下僅敘述此不同之處，相同技術內容於此不再贅述。
印刷電路板結構70之接地銅層71之表面上，係以蝕刻或壓合等製程而形成有複數個凹槽71’，該複數個凹槽71’內充填有膠體72(例如環氧樹脂)，使得印刷電路板結構70壓合於導熱元件14時，能使接地銅層71之部分表面直接與該導熱元件14接觸，且透過複數個凹槽71’內的膠體72而與導熱元件14結合，可有效提昇接合強度。
在本實施例中，導熱元件14可為熱管元件。
請再參閱第9圖，其為本發明插拔式功率模組之第五實施例示意圖。本實施例與上述第四實施例不同之處在於導熱元件14可為銅底板。以下僅敘述此不同之處，相同技術內容於此不再贅述。
在導熱元件14為銅底板之實施例中，導熱元件14周圍具有框架141而形成有內部空間，使功率元件12及印刷電路板結構70能設置於導熱元件14之內部空間上，令框架141提供保護印刷電路板結構70之功能。故本實施例僅須在框架141與I/O接點181之間以少量第三模封材料289模封即可，不須如前述實施例中必須以第三模封材料289模封該1/O接點181下方及該功率元件12與該導熱元件14兩側。
在本實施例中，第一模封材料288除填入在該印刷電路板結構70上及晶片19周圍外，亦可形成於晶片19以及第二內連線286上，以完整包覆晶片19及第二內連線286。接著，再於包覆晶片19及第二內連線286上的該第一模封材料288上與I/O接點181之間以第二模封材料287模封。
請參閱第10圖，其為本發明插拔式功率模組之第六實施例示意圖。本實施例與上述實施例相同技術內容於此不再贅述。
該插拔式功率模組10包括一功率元件12及一導熱元件14，該導熱元件14可約呈垂直地附著於該功率元件12上，其中該導熱元件14延伸至該功率元件12之兩側外(功率元件12外側)。該導熱元件14兩側可設置有多數個鰭片16(如第2A圖所示)。該功率元件12與該導熱元件14間設置有一厚銅層73，由於該功率元件12所產生的高熱可經該厚銅層73傳遞到該導熱元件14，因此具備熱管特性的導熱元件14可提昇散熱速度。
於一實施例中，該厚銅層73透過膠體72例如導熱膠(thermal conductor glue)而結合於該導熱元件14上。
於另一實施例中，該厚銅層73結合於該導熱元件14之表面上形成有複數個凹槽71’，而膠體72係充填於該複數個凹槽71’中，使得該厚銅層73壓合於導熱元件14時，能使厚銅層73之部分表面直接與該導熱元件14接觸，且透過複數個凹槽71’內的膠體72而與導熱元件14結合，可有效提昇接合強度、降低應力及降低電性尖端放電。
於一實施例中，該導熱元件14為熱管元件或銅底板。
該厚銅層73上設置有第二內連線286，且該厚銅層73上設置有至少一晶片19(或IC晶片)，例如晶片19係透過焊料74接置於該厚銅層73上，且該第二內連線286與該晶片19及該厚銅層73電性連接及進行訊號傳遞。接著，在該厚銅層73及晶片19周圍設置(填入)第一模封材料288(mold compound)，使固定該等晶片19。然後，在該厚銅層73及晶片19、第一模封材料288上設置有部分第二內連線286及I/O接點181。其中該第一模封材料288例如可為環氧樹脂等材料。
綜上所述，本發明插拔式功率模組及次系統具備藉由延伸導熱元件於功率元件兩側外及在導熱元件兩端設置鰭片，以擴大散熱面積及提升散熱效果，及藉由易於基板上進行插拔的設計，提升維修速度與維修方便性，且輕易抽換該功率模組。

Claims (34)

  1. 一種插拔式功率模組，包括：一功率元件；及一導熱元件，係垂直地附著於該功率元件上，且延伸至該功率元件之兩側外，該功率元件與該導熱元件間並設置有一第一陶瓷層，使該功率元件所產生的高熱可經該第一陶瓷層傳遞到該導熱元件，以提升散熱速度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之插拔式功率模組，其中，該陶瓷層的材料為氧化鋁、氮化鋁或碳化矽。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之插拔式功率模組，其中，該導熱元件具有一殼體，且該殼體內為一低度真空狀態及填充有一工作流體，該殼體內壁上並設置有一毛細結構。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之插拔式功率模組，其中，該功率元件包括有至少一第一接點，其提供與一基板的第二接點電性連接。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之插拔式功率模組，其中，該功率元件更包括：該第一陶瓷層上設置有部分第二內連線，而該部分第二內連線上設置有至少一晶片，且該部分第二內連線與該晶片電性連接及進行訊號傳遞；該第一陶瓷層上及晶片周圍設置第一模封材料，使固定該晶片，在該第一陶瓷層上及晶片、第一模封材料上設置有一第二陶瓷層及部分第二內連線；該第二陶瓷層上及部分第二內連線間設置第二模封材料，以將第二陶瓷層覆蓋；該部分第二內連線上設置一第三陶瓷層，及在第二模封材料與該第二陶瓷層上鑽孔並製作I/O接點；以及I/O接點下方及該功率元件與該導熱元件兩側以第三模封材料模封，以保護該功率元件及該導熱元件。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之插拔式功率模組，其中，該第一模封材料、該第二模封材料及該第三模封材料為一環氧樹脂材料。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之插拔式功率模組，其中，該第一陶瓷層上設置有複數個晶片，各該晶片連接一I/O接點，該第二內連線分別連接一晶片底部及另一晶片頂部；及該第二陶瓷層提供設置於該第二陶瓷層表面上的該晶片連接的I/O接點，該第一陶瓷層表面係附著該導熱元件。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之插拔式功率模組，其中，該第三陶瓷層上設置有一金屬導熱板，其位於晶片連接的I/O接點內部區域且不接觸I/O接點。
  9. 一種插拔式功率模組，包括：一第一功率元件；一第二功率元件；及一導熱元件，具有一第一表面與一第二表面，該第一表面設置有該第一功率元件及該第二表面設置有該第二功率元件。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之插拔式功率模組，其中，該導熱元件之第一表面上設置有一第四陶瓷層，該第四陶瓷層上設置有部分第四內連線，而該部分第四內連線上設置有至少一晶片，且該部分第四內連線與該晶片電性連接，在該第四陶瓷層上及晶片周圍設置有一第四模封材料，在該第四陶瓷層上及該晶片、該第四模封材料上設置有一第五陶瓷層及部分第四內連線，並於該第五陶瓷層上及部分第四內連線間設置有一第五模封材料，以將該第五陶瓷層覆蓋，該部分第四內連線上設置一第六陶瓷層，在該第五模封材料及該第五陶瓷層上鑽孔並構成I/O接點；及該導熱元件之第二表面上設置有一第七陶瓷層，該第七陶瓷層上設置有部分第五內連線，而該部分第五內連線上設置有至少一晶片，且該部分第五內連線與該晶片電性連接，該第七陶瓷層上及該晶片周圍設置有一第七模封材料，該第七陶瓷層上及該晶片、該第七模封材料上設置有一第八陶瓷層及部分第五內連線，並在該第八陶瓷層上及部分第五內連線間設置有一第八模封材料，以將該第八陶瓷層覆蓋，該部分第五內連線上設置一第九陶瓷層，該第八模封材料及該第八陶瓷層上鑽孔並構成I/O接點。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之插拔式功率模組，其中，該第一功率元件之I/O接點下方及該功率元件與該導熱元件兩側及該第二功率元件之I/O接點上方及該功率元件與該導熱元件兩側以一第九模封材料模封，以保護該第一功率元件及該第二功率元件及該導熱元件。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之插拔式功率模組，其中，該第九模封材料具有一通孔，使該第一功率元件與該第二功率元件之I/O接點電性連接。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之插拔式功率模組，其中，該第四陶瓷層材料與該第七陶瓷層材料為電絕緣且熱導體材料，包括氧化鋁、氮化鋁或碳化矽。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之插拔式功率模組，其中，該第七模封材料、該第八模封材料及該第九模封材料為一環氧樹脂。
  15. 如申請專利範圍第10項所述之插拔式功率模組，其中，該第六陶瓷層及該第九陶瓷層上設置有一金屬導熱板，其位於晶片連接的I/O接點內部區域且不接觸I/O接點。
  16. 一種次系統，包括：一功率模組；及一基板，該基板上設置有至少一插槽，以提供該功率模組插置於該插槽內，其中該功率模組包括：一功率元件；及一導熱元件，該導熱元件呈垂直地附著於該功率元件上，其中該導熱元件延伸至該功率元件之兩側外，該功率元件與該導熱元件間設置有一陶瓷層，使該功率元件所產生的高熱可經該陶瓷層傳遞到該導熱元件，以提升散熱速度。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之次系統，其中，該導熱元件具有一殼體，且該殼體內為一低度真空狀態及填充有一工作流體，該殼體內壁上設置有一毛細結構。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之次系統，其中，該功率元件係包括有至少一第一接點，其提供與該基板的第二接點電性連接；及該基板設置有一延伸入該基板的插槽內部的第一內連線的第一內連支線，其與該功率模組之功率元件的第一接點電性連接，而該第二接點構成於該第一內連支線。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之次系統，其中，該第一內連支線作為二個功率模組間的電性連接，使二個功率模組分別插置於該第一內連支線的兩側。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之次系統，其中，該功率元件的第一接點係凸出於該功率元件表面，而該第一內連支線設置有一彈性扣夾，使該功率元件的第一接點插入該基板的插槽內部，而通過該第一內連支線的彈性扣夾被扣住夾持固定。
  21. 一種插拔式功率模組，包括：一功率元件；及一導熱元件，係垂直地附著於該功率元件上，且延伸至該功率元件之兩側外，該功率元件與該導熱元件間並設置有一印刷電路板結構，使該功率元件所產生的高熱可經該印刷電路板結構傳遞到該導熱元件，以提昇散熱速度。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之插拔式功率模組，其中，該印刷電路板結構包含有接地銅層並直接與該導熱元件接觸。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之插拔式功率模組，其中，該接地銅層上形成有複數個凹槽，以使該接地銅層之部分表面直接與該導熱元件接觸。
  24. 如申請專利範圍第23項所述之插拔式功率模組，其中，該複數個凹槽內充填有膠體。
  25. 如申請專利範圍第21項所述之插拔式功率模組，其中，該導熱元件為熱管元件或銅底板。
  26. 如申請專利範圍第21項所述之插拔式功率模組，其中，該功率元件更包括：該印刷電路板結構上設置有部分第二內連線，而該部分第二內連線上設置有至少一晶片，且該部分第二內連線與該晶片電性連接及進行訊號傳遞；該印刷電路板結構及該晶片周圍設置有第一模封材料，使固定該晶片，在該印刷電路板結構及該晶片、該第一模封材料上設置有部分第二內連線及I/O接點；該部分第二內連線及該第一模封材料上與該I/O接點之間以第二模封材料模封；以及該I/O接點下方及該功率元件與該導熱元件兩側以第三模封材料模封，以保護該功率元件及該導熱元件。
  27. 如申請專利範圍第26項所述之插拔式功率模組，其中，該第一模封材料、該第二模封材料及該第三模封材料為一環氧樹脂材料。
  28. 如申請專利範圍第26項所述之插拔式功率模組，其中，該印刷電路板結構上設置有複數個晶片，各該晶片連接該I/O接點，該第二內連線分別連接一晶片底部及另一晶片頂部。
  29. 一種插拔式功率模組，包括：一功率元件；及一導熱元件，係垂直地附著於該功率元件上，且延伸至該功率元件之兩側外，該功率元件與該導熱元件間並設置有一厚銅層，使該功率元件所產生的高熱可經該厚銅層傳遞到該導熱元件，以提昇散熱速度。
  30. 如申請專利範圍第29項所述之插拔式功率模組，其中，該厚銅層透過導熱膠而結合於該導熱元件上。
  31. 如申請專利範圍第30項所述之插拔式功率模組，其中，該厚銅層結合於該導熱元件之表面上形成有複數個凹槽，且該導熱膠係充填於該複數個凹槽中。
  32. 如申請專利範圍第29項所述之插拔式功率模組，其中，該導熱元件為熱管元件或銅底板。
  33. 如申請專利範圍第29項所述之插拔式功率模組，其中，該功率元件更包括：該厚銅層上設置有第二內連線，而該厚銅層上設置有至少一晶片，且該第二內連線與該晶片及該厚銅層電性連接及進行訊號傳遞；以及該厚銅層及該晶片周圍設置有第一模封材料，使固定該晶片，在該厚銅層及該晶片、該第一模封材料上設置有部分第二內連線及I/O接點。
  34. 如申請專利範圍第33項所述之插拔式功率模組，其中，該第一模封材料為一環氧樹脂材料。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108337862B (zh) * 2018-03-02 2019-09-06 惠州市博宇科技有限公司 一种新能源电动车专用铝基板
TWI664701B (zh) * 2018-07-04 2019-07-01 朋程科技股份有限公司 功率元件封裝結構
EP3873986A4 (en) * 2018-10-29 2022-06-22 Henkel AG & Co. KGaA THERMOCONDUCTIVE COATING COMPOSITION
US11049792B1 (en) * 2020-05-06 2021-06-29 Semiconductor Components Industries, Llc Package structure for semiconductor devices
CN111755413A (zh) * 2020-07-07 2020-10-09 深圳基本半导体有限公司 一种高导热率碳化硅器件封装结构及方法
TWI727861B (zh) * 2020-07-23 2021-05-11 朋程科技股份有限公司 晶片封裝結構及其製造方法
US11302601B1 (en) * 2020-12-21 2022-04-12 Amulaire Thermal Technology, Inc. IGBT module with heat dissipation structure and method for manufacturing the same
US11508642B2 (en) * 2020-12-30 2022-11-22 Amulaire Thermal Technology, Inc. Power module package structure

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201405281A (zh) * 2012-07-23 2014-02-01 Chicony Power Tech Co Ltd 電源系統及其組合式電源裝置
TW201613755A (en) * 2014-08-26 2016-04-16 Mitsubishi Materials Corp Bonded body, power module substrate with heat sink, heat sink, method of producing bonded body, method of producing power module substrate with heat sink and method of producing heat sink

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6359331B1 (en) * 1997-12-23 2002-03-19 Ford Global Technologies, Inc. High power switching module
US20050083655A1 (en) 2003-10-15 2005-04-21 Visteon Global Technologies, Inc. Dielectric thermal stack for the cooling of high power electronics
DE102004009055B4 (de) * 2004-02-23 2006-01-26 Infineon Technologies Ag Kühlanordnung für Geräte mit Leistungshalbleitern und Verfahren zum Kühlen derartiger Geräte
US7692293B2 (en) * 2004-12-17 2010-04-06 Siemens Aktiengesellschaft Semiconductor switching module
US7808100B2 (en) * 2008-04-21 2010-10-05 Infineon Technologies Ag Power semiconductor module with pressure element and method for fabricating a power semiconductor module with a pressure element
JP2011124456A (ja) 2009-12-12 2011-06-23 Molex Inc 冷却装置、電子機器
TWM402597U (en) 2010-10-21 2011-04-21 ming-lang You A heat dissipation module of heat-conduction type
JP5409740B2 (ja) * 2011-09-28 2014-02-05 日本発條株式会社 放熱構造体、パワーモジュール、放熱構造体の製造方法およびパワーモジュールの製造方法
KR101983420B1 (ko) * 2011-12-12 2019-05-29 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 파워 모듈용 기판, 히트 싱크가 형성된 파워 모듈용 기판, 파워 모듈, 플럭스 성분 침입 방지층 형성용 페이스트 및 접합체의 접합 방법
US8934235B2 (en) 2012-01-23 2015-01-13 Microsoft Corporation Heat transfer device with phase change material
US8916968B2 (en) * 2012-03-27 2014-12-23 Infineon Technologies Ag Multichip power semiconductor device
JP6368646B2 (ja) * 2012-09-20 2018-08-01 ローム株式会社 パワーモジュール半導体装置およびインバータ装置、およびパワーモジュール半導体装置の製造方法、および金型
US9220184B2 (en) 2013-03-15 2015-12-22 Hamilton Sundstrand Corporation Advanced cooling for power module switches
TWI542277B (zh) 2014-09-30 2016-07-11 旭德科技股份有限公司 散熱模組
CN105575924B (zh) 2014-10-15 2018-07-03 台达电子工业股份有限公司 功率模块

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201405281A (zh) * 2012-07-23 2014-02-01 Chicony Power Tech Co Ltd 電源系統及其組合式電源裝置
TW201613755A (en) * 2014-08-26 2016-04-16 Mitsubishi Materials Corp Bonded body, power module substrate with heat sink, heat sink, method of producing bonded body, method of producing power module substrate with heat sink and method of producing heat sink

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Publication number Publication date
TW201742543A (zh) 2017-12-01
US20170345735A1 (en) 2017-11-30
US20200286808A1 (en) 2020-09-10
US10818574B2 (en) 2020-10-27
US10707143B2 (en) 2020-07-07

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