智能功率模块及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子器件技术领域，更具体地，涉及一种智能功率模块及其制造方法。
【背景技术】
[0002]智能功率模块，即IPM (Intel ligent Power Module)，是一种将电力电子和集成电路技术结合的功率驱动类产品。智能功率模块把功率开关器件和高压驱动电路集成在一起，并内藏有过电压、过电流和过热等故障检测电路。智能功率模块一方面接收MCU的控制信号，驱动后续电路工作，另一方面将系统的状态检测信号送回MCU。与传统分立方案相比，智能功率模块以其高集成度、高可靠性等优势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，变频家电的一种理想电力电子器件。
[0003]由于智能功率模块一般工作在高温环境中，长期高温环境会严重降低智能功率模块的使用寿命，并且会影响智能功率模块性能的稳定性。尤其在极端情况下，会导致智能功率模块在工作过程中因内部器件过热而失控爆炸，造成人员伤亡和财产损失。
[0004]选用高导热绝缘层和增加散热器是解决现行智能功率模块散热问题的主要方法。但是高导热绝缘层一方面成本非常高，另一方面由于高导热绝缘层使用了大量的参杂导致硬度很大，从而增加了智能功率模块的制造难度。如果采用在智能功率模块的内部增加散热器，然后将功率元件贴装在散热器上的方法，一方面会增加原材料成本，另一方面会增加智能功率模块的工艺难度。如果在智能功率模块的外部增加散热器，需要将散热器贴装在智能功率模块背面，一方面增加应用成本，另一方面增加了装配难度，都对智能功率模块的应用推广制造了困难，不利于智能功率模块在民用场合的普及。
【发明内容】
[0005]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出了一种智能功率模块，所述智能功率模块的散热性好且制造难度低。
[0006]本发明还提出了一种上述智能功率模块的制造方法。
[0007]根据本发明实施例的智能功率模块，包括:散热器，所述散热器的上表面形成为平面，所述散热器的下表面设有散热褶皱；绝缘层，所述绝缘层设在所述散热器的上表面上；多个电路布线，多个所述电路布线间隔开设在所述绝缘层上；功率元件和非功率元件，所述功率元件和非功率元件分别设在多个所述电路布线上，所述功率元件和非功率元件分别通过金属线与所述电路布线电连接；多个引脚，多个所述引脚的一端分别与多个所述电路布线相连，另一端与外部相连；密封树脂，所述密封树脂完全密封多个所述电路布线并覆盖所述散热器的上表面。
[0008]根据本发明实施例的智能功率模块，极大地增加了智能散热模块的散热面积，使绝缘层无需使用高导热材料即可满足功率元件的散热要求，制造难度降低，智能功率模块在应用过程中，外部无需再接散热器，降低了应用难度和应用成本，提高了装配品质；该种结构在降低成本的同时提高了可靠性和可制造性，可设计成与现行智能功率模块的功能及引脚兼容，便于智能功率模块的推广应用。
[0009]另外，根据本发明上述实施例的智能功率模块还可以具有如下附加的技术特征:
[0010]根据本发明的一个实施例，所述散热器为湿式碳素复合材料功能纸质散热器。
[0011]根据本发明的一个实施例，所述散热器的表面设有防水处理层。
[0012]根据本发明的一个实施例，所述散热器与所述散热褶皱一体形成。
[0013]根据本发明的一个实施例，所述散热器在上下方向上的厚度为1.2mm-l.8mm，所述散热裙皱在上下方向上的尺寸为0.3mm-0.7mm。
[0014]根据本发明的一个实施例，所述散热褶皱在所述散热器的下表面上的正投影面积小于所述散热器的下表面的面积。
[0015]根据本发明的一个实施例，所述散热褶皱的外周缘与所述散热器的下表面的外周缘之间间隔的距离大于1mm。
[0016]根据本发明的一个实施例，所述绝缘层为导热绝缘层，所述导热绝缘层内设有球形或角状的二氧化硅、氮化硅和碳化硅中的至少一种。
[0017]根据本发明的一个实施例，所述绝缘层的至少一侧的边缘设有多个焊垫，多个所述焊垫分别与多个所述电路布线一体形成。
[0018]根据本发明的一个实施例，多个所述引脚设在所述电路布线的一侧，多个所述引脚的一端分别与多个所述焊垫相连。
[0019]根据本发明的一个实施例，所述引脚为金属件，所述引脚的表面设有镍锡合金层。
[0020]根据本发明实施例的智能功率模块的制造方法，包括以下步骤:S1:制造散热器和引脚，所述散热器的上表面形成为平面，所述散热器的下表面设有散热褶皱；S2:在所述散热器的上表面上设置绝缘层，并在所述绝缘层的上表面上设置多个电路布线；S3:在多个所述电路布线上分别设置多个功率元件和非功率元件，在每个所述电路布线上设置与外部相连的所述引脚；S4:用金属线连接所述功率元件、非功率元件和所述电路布线；S5:烘烤所述散热器并模制密封树脂，对所述引脚进行成型，得到智能功率模块。
[0021]根据本发明的一个实施例，所述散热器为湿式碳素复合材料功能纸质散热器。
[0022]根据本发明的一个实施例，在所述步骤S2中，设置所述绝缘层的步骤为在绝缘材料中掺杂球形或角状的二氧化硅、氮化硅和碳化硅中的至少一种，然后热压在所述散热器的上表面上。
[0023]根据本发明的一个实施例，在所述步骤S3中，还包括对所述散热器进行清洗的步骤。
[0024]根据本发明的一个实施例，在所述步骤S5中，在无氧环境中烘烤所述散热器，烘烤时间大于2h，烘烤温度为110°C -140°C。
[0025]根据本发明的一个实施例，所述制造方法还包括:S6:对所述智能功率模块进行模块功能测试，所述模块功能测试包括绝缘耐压、静态功耗和延迟时间测试。
[0026]本发明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，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0027]图1(A)是根据本发明实施例的智能功率模块的结构示意图；
[0028]图1 (B)是图1 (A)中沿线X-X’的截面图；
[0029]图1(C)是图UA)的所示结构俯视图，其中去掉了密封树脂；
[0030]图2是根据本发明实施例的智能功率模块的制造方法的流程图；
[0031]图3(A)是根据本发明实施例的智能功率模块的散热器的结构示意图；
[0032]图3 (B)是图3 (A)中沿线X-X’的截面图；
[0033]图3(C)是根据本发明实施例的智能功率模块的散热器上设置绝缘层和铜箔层的结构示意图；
[0034]图3(D)是图3(C)中所示结构中的铜箔层被腐蚀后的结构示意图；
[0035]图3 (E)是图3⑶中沿线X-X’的截面图；
[0036]图3(F)是根据本发明实施例的智能功率模块的散热褶皱的结构示意图；
[0037]图3(G)是图3(E)中所示结构装配散热褶皱后的结构示意图；
[0038]图4㈧是根据本发明实施例的智能功率模块的多个引脚的结构示意图；
[0039]图4(B)是根据本发明一个实施例的智能功率模块的引脚的结构示意图；
[0040]图4(C)是根据本发明另一个实施例的智能功率模块的引脚的结构示意图；
[0041]图5(A)是根据本发明实施例的智能功率模块的电路布线在装配完成后的结构示意图；
[0042]图5 (B)是图5 (A)中所示结构的俯视图；
[0043]图6 (A)是图5(A)中所示结构进行连接工序后的结构示意图；
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