智能功率模块和电力电子设备的制作方法

本实用新型涉及智能功率模块技术领域，具体而言，涉及一种智能功率模块和一种电力电子设备。

背景技术：

智能功率模块，即IPM(Intelligent Power Module)，是一种将电力电子和集成电路技术结合的功率驱动器件(Deriver Integrated Circuit，即Driver IC)。由于具有高集成度、高可靠性等优势，智能功率模块赢得越来越大的市场，尤其适合于驱动电机的变频器及各种逆变电源，是变频调速、冶金机械、电力牵引、伺服驱动和变频家电常用的电力电子器件。

以碳化硅和氮化镓为代表的宽禁带材料应用到半导体器件中，尤其是电力电子设备的驱动芯片(Deriver Integrated Circuit，即Driver IC)中，由于其禁带宽度和击穿场强远高于硅材料半导体器件。

相关技术中，为了屏蔽电磁信号对智能功率模块(或简称为控制芯片)的干扰，在衬底两侧通常设置有电气连通到所述一个或者多个控制芯片的各种电气元件和互连线，并且为了进一步有效屏蔽EMI(Electro-Magnetic Interference，电磁干扰)，已经提出在控制芯片周围延伸并且置于散热结构与衬底之间的结构，由于提供了适合的连接和布线，从而实现了对半导体器件或者电子封装的EMI屏蔽。

在上述相关技术中，提出了用于电子封装或半导体器件的各种类型的EMI屏蔽或相似类型的EMI保护结构，能够有效地保护或屏蔽器件免受电磁干扰影响。但是，上述控制芯片通常为单点接地，但是对于线宽极小的电路布线层而言，例如微米级别或纳米级别的铜箔层刻蚀形成的电路布线层，仅采用单点接地会产生较大的寄生电感，引入严重的EMI干扰。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本实用新型的一个目的在于提出了一种智能功率模块。

本实用新型的另一个目的在于提出了一种智能功率模块的制备方法。

本实用新型的另一个目的在于提出了一种电力电子设备。

为实现上述目的，根据本实用新型的第一方面的实施例，提出了一种智能功率模块，包括：金属基板，金属基板的正侧的指定区域设有绝缘层，电路布线层的底侧面粘附于绝缘层，以电隔离于金属基板；多条金属连线，分别设于电路布线层的地线端和金属基板的指定接地端之间。

根据本实用新型的实施例的智能功率模块，通过在电路布线层的地线端和金属基板的指定接地端之间设置多条金属连线，其中，金属基板不仅具备高的散热效率，并且具备较好的电磁屏蔽特性，而对于线宽小的电路布线层而言，通过设置多条金属连线实现了多点接地，进而减小寄生电感效应，继而减少引入EMI干扰，提升了智能功率模块的可靠性和抗干扰性。

根据本实用新型的上述实施例的智能功率模块，还可以具有以下技术特征：

优选地，多条金属连线还包括：第一类邦定线，连接在指定的功率器件和金属基板的指定接地端之间。

优选地，多条金属连线还包括：第二类邦定线，连接在指定的功率器件和电路布线层的地线端之间。

根据本实用新型的实施例的智能功率模块，通过设置第二类邦定线，连接在指定的功率器件和电路布线层的地线端之间，也即功率器件先连接至电路布线层的地线端，再由电路布线层与金属基板之间的金属连线接地，减小了功率器件接地的邦线难度和工艺复杂度。

优选地，第二类邦定线为一根或多根金属连线。

根据本实用新型的实施例的智能功率模块，通过设置第二类邦定线为多根金属连线，实现了功率器件的多点接地，降低了引入的EMI干扰。

优选地，还包括：封装外壳，包覆于金属基板的正侧，以对功率器件和电路布线层进行封装。

根据本实用新型的实施例的智能功率模块，通过设置封装外壳包覆于金属基板的正侧，对功率器件和电路布线层实现了隔离封装，一般封装外壳选用树脂材料。

优选地，封装外壳中设有角型和/或球型的散热颗粒。

根据本实用新型的实施例的智能功率模块，通过在封装外壳中设置角型和/或球型的散热颗粒，提高了封装壳体的散热效率，尤其是对于金属基板正侧的功率器件而言，可以通过封装壳体散热，以及通过金属基板散热，降低了功率器件热击穿的概率。

优选地，封装外壳完全包覆金属基板。

根据本实用新型的实施例的智能功率模块，通过设置封装外壳完全包覆金属基板，提升了智能功率模块的抗干扰特性，也即进行电信号处理和传输的部件完全包覆于封装外壳的内部。

优选地，封装外壳半包覆金属基板，以暴露出金属基板的背侧。

根据本实用新型的实施例的智能功率模块，通过将金属基板的背侧暴露出封装外壳外，可以提高智能功率模块的散热效率，其中，由于金属基板本身具备电磁屏蔽特性，因此，即使将金属基板暴露于封装外壳外侧，也不会引入EMI干扰。

优选地，还包括：金属基板为指定厚度的铝基板或铜基板。

根据本实用新型的实施例的智能功率模块，通过设置金属基板为指定厚度的铝基板或铜基板，一方面，铝基板或铜基板的制备兼容于标准CMOS工艺或其他先进的集成电路加工工艺，适用于上述智能功率模块的批量生产，另一方面，铜基板和铝基板均具备高的散热特性，有助于提高智能功率模块的散热效率。

优选地，还包括：电路布线层为图形化的铜箔层。

根据本实用新型的第二方面的实施例，提出了一种电力电子设备，包括如上述第一方面中的任一项的智能功率模块。

优选地，电力电子设备为空调器。

根据本实用新型的第三方面的实施例，提出了一种智能功率模块的制备方法，包括：在金属基板上依次形成绝缘层、电路布线层和功率器件；对绝缘层进行图形化刻蚀，以暴露出金属基板上的指定接地端；在电路布线层的地线端和金属基板的指定接地端之间形成多条金属连线。

根据本实用新型的实施例的智能功率模块的制备方法，通过在电路布线层的地线端和金属基板的指定接地端之间设置多条金属连线，其中，金属基板不仅具备高的散热效率，并且具备较好的电磁屏蔽特性，而对于线宽小的电路布线层而言，通过设置多条金属连线实现了多点接地，进而减小寄生电感效应，继而减少引入EMI干扰，提升了智能功率模块的可靠性和抗干扰性。

优选地，还包括：在指定的功率器件和金属基板的指定接地端之间形成至少一条金属连线。

优选地，还包括：在电路布线层的地线端和指定的功率器件之间形成至少一条金属连线。

根据本实用新型的实施例的智能功率模块的制备方法，通过在电路布线层的地线端和指定的功率器件之间形成至少一条金属连线，也即功率器件先连接至电路布线层的地线端，再由电路布线层与金属基板之间的金属连线接地，减小了功率器件接地的邦线难度和工艺复杂度。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本实用新型的实施例的智能功率模块的实施例一的示意图；

图2示出了根据本实用新型的实施例的智能功率模块的实施例二的示意图；

图3示出了根据本实用新型的实施例的智能功率模块的实施例三的示意图；

图4示出了根据本实用新型的实施例的智能功率模块的实施例三的示意图；

图5示出了根据本实用新型的实施例的智能功率模块的制备方法的示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图1示出了根据本实用新型的实施例的智能功率模块的实施例一的示意图。

图2示出了根据本实用新型的实施例的智能功率模块的实施例二的示意图。

图3示出了根据本实用新型的实施例的智能功率模块的实施例三的示意图。

图4示出了根据本实用新型的实施例的智能功率模块的实施例三的示意图。

下面结合图1至图4对根据本实用新型的智能功率模块的多种实施例进行说明。

如图1至图4所示，根据本实用新型的实施例的智能功率模块，包括：金属基板106，金属基板106的正侧106A的指定区域设有绝缘层108，电路布线层102的底侧面粘附于绝缘层108，以电隔离于金属基板106；设于电路布线层102的地线端和金属基板106的指定接地端之间的多条金属连线110。

根据本实用新型的实施例的智能功率模块，通过在电路布线层102的地线端和金属基板106的指定接地端之间设置多条金属连线110，其中，金属基板106不仅具备高的散热效率，并且具备较好的电磁屏蔽特性，而对于线宽小的电路布线层102而言，通过设置多条金属连线110实现了多点接地，进而减小寄生电感效应，继而减少引入EMI干扰，提升了智能功率模块的可靠性和抗干扰性。

其中，功率器件104通过焊接层116粘附至电路布线层，以实现电连接。

根据本实用新型的上述实施例的智能功率模块的金属连线还包括以下实施方式：

实施例一：

如图1所示，多条金属连线还包括：第二类邦定线114，连接在指定的功率器件104和电路布线层102的地线端之间。

根据本实用新型的实施例的智能功率模块，通过设置第二类邦定线114，连接在指定的功率器件104和电路布线层102的地线端之间，也即功率器件104先连接至电路布线层102的地线端，再由电路布线层102与金属基板106之间的金属连线接地，减小了功率器件104接地的邦线难度和工艺复杂度。

实施例二：

如图2所示，在图1所示的实施例一的结构基础上，多条金属连线还包括：第一类邦定线112，连接在指定的功率器件104和金属基板106的指定接地端之间。

优选地，第二类邦定线114为一根或多根金属连线。

根据本实用新型的实施例的智能功率模块，通过设置第二类邦定线114为多根金属连线，实现了功率器件104的多点接地，降低了引入的EMI干扰。

优选地，还包括：封装外壳118，包覆于金属基板106的正侧106A，以对功率器件104和电路布线层102进行封装。

根据本实用新型的实施例的智能功率模块，通过设置封装外壳118包覆于金属基板106的正侧106A，对功率器件104和电路布线层102实现了隔离封装，一般封装外壳118选用树脂材料。

优选地，封装外壳118中设有角型和/或球型的散热颗粒。

根据本实用新型的实施例的智能功率模块，通过在封装外壳118中设置角型和/或球型的散热颗粒，提高了封装壳体的散热效率，尤其是对于金属基板106正侧的功率器件104而言，可以通过封装壳体散热，以及通过金属基板106散热，降低了功率器件104热击穿的概率。

在上述实施例一和实施例二的结构基础上，根据本实用新型的实施例的智能功率模块至少包括以下封装方式：

实施例三：

如图3所示，封装外壳118完全包覆金属基板106。

根据本实用新型的实施例的智能功率模块，通过设置封装外壳118完全包覆金属基板106，提升了智能功率模块的抗干扰特性，也即进行电信号处理和传输的部件完全包覆于封装外壳118的内部。

实施例四：

如图4所示，封装外壳118半包覆金属基板106，以暴露出金属基板106的背侧106B。

根据本实用新型的实施例的智能功率模块，通过将金属基板106的背侧106B暴露出封装外壳118外，可以提高智能功率模块的散热效率，其中，由于金属基板106本身具备电磁屏蔽特性，因此，即使将金属基板106暴露于封装外壳118外侧，也不会引入EMI干扰。

优选地，还包括：金属基板106为指定厚度的铝基板或铜基板。

根据本实用新型的实施例的智能功率模块，通过设置金属基板106为指定厚度的铝基板或铜基板，一方面，铝基板或铜基板的制备兼容于标准CMOS工艺或其他先进的集成电路加工工艺，适用于上述智能功率模块的批量生产，另一方面，铜基板和铝基板均具备高的散热特性，有助于提高智能功率模块的散热效率。

优选地，还包括：电路布线层102为图形化的铜箔层。

图5示出了根据本实用新型的实施例的智能功率模块的制备方法的示意图。

如图5所示，根据本实用新型的实施例的智能功率模块的制备方法，包括：步骤502，在金属基板上依次形成绝缘层、电路布线层和功率器件；步骤504，对绝缘层进行图形化刻蚀，以暴露出金属基板上的指定接地端；步骤506，在电路布线层的地线端和金属基板的指定接地端之间形成多条金属连线。

根据本实用新型的实施例的智能功率模块的制备方法，通过在电路布线层的地线端和金属基板的指定接地端之间设置多条金属连线，其中，金属基板不仅具备高的散热效率，并且具备较好的电磁屏蔽特性，而对于线宽小的电路布线层而言，通过设置多条金属连线实现了多点接地，进而减小寄生电感效应，继而减少引入EMI干扰，提升了智能功率模块的可靠性和抗干扰性。

优选地，还包括：在指定的功率器件和金属基板的指定接地端之间形成至少一条金属连线。

优选地，还包括：在电路布线层的地线端和指定的功率器件之间形成至少一条金属连线。

根据本实用新型的实施例的智能功率模块的制备方法，通过在电路布线层的地线端和指定的功率器件之间形成至少一条金属连线，也即功率器件先连接至电路布线层的地线端，再由电路布线层与金属基板之间的金属连线接地，减小了功率器件接地的邦线难度和工艺复杂度。

以上结合附图详细说明了本实用新型的技术方案，考虑到相关技术中提出的如何提高智能功率模块的抗干扰能力和散热效率的技术问题，本实用新型提出了一种智能功率模块、电力电子设备和智能功率模块的制备方法，通过在电路布线层的地线端和金属基板的指定接地端之间设置多条金属连线，其中，金属基板不仅具备高的散热效率，并且具备较好的电磁屏蔽特性，而对于线宽小的电路布线层而言，通过设置多条金属连线实现了多点接地，进而减小寄生电感效应，继而减少引入EMI干扰，提升了智能功率模块的可靠性和抗干扰性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。