高散热智能功率模块的制作方法

1.本实用新型涉及功率模块领域，特别是涉及一种高散热智能功率模块。


背景技术：

2.智能功率模块(intelligent power module)，简称ipm，是内部集成了逻辑、控制、检测和保护电路的一种先进的功率开关器件，其通过将特定功能的芯片与电子器件集成，封装在一个绝缘外壳中，形成相对独立的，具有一定功能的模块。
3.目前的ipm内包含ic芯片和功率芯片两部分，其中功率芯片可以是igbt+frd、可以是mos管、可以为rc
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igbt三种类型，为了获得良好的散热性能，功率芯片一般会焊接在陶瓷基板上，而ic芯片存在有多个金属触点，各金属触点距离过于紧密，现有的机械冲压工艺无法制作出如此高密度的铜引脚，因此需要使用pcb进行转换，具体地，将ic芯片焊接在pcb上，再将pcb与陶瓷基板电连接，外部的控制侧引脚焊接在pcb上，但是由于控制侧引脚数量多，在回流焊过程中容易导致个别控制侧引脚脱焊从而导致模块失效，而且，由于ipm内部包含有pcb，会压缩陶瓷基板的使用尺寸，从而会影响ipm的散热效果。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种高散热智能功率模块，能够确保控制侧引脚与ic芯片有效连接，同时能够避免因陶瓷基板被压缩而导致散热不佳的问题。
5.本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
6.一种高散热智能功率模块，包括：
7.绝缘胶块；
8.陶瓷基板，所述陶瓷基板包括陶瓷体、焊接铜层及散热铜层，所述焊接铜层设置于所述陶瓷体的一侧面上，且所述焊接铜层及所述陶瓷体均位于所述绝缘胶块内，所述散热铜层设置于所述陶瓷体的另一侧面上，且所述散热铜层部分位于所述绝缘胶块内；
9.功率组件，所述功率组件包括功率芯片、ic芯片、功率引脚、控制引脚及金属键合线，所述功率芯片及所述ic芯片间隔设置于所述焊接铜层上，所述功率引脚设置于所述焊接铜层上，且所述功率引脚部分位于所述绝缘胶块内，所述控制引脚部分容置于所述绝缘胶块外，所述金属键合线分别与所述控制引脚及所述焊接铜层连接。
10.在其中一个实施例中，所述散热铜层远离所述陶瓷体的那一侧面与所述绝缘胶块的外侧壁相重合。
11.在其中一个实施例中，所述散热铜层的厚度大于所述焊接铜层的厚度。
12.在其中一个实施例中，所述散热铜层的厚度为0.4mm～0.8mm。
13.在其中一个实施例中，所述绝缘胶块为环氧树脂绝缘胶块。
14.在其中一个实施例中，所述控制引脚位于所述绝缘胶块内的端部上设置有固定台阶，所述固定台阶与所述金属键合线连接。
15.在其中一个实施例中，所述功率芯片及所述ic芯片分别焊接于所述焊接铜层上。
16.在其中一个实施例中，所述功率引脚包括焊接杆、延伸杆及支撑杆，所述延伸杆部分容置于所述绝缘胶块内，所述焊接杆的一端与所述延伸杆连接，所述焊接杆的另一端焊接于所述焊接铜层上，所述支撑杆与所述延伸杆连接。
17.在其中一个实施例中，所述焊接杆、所述延伸杆及所述支撑杆为一体成型结构。
18.与现有技术相比，本实用新型至少具有以下优点：
19.本实用新型的高散热智能功率模块，包括绝缘胶块、陶瓷基板及功率组件，陶瓷基板包括陶瓷体、焊接铜层及散热铜层，焊接铜层设置于陶瓷体的一侧面上，且焊接铜层及陶瓷体均位于绝缘胶块内，散热铜层设置于陶瓷体的另一侧面上，且散热铜层部分位于绝缘胶块内，功率组件包括功率芯片、ic芯片、功率引脚、控制引脚及金属键合线，功率芯片及ic芯片间隔设置于焊接铜层上，功率引脚设置于焊接铜层上，且功率引脚部分位于绝缘胶块内，控制引脚部分容置于绝缘胶块外，金属键合线分别与控制引脚及焊接铜层连接，通过将ic芯片直接焊接到陶瓷基板的焊接铜层上，以使得产生的热量能够快速通过散热铜层散发，提高散热效果，而且控制引脚利用金属键合线连接至焊接铜层上，避免因回流焊而出现的脱焊问题，提高模块的质量。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
21.图1为本实用新型的一实施方式的高散热智能功率模块的结构示意图；
22.图2为图1所示的高散热智能功率模块的剖面结构示意图；
23.图3为本实用新型的一实施方式的控制引脚的结构示意图。
具体实施方式
24.为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。
25.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
26.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
27.需要说明的是，本文所使用关于元件与另一个元件“连接”的相关表述，也表示元
件与另一个元件“连通”，流体可以在两者之间进行交换连通。
28.请参阅图1及图2，一种高散热智能功率模块10，包括绝缘胶块100、陶瓷基板200及功率组件300，陶瓷基板200包括陶瓷体210、焊接铜层220及散热铜层230，焊接铜层220设置于陶瓷体210的一侧面上，且焊接铜层220及陶瓷体210均位于绝缘胶块100内，散热铜层230设置于陶瓷体210的另一侧面上，且散热铜层230部分位于绝缘胶块100内，功率组件300包括功率芯片310、ic芯片320、功率引脚330、控制引脚340及金属键合线350，功率芯片310及ic芯片320间隔设置于焊接铜层220上，功率引脚330设置于焊接铜层220上，且功率引脚330部分位于绝缘胶块100外，控制引脚340部分容置于绝缘胶块100内，金属键合线350分别与控制引脚340及焊接铜层220连接。
29.需要说明的是，陶瓷基板200及功率组件300位于绝缘胶块100内，具体地，陶瓷基板200为三层体结构，亦即中间层为陶瓷体210，位于陶瓷体210的一侧面上为焊接铜层220，位于陶瓷体210的另一侧面上为散热铜层230，其中，焊接铜层220、陶瓷体210、散热铜层230为一体成型结构，需要注意的是，焊接铜层220及陶瓷体210均位于绝缘胶块100内，而散热铜层230部分位于绝缘胶块100内，例如，散热铜层230远离陶瓷体210的那一侧面位于绝缘胶块100外；进一步地，功率芯片310设置在焊接铜层220上，例如，功率芯片310可以焊接在焊接铜层220上，其中，功率芯片310可以是igbt芯片和frd芯片的组合，分别将igbt芯片和frd芯片含在焊接铜层220上，需要注意的是，焊接铜层220上设置有多个铜线路，然后将功率芯片310焊接在铜线路上即可，进一步地，ic芯片320也焊接在焊接铜层220的铜线路上，需要注意的是，ic芯片320焊接的铜线路与功率芯片310的铜线路并不一致，而且，ic芯片320和功率芯片310之间设置有间隔；进一步地，功率引脚330一端焊接在焊接铜层220上，功率引脚330的另一端则位于绝缘胶块100外，控制引脚340则部分容置在绝缘胶块100内，然后利用金属键合线350将控制引脚340和焊接铜层220连接；一实施方式中，绝缘胶块100为环氧树脂绝缘胶块，例如，可以将陶瓷基板200及功率组件300组装完毕后，利用注塑方法将环氧树脂包覆陶瓷基板200及功率组件300，从而实现绝缘胶块100、陶瓷基板200及功率组件300一体成型结构，如此，能够防止外部的水汽等对陶瓷基板200及功率组件300损坏，提高防护力度。
30.下面对本技术的高散热智能功率模块10的效果进行说明，通过将ic芯片320直接焊接在焊接铜层220上，而不是像传统的将ic芯片焊接在pcb上，再将pcb连接到焊接铜层220，如此，由于ic芯片320直接与焊接铜层220连接，因此，ic芯片320上产生的热量能够直接传导到陶瓷体210上，进而经散热铜层230散发到外界空气中，由于提高了热量的传导效率，因此，本技术的高散热智能功率模块10的散热效果更佳；进一步地，由于控制引脚340是利用金属键合线350连接至焊接铜层220上，取消了使用pcb作为中转连接件，因此，能够避免因回流焊而导致的控制引脚脱焊的问题；进一步地，由于省去了pcb作为中转板，因此，能够降低pcb的投入，在一定程度上节省了成本，而且，在组装时，省去pcb，能够减少组装工序，使得组装效率得到提高。
31.请再次参阅图1及图2，一实施方式中，为了使得高散热智能功率模块10的尺寸更加紧凑，散热铜层230远离陶瓷体210的那一侧面与绝缘胶块110的外侧壁相重合。
32.需要说明的是，散热铜层230部分位于绝缘胶块100内，亦即，散热铜层230部分会位于绝缘胶块100外，因此，使得散热铜层230远离陶瓷体210的那一侧面与绝缘胶块100的
外侧壁相重合，使得散热铜层230能够不影响散热效果的同时，能够和绝缘胶块100齐平，因此外观更好看。
33.请再次参阅图2，一实施方式中，散热铜层230的厚度d大于焊接铜层220的厚度e。需要说明的是，为了提高散热铜层230的散热效果，将散热铜层230的厚度d设置为大于焊接铜层220的厚度e，如此，热量能够更好地在散热铜层230上传导，从而提高散热效果；一实施方式中，散热铜层230的厚度d为0.4mm～0.8mm，例如，散热铜层230的厚度还可以是0.5mm，或者0.6mm，或者0.7mm。
34.请参阅图2及图3，一实施方式中，控制引脚340位于绝缘胶块100内的端部上设置有固定台阶341，固定台阶341与金属键合线350连接。
35.需要说明的是，在控制引脚340的端部上设置固定台阶341，然后金属键合线350与固定台阶341连接，通过设置固定台阶341，能够使得金属键合线350可以更好地与控制引脚340实现连接，一实施方式中，金属键合线350为键合金线，也可以为键合银线。
36.请再次参阅图2，一实施方式中，功率引脚330包括焊接杆331、延伸杆332及支撑杆333，延伸杆332部分容置于绝缘胶块100内，焊接杆331的一端与延伸杆332连接，焊接杆331的另一端焊接于焊接铜层220上，支撑杆333与延伸杆332连接。
37.需要说明的是，将功率引脚330设置为焊接杆331、延伸杆332及支撑杆333三段连接结构，而且焊接杆331、延伸杆332及支撑杆333的接驳位置处均设置为折弯结构，从而具备有一定的形变复原能力，如此，当高散热智能功率模块10在实际使用时，当功率引脚330被放置到电路板上的焊点进行焊接时，即使受到一定的按压力，也能够自行复原，而且功率引脚330与电路板的焊点之间不会出现剧烈碰撞，因此，能够对功率引脚330进行有效保护；一实施方式中，焊接杆331、延伸杆332及支撑杆333为一体成型结构，亦即，焊接杆331、延伸杆332及支撑杆333为一体的铜引脚，通过弯折操作而使得功率引脚330被折弯成焊接杆331、延伸杆332及支撑杆333三段结构，通过设置一体结构，能够避免焊接杆331、延伸杆332及支撑杆333之间的接驳位置在受力时发生断裂。
38.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。