本發(fā)明涉及一種封裝結構，特別是一種整合功率模塊封裝結構。

背景技術：

因應全球自動化與省電節(jié)能的發(fā)展趨勢，需要調速裝置設備來應用各種場合，故采用變頻驅動器與馬達來達到不同的轉速需求。然而傳統(tǒng)的整合式功率模塊僅整合變頻驅動器的開關模塊以及橋式整流子，對于變頻驅動器其他的元件，如驅動元件并未進行整合。且為了應付現(xiàn)今的工控環(huán)境，常須額外部署檢測元件來對變頻驅動器高/低端電壓電流進行檢測。但，這些元件因隔離需求會造成變頻驅動器體積太大，而不符合現(xiàn)今產品朝微小化、高功率、及高密度等方向發(fā)展的趨勢。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種整合功率模塊封裝結構，用以將檢測元件、驅動元件及開關模塊整合在同一個封裝體內，降低整體體積。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種整合功率模塊封裝結構，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上方且均容置于此空腔中。第一電路基板上設置有一開關模塊。第二電路基板上設置有一高端電流/電壓檢測元件以及一驅動元件。第一引腳、第二引腳和第三引腳設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/電壓檢測元件及開關模塊。第二引腳連接開關模塊。驅動元件通過第三引腳控制開關模塊。

在一實施例中，一低端電流檢測元件設置于第一電路基板上。第一引腳還串連此低端電流檢測元件、開關模塊及高端電流/電壓檢測元件。

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

在一實施例中，還包括一第四引腳，設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。通過第一引腳和第四引腳將串連的低端電流檢測元件、開關模塊以及高端電流/電壓檢測元件連接供電元件的正電壓端。通過第二引腳可將串連的低端電流檢測元件、開關模塊以及高端電流/電壓檢測元件連接供電元件的負電壓端。

在一實施例中，還包括一第五引腳，設置于第二電路基板上。高端電流/電壓檢測元件檢測供電元件并產生一高端電流/電壓檢測信號輸出給第五引腳。

在一實施例中，還包括一第六引腳，設置于第一電路基板上并貫穿該二電路基板。低端電流檢測元件檢測該電元件并產生一低端電流檢測信號輸出給第六引腳。

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

在一實施例中，控制器設置于該第三電路基板上。

在一實施例中，還包括一第七引腳，設置于第二電路基板和第三電路基板間，控制器通過第七引腳控制驅動元件。

本發(fā)明的技術效果在于：

由于本技術方案的整合功率模塊封裝結構，通過堆疊式封裝架構，讓各元件依序設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關模塊外，還可將具關鍵功能的高端電流/電壓檢測元件整合進此封裝結構中，因此具有封裝效益。

以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。

附圖說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明一實施例的整合功率模塊封裝結構剖面圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明一實施例的整合功率模塊封裝結構立體視圖；

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

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

其中，附圖標記

10 整合功率模塊封裝結構

100 殼體

101 空腔

102 側壁

103 支撐部

110 第一電路基板

111 低端電流檢測元件

112 開關模塊

113 銅層

114 陶瓷基板

120 第二電路基板

121 高端電流/電壓檢測元件

122 驅動元件

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

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明的結構原理和工作原理作具體的描述：

為了使本發(fā)明內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施例，圖式中相同的號碼代表相同或相似的元件。但所提供的實施例并 非用以限制本發(fā)明所涵蓋的范圍，而結構運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構，所產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施例中，以避免對本發(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構，除了包括既有的開關模塊外，還將具關鍵功能的電流/電壓檢測元件整合進此封裝結構中，同時采用堆疊式封裝架構，讓各元件依序設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，還額外將一關鍵元件整合進此功率模塊中，具有封裝效益。此外，藉此堆疊式結構，可使得元件間的走線最短，避免過長走線引起的噪音，進而降低噪音干擾。圖1所示為根據(jù)本發(fā)明一實施例的整合功率模塊封裝結構剖面圖。圖2所示為根據(jù)本發(fā)明一實施例的整合功率模塊封裝結構立體視圖。請同時參閱圖1和圖2。整合功率模塊封裝結構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的側壁102，側壁102上可設置突出的支撐部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可通過粘著劑等材料固接于殼體100上。第一電路基板110上設置有一開關模塊112。在一實施例中，開關模塊112可以為IGBT、MOSFET、DIODE等，且開關模塊112可以是單一開關或由多個開關形成不同的連接組合。由于開關模塊112運作時會產生大量的熱量，因此，第一電路基板110較佳地為導熱性良好的基板。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，由于銅為導熱性良好的材料，因此可以快速地將開關模塊112所產生的熱量帶走以散熱。開關模塊112設置于陶瓷基板114的上表面。須注意的是，銅層113的圖案須避開開關模塊112的接腳，以免開關模塊112的接腳通過銅層113導通而造成短路的現(xiàn)象。而第二電路基板120，則位于第一電路基板110的相對上方，第二電路基板120可通過粘著劑等材料固接于側壁102的支撐部103上，藉此種堆疊式結構，可使得第一電路基板 110和第二電路基板120間的元件走線最短，避免過長走線引起的噪音，干擾元件操作。其中第二電路基板120作為驅動基板，其上設置有一高端電流/電壓檢測元件121以及一驅動元件122。高端電流/電壓檢測元件121是設置于正電壓端(+)的檢測元件，其中電流檢測部分可使用一分流(shunt)電阻器進行檢測，而電壓檢測部分可使用正電壓端(+)的電壓檢測電路進行檢測。第二電路基板120可為一多層印刷電路板，通過多層印刷電路板的金屬內連線可以將高端電流/電壓檢測元件121和驅動元件122的信號分別導引至對應的第一引腳131、第二引腳132或第三引腳133，來和第一電路基板110上的開關模塊112進行信號傳遞。

第一引腳131、第二引腳132和第三引腳133則是設置在第一電路基板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/電壓檢測元件121以及第一電路基板110上的開關模塊112。第二引腳132則連接開關模塊112。第二引腳132會凸出于殼體100外以與外部元件進行電性連接。而第一引腳131則不凸出于殼體100。而第三引腳133用以連接驅動元件122和開關模塊112，使得驅動元件122可通過第三引腳133控制開關模塊112。

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

為使供電元件141可對第二電路基板120上的高端電流/電壓檢測元件121，以及第一電路基板110上的低端電流檢測元件111和開關模塊112進行 供電，還會于第二電路基板120和第三電路基板140間設置一第四引腳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的負電壓端(-)。藉此，通過第一引腳131、第二引腳132和第四引腳134可讓第一電路基板110上的低端電流檢測元件111、開關模塊112以及第二電路基板120上的高端電流/電壓檢測元件121連接供電元件141的正電壓端(+)與負電壓端(-)形成一回路，值得一提，上述回路中可包含位于殼體100外的其他儲能元件如電感。因此供電元件141，可循此回路對低端電流檢測元件111、開關模塊112和高端電流/電壓檢測元件121進行供電，其中開關模塊112包括至少一個功率元件。

另一方面，一設置于殼體100外的控制器150可輸出一控制信號，控制驅動元件122通過第三引腳133控制開關模塊112的工作周期，以調整功率模塊的輸出功率。其中控制器150根據(jù)高端電流/電壓檢測元件121檢測供電元件141所產生的一高端電流/電壓檢測信號，或低端電流檢測元件111檢測供電元件141所產生的一低端電流檢測信號，來輸出此控制信號給驅動元件122。因此為使高端電流/電壓檢測元件121產生的高端電流/電壓檢測信號，以及低端電流檢測元件111產生的低端電流檢測信號可傳送給控制器150。于是在第二電路基板120上設置一第五引腳135，以將第二電路基板120上高端電流/電壓檢測元件121產生的高端電流/電壓檢測信號引出提供給控制器150，以及在第一電路基板110上設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上低端電流檢測元件111產生的低端電流檢測信號引出提供給控制器150。

在一實施例中，控制器150可設置在第三電路基板140上。依此，則第五引腳135是設置第二電路基板120和第三電路基板140間，以將第二電路基板120上高端電流/電壓檢測元件121產生的高端電流/電壓檢測信號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上低端電流檢測元件111產生的低端電流檢測信號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輸出的控制信號可傳送給第二基板120上的驅動元件122，因此還于第二電路基板120和第三電路基板140間設置一第七引腳137，于是控制器150即可通過第七引腳137控制驅動元件122，使其 通過第三引腳133控制第一電路基板110上的開關模塊112工作周期，以調整功率模塊10的輸出功率。

依此，本發(fā)明的整合功率模塊封裝結構，通過堆疊式封裝架構，讓各元件依序設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關模塊外，還將具關鍵功能的一高端電流/電壓檢測元件整合進此封裝結構中，因此極具封裝效益。

當然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發(fā)明所附的權利要求的保護范圍。