本發(fā)明涉及一種封裝結(jié)構(gòu)，特別是一種整合功率模塊封裝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

因應(yīng)全球自動(dòng)化與省電節(jié)能的發(fā)展趨勢(shì)，需要調(diào)速裝置設(shè)備來(lái)應(yīng)用各種場(chǎng)合，故采用變頻驅(qū)動(dòng)器與馬達(dá)來(lái)達(dá)到不同的轉(zhuǎn)速需求。然而傳統(tǒng)的整合式功率模塊僅整合變頻驅(qū)動(dòng)器的開(kāi)關(guān)模塊以及橋式整流子，對(duì)于變頻驅(qū)動(dòng)器其他的元件，如驅(qū)動(dòng)元件并未進(jìn)行整合。且為了應(yīng)付現(xiàn)今的工控環(huán)境，常須額外部署檢測(cè)元件來(lái)對(duì)變頻驅(qū)動(dòng)器高/低端電壓電流進(jìn)行檢測(cè)。但，這些元件因隔離需求會(huì)造成變頻驅(qū)動(dòng)器體積太大，而不符合現(xiàn)今產(chǎn)品朝微小化、高功率、及高密度等方向發(fā)展的趨勢(shì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種整合功率模塊封裝結(jié)構(gòu)，用以將檢測(cè)元件、驅(qū)動(dòng)元件及開(kāi)關(guān)模塊整合在同一個(gè)封裝體內(nèi)，降低整體體積。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種整合功率模塊封裝結(jié)構(gòu)，包含一殼體、一第一電路基板、一第二電路基板、一第一引腳、一第二引腳和一第三引腳。其中殼體具有一空腔，此第二電路基板位于第一電路基板的相對(duì)上方且均容置于此空腔中。第一電路基板上設(shè)置有一開(kāi)關(guān)模塊。第二電路基板上設(shè)置有一高端電流/電壓檢測(cè)元件以及一驅(qū)動(dòng)元件。第一引腳、第二引腳和第三引腳設(shè)置于第一電路基板和第二電路基板間。第一引腳串連高端電流/電壓檢測(cè)元件及開(kāi)關(guān)模塊。第二引腳連接開(kāi)關(guān)模塊。驅(qū)動(dòng)元件通過(guò)第三引腳控制開(kāi)關(guān)模塊。

在一實(shí)施例中，一低端電流檢測(cè)元件設(shè)置于第一電路基板上。第一引腳還串連此低端電流檢測(cè)元件、開(kāi)關(guān)模塊及高端電流/電壓檢測(cè)元件。

在一實(shí)施例中，還包括一第三電路基板，設(shè)置于殼體外。第三電路基板上設(shè)置有一供電元件，供電元件具有一正電壓端以及一負(fù)電壓端。

在一實(shí)施例中，還包括一第四引腳，設(shè)置于第二電路基板和第三電路基板間并連接供電元件的正電壓端。通過(guò)第一引腳和第四引腳將串連的低端電流檢測(cè)元件、開(kāi)關(guān)模塊以及高端電流/電壓檢測(cè)元件連接供電元件的正電壓端。通過(guò)第二引腳可將串連的低端電流檢測(cè)元件、開(kāi)關(guān)模塊以及高端電流/電壓檢測(cè)元件連接供電元件的負(fù)電壓端。

在一實(shí)施例中，還包括一第五引腳，設(shè)置于第二電路基板上。高端電流/電壓檢測(cè)元件檢測(cè)供電元件并產(chǎn)生一高端電流/電壓檢測(cè)信號(hào)輸出給第五引腳。

在一實(shí)施例中，還包括一第六引腳，設(shè)置于第一電路基板上并貫穿該二電路基板。低端電流檢測(cè)元件檢測(cè)該電元件并產(chǎn)生一低端電流檢測(cè)信號(hào)輸出給第六引腳。

在一實(shí)施例中，還包括一控制器，設(shè)置于殼體外，用以接收第五引腳輸出的高端電流/電壓檢測(cè)信號(hào)，以及第六引腳輸出的低端電流檢測(cè)信號(hào)。

在一實(shí)施例中，控制器設(shè)置于該第三電路基板上。

在一實(shí)施例中，還包括一第七引腳，設(shè)置于第二電路基板和第三電路基板間，控制器通過(guò)第七引腳控制驅(qū)動(dòng)元件。

本發(fā)明的技術(shù)效果在于：

由于本技術(shù)方案的整合功率模塊封裝結(jié)構(gòu)，通過(guò)堆疊式封裝架構(gòu)，讓各元件依序設(shè)置在彼此堆疊的基板上，因此各元件間有更高的集中密度。且除了包括既有的開(kāi)關(guān)模塊外，還可將具關(guān)鍵功能的高端電流/電壓檢測(cè)元件整合進(jìn)此封裝結(jié)構(gòu)中，因此具有封裝效益。

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

附圖說(shuō)明

圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的整合功率模塊封裝結(jié)構(gòu)剖面圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的整合功率模塊封裝結(jié)構(gòu)立體視圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例整合功率模塊封裝結(jié)構(gòu)和一外部電路基板的剖面圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的整合功率模塊封裝結(jié)構(gòu)和一外部電路基板 的立體視圖。

其中，附圖標(biāo)記

10 整合功率模塊封裝結(jié)構(gòu)

100 殼體

101 空腔

102 側(cè)壁

103 支撐部

110 第一電路基板

111 低端電流檢測(cè)元件

112 開(kāi)關(guān)模塊

113 銅層

114 陶瓷基板

120 第二電路基板

121 高端電流/電壓檢測(cè)元件

122 驅(qū)動(dòng)元件

131 第一引腳

132 第二引腳

133 第三引腳

134 第四引腳

135 第五引腳

136 第六引腳

137 第七引腳

140 第三電路基板

141 供電元件

150 控制器

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作具體的描述：

為了使本發(fā)明內(nèi)容的敘述更加詳盡與完備，可參照所附的圖式及以下所述各種實(shí)施例，圖式中相同的號(hào)碼代表相同或相似的元件。但所提供的實(shí)施例并 非用以限制本發(fā)明所涵蓋的范圍，而結(jié)構(gòu)運(yùn)作的描述非用以限制其執(zhí)行的順序，任何由元件重新組合的結(jié)構(gòu)，所產(chǎn)生具有均等功效的裝置，皆為本發(fā)明所涵蓋的范圍。

其中圖式僅以說(shuō)明為目的，并未依照原尺寸作圖。另一方面，眾所周知的元件與步驟并未描述于實(shí)施例中，以避免對(duì)本發(fā)明造成不必要的限制。

根據(jù)本發(fā)明的整合功率模塊封裝結(jié)構(gòu)，除了包括既有的開(kāi)關(guān)模塊外，還將具關(guān)鍵功能的電流/電壓檢測(cè)元件整合進(jìn)此封裝結(jié)構(gòu)中，同時(shí)采用堆疊式封裝架構(gòu)，讓各元件依序設(shè)置在彼此堆疊的基板上，因此，可使得各元件間有更高的集中密度，不僅減少了功率模塊的整體體積，且在整體體積減少情況下，還額外將一關(guān)鍵元件整合進(jìn)此功率模塊中，具有封裝效益。此外，藉此堆疊式結(jié)構(gòu)，可使得元件間的走線(xiàn)最短，避免過(guò)長(zhǎng)走線(xiàn)引起的噪音，進(jìn)而降低噪音干擾。圖1所示為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的整合功率模塊封裝結(jié)構(gòu)剖面圖。圖2所示為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的整合功率模塊封裝結(jié)構(gòu)立體視圖。請(qǐng)同時(shí)參閱圖1和圖2。整合功率模塊封裝結(jié)構(gòu)10，至少包含一殼體100、一第一電路基板110、一第二電路基板120以及三引腳，分別為一第一引腳131、一第二引腳132和一第三引腳133。其中，殼體100，具有一空腔101。殼體100具有圍繞空腔101的側(cè)壁102，側(cè)壁102上可設(shè)置突出的支撐部103，用以支撐第二電路基板120。

第一電路基板110和第二電路基板120容置于空腔101中。第一電路基板110可通過(guò)粘著劑等材料固接于殼體100上。第一電路基板110上設(shè)置有一開(kāi)關(guān)模塊112。在一實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)模塊112可以為IGBT、MOSFET、DIODE等，且開(kāi)關(guān)模塊112可以是單一開(kāi)關(guān)或由多個(gè)開(kāi)關(guān)形成不同的連接組合。由于開(kāi)關(guān)模塊112運(yùn)作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，因此，第一電路基板110較佳地為導(dǎo)熱性良好的基板。舉例而言，第一電路基板110可以包含有陶瓷基板114以及被覆于陶瓷基板上的銅層113，由于銅為導(dǎo)熱性良好的材料，因此可以快速地將開(kāi)關(guān)模塊112所產(chǎn)生的熱量帶走以散熱。開(kāi)關(guān)模塊112設(shè)置于陶瓷基板114的上表面。須注意的是，銅層113的圖案須避開(kāi)開(kāi)關(guān)模塊112的接腳，以免開(kāi)關(guān)模塊112的接腳通過(guò)銅層113導(dǎo)通而造成短路的現(xiàn)象。而第二電路基板120，則位于第一電路基板110的相對(duì)上方，第二電路基板120可通過(guò)粘著劑等材料固接于側(cè)壁102的支撐部103上，藉此種堆疊式結(jié)構(gòu)，可使得第一電路基板 110和第二電路基板120間的元件走線(xiàn)最短，避免過(guò)長(zhǎng)走線(xiàn)引起的噪音，干擾元件操作。其中第二電路基板120作為驅(qū)動(dòng)基板，其上設(shè)置有一高端電流/電壓檢測(cè)元件121以及一驅(qū)動(dòng)元件122。高端電流/電壓檢測(cè)元件121是設(shè)置于正電壓端(+)的檢測(cè)元件，其中電流檢測(cè)部分可使用一分流(shunt)電阻器進(jìn)行檢測(cè)，而電壓檢測(cè)部分可使用正電壓端(+)的電壓檢測(cè)電路進(jìn)行檢測(cè)。第二電路基板120可為一多層印刷電路板，通過(guò)多層印刷電路板的金屬內(nèi)連線(xiàn)可以將高端電流/電壓檢測(cè)元件121和驅(qū)動(dòng)元件122的信號(hào)分別導(dǎo)引至對(duì)應(yīng)的第一引腳131、第二引腳132或第三引腳133，來(lái)和第一電路基板110上的開(kāi)關(guān)模塊112進(jìn)行信號(hào)傳遞。

第一引腳131、第二引腳132和第三引腳133則是設(shè)置在第一電路基板110和第二電路基板120間。第一引腳131用以串連第二電路基板120上的高端電流/電壓檢測(cè)元件121以及第一電路基板110上的開(kāi)關(guān)模塊112。第二引腳132則連接開(kāi)關(guān)模塊112。第二引腳132會(huì)凸出于殼體100外以與外部元件進(jìn)行電性連接。而第一引腳131則不凸出于殼體100。而第三引腳133用以連接驅(qū)動(dòng)元件122和開(kāi)關(guān)模塊112，使得驅(qū)動(dòng)元件122可通過(guò)第三引腳133控制開(kāi)關(guān)模塊112。

此外，第一電路基板110上還可設(shè)置一低端電流檢測(cè)元件111。低端電流檢測(cè)元件111是設(shè)置于負(fù)電壓端(-)的檢測(cè)元件，其中電流檢測(cè)部分可使用一分流(shunt)電阻器進(jìn)行檢測(cè)。低端電流檢測(cè)元件111連接第二引腳132。也就是說(shuō)，通過(guò)第一引腳131與第二引腳132可將第二電路基板120上的高端電流/電壓檢測(cè)元件121和第一電路基板110上的低端電流檢測(cè)元件111和開(kāi)關(guān)模塊112進(jìn)行串連。由于開(kāi)關(guān)模塊112連接第二引腳132，而第二引腳132會(huì)凸出于殼體100外并與外部元件電性連接。因此，在另一實(shí)施例中，如圖3所示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的整合功率模塊封裝結(jié)構(gòu)和一外部電路基板的剖面圖，和圖4所示為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的整合功率模塊封裝結(jié)構(gòu)和一外部電路基板的立體視圖，于殼體100外，另外設(shè)置有一第三電路基板140，第三電路基板140上則設(shè)置有一供電元件141，供電元件141具有一正電壓端(+)以及一負(fù)電壓端(-)。

為使供電元件141可對(duì)第二電路基板120上的高端電流/電壓檢測(cè)元件121，以及第一電路基板110上的低端電流檢測(cè)元件111和開(kāi)關(guān)模塊112進(jìn)行 供電，還會(huì)于第二電路基板120和第三電路基板140間設(shè)置一第四引腳134，其中此第四引腳134連接供電元件141的正電壓端(+)，而凸出于殼體100外的第二引腳132則連接供電元件141的負(fù)電壓端(-)。藉此，通過(guò)第一引腳131、第二引腳132和第四引腳134可讓第一電路基板110上的低端電流檢測(cè)元件111、開(kāi)關(guān)模塊112以及第二電路基板120上的高端電流/電壓檢測(cè)元件121連接供電元件141的正電壓端(+)與負(fù)電壓端(-)形成一回路，值得一提，上述回路中可包含位于殼體100外的其他儲(chǔ)能元件如電感。因此供電元件141，可循此回路對(duì)低端電流檢測(cè)元件111、開(kāi)關(guān)模塊112和高端電流/電壓檢測(cè)元件121進(jìn)行供電，其中開(kāi)關(guān)模塊112包括至少一個(gè)功率元件。

另一方面，一設(shè)置于殼體100外的控制器150可輸出一控制信號(hào)，控制驅(qū)動(dòng)元件122通過(guò)第三引腳133控制開(kāi)關(guān)模塊112的工作周期，以調(diào)整功率模塊的輸出功率。其中控制器150根據(jù)高端電流/電壓檢測(cè)元件121檢測(cè)供電元件141所產(chǎn)生的一高端電流/電壓檢測(cè)信號(hào)，或低端電流檢測(cè)元件111檢測(cè)供電元件141所產(chǎn)生的一低端電流檢測(cè)信號(hào)，來(lái)輸出此控制信號(hào)給驅(qū)動(dòng)元件122。因此為使高端電流/電壓檢測(cè)元件121產(chǎn)生的高端電流/電壓檢測(cè)信號(hào)，以及低端電流檢測(cè)元件111產(chǎn)生的低端電流檢測(cè)信號(hào)可傳送給控制器150。于是在第二電路基板120上設(shè)置一第五引腳135，以將第二電路基板120上高端電流/電壓檢測(cè)元件121產(chǎn)生的高端電流/電壓檢測(cè)信號(hào)引出提供給控制器150，以及在第一電路基板110上設(shè)置一貫穿第二電路基板120的第六引腳136，以將第一電路基板110上低端電流檢測(cè)元件111產(chǎn)生的低端電流檢測(cè)信號(hào)引出提供給控制器150。

在一實(shí)施例中，控制器150可設(shè)置在第三電路基板140上。依此，則第五引腳135是設(shè)置第二電路基板120和第三電路基板140間，以將第二電路基板120上高端電流/電壓檢測(cè)元件121產(chǎn)生的高端電流/電壓檢測(cè)信號(hào)引出提供給第三電路基板140上的控制器150。第六引腳136則設(shè)置在第一電路基板110和第三電路基板140間且貫穿第二電路基板120，將第一電路基板110上低端電流檢測(cè)元件111產(chǎn)生的低端電流檢測(cè)信號(hào)引出提供給第三電路基板140上的控制器150。此外，為使控制器150輸出的控制信號(hào)可傳送給第二基板120上的驅(qū)動(dòng)元件122，因此還于第二電路基板120和第三電路基板140間設(shè)置一第七引腳137，于是控制器150即可通過(guò)第七引腳137控制驅(qū)動(dòng)元件122，使其 通過(guò)第三引腳133控制第一電路基板110上的開(kāi)關(guān)模塊112工作周期，以調(diào)整功率模塊10的輸出功率。

依此，本發(fā)明的整合功率模塊封裝結(jié)構(gòu)，通過(guò)堆疊式封裝架構(gòu)，讓各元件依序設(shè)置在彼此堆疊的基板上，因此各元件間有更高的集中密度。且除了包括既有的開(kāi)關(guān)模塊外，還將具關(guān)鍵功能的一高端電流/電壓檢測(cè)元件整合進(jìn)此封裝結(jié)構(gòu)中，因此極具封裝效益。

當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。