CN108738369B - 电子模块 - Google Patents

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Abstract

本发明的电子设备，包括：第一电子单元51，具有：第一绝缘基板61、以及经由第一导体层21配置在所述第一绝缘基板61上的第一电子元件41；第二电子单元52，具有：第二绝缘基板62、以及经由第二导体层22配置在所述第二绝缘基板62上的第二电子元件42；连接体29，被配置在所述第一电子单元51与所述第二电子单元52之间；以及线圈70，被卷绕在所述连接体29上。

Description

电子模块
技术领域
本发明涉及电子模块。
背景技术
以往，为了对内置在被称为压铸功率模块(Transfer Power module)的电子模块中的电子元件进行冷却，一般是在电子模块的背面配置由铜等材料构成的散热板(散热层)(例如，特开2015-211524号公报)。像这样一旦配置了散热层，就可以通过导体层、绝缘层以及散热层来作为电容器(Condenser发挥功能(会形成电容器功能)。而一旦形成电容器功能，电子模块内的电子元件所引发的噪声(Noise)就会通过散热层被释放至电子模块的外部。
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种能够降低噪声的电子模块。
发明内容
本发明的一种形态涉及的电子模块，可以包括：
第一电子单元，具有：第一绝缘基板、以及经由第一导体层配置在所述第一绝缘基板上的第一电子元件；
第二电子单元，具有：第二绝缘基板、以及经由第二导体层配置在所述第二绝缘基板上的第二电子元件；
连接体，被配置在所述第一电子单元与所述第二电子单元之间；以及
线圈，被卷绕在所述连接体上。
在本发明的一种形态涉及的电子模块中，可以是：
所述第一电子元件或所述第二电子元件具有开关元件。
在本发明的一种形态涉及的电子模块中，可以是：
所述连接体呈圆柱形。
在本发明的一种形态涉及的电子模块中，可以是：
在所述第一电子元件具有开关元件，所述第二电子元件不具有开关元件的情况下，所述第二绝缘基板侧配置有冷却体，所述第一绝缘基板侧不配置有冷却体，
在所述第二电子元件具有开关元件，所述第一电子元件不具有开关元件的情况下，所述第一绝缘基板侧配置有冷却体，所述第二绝缘基板侧不配置有冷却体。
在本发明的一种形态涉及的电子模块中，可以是：
进一步包括固定所述连接体以及所述线圈的树脂基板部。
在本发明的一种形态涉及的电子模块中，可以是：
在所述树脂基板部上配置有控制所述第一电子元件或所述第二电子元件的控制部。
在本发明的一种形态涉及的电子模块中，可以是：
卷绕有所述线圈的所述连接体被配置在所述第一绝缘基板与所述第二绝缘基板之间，
所述第一电子元件以及所述第二电子元件不与所述线圈电气连接。
在本发明的一种形态涉及的电子模块中，可以是：
卷绕有所述线圈的所述连接体被配置在所述第一电子元件或所述第一导体层与所述第二电子元件或所述第二导体层之间，
所述第一电子元件以及所述第二电子元件与所述线圈电气连接。
发明效果
在本发明中，被卷绕在连接体上的线圈被内置。因此，能够抑制因电子元件所引发的噪声的产生。
简单附图说明
图1是展示本发明实施方式涉及的电子模块的纵截面图。
图2是展示本发明实施方式的另一形态涉及的电子模块的纵截面图。
图3是展示本发明实施方式的另一形态涉及的电子模块的纵截面图。
图4是展示本发明实施方式中，采用树脂基板部的形态涉及的电子模块的纵截面图。
图5是用于说明可适用于本发明实施方式的形态的变形例(变形例一)的纵截面图。
图6是用于说明可适用于本发明实施方式的形态的其他变形例(变形例二以及变形例三)的纵截面图。
图7是展示可通过本发明实施方式涉及的电子模块形成的模拟电容的纵截面图。
图8是展示在电子元件不与线圈电气连接的形态下，可通过本发明实施方式涉及的电子模块形成的模拟电容的纵截面图。
图9是展示在电子元件与线圈电气连接的形态下，可通过本发明实施方式涉及的电子模块形成的模拟电容的纵截面图。
图10是展示可在本发明实施方式中采用的树脂基板部的平面图。
图11是展示本发明实施方式中，采用散热层图形的形态涉及的电子模块的纵截面图。
具体实施方式
《构成》
如图1所示，在本实施方式的电子模块中，电子元件40被叠层配置，因此具有叠层(Stack)结构。具体来说，如图1所示，电子模块可以包括：第一电子单元51、第二电子单元52、由被配置在第一电子单元51与第二电子单元52之间的连接柱等构成的连接体29、以及被卷绕在连接体29上的线圈70。
在本实施方式中，作为一例电子模块可以例举半导体模块，作为一例电子元件40可以例举半导体元件。不过，又不仅限于此，没有必要非要使用“半导体”。
另外，绝缘基板60、导体层20以及电子元件40可以通过由封装树脂等构成的封装部90来覆盖。如图1所示，封装部90的背面与绝缘基板60的背面可以处于同一高度位置上。在图1中，虽然散热层10被配置在绝缘基板60的背面，并且从封装部90的背面突出，但又不仅限于此形态。也可以是，绝缘基板60被埋设在封装部90内，并且散热层10的背面与封装部90的背面处于同一高度位置上。另外，散热层10也可以被配置在散热器等冷却体100上。
电子元件40可以包含开关元件。作为开关元件，例如可以例举的有：MOSFET等FET、双极晶体管、以及IGBT等。而作为典型例，可以例举的是MOSFET。
第一电子单元51可以具有第一绝缘基板61、被配置在第一绝缘基板61的一侧(图1中的上侧)的第一导体层21、以及被配置在第一导体层21的一侧的第一电子元件41。第二电子单元52可以具有第二导体层22、以及被配置在第二导体层22上的第二电子元件42。第二电子单元52还可以具有被配置在第二电子元件42的另一侧(参照图1中的下侧)或一侧(参照图2中的上侧)的第二绝缘基板62。第二电子单元52与第一电子单元51一样，可以在第二绝缘基板62上配置第二导体层22，并在第二导体层22上配置第二电子元件42。在图1所示形态中，第二电子单元52具有第二绝缘基板62、被配置在第二绝缘基板62的一侧的第二导体层22、以及被配置在第二导体层22的一侧的第二电子元件42。在图2所示形态中，第二电子单元52具有第二绝缘基板62、被配置在第二绝缘基板62的另一侧的第二导体层22、以及被配置在第二导体层22的另一侧的第二电子元件42。
第一电子单元51可以具有被配置在第一绝缘基板61的另一侧(图1中的下侧)的第一散热层11。第二电子单元52可以具有被配置在第二绝缘基板62的一侧(图2中的上侧)的第二散热层12。另外，如图3所示，第一电子单元51可以具有被配置在第一绝缘基板61的另一侧(图3中的下侧)的第一散热层11，并且，第二电子单元52可以具有被配置在第二绝缘基板62的一侧(图3中的上侧)的第二散热层12。
第一电子元件41以及第二电子元件42可以具有开关元件以及/或控制开关元件的控制元件。另外，也可以是第一电子元件41以及第二电子元件42中的一方仅具有开关元件，并且第一电子元件41以及第二电子元件42中的另一方仅具有控制元件。
在第一电子元件41以及第二电子元件42中的一方具有开关元件，并且第一电子元件41以及第二电子元件42中的另一方不具有开关元件的情况下，可以是：配置有对应另一方的电子元件40的散热层10，并且冷却体10与该散热层10相接触，而不配置有对应一方的电子元件40的散热层10，并且在对应一方的电子元件4的部位上不配置有冷却体。例如，在第一电子元件41不具有开关元件而第二电子元件42具有开关元件的情况下，可以不配置第二散热层12而仅配置第一散热层11，仅第一散热层11与冷却体100抵接接触(参照图1)。而在第一电子元件41具有开关元件而第二电子元件42不具有开关元件的情况下，可以不配置第一散热层11而仅配置第二散热层12，仅第二散热层12与冷却体100抵接接触(参照图2)。另外，在该形态中，可以不配置有线圈70。
如图10所示，连接体29可以呈圆柱形。连接体29可以如图1至图4所示为一个，也可以如图5以及图6所示为多个。另外，可以是多个连接体29上各自卷绕有线圈70，也可以是多个连接体29中的一部分连接体29上卷绕有线圈70。在图5所示形态中，左侧的连接体29上卷绕有线圈70，而右侧的连接体29上未卷绕有线圈70。
第一绝缘基板61上可以配置有多个第一电子元件41。第二绝缘基板62上可以配置有多个第二电子元件42。多个第一电子元件41以及/或多个第二电子元件42可以各自为开关元件。
如图1至图4所示，卷绕有线圈70的连接体29被配置在第一绝缘基板61与第二绝缘基板62之间。此情况下，第一电子元件41以及第二电子元件42可以不与线圈70电气连接，例如图8所示，包含线圈70的电路通过模拟电容(基板的杂散电容)被虚拟地并列配置(参照图7)。连接体29可以被配置为将第一绝缘基板61的面方向上的中心部与第二绝缘基板62的面方向上的中心部相连。
另外，又不仅限于上述形态，如图9所示，也可以是第一电子元件41以及/或第二电子元件42与线圈70电气连接。在图9中展示的是在一对电子元件40(例如第一电子元件41以及第二电子元件42)之间配置有线圈70的形态。
在线圈70与第一电子元件41以及/或第二电子元件42电气连接的形态中，卷绕有线圈70的连接体29可以被配置在导体层20之间。具体来说，如图6所示般，可以是第一导体层21与第二导体层22之间配置有连接体29，并且该连接体29上卷绕有线圈70。
在线圈70与第一电子元件41以及/或第二电子元件42电气连接的形态中，卷绕有线圈70的连接体29可以被配置在电子元件40与导体层20之间。具体来说，如图5左侧所示般，可以是第一电子元件41与第二导体层22之间配置有连接体29，并且该连接体29上卷绕有线圈70。也可以是第二电子元件42与第一导体层21之间配置有连接体29，并且该连接体29上卷绕有线圈70。另外，还可以如图6所示形态般，卷绕有线圈70的连接体29被配置在电子元件40与导体层20之间(参照图6中右侧虚线所示的第一电子元件41)。
在线圈70与第一电子元件41以及/或第二电子元件42电气连接的形态中，卷绕有线圈70的连接体29可以被配置在电子元件40之间。具体来说，如图6左侧所示般，可以是第一电子元件41与第二电子元件42之间配置有连接体29，并且该连接体29上卷绕有线圈70。
如图4所示，可以配置有固定连接体29以及线圈70的树脂基板部95。该树脂基板部95处可以埋设有连接体29与线圈70。
如图10所示，树脂基板部95上可以配置有包含IC芯片、电阻、以及电容器等的控制部80。控制部80可以具有对由开关元件构成的第一电子元件41以及/或第二电子元件42进行控制的功能。
封装部90与树脂基板部95可以由不同的树脂材料来形成。作为一例，封装部90可以由热硬化性树脂构成，树脂基板部95可以由热可塑性树脂构成。
热可塑性树脂没有特定的限定，可以使用塑料等的材质。作为热可塑性树脂，例如可以列举的有：聚乙烯(Polyethylene)、聚丙烯(Polypropylene)、聚-4-甲基戊烯-1(Poly-4-Methylpentene-1)、离聚物(Ionomer)、聚苯乙烯(Polystyrene)、AS树脂、ABS树脂、聚氯乙烯(Polyvinyl chloride)、聚偏二氯乙烯(Polyvinylidene chloride)、甲基丙烯酸(Methacrylic)树脂、聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚碳酸酯(Polycarbonate)、各种尼龙、各种芳香族或脂肪族涤纶(Polyester)、热可塑性聚氨酯(Poriuretan)、纤维素塑料(Cellulose plastics)、热可塑性弹性体(Elastomer)、多芳基化合物(Polyarylate)树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(Polybutylene terephthalate)、聚酰亚胺(Polyimide)、聚酰胺酰亚胺(Polyamidimide)、聚醚酰亚胺(Polyetherimide)、聚砜(Polysulfone)、聚醚砜(Polyethersulfone)、聚苯硫醚(Polyphenylene sulfide)、聚苯醚(Polyphenylether)、聚苯并咪唑(Polybenzimidazole)、芳纶(Aramid)、聚对苯撑苯并双噁唑(poly-p-phenylenebenzobisoxazole)等。
热硬化性树脂没有特定的限定，例如可以列举的有：环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂等。
《作用·效果》
接下来，将对具有上述构成的本实施方式的未进行过说明的作用·效果进行说明。另外，《作用·效果》中所记载的所有构成均可被采用。
在本实施方式中，卷绕在连接体29上的线圈70是被内置的。因此，就能够抑制因电子元件40所引发的噪声的产生。
特别是在电子元件40具有开关元件的情况下，开关元件处所产生的噪声就会通过由散热层10、导体层20以及绝缘基板60所形成的模拟电容(参照图7)，被释放至电子模块的外部。在本实施方式中，通过将线圈70配置在连接体29上，就能够抑制噪声的产生。另外，在本说明书中，“电子元件40”、“第一电子元件41以及第二电子元件42”)为一个或多个电子元件的总称。因此，例如“电子元件40具有开关元件”指的是电子元件40中的至少一个为开关元件。这一点对于第一电子元件41以及第二电子元件42也同样如此。
另外，如图7所示，配合在封装部90内的绝缘基板60也会形成模拟电容，通过将线圈70配合在连接体29上，就能够通过这样形成的模拟电容，减少噪声被释放至电子模块的外部(参照图8)。
在第一电子元件41以及第二电子元件42中的一方具有开关元件，另一方不具有开关元件的情况下，当采用配置有仅对应另一方的电子元件40与冷却体100抵接接触的散热层10，而不配置对应一方的电子元件40的散热层10的形态时，就能够减少噪声被释放至电子模块的外部。具体来说，在第一电子元件41不具有开关元件而第二电子元件42具有开关元件的情况下，如图1所示，通过采用配置有第一散热层11而不配置有第二散热层12，并且仅第一散热层11与冷却体100抵接接触的形态，就能够防止具有开关元件的第二电子元件42侧与冷却体100之间形成模拟电容(参照图7)。这样，就能够减少噪声被释放至电子模块的外部。另外，在第一电子元件41具有开关元件而第二电子元件42不具有开关元件的情况下，如图2所示，通过采用配置有第二散热层12而不配置有第一散热层11，并且仅第二散热层12与冷却体100抵接接触的形态，就能够防止具有开关元件的第一电子元件41侧与冷却体100之间形成模拟电容。这样，就能够减少噪声被释放至电子模块的外部。
如图10所示，通过将连接体29设置为圆柱形，就能够使线圈70的卷绕变得更加容易，从而简化制造工序，进而期待降低制造成本。
在采用树脂基板部95固定连接体29以及线圈70，具体来说，是在树脂基板部95处埋设连接体29与线圈70的形态的情况下(参照图10)，对于能够在预先将连接体29与线圈70位置对准完毕的状态下来进行电子模块的制造这一点来说，有利于简化制造工序，进而期待降低制造成本。
如图1至图4所示，在采用卷绕有线圈70的连接体29被配置在第一绝缘基板61与第二绝缘基板62之间的形态的情况下，有利于通过该线圈70来降低因配置在第一绝缘基板61侧的第一电子元件41以及配置在第二绝缘基板62侧的第二电子元件42所引发的噪声。
如图6中的右侧所示，在采用卷绕有线圈70的连接体29被配置在导体层20之间，具体来说，在采用卷绕有线圈70的连接体29被配置在第一导体层21与第二导体层22之间的形态的情况下，有利于通过该线圈70来降低因与其靠近的第一电子元件41以及第二电子元件42所引发的噪声。
在该形态下，卷绕有线圈70的连接体29可以对应开关元件配置。此情况下，有利于提升降低因开关元件所引发的噪声的效果。具体来说，配置有开关元件的导体层20与配置有开关元件的导体层20可以通过卷绕有线圈70的连接体29来连接。配置有开关元件的导体层20与配置有非开关元件的电子元件40(例如控制元件)的导体层20也可以通过卷绕有线圈70的连接体29来连接。尤其是在采用配置有开关元件的导体层20与配置有开关元件的导体层20通过卷绕有线圈70的连接体29来连接的形态的情况下，有利于更加直接地利用线圈70来降低因开关元件所引发的噪声。
如图5中的左侧所示，在采用卷绕有线圈70的连接体29被配置在电子元件40与导体层20之间，具体来说，在采用卷绕有线圈70的连接体29被配置在第一电子元件41与第二导体层22之间、以及/或者在采用卷绕有线圈70的连接体29被配置在第二电子元件42与第一导体层21之间的形态的情况下，有利于通过该线圈70来降低因与其靠近的第一电子元件41以及第二电子元件42所引发的噪声。
在该形态下，卷绕有线圈70的连接体29可以对应开关元件配置。此情况下，有利于提升降低因开关元件所引发的噪声的效果。具体来说，开关元件与配置有开关元件的导体层20可以通过卷绕有线圈70的连接体29来连接。开关元件与配置有非开关元件的电子元件40(例如控制元件)的导体层20也可以通过卷绕有线圈70的连接体29来连接。尤其是在采用开关元件与配置有开关元件的导体层20通过卷绕有线圈70的连接体29来连接的形态的情况下，有利于更加直接地利用线圈70来降低因开关元件所引发的噪声。
如图6中的左侧所示，在采用卷绕有线圈70的连接体29被配置在电子元件40之间，具体来说，在采用卷绕有线圈70的连接体29被配置在第一电子元件41与第二电子元件42之间的形态的情况下，有利于通过该线圈70来降低因与其靠近的第一电子元件41以及第二电子元件42所引发的噪声。
在该形态下，卷绕有线圈70的连接体29可以对应开关元件配置。此情况下，有利于提升降低因开关元件所引发的噪声的效果。具体来说，开关元件与开关元件可以通过卷绕有线圈70的连接体29来连接。开关元件与非开关元件的电子元件40(例如控制元件)也可以通过卷绕有线圈70的连接体29来连接。尤其是在采用开关元件与开关元件通过卷绕有线圈70的连接体29来连接的形态的情况下，有利于更加直接地利用线圈70来降低因开关元件所引发的噪声。
与在两个导体层20之间配置卷绕有线圈70的连接体29额形态相比，在采用导体层20与电子元件40通过卷绕有线圈70的连接体29来连接的形态的情况下，则能够更加直接地来降低因开关元件所引发的噪声。另外，与导体层20与电子元件40通过卷绕有线圈70的连接体29来连接的形态相比，在采用在两个电子元件40之间通过卷绕有线圈70的连接体29直接连接的形态的情况下，则能够更加直接地来降低因开关元件所引发的噪声。
如图10所示，在采用在树脂基板部95上配置有控制部80的形态的情况下，由于能够将电子元件40与控制部80设置地非常靠近，因此能够预先降低故障率。另外，通过像这样将控制部80内置在电子模块内，还能够实现智能功率模块(IPM(Intelligent PowerModule))化。
在采用封装部90与树脂基板部95由不同材料来形成的形态的情况下，有利于通过位于内部一侧的树脂基板部95和位于外部一侧的封装部90来发挥不同的功能。例如，即便是在封装部90采用热硬化性树脂的情况下，通过树脂基板部95采用热可塑性树脂来作为材料，就能够期待具有很高的定位精度。也就是说，当树脂基板部95采用热硬化性树脂时，由于在加热前硬度不够充分，因此可能导致线圈70、连接体29、以及封装部80等部件的位置从预先设定的位置上发生偏移。从这一观点来说，当树脂基板部95采用热可塑性树脂时，由于在加热前已具备足够的硬度，因此就能够降低导致线圈70、连接体29、以及封装部80等部件发生偏移的可能性。
如图11所示，也能够采用散热层10具有在面方向上被划分的多个散热层图形15的形态。通过采用这样的散热层图形15，就能够减小散热层的面内方向上的面积，从而减小由冷却体100、散热层10、导体层20、以及绝缘基板60等形成的电容器功能中的电容(电容器的电容)。其结果就是，能够对释放出的噪声进行抑制。另外，当平行板电容器中的电容C被作为公式表示为：C＝εS/d(“S”为平行板的面积、“d”为平行板的间距、“ε”为存在于平行板之间的绝缘体的介电常数)时，通过采用多个散热层图形15，就能够减小“S”的值。在图11中，虽然为第一散热层11具有散热层图形15的形态，但不仅限于此，也可以是第二散热层12具有散热层图形从而取代第一散热层11，或是除了第一散热层11以外，第二散热层12也具有散热层图形。
上述各实施方式、变形例中的记载以及附图中公开的图示仅为用于说明权利要求项中记载的发明的一例，因此权利要求项中记载的发明不受上述实施方式或附图中公开的内容所限定。本申请最初的权利要求项中的记载仅仅是一个示例，可以根据说明书、附图等的记载对权利要求项中的记载进行适宜的变更。
符号说明
10 散热层
15 散热层图形
20 导体层
29 连接体
40 电子元件
41 第一电子元件
42 第二电子元件
51 第一电子单元
52 第二电子单元
60 绝缘基板
61 第一绝缘基板
62 第二绝缘基板
70 线圈
95 树脂基板部

Claims (5)

1.一种电子模块，其特征在于，包括：
第一电子单元，具有：第一绝缘基板、以及经由第一导体层配置在所述第一绝缘基板上的第一开关元件；
第二电子单元，具有：第二绝缘基板、以及经由第二导体层配置在所述第二绝缘基板上的第二开关元件；
连接体，被配置在所述第一电子单元与所述第二电子单元之间；以及
线圈，被卷绕在所述连接体上，
其中，所述第一开关元件经由形成在所述第一绝缘基板上的超级电容器与所述线圈电连接，
所述第二开关元件经由形成在所述第二绝缘基板上的超级电容器与所述线圈电连接。
2.根据权利要求1所述的电子模块，其特征在于：
其中，所述连接体呈圆柱形。
3. 根据权利要求1或2所述的电子模块，其特征在于，还包括：
其中，第一冷却体，被配置为与所述第一绝缘基板的散热层相接触；以及
第二冷却体，被配置为与所述第二绝缘基板的散热层相接触。
4.根据权利要求1或2所述的电子模块，其特征在于：
其中，进一步包括固定所述连接体以及所述线圈的树脂基板部。
5.根据权利要求4所述的电子模块，其特征在于：
其中，在所述树脂基板部上配置有控制所述第一开关元件以及所述第二开关元件的控制部。
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