TWM595359U - 功率模組散熱結構 - Google Patents

Abstract

本創作公開一種功率模組散熱結構，包含：一散熱基板，所述散熱基板具有一安裝面，所述安裝面上設置多個功率晶片；一導熱膠，設置於所述散熱基板的所述安裝面上，且覆蓋多個所述功率晶片；及一散熱罩，所述散熱罩設置於所述散熱基板的安裝面上，並且覆蓋所述導熱膠和多個所述功率晶片；其中，所述導熱膠的外側面貼合於所述散熱罩的內側面，而使得多個所述功率晶片的溫度經由所述導熱膠傳導到所述散熱罩。

Description

功率模組散熱結構

本創作涉及馬達控制單元所使用的功率模組散熱結構，特別是一種體積小且具有良好散熱效果的功率模組散熱結構。

近年來，環保與節能的議題越來越受到重視，世界各國政府也積極推動能源政策，促使綠能產業蓬勃發展。功率模組在綠能產業中扮演著重要的角色，像是風力發電系統、電動車的馬達驅動、家用電冰箱與冷氣壓縮機的驅動都需要用到功率模組，提供交流電與直流電之間的能源轉換，因此對於功率模組的市場需求將會越來越大。

智慧型功率模組是將多顆功率晶片、驅動積體電路以及被動元件集合於一體之高效能、高可靠度封裝技術。其常用於冷氣、冰箱、洗衣機等驅動，模組透過內部的控制單元，例如微處理器，發出控制訊號，使功率模組的功率元件驅動後續電路工作，實現高速的電源切換，有效的控制馬達運轉。

由於馬達或其他電子裝置的體積不斷縮小，但功率卻不斷提升的情形下，功率模組的負載也不斷提升，因此使得功率模組的散熱能力也受到極大考驗。然而，由於馬達控制單元的體積有限，通常無法設置大型的散熱裝置，因此使得馬達的控制單元以及功率模組的散熱效果受到極大的限制，導致容易過熱的情形發生。

因此如何在有限的空間內提供有效的散熱效果，已成為馬達功率模組散熱結構的重要課題。

本創作所要解決的技術問題在於，針對現有功率模組散熱效果不足的缺點提供一種功率模組散熱結構。

為解決上述問題，本創作實施例提供一種功率模組散熱結構，其中包括：一散熱基板，所述散熱基板具有一安裝面，所述安裝面上設置多個功率晶片；一導熱膠，設置於所述散熱基板的所述安裝面上，且覆蓋多個所述功率晶片；及一散熱罩，所述散熱罩設置於所述散熱基板的安裝面上，並且覆蓋所述導熱膠和多個所述功率晶片；其中，所述導熱膠的外側面貼合於所述散熱罩的內側面，而使得多個所述功率晶片的溫度經由所述導熱膠傳導到所述散熱罩。

本創作一優選實施例，其中所述導熱膠呈長條狀，所述導熱膠具有一相對於所述安裝面的頂面，以及環繞於所述導熱膠外圍的側面；所述散熱罩具有一頂板，以及環繞連接於所述頂板周圍的側板，所述頂板覆蓋於所述導熱膠的所述頂面，所述側板包覆於所述導熱膠的所述側面。

本創作一優選實施例，其中所述導熱膠是在熔融狀態填和所述散熱基板的所述頂板及所述側板的內側面結合。

本創作一優選實施例，其中所述散散熱罩的所述頂板設置多個灌膠孔，所述導熱膠通過多個所述灌膠孔注入到所述散熱罩和所述散熱基板之間的空間中。

本創作一優選實施例，其中所述散熱罩和所述導熱膠之間形成干涉配合。

本創作一優選實施例，其中所述散熱罩的所述側板在長度及寬度兩軸向的間距小於所述導熱膠在長度及寬度方向的尺寸，而使得所述散熱罩和所述導熱膠壓接組裝後形成干涉配合。

本創作一優選實施例，其中所述散熱基板為金屬基板。

本創作一優選實施例，其中所述散熱罩為金屬罩。

本創作一優選實施例，其中還包括一金屬基座，所述散熱基板設置於所述金屬基座上。

本創作的有益效果，在於能夠有效增進功率模組的熱傳導路徑，而達到增進散熱效果的目的。

為使能更進一步瞭解本創作的特徵及技術內容，請參閱以下有關本創作的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本創作加以限制。

以下是通過特定的具體實施例來說明本創作所公開的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本創作的優點與效果。本創作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，在不悖離本創作的構思下進行各種修改與變更。另外，本創作的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際體積的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本創作的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本創作的保護範圍。

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訊號，但這些元件或者訊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，或者一訊號與另一訊號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包含相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

本創作的功率模組散熱結構1主要運用於馬達的控制單元，用以使得馬達控制單元當中容易發出高熱的功率模組具有良好的散熱性能，以避免功率模組因過熱損壞，且提高馬達控制單元操作的穩定性。請參閱圖1至圖5所示，本創作的功率模組散熱結構1包括：散熱基板10、設置於散熱基板10上的散熱罩20及導熱膠30。

其中散熱基板10的頂面定義為一安裝面11，安裝面11上以並排方式設置多個功率晶片12，以及多個螺柱13，用以使得散熱基板10能夠鎖附於馬達控制單元的外殼內（圖中未示）。本實施例中，散熱基板10大致上呈平板狀，且於散熱基板10上設置有用以連接功率晶片12和其他電路元件的導線層。散熱基板10的主體是採用高導熱的金屬材料製成的金屬基板（如：銅箔基板、鋁基板），或者是其他高導熱材料製成的板體（如：散熱陶瓷、導熱樹脂基板），因此使得散熱基板10具有良好的熱傳導性。功率晶片12透過黏貼或焊接方式設置於散熱基板10的安裝面11上，而使得功率晶片12的溫度能夠傳導到散熱基板10上，以增加散熱面積。

每個功率晶片12可透過打線方式連接散熱基板10的導線層，再通過導線層將每個功率晶片與其他電路元件連接。特別說明，圖1及圖2所示實施例中，多個功率晶片12為裸片型態的晶片，但在其他實施例中，功率晶片12也能夠為具有封裝結構的晶片。

如圖2及圖3所示，導熱膠30設置於散熱基板10的安裝面11上，並且覆蓋多個功率晶片12，導熱膠30為採用高導熱的高分子材料製成，而使其具有良好的熱傳導性。導熱膠30接觸於各個功率晶片12的頂面，因此使得各個功率晶片12產生的溫度能夠傳導到導熱膠30。

本實施例中導熱膠30呈長條狀，且其斷面呈矩形，因此使得導熱膠30形成了長矩形的塊體。導熱膠30具有一相對於安裝面11的頂面31，以及多個環繞於導熱膠外圍的側面32。

散熱罩20設置於散熱基板10的安裝面，且覆蓋於多個功率晶片12和導熱膠30的外側，散熱罩20具有一頂板21，以及環繞連接於頂板21周圍的側板22，因此使得散熱罩20形成一開口朝向下方的殼體結構。當散熱罩20安裝於散熱基板10上時，散熱罩20的頂板21和散熱基板10的安裝面11之間保持一間距，並且散熱罩20的頂板21的底面能夠覆蓋於導熱膠30的頂面31，而且側板22的內側能夠包覆於導熱膠30的側面32。

散熱罩20選用具有高導熱係數的金屬材料（如：鋁、銅、鐵鎳合金等）製成，並且散熱罩20的頂板21以及側板22的內側面緊密地貼附於導熱膠30的頂面31及側面32，因此使得功率晶片12的溫度能夠經由導熱膠30傳導到散熱罩20，因此增加了功率晶片12的散熱面積。

此外，散熱罩20還能夠和其他散熱裝置（如：散熱鰭片、熱導管、散熱墊片）連接，以進一步增加其散熱效率。

如圖3所示，本創作第一實施例的散熱罩20在頂板21上設置有多個灌膠孔23，使得導熱膠30能夠透過使用點膠裝置50將熔融狀態下的導熱膠30經由灌膠孔23注入到散熱罩20的內部和散熱基板10的安裝面之間空間中，因此本實施例的導熱膠30及散熱罩20的設置方式，係為先將散熱罩20設置於散熱基板10上覆蓋多個功率晶片12的位置，接著再將導熱膠30經由灌膠孔23注入到散熱罩20的內部，使得導熱膠30填滿散熱罩20和散熱基板10之間的空間，等到導熱膠30凝固以後，便會形成導熱膠30覆蓋於多個功率晶片12上，且和散熱罩20的內側面緊密結合的狀態，而形成本創作的功率模組散熱結構1。

如圖4所示，本創作的功率模組散熱結構1還包括一金屬基座40，金屬基座40由高導熱金屬材料（如：鋁）製成而具有高導熱性，且金屬基座40的內部形成容置空間以容納本創作的散熱基板10，以及其他控制電路（圖中未示），而組成馬達的控制單元。金屬基座40具有高導熱性，並且在金屬基座40外側面還設置多個散熱鰭片41，以增進其散熱面積，因此使得本創作的功率模組散熱結構1能夠將溫度傳導到金屬基座40，而增進其散熱效率。

如圖5所示，為本創作功率模組散熱結構的第二實施例，本實施例的基本結構和第一實施例類似，因此相似技術特徵不再重複介紹。本實施例相較於第一實施例的不同點，在於本實施例的散熱罩20和導熱膠30之間是以壓接配合方式結合在一起，並且散熱罩20和導熱膠30之間形成干涉配合。更詳細地說，本實施例的散熱罩20是在導熱膠30設置於散熱基板10的安裝面以後，再將散熱罩20壓入嵌合在導熱膠30上，而使得散熱罩20結合在導熱膠30的外側面。因此從外觀來看，散熱罩20最明顯的差異在於頂板21上並未設置灌膠孔23，而形成一未開孔的板體。

為使得散熱罩20和導熱膠30能夠緊密結合的目的，本實施例的散熱罩20的側板22的內側面在長度及寬度兩個軸向的間距設計成略小於導熱膠30的長度及寬度的尺寸，並且散熱罩20的頂板21底面距離安裝面的間距也略小於導熱膠頂面的高度，而使得散熱罩20被壓接組裝於導熱膠30上以後，能夠和導熱膠30緊密嵌合，因此形成干涉配合，而使得散熱罩20被緊密固定在導熱膠30上，且使得導熱膠30和散熱罩20之間緊密接合，而達到良好的熱傳導效果。

綜上所述，本創作的有益效果在於，本創作提供功率模組散熱結構，其能夠透過導熱膠30及散熱罩20設置於功率晶片12相對於散熱基板10的另一側面，而使得功率晶片12的溫度能夠從相對於散熱基板10的一側傳導到散熱罩20上，因此增加了功率晶片12的熱傳導途徑，並增加其散熱面積，整體具有良好的散熱效果，避免功率模組散熱結構因過熱而損壞，進而提高功率模組散熱結構的運作效能，延長功率模組散熱結構的使用壽命。

以上所公開的內容僅為本創作的優選可行實施例，並非因此侷限本創作的申請專利範圍，所以凡是運用本創作說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本創作的申請專利範圍內。

1:功率模組散熱結構 10:散熱基板 11:安裝面 12:功率晶片 13:螺柱 20:散熱罩 21:頂板 22:側板 23:灌膠孔 30:導熱膠 31:頂面 32:側面 40:金屬基座 41:散熱鰭片 50:點膠裝置

圖1為本創作功率模組散熱結構一實施例的立體組合示意圖。

圖2為本創作功率模組散熱結構的立體分解示意圖。

圖3為本創作功率模組散熱結構在灌注導熱膠狀態下的剖面組合示意圖。

圖4為本創作功率模組散熱結構設置於一金屬基座的組合示意圖。

圖5為本創作功率模組散熱結構另一變化實施例的局部分解示意圖。

1:功率模組散熱結構

10:散熱基板

11:安裝面

12:功率晶片

13:螺柱

20:散熱罩

21:頂板

22:側板

23:灌膠孔

30:導熱膠

31:頂面

32:側面

Claims (10)

1. 一種功率模組散熱結構，適用於一馬達控制單元，所述功率模組散熱結構包含： 一散熱基板，所述散熱基板具有一安裝面，所述安裝面上設置多個功率晶片； 一導熱膠，設置於所述散熱基板的所述安裝面上，且覆蓋多個所述功率晶片；及 一散熱罩，所述散熱罩設置於所述散熱基板的安裝面上，並且覆蓋所述導熱膠和多個所述功率晶片； 其中，所述導熱膠的外側面貼合於所述散熱罩的內側面，而使得多個所述功率晶片的溫度經由所述導熱膠傳導到所述散熱罩。
2. 如請求項1所述的功率模組散熱結構，其中所述導熱膠呈長條狀，所述導熱膠具有一相對於所述安裝面的頂面，以及環繞於所述導熱膠外圍的側面；所述散熱罩具有一頂板，以及環繞連接於所述頂板周圍的側板，所述頂板覆蓋於所述導熱膠的所述頂面，所述側板包覆於所述導熱膠的所述側面。
3. 如請求項2所述的功率模組散熱結構，其中所述導熱膠是在熔融狀態填和所述散熱基板的所述頂板及所述側板的內側面結合。
4. 如請求項3所述的功率模組散熱結構，其中所述散散熱罩的所述頂板設置多個灌膠孔，所述導熱膠通過多個所述灌膠孔注入到所述散熱罩和所述散熱基板之間的空間中。
5. 如請求項2所述的功率模組散熱結構，其中所述散熱罩和所述導熱膠之間形成干涉配合。
6. 如請求項5所述的功率模組散熱結構，其中所述散熱罩的所述側板在長度及寬度兩軸向的間距小於所述導熱膠在長度及寬度方向的尺寸，而使得所述散熱罩和所述導熱膠壓接組裝後形成干涉配合。
7. 如請求項1所述的功率模組散熱結構，其中所述散熱基板為金屬基板。
8. 如請求項1所述的功率模組散熱結構，其中該散熱罩為金屬罩。
9. 如請求項1所述的功率模組散熱結構，其中還包括一金屬基座，所述散熱基板設置於所述金屬基座上。
10. 如請求項9所述的功率模組散熱結構，其中所述金屬基座外側面設置多個散熱鰭片。

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