智能功率模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電子器件技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種智能功率模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]智能功率模塊，即IPM (Intel ligent Power Module)，是一種將電力電子和集成電路技術(shù)結(jié)合的功率驅(qū)動(dòng)類產(chǎn)品。智能功率模塊把功率開關(guān)器件和高壓驅(qū)動(dòng)電路集成在一起，并內(nèi)藏有過電壓、過電流和過熱等故障檢測(cè)電路。智能功率模塊一方面接收MCU的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)后續(xù)電路工作，另一方面將系統(tǒng)的狀態(tài)檢測(cè)信號(hào)送回MCU。與傳統(tǒng)分立方案相比，智能功率模塊以其高集成度、高可靠性等優(yōu)勢(shì)贏得越來越大的市場(chǎng)，尤其適合于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的變頻器及各種逆變電源，是變頻調(diào)速，冶金機(jī)械，電力牽引，伺服驅(qū)動(dòng)，變頻家電的一種理想電力電子器件。
[0003]由于智能功率模塊一般工作在高溫環(huán)境中，長(zhǎng)期高溫環(huán)境會(huì)嚴(yán)重降低智能功率模塊的使用壽命，并且會(huì)影響智能功率模塊性能的穩(wěn)定性。尤其在極端情況下，會(huì)導(dǎo)致智能功率模塊在工作過程中因內(nèi)部器件過熱而失控爆炸，造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。
[0004]智能功率模塊的功率器件在工作時(shí)會(huì)發(fā)出大量的熱，導(dǎo)致功率器件的結(jié)溫很高，雖然電路基板具有散熱作用，但是因?yàn)榻^緣層的存在，導(dǎo)致智能功率模塊的整體熱阻較高。并且，由于電路基板的導(dǎo)熱，使功率器件的熱量傳遞到其他器件中，使其他器件的電參數(shù)發(fā)生不可忽略的溫飄。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題之一。為此，本實(shí)用新型提出了一種智能功率模塊，所述智能功率模塊的功率元件的散熱性好，并且可以避免對(duì)非功率兀件造成熱干擾。
[0006]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的智能功率模塊，包括:散熱器，所述散熱器的上表面形成為平面；絕緣層，所述絕緣層設(shè)在所述散熱器的上表面上；多個(gè)電路布線，多個(gè)所述電路布線間隔開設(shè)在所述絕緣層上；功率元件和非功率元件，所述功率元件和非功率元件分別設(shè)在多個(gè)所述電路布線上，所述功率元件和非功率元件分別通過金屬線與所述電路布線電連接，所述散熱器的下表面形成有與所述功率元件位置對(duì)應(yīng)的散熱區(qū)域，所述散熱區(qū)域設(shè)有散熱褶皺；多個(gè)引腳，多個(gè)所述引腳的一端分別與多個(gè)所述電路布線相連，另一端與外部相連；密封樹脂，所述密封樹脂完全密封多個(gè)所述電路布線，所述密封樹脂覆蓋所述散熱器的上表面和所述散熱區(qū)域之外的區(qū)域。
[0007]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的智能功率模塊，通過在散熱器下表面的與功率元件對(duì)應(yīng)的位置上設(shè)置散熱褶皺，使功率元件的大部分熱量被迅速散出而不傳導(dǎo)到非功率元件，使非功率元件始終工作在低溫環(huán)境中，非功率元件的溫飄極大減小，提高了智能功率模塊電性能和熱穩(wěn)定性，由于散熱器的背面除了設(shè)置散熱褶皺的部分也被密封樹脂密封，大大提高了水密性和氣密性，從而提高智能功率模塊在復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境中的長(zhǎng)期可靠性。
[0008]另外，該結(jié)構(gòu)的智能功率模塊極大地增加了智能散熱模塊的散熱面積，使絕緣層無需使用高導(dǎo)熱材料即可滿足功率元件的散熱要求，制造難度降低，智能功率模塊在應(yīng)用過程中，外部無需再接散熱器，降低了應(yīng)用難度和應(yīng)用成本，提高了裝配品質(zhì)；該種結(jié)構(gòu)在降低成本的同時(shí)提高了可靠性和可制造性，可設(shè)計(jì)成與現(xiàn)行智能功率模塊的功能及引腳兼容，便于智能功率模塊的推廣應(yīng)用。
[0009]另外，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的智能功率模塊，還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0010]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述散熱器為濕式碳素復(fù)合材料功能紙質(zhì)散熱器。
[0011]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述散熱器的表面設(shè)有防水處理層。
[0012]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述散熱器與所述散熱褶皺一體形成。
[0013]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述散熱褶皺包括多個(gè)，多個(gè)所述散熱褶皺之間間隔開設(shè)置。
[0014]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述散熱褶皺包括多個(gè)，多個(gè)所述散熱褶皺之間連續(xù)設(shè)置且任意一個(gè)所述散熱褶皺的外周緣與所述散熱器的下表面的外周緣之間間隔的距離大于1_。
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述散熱區(qū)域形成為突出于所述散熱器的下表面向下延伸的凸臺(tái)，所述散熱褶皺設(shè)在所述散熱區(qū)域的下表面上。
[0016]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述絕緣層為導(dǎo)熱絕緣層，所述導(dǎo)熱絕緣層內(nèi)設(shè)有球形或角狀的二氧化硅、氮化硅和碳化硅中的至少一種。
[0017]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述絕緣層的至少一側(cè)的邊緣設(shè)有多個(gè)焊墊，多個(gè)所述焊墊分別與多個(gè)所述電路布線一體形成。
[0018]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，多個(gè)所述引腳設(shè)在所述電路布線的一側(cè)，多個(gè)所述引腳的一端分別與多個(gè)所述焊墊相連。
[0019]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述引腳為金屬件，所述引腳的表面設(shè)有鎳錫合金層。
[0020]本實(shí)用新型的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。
【附圖說明】
[0021]本實(shí)用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0022]圖1 (A)是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的智能功率模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖1 (B)是圖1 (A)中沿線X-X’的截面圖；
[0024]圖1(C)是根據(jù)本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例的智能功率模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖1 (D)是圖1 (C)中沿線X-X’的截面圖；
[0026]圖1(E)圖1(C)中所示結(jié)構(gòu)的俯視圖，其中去掉了密封樹脂；
[0027]圖2是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的智能功率模塊的制造方法的流程圖；
[0028]圖3(A)是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的智能功率模塊的散熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3 (AA)是圖3 (A)中沿線X_X’的截面圖；
[0030]圖3(B)是圖3 (AA)中增加散熱區(qū)域的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖3(C)是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的智能功率模塊的散熱器上設(shè)置絕緣層和銅箔層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖3(D)是圖3(C)中所示結(jié)構(gòu)中的銅箔層被腐蝕后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖3 (E)是圖3⑶中沿線X-X’的截面圖；
[0034]圖3(F)是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的智能功率模塊的散熱褶皺的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖3(G)是圖3(E)中所示結(jié)構(gòu)裝配散熱褶皺后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖4(A)是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的智能功率模塊的多個(gè)引腳的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖4(B)是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的智能功率模塊的引腳的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖4(C)是根據(jù)本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例的智能功率模塊的引腳的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖5(A)是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的智能功率模塊的電路布線在裝配完成后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖5 (B)是圖5 (A)中所示結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0041]圖6 (A)是圖5(A)中所示結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接工序后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖6(B)是圖6(A)中所示結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0043]圖7是圖6(A)中所示結(jié)構(gòu)添加密封樹脂后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖8是圖7中所示結(jié)構(gòu)進(jìn)行引腳切斷的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0046]下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的智能功率模塊10。
[0047]參照?qǐng)D1 (A)、圖1 (B)和圖1 (C)所示，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的智能功率模塊10包括散熱器17、絕緣層21，多個(gè)電路布線18、功率