智能功率模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及智能功率模塊技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種智能功率模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]智能功率模塊(Intelligent Power Module，簡稱IPM)是一種將電力電子分立器件和集成電路技術(shù)集成在一起的功率驅(qū)動(dòng)器，智能功率模塊包含功率開關(guān)器件和高壓驅(qū)動(dòng)電路，并帶有過電壓、過電流和過熱等故障檢測電路。智能功率模塊的邏輯輸入端接收主控制器的控制信號(hào)，輸出端驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)或后續(xù)電路工作，同時(shí)將檢測到的系統(tǒng)狀態(tài)信號(hào)送回主控制器。相對于傳統(tǒng)分立方案，智能功率模塊具有高集成度、高可靠性、自檢和保護(hù)電路等優(yōu)勢，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)、變頻家電的理想電力電子器件。
[0003]現(xiàn)有的智能功率模塊的電路結(jié)構(gòu)如圖1所示，為了監(jiān)測智能功率模塊100的工作溫度，在智能功率模塊100內(nèi)設(shè)置有熱敏電阻131，熱敏電阻131的一端作為智能功率模塊100的RSl端，熱敏電阻131的另一端作為智能功率模塊100的RS2端。
[0004]參照圖2中所示的現(xiàn)有智能功率模塊的結(jié)構(gòu)、圖3中所示的去除封裝樹脂后的智能功率模塊的仰視圖和圖4中所示的現(xiàn)有智能功率模塊的剖面圖可知:智能功率模塊100包括:電路基板206 ;設(shè)于電路基板206表面上的絕緣層207，以及在絕緣層207上形成的電路布線208 ;被固定在電路布線208上的IGBT管121?126、FRD管111?116、HVIC(HighVoltage Integrated Circuit，高壓集成電路)管101、熱敏電阻131等元器件；連接元器件和電路布線208的金屬線205 ;與電路布線208連接的引腳201 ;電路基板206的至少一面被密封樹脂202密封，為了提高密封性，會(huì)將電路基板206全部密封，為了提高散熱性，會(huì)使電路基板206的背面露出到外部的狀態(tài)下進(jìn)行密封；在此，熱敏電阻131被放置在靠近IGBT管121?126和FRD管111?116的位置。
[0005]雖然用于監(jiān)控智能功率模塊100的熱敏電阻131已經(jīng)放置在盡量接近發(fā)熱元件(即IGBT管121?126和FRD管111?116)的位置，以在整個(gè)智能功率模塊系統(tǒng)過熱時(shí)可以起到保護(hù)作用，但是因?yàn)闊崦綦娮?31仍然與發(fā)熱源間存在距離，導(dǎo)致溫度探測滯后，并且當(dāng)IGBT管121?126和FRD管111?116其中一個(gè)發(fā)生異常而發(fā)熱劇增時(shí)，現(xiàn)行的熱敏電阻布局方式只能對溫度變化的均值進(jìn)行監(jiān)控而無法實(shí)時(shí)檢測到單個(gè)IGBT管或FRD管的發(fā)熱缺陷，從而無法在單個(gè)IGBT管或FRD管出現(xiàn)問題時(shí)提供保護(hù)。而事實(shí)上，當(dāng)前智能功率模塊100的失效，往往是因?yàn)閱蝹€(gè)IGBT管或FRD管的異常引起，由于單個(gè)IGBT管或FRD管的異常無法及時(shí)被發(fā)現(xiàn)并使智能功率模塊停止工作，而導(dǎo)致二次、三次破壞的發(fā)生，從而表現(xiàn)為整個(gè)智能功率模塊系統(tǒng)的失效，智能功率模塊100的失控有可能引發(fā)爆炸等嚴(yán)重事故，并且，整個(gè)智能功率模塊100經(jīng)二次、三次破壞后的失效，會(huì)導(dǎo)致失效模式追溯困難，難以定位失效點(diǎn)和改進(jìn)方案，對于智能功率模塊100的持續(xù)改善極為不利。
[0006]此外，因?yàn)镮GBT管121?126和FRD管111?116被直接配置在電路布線208上，所以IGBT管121?126和FRD管的熱容很小，在變頻洗衣機(jī)等需要承受瞬間大電流脈沖的應(yīng)用場合，很容易造成瞬間發(fā)熱過高而影響IGBT管121?126和FRD管111?116的壽命。
[0007]再次，現(xiàn)行的智能功率模塊制造方法，對于IGBT管121?126和FRD管111?116的定位并未特殊處理，在加熱固定時(shí)容易產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)、起翹等情況，使智能功率模塊100的發(fā)熱部件的實(shí)際布局與設(shè)計(jì)布局存在差異，影響了智能功率模塊100的熱量分布，使現(xiàn)行智能功率模塊的熱量分布差異較大，造成某些智能功率模塊產(chǎn)品的實(shí)際工作壽命遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)工作壽命。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型旨在至少解決上述現(xiàn)有技術(shù)或相關(guān)技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。
[0009]為此，本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于提出了一種新的智能功率模塊，能夠?qū)χ悄芄β誓K的各部分溫度進(jìn)行有效地監(jiān)測，并且也能夠在智能功率模塊出現(xiàn)溫度異常時(shí)準(zhǔn)確定位到失效點(diǎn)，避免了現(xiàn)有技術(shù)中僅設(shè)置一個(gè)熱敏電阻而無法對智能功率模塊的溫度進(jìn)行有效監(jiān)測的問題。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面的實(shí)施例，提出了一種智能功率模塊，包括:三相上橋臂電路和三相下橋臂電路，所述三相上橋臂電路中的每一相上橋臂電路和所述三相下橋臂電路中的每一相下橋臂電路均包括功率開關(guān)管和二極管；溫度檢測元件，所述每一相上橋臂電路所在的位置和所述每一相下橋臂電路所在的位置均設(shè)置有一個(gè)所述溫度檢測元件。
[0011]根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的智能功率模塊，通過在每一相上橋臂電路所在的位置和每一相下橋臂電路所在的位置均設(shè)置一個(gè)溫度檢測元件，使得設(shè)置的每個(gè)溫度檢測元件均能夠?qū)λ谖恢锰幍陌l(fā)熱器件(即功率開關(guān)管和二極管)的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，進(jìn)而能夠?qū)χ悄芄β誓K的各部分溫度進(jìn)行有效地監(jiān)測，并且也能夠在智能功率模塊出現(xiàn)溫度異常時(shí)準(zhǔn)確定位到失效點(diǎn)，避免了現(xiàn)有技術(shù)中僅設(shè)置一個(gè)熱敏電阻而無法對智能功率模塊的溫度進(jìn)行有效監(jiān)測的問題。
[0012]其中，功率開關(guān)管可以是IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣棚.雙極型晶體管)。
[0013]根據(jù)本實(shí)用新型的上述實(shí)施例的智能功率模塊，還可以具有以下技術(shù)特征:
[0014]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述溫度檢測元件包括熱敏電阻。
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，還包括:基板，所述基板上依次設(shè)置有第一絕緣層和第一電路布線；散熱片，多個(gè)所述散熱片分別設(shè)置在所述第一電路布線的指定位置，所述每一相上橋臂電路中的功率開關(guān)管和二極管設(shè)置在一個(gè)所述散熱片上，和/或所述每一相下橋臂電路中的功率開關(guān)管和二極管設(shè)置在一個(gè)所述散熱片上；其中，所述每一相上橋臂電路和所述每一相下橋臂電路中的功率開關(guān)管和二極管通過所述第一電路布線進(jìn)行電連接。
[0016]根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的智能功率模塊，通過在基板上設(shè)置第一絕緣層和第一電路布線，并將散熱片設(shè)置在第一電路布線上，將功率開關(guān)管和二極管設(shè)置在散熱片上，使得能夠?qū)β书_關(guān)管和二極管進(jìn)行有效地散熱，避免了現(xiàn)有技術(shù)中直接將功率開關(guān)管和二極管配置在電路布線上導(dǎo)致在瞬間產(chǎn)生較大電流而發(fā)熱過高對功率開關(guān)管和二極管的使用壽命造成影響。
[0017]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，還包括:引腳，設(shè)置在所述基板上并與所述第一電路布線電連接。
[0018]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述散熱片上設(shè)置有第一定位凹槽、第二定位凹槽，所述每一相上橋臂電路中的功率開關(guān)管和二極管分別設(shè)置在所述第一定位凹槽內(nèi)和所述第二定位凹槽內(nèi)，和/或所述每一相下橋臂電路中的功率開關(guān)管和二極管分別設(shè)置在所述第一定位凹槽內(nèi)和所述第二定位凹槽內(nèi)；所述散熱片上還設(shè)置有第三定位凹槽，所述溫度檢測元件設(shè)置在所述第三定位凹槽內(nèi)。
[0019]根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的智能功率模塊，通過設(shè)置第一定位凹槽、第二定位凹槽和第三定位凹槽，使得能夠?qū)β书_關(guān)管、二極管和溫度檢測元件進(jìn)行有效固定，避免由于電子元器件轉(zhuǎn)動(dòng)、起翹導(dǎo)致智能功率模塊的實(shí)際布局與設(shè)計(jì)布局存在差異而影響智能功率模塊的熱量分布。
[0020]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述散熱片的表面形成有第二絕緣層，所述第二絕緣層形成所述第一定位凹槽、所述第二定位凹槽和所述第三定位凹槽。
[0021]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述第二絕緣層上設(shè)置有第二電路布線，所述溫度檢測元件配置在所述第二電路布線上，并與所述第二電路布線電連接。
[0022]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述基板上的電子元件通過密封膠進(jìn)行封裝。
[0023]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述每一相上橋臂電路包括:第一功率開關(guān)管和第一二極管，所述第一二極管的陽極連接至所述第一功率開關(guān)管的發(fā)射極，所述第一二極管的陰極連接至所述第一功率開關(guān)管的集電極，所述第一功率開關(guān)管的集電極連接至所述智能功率模塊的高電壓輸入端，所述第一功率開關(guān)管的基極作為所述每一相上橋臂電路的輸入端。
[0024]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述每一相下橋臂電路包括:第二功率開關(guān)管和第二二極管，所述第二二極管的陽極連接至所述第二功率開關(guān)管的發(fā)射極，所述第二二極管的陰極連接至所述第二功率開關(guān)管的集電極，所述第二功率開關(guān)管的集電極連接至對應(yīng)的上橋臂電路中的所述第一二極管的陽極，所述第二功率開關(guān)管的基極作為所述每一相下橋臂電路