[实用新型]具有汇流排线和陶瓷导热层的功率模块

说明书

本实用新型公开了一种功率模块，供搭配外部变压器运作并调控复数安培的大电流，包括：陶瓷电路板，具有陶瓷导热层，上方设置有电路层；复数裸晶功率元件，具有导热面及导接面，每一裸晶功率元件具有源极、汲极以与闸极；复数输出入汇流排线，供大电流输出入；复数信号汇流排线，平行且位于输入汇流排线在基础面的同一侧，供信号输入；一垂直于基础面且导接外部变压器的导接埠；及封装外壳，覆盖裸晶功率元件、电路层，成形有一开口，供暴露导接埠、电流输出入接脚及信号汇流排线，使行经裸晶功率元件的电流输出入接脚可以垂直于陶瓷导热层释放热能的方向。

技术领域

本实用新型涉及一种功率模块，尤其是一种具有汇流排线和陶瓷导热层的功率模块。

背景技术

所谓功率模块，一般是指将复数功率元件、功率半导体的裸芯片进行共同封装，其中功率半导体以IGBT、MOSFET最为常见。相较于离散配置、个别封装的功率半导体，功率模块提供更大的能量密度，封装整体也能透过额外的设计提高散热效率、降低个别元件故障发生的状况，整体来说可靠性较佳，使用方便。

根据上述能量密度较大的特性，功率模块可应用的范围极为广泛，包含电动车的逆变器、通讯设备、计算机等。其中针对不同的领域，对功率模块的个别需求有所不同：以电动车为例，需要搭载能够处理高电流、高功率、高发热的功率模块设计；如通讯设备来说，则是需要高频率的模块应用；而应用在计算机上，功率模块的发展方向主要是提升整体的运算效能、增进散热表现，以及提升空间配置的利用效率，以达成轻巧、高效能以及散热稳定的优势。

传统的功率模块封装，例如美国专利US10974357揭露了一种特殊的散热设计，如图1所示其模块9内的功率元件90与控制元件92位于不同平面，借此将产热的功率元件90和控制元件92拉开距离，并且避免控制元件92和功率元件90共享一块散热基板94而受高温影响。但此种设计不仅要求上述控制元件92在高度上与功率元件90产生错位、也不能共享电路板，因此会使得模块在空间利用上明显浪费。此外值得注意的是，这种设计理念的功率模块通常难以避免的，会将信号输入端98以及电流输出入端96安排在不同侧，这会造成连接电流输出入端96的外部元件相较于控制信号输入端98更容易受到高温影响。

另一方面，随着模块的控制电路设计越来越复杂，如何妥善安排控制电路与功率单元的相对位置成为一个问题。倘若把控制电路安装在功率单元的周围，则模块在工作时所产生的高温可能会影响到周遭的控制电路；一般驱动信号的输入，如果和功率元件距离太远，也会造成操控的困扰。相较之下，目前3C产品如笔记本电脑等的结构相当强调轻薄短小、便利携带，绝对不能容忍其中的电子装置体积过大，如何适当散热、有效整合电路设计、并且精简整体封装的体积变成一个重要的考虑。

综上所述，为了提升功率模块的空间利用性，以及增加设计上的自由度，本实用新型提出一种特殊的功率模块，使得电、信号的路线与热源路线之间彼此分离，分别从整体封装中相互垂直的两个方向出入，且热源位置也远离信号源，不仅不互相影响，并让平面功率模块能更恰当地安装在例如印刷电路板上，增加功率模块应用在有限面积之可行性，同时能够便于安装与维护。

实用新型内容

针对现有技术的上述不足，根据本实用新型的实施例，希望提供一种具有汇流排线和陶瓷导热层的功率模块，旨在实现如下发明目的：(1)借由将裸晶功率元件安装在陶瓷导热层的电路层上，使得当裸晶功率元件发热时，热源主要集中在陶瓷导热层的一侧导出；(2)透过与汇流排线垂直设置的导接埠，可进行额外输出入信号或量测，增加使用弹性并避免与密集的汇流排线产生混淆；(3)借由远离裸晶功率元件方向导出的输出入汇流排线以及信号汇流排线，可便于集中连接控制电路及输出入电流，并相对远离发热的裸晶功率元件以增进电路操作的可靠性；(4)利用薄型化的模块设计增加整体散热表面积。