TWM495551U - 整合型功率模組 - Google Patents

Description

整合型功率模組

本創作有關於一種整合型功率模組。

一般而言，功率控制器是由控制板、驅動板與功率板所組成。由於控制板、驅動板與功率板三者分離的構造使得控制板、驅動板與功率板均需要有封裝結構，並透過多條訊號排線才得以電性相連接。然而，上述之結構卻會使得功率控制器需要佔用的體積以及訊號線的排線需求增加，而限制了功率控制器的使用載具或機具。舉例來說，體積較大的功率控制器無法使用於輕型載具或小型機具上。此外，功率控制器中各功能板之間的訊號排線容易在震動的環境中脫落而導致暫時性的故障，而限制了功率控制器的使用環境。

根據本創作一實施例中的一種整合型功率模組，此整合型功率模組包含有底板、功率板、外殼構件、驅動板以及蓋板。功率板設置於底板上，且具有複數個功率單元。外殼構件固定於底板上，並與底板夾持功率板，其中外殼構件更包含環形框體、複數個分隔肋以及複數個第一連接端子。環形框體用以將功率板圍繞於環形框體的內部空間中。 所述多個分隔肋係間隔地形成於環形框體的內側壁，藉以夾持功率板並將環形框體的內部空間劃分為複數個子空間。其中，每一個子空間對應有所述多個功率單元其中之一，且上述這些分隔肋所突起的高度小於環形框體的高度。所述多個第一連接端子設置於上述這些分隔肋上，其中每一個第一連接端子的第一端電性連接上述這些功率單元其中之一，其第二端突出於上述這些分隔肋但不超過環形框體。驅動板設置該環形框體內，並抵靠於上述這些分隔肋上。此驅動板具有複數個穿孔與驅動晶片，其中每一個穿孔對應於上述這些第一連接端子其中之一，以容置第一連接端子的第二端，驅動晶片透過上述這些穿孔電性連接每一個第一連接端子的第二端。蓋板設置於驅動板上，並連接環形框體。

以上之關於本創作內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本創作之精神與原理，並且提供本創作之專利申請範圍更進一步之解釋。

1‧‧‧底板

10‧‧‧鎖孔

2‧‧‧功率板

20a~20c‧‧‧功率單元

200‧‧‧功率開關

202_1、202_2‧‧‧第一走線

204_1、204_2‧‧‧第二走線

206_1、206_2‧‧‧第三走線

208、209‧‧‧熱電阻元件

3‧‧‧外殼構件

30‧‧‧環形框體

300‧‧‧鎖孔

31a~31c‧‧‧分隔肋

310‧‧‧貫孔

32a~32c‧‧‧子空間

33、33a~33h‧‧‧第一連接端子

330‧‧‧第一連接端子的第一端

332‧‧‧第一連接端子的第二端

34‧‧‧第一鎖固部

35、35_1~35_3‧‧‧導電部

36‧‧‧第二鎖固部

4‧‧‧驅動板

40‧‧‧穿孔

42‧‧‧驅動晶片

44‧‧‧第二連接端子

46‧‧‧鎖孔

5‧‧‧蓋板

50‧‧‧開口

52‧‧‧鎖孔

6‧‧‧固定元件

第1圖係為根據本創作一實施例之整合型功率模組的立體示意圖。

第2圖係為根據本創作一實施例之整合型功率模組的***圖。

第3圖係為根據本創作一實施例之整合型功率模組拆 除蓋板後的立體示意圖。

第4圖係為根據本創作一實施例之整合型功率模組拆除蓋板以及驅動板後的立體示意圖。

第5圖係為根據本創作一實施例之整合型功率模組中的各跳線連接關係之示意圖。

以下在實施方式中詳細敘述本創作之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本創作之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本創作相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本創作之觀點，但非以任何觀點限制本創作之範疇。

需注意的是，本創作所附圖式均為簡化之示意圖，僅以示意方式說明本創作之基本結構與方法。因此，所顯示之元件並非以實際實施時之數目、形狀、尺寸比例等加以繪製，其實際實施時之規格尺寸實為一種選擇性之設計，且其元件佈局形態可能更為複雜，先予敘明。

請一併參照第1圖、第2圖、第3圖、第4圖以及第5圖，第1圖係為根據本創作一實施例之整合型功率模組的立體示意圖；第2圖係為根據本創作一實施例之整合型功率模組的***圖；第3圖係為根據本創作一實施例之整合型功率模組拆除蓋板後的立體示意圖；第4圖係為根據本創 作一實施例之整合型功率模組拆除蓋板以及驅動板後的立體示意圖；第5圖係為根據本創作一實施例之整合型功率模組中的各跳線連接關係之示意圖。需先一提的是，為了使本創作實施例之整合型功率模組中的各部件更加清楚明確，第2圖與第4圖並未繪示功率板2上的各跳線連接關係之示意圖，而功率板2上的各跳線連接關係之示意圖請參見第5圖。如第1圖與第2圖所示，整合型功率模組主要包括底板1、功率板2、外殼構件3、驅動板4以及蓋板5。以下將分別就整合型功率模組中的各部件作詳細的說明。

底板1用以使功率板2、外殼構件3與驅動板4 設置於其上。於底板1的周邊處開設有複數個鎖孔10，所述多個鎖孔10用以供外殼構件3透過複數個固定元件6而連接於底板1。於實務上，所述多個固定元件6可以為一種螺絲、鉚釘等鎖固元件，而底板1為一種絕緣材質之基板。此外，本創作在此不加以限制所述多個鎖孔10之數目以及所開設的位置。

功率板2設置於底板1上，並具有複數個功率單 元20a、20b以及20c，且此功率板2用以對此整合型功率模組所搭載之機具提供工作電壓。其中，每一個功率單元20具有複數個功率開關(power switch)200、複數個第一走線202、複數個第二走線204以及複數個第三走線206。每一個第三走線206位於其對應的第一走線202與第二走線204之間，且每一個第 三走線206的延伸方向實質上平行於其相鄰的第一走線202與第二走線204。於實務上，功率開關200可以為一種電晶體開關(transistor switch)，而第一走線202、第二走線204與第三走線206係為一種銅箔佈局，此電晶體開關的閘極(或基極)電性連接第三走線206，電晶體開關的汲極(或集極)電性連接第一走線202或第二走線204其中之一，電晶體開關的源極(或射極)電性連接第一走線202或第二走線204其中之另一。

雖然本創作第2圖與第4圖未繪示所述多個功率 開關200與各個走線之間的跳線，然而，在實際的操作中，所述多個第一走線202電性連接這些功率開關200的第一端，所述多個第二走線204電性連接這些功率開關200的第二端，所述多個第三走線206電性連接這些功率開關200的控制端。於本創作實施例中，每一個功率單元20中的所述多個功率開關200平均地設置於此功率單元20中的多個第二走線204上，且任意一個第二走線204較所對應的第一走線202靠近其所對應的子空間32(其說明請參見後述)的中央。值得注意的是，由於每一個第三走線206的延伸方向實質上平行於其相鄰的第一走線202與第二走線204，因此，當功率板2上的功率開關200的控制端電壓與功率開關200的第一端與第二端有電位差時，較不易因為尖端放電效應而導致功率板2損壞。此外，本創作在此不加以限制功率板2上的開關單元20之數目，以及開關單元20中的功率開關200、第一走線202、第二走線204以及第三走線206 之數目。

外殼構件3固定於底板1上，並與底板1夾持功 率板2。於實務上，外殼構件3係為一種一體成型之框架，且此外殼構件3係採用絕緣材料。其中，外殼構件3又可包括有環形框體30、複數個分隔肋31a~31c、複數個第一連接端子33、複數個第一鎖固部34、複數個導電部35以及複數個第二鎖固部36。以下將分別就外殼構件3中的各部件作詳細的說明。

環形框體30用以將功率板2圍繞於環形框體30 的內部空間中，更詳細來說，功率板2被環形框體30所圍繞，且環形框體30所圍繞的面積約等於功率板2的面積。此外，環形框體30的頂部開設有複數個鎖孔300，蓋板5可以透過所述多個鎖孔300而固定於環形框體30上，使得蓋板5可以與環形框體30相連接。本創作在此不加以限制所述多個鎖孔300的數目，以及這些鎖孔300的開設位置。

所述多個分隔肋31a~31c有間隔地形成於環形框 體30的內側壁，這些分隔肋31a~31c用以夾持功率板2並將環形框體30的內部空間劃分為複數個子空間32a~32c，每一個子空間32對應有這些功率單元20a~20c其中之一。更詳細來說，子空間32a對應有功率單元20a，子空間32b對應有功率單元20b，子空間32c對應有功率單元20c。

值得注意的是，這些分隔肋31a~31c所突起的高度 小於環形框體30的高度，亦即這些分隔肋31a~31c自底板1起算的高度小於環形框體30自底板起算的高度。此外，於本創作實施例中，分隔肋31c的其中一側壁與環形框體30其中一面的內側壁相連接，亦即分隔肋31c的其中一側壁貼附於環形框體30其中一面的內側壁上。另外，每一個分隔肋31具有複數個貫孔310，且所述多個貫孔310的數目等於所述多個第一連接端子33的數目，每一個貫孔310用以容置對應的第一連接端子33，並使該第一連接端子33的第一端330與第二端332突出貫孔310。本創作在此不加以限制分隔肋31之數目，以及所分隔出的子空間32之數目，於所屬技術領域具有通常知識者可以依據實際使用需求而逕行設計。

所述多個第一連接端子33設置於這些分隔肋 31a~31c上，每一個第一連接端子33的第二端332(如第5圖所示)用以電性連接上述這些功率單元20a~20c其中之一，每一個第一連接端子33的第一端330(如第5圖所示)用以電性連接驅動板4。於本創作實施例中，第一連接端子33係為一種L形端子，但本創作在此不加以限制第一連接端子33的結構。值得注意的是，當所述多個第一連接端子33設置於這些分隔肋31a~31c上時，這些第一連接端子33的第二端332會突出於這些分隔肋31a~31c，但不會超過環形框體30。此外，於本創作實施例中，所述多個第一連接端子33分別對應地容置於所述多個貫孔310。

所述多個第一鎖固部34形成於環形框體30的內 側壁，這些第一鎖固部34用以提供驅動板4可以鎖固於其上，且每一個第一鎖固部34所突起的高度皆相同，且每一個第一鎖固部34所突起的高度小於環形框體30的高度。換句話說，第一鎖固部34自底板1起算的高度小於環形框體30自底板起算的高度。於本創作實施例中，第一鎖固部34所突起的高度實質上等於所述多個分隔肋31a~31c所突起的高度，換句話說，當驅動板4鎖固於這些第一鎖固部34時，驅動板4的下表面會接觸所述多個分隔肋31a~31c的頂部。本創作在此不加以限制所述多個第一鎖固部34的數目，以及形成在環形框體30之內側壁上的位置。

所述多個導電部35形成於環形框體30的外側 壁，這些導電部35的一端分別電性連接這些功率單元20a~20c其中之一中的其中一組走線，這些導電部35的另一端分別用以輸出這些功率單元20a~20c所產生之電壓。其中，每一個功率單元20對應有三個導電部35，以輸出三種不同電壓位準之電壓。

所述多個第二鎖固部36形成於環形框體30的外 側壁，其設置位置對應於底板1中的多個鎖孔10。藉此，外殼構件3中的多個第二鎖固部36可以對應底板1上的多個鎖孔10，並透過多個固定元件6穿透第二鎖固部36以及對應的鎖孔10，而使得外殼構件3得以固定於底板1上。本創作在此不加以限制所述多個第二鎖固部36的數目，以及形成在環 形框體30之外側壁上的位置，所述多個第二鎖固部36僅需對應於底板1上的多個鎖孔10即可。

驅動板4設置於環形框體30內的容置空間，並 且驅動板4的下表面抵靠於所述多個分隔肋31a~31c上，且此驅動板4具有複數個穿孔40、驅動晶片42、複數個第二連接端子44以及複數個鎖孔46。每一個穿孔40的開設位置對應於所述多個第一連接端子33其中之一的設置位置，以容置第一連接端子33的突出於分隔肋31a~31c的第二端332，且第一連接端子33的第二端332不會突出於驅動板4的表面太多。驅動晶片42可以透過上述這些穿孔40而電性連接每一個第一連接端子33的第二端332。所述多個第二連接端子44設置於驅動板4上，每一個第二連接端子44的第一端電性連接驅動晶片42，而其第二端則穿透蓋板5，並曝露於整合型功率模組外，以電性連接控制板(未繪示於圖式)。所述多個鎖孔46對應於外殼構件3上的第一鎖固部34，這些鎖孔46用以提供驅動板4可以穩固地鎖固於外殼構件3的第一鎖固部34上。本創作在此不加以限制第二連接端子44與所述多個穿孔40的數目，以及此第二連接端子44與驅動晶片42於驅動板4的設置位置。

蓋板5設置於驅動板4上，並連接環形框體30， 以將功率板2以及驅動板4封閉於由底板1、外殼構件3以及蓋板5所形成的容置空間中。此外，蓋板5更具有複數個開口50以及複數個鎖孔52，所述多個開口50用以提供第二連 接端子44的第二端穿透蓋板5，以使第二連接端子44的第二端可以曝露於整合型功率模組的殼體外。所述多個鎖孔52對應於環形框體30頂部的鎖孔300，以供蓋板5可以鎖固於外殼構件3上。本創作在此不加以開口50與鎖孔52的數目，以及開口50與鎖孔52的開設位置。

如第5圖所示，任意一個功率單元20皆包含有 六個功率開關200，兩個第一走線202_1與202_2、兩個第二走線204_1與204_2、兩個第三走線206_1與206_2以及兩個熱電阻元件208與209，而分隔肋31a上設置有複數個第一連接端子33a~33h，其中第三走線206_1位於第一走線202_1與第二走線204_1之間，第三走線206_2位於第一走線202_2與第二走線204_2之間，且第三走線206_1的延伸方向實質上平行於第一走線202_1與第二走線204_1，第三走線206_2的延伸方向實質上平行於第一走線202_2與第二走線204_2，以及第二走線204_1與第二走線204_2分別較其對應的第一走線202_1與第一走線202_2靠近中央處。

於第5圖中，第二走線204_1相鄰第二走線 204_2，且三個功率開關200設置於第二走線204_1上，另外三個功率開關200設置於第二走線204_2上。導電部35_1透過複數條跳線電性連接至第一走線202_1，導電部35_2透過複數條跳線電性連接至第二走線204_1，導電部35_3透過複數條跳線電性連接至第一走線202_2。第一連接端子33a透過 至少一跳線電性連接至第一走線202_1，第一連接端子33b透過至少一跳線電性連接至第三走線206_1，第一連接端子33c透過至少一跳線電性連接至第二走線204_1，第一連接端子33d透過至少一跳線電性連接至熱電阻元件209，第一連接端子33e透過至少一跳線電性連接至熱電阻元件208，第一連接端子33f透過至少一跳線電性連接至第二走線204_2，第一連接端子33g透過至少一跳線電性連接至第三走線206_2，第一連接端子33h透過至少一跳線電性連接至第一走線202_2。其中，電性連接熱電阻元件208與209之第一連接端子33e與33d用以提供整合型功率模組1的溫度量測。

此外，設置於第二走線204_1上的三個功率開關 200分別透過至少一跳線而電性連接至第一走線202_1、第三走線206_1以及第二走線204_2，而於第二走線204_2上的另外三個功率開關200分別透過至少一跳線而電性連接至第一走線202_2與第三走線206_2。本創作在此不加以限制跨接於各走線與各元件之間的跳線之數目。

此外，在實際的應用中，本創作實施例的整合型 功率模組更可以包括有一層絕緣層(未繪示於圖式)，此絕緣層設置於所述多個功率單元20a~20c之上。值得注意的是，此絕緣層的厚度會小於所述多個分隔肋31a~31c所突起的高度，因此，在絕緣層與驅動板4之間會有空隙，以增加整合型功率模組的散熱效果。於實務上，絕緣層可以為一種透明 封膠。

綜合以上所述，本創作實施例提供一種整合型功 率模組，此整合型功率模組透過外殼構件的結構設計，使得功率板與驅動板得以有間隔地設置於外殼構件中，並被底板與蓋板所封閉。此外，外殼構件內側壁所形成的分隔肋之高度低於外殼構件之高度的結構設計，以及第一連接端子突出於分隔肋上之高度小於外殼構件之高度的結構設計，使得驅動板得以穩固地設置在分隔肋的頂部且不會超過外殼構件的容置空間，且第一連接端子得以具有一定的結構強度而不易折斷。

藉此，本創作實施例之整合型功率模組的體積相 較於習知技術中的驅動板與功率板體積的總和小，並且同時兼顧了功率板的散熱需求以及功率板上的功率開關的切換效率，增加了本揭露實施例之整合型功率模組所能搭載的機具種類。此外，經過整合的整合型功率模組僅與控制板之間有排線需求，而於驅動板與功率板之間的排線已經由固定的第一連接端子取代，因此於使用中更不易因為震動導致排線脫落而故障，而增加了本揭露實施例之整合型功率模組所能適用的環境。另外，由於功率板上的電性連接功率開關控制端的走線的延伸方向與相鄰的兩走線實質上互相平行，而避免了直流電源拉線所造成的電感效應，降低了功率板損壞的機率。

雖然本創作以上述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作。在不脫離本創作之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本創作之專利保護範圍。關於本創作所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

1‧‧‧底板

10‧‧‧鎖孔

2‧‧‧功率板

20a~20c‧‧‧功率單元

200‧‧‧功率開關

3‧‧‧外殼構件

30‧‧‧環形框體

300‧‧‧鎖孔

31a~31c‧‧‧分隔肋

310‧‧‧貫孔

32a~32c‧‧‧子空間

33‧‧‧第一連接端子

34‧‧‧第一鎖固部

35‧‧‧導電部

36‧‧‧第二鎖固部

4‧‧‧驅動板

40‧‧‧穿孔

42‧‧‧驅動晶片

44‧‧‧第二連接端子

46‧‧‧鎖孔

5‧‧‧蓋板

50‧‧‧開口

52‧‧‧鎖孔

6‧‧‧固定元件

Claims (13)

1. 一種整合型功率模組，其包含有：一底板；一功率板，設置於該底板上，具有複數個功率單元；一外殼構件，固定於該底板上，並與該底板夾持該功率板，該外殼構件包含有：一環形框體，用以將該功率板圍繞於該環形框體的內部空間；複數個分隔肋，係間隔地形成於該環形框體的內側壁，藉以夾持該功率板並將該環形框體的內部空間劃分為複數個子空間，每一該子空間對應有該些功率單元其中之一，且該些分隔肋所突起的高度小於該環形框體的高度；以及複數個第一連接端子，設置於該些分隔肋上，每一該第一連接端子的第一端電性連接該些功率單元其中之一，其第二端突出於該些分隔肋但不超過該環形框體；一驅動板，設置於該環形框體內，並抵靠於該些分隔肋上，具有複數個穿孔與一驅動晶片，每一該穿孔對應於該些第一連接端子其中之一，以容置該第一連接端子的第二端，該驅動晶片透過該些穿孔電性連接每一該第一連接端子的第二端；以及一蓋板，設置於該驅動板上，並連接該環形框體。
2. 如請求項1所述之整合型功率模組，其中該外殼構件更包括複數個第一鎖固部，該些第一鎖固部形成於該環形框體的內側壁，該些第一鎖固部用以提供該驅動板鎖固於其上，且每一該第一鎖固部所突起的高度小於該環形框體的高度。
3. 如請求項2所述之整合型功率模組，其中該些第一鎖固部所突起的高度實質上等於該些分隔肋所突起的高度。
4. 如請求項1所述之整合型功率模組，其中該蓋板具有至少一開口且該驅動板更具有至少一第二連接端子，該至少一第二連接端子的第一端電性連接該驅動晶片，該至少一第二連接端子的第二端分別穿透對應的該至少一開口而曝露出該整合型功率模組外，以電性連接一控制板。
5. 如請求項1所述之整合型功率模組，其中該整合型功率模組更包括一絕緣層，該絕緣層設置於該些功率單元之上。
6. 如請求項5所述之整合型功率模組，其中該絕緣層的厚度小於該些分隔肋所突起的高度。
7. 如請求項5所述之整合型功率模組，其中該絕緣層係為透明封膠。
8. 如請求項1所述之整合型功率模組，其中該些分隔肋其中之一的側壁與該環形框體其中一面的內側壁相連接。
9. 如請求項1所述之整合型功率模組，其中每一該分隔肋具有複數個貫孔，每一該貫孔用以容置對應的該第一連接端子，並使該第一連接端子的第一端與第二端突出該貫孔。
10. 如請求項1所述之整合型功率模組，其中該外殼構件更包括複數個導電部，該些導電部形成於該環形框體的外側壁，該些導電部分別電性連接該些功率單元其中之一。
11. 如請求項1所述之整合型功率模組，其中該外殼構件更包括複數個第二鎖固部，該些第二鎖固部形成於該環形框體的外側壁，該外殼構件透過該些第二鎖固部而固定於該底板上。
12. 如請求項1所述之整合型功率模組，其中該環形框體的頂部開設有複數個鎖孔，該蓋板透過該些鎖孔而固定於該環形框體上。
13. 如請求項1所述之整合型功率模組，其中每一該功率單元包含有：複數個功率開關；N個第一走線，電性連接該些功率開關的第一端；N個第二走線，電性連接該些功率開關的第二端；以及N個第三走線，電性連接該些功率開關的控制端，第i個第三走線位於第i個第一走線與第i個第二走線之間，且第i個第三走線的延伸方向實質上平行於其相鄰的第i個第一走線與第i個第二走線； 其中，1≦i≦N。