智能功率模块的制作方法_2

文档序号:8848664阅读:来源:国知局
元件19、非功率元件14、多个引脚11和密封树脂12。
[0048]具体而言,散热器17的上表面形成为平面,绝缘层21设在散热器17的上表面上。多个电路布线18间隔开设在绝缘层21上。功率元件19和非功率元件14分别设在多个电路布线18上,功率元件19通过金属线15与电路布线18电连接,非功率元件14通过金属线15与电路布线18电连接。
[0049]散热器17的下表面形成有与功率元件19位置对应的散热区域17B,散热区域17B设有散热褶皱17A。多个引脚11的一端与多个电路布线18相连,多个引脚11的另一端伸出智能功率模块10与外部其他部件相连。密封树脂12完全密封多个电路布线18,密封树脂12覆盖散热器17的上表面和散热区域17B之外的区域。
[0050]根据本实用新型实施例的智能功率模块10,通过在散热器17下表面的与功率元件19对应的位置上设置散热褶皱17A,使功率元件19的大部分热量被迅速散出而不传导到非功率元件14,使非功率元件14始终工作在低温环境中,非功率元件14的温飘极大减小,提高了智能功率模块10的电性能和热稳定性,由于散热器17的背面除了设置散热褶皱17A的部分也被密封树脂12密封,大大提高了水密性和气密性,从而提高智能功率模块10在复杂应用环境中的长期可靠性。
[0051]另外,根据本实用新型实施例的智能功率模块10,通过在绝缘层21的下方设置散热器17并在散热器17的下表面的散热区域17B设置散热褶皱17A,极大地增加了智能散热模块10的散热面积,使绝缘层21无需使用高导热材料即可满足功率元件的散热要求;同时,智能功率模块10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,并且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10的推广应用。
[0052]散热器17的种类可形成为多种,例如,根据本实用新型的一些实施例,散热器17可由湿式碳素复合材料功能纸构成。实际制备时可由粉末和纤维状碳素材料复合加工成石墨质,材料可耐受350°C以上的高温并可根据需要折叠成任意形状,从而得到散热皱褶17A。由该种纸质材料构成的纸质散热器重量轻,智能功率模块10总体重量降低,便于长途运输和工人装配,降低了成本。
[0053]为了提高散热器17的抗腐蚀性和防水性能,散热器17的表面可进行防水处理,使散热器17的表面可形成防水处理层。
[0054]散热器17与散热褶皱17A可一体形成。其中,散热器17的形状平整、散热皱褶17A的形状不规则,以提高散热面积。散热褶皱的结构可形成为多种,例如,如图1(B)所示,散热褶皱可以形成为多个纵截面为空心倒三角的结构。
[0055]可以理解的是,散热器17和与散热皱褶17A也可以采用其它材料制造形成,例如,散热器17和与散热皱褶17A可以采用湿式碳素复合材料制造,其中,散热器17和与散热皱褶17A的厚度(沿上下方向延伸的尺寸)不同。为了增加机械强度,散热器17采用了较厚的湿式碳素复合材料,厚度可在1.2mm-l.8mm之间变化,例如,厚度可设计为1.5_。为了降低成本和增加皱褶的密度,散热皱褶17A采用了较薄的湿式碳素复合材料,厚度可在0.3mm-0.7mm之间变化,例如,厚度可设计为0.5mm。
[0056]为方便描述,在此,散热器17的具有散热皱褶17A的一面可称为散热器17的背面,相对面可称为散热器17的表面。散热皱褶17A在散热器17上的布置结构可以有多种,可选地,根据本实用新型的一些实施例,散热褶皱17A包括多个,多个散热褶皱17A之间间隔开设置。
[0057]具体地,如图1 (A)和图1⑶所示,功率元件19为多个且间隔开设在散热器17的上表面上,则散热器17下表面上的散热区域17B也为多个,多个散热区域17B间隔开设置且每个散热区域17B上分别设有散热皱褶17A。由此,多个散热区域17B之间间隔开设置,可以在一定程度上减少材料用量,降低成本。
[0058]在本实用新型的另一些【具体实施方式】中,散热褶皱17A包括多个,多个散热褶皱17A之间连续设置且任意一个散热褶皱17A的外周缘与散热器的下表面的外周缘之间间隔的距离大于1mm。
[0059]如图1(C)和图1(D)所示,也就是说,功率元件19为多个且间隔开设在散热器17的上表面上,散热器17下表面上的散热区域17B则为一个,一个散热区域17B完全覆盖了多个功率元件19所处的位置,并且散热褶皱17A在散热器17下表面上的正投影面积小于散热器17A下表面的面积。
[0060]散热褶皱17A的外周缘与散热器17的下表面的外周缘之间所间隔的距离大于Imm,即散热皱褶17A并不能完全覆盖散热器17的背面,而是在散热器17的背面的边缘流出至少1_的平整位置。由此,该结构可以有效提高智能功率模块10的水密性和气密性。
[0061]根据本实用新型的一个实施例,散热区域17B形成为突出于散热器17的下表面向下延伸的凸台,散热褶皱17A设在散热区域17B的下表面上。也就是说,散热器17的上表面为平面,散热器17在安装散热皱褶17A的部位的厚度略高于不安装散热皱褶17A的部位的厚度。由此,通过设置散热区域17B,将该区域与不安装散热皱褶17A的区域区别开来,可以更好地在散热器17的下表面上设置密封树脂12。
[0062]如图1 (B)或I⑶所示,密封树脂12的下表面可与散热器17的背面平齐设置。由此,散热褶皱17A不会被密封树脂12密封,从而不会影响到散热褶皱17A的散热性能。密封树脂12可通过传递模方式使用热硬性树脂模制成,也可通过注入模方式使用热塑性树脂模制成。在此,密封树脂12完全密封纸质散热器17上表面上的所有元素。
[0063]绝缘层21可以采用日东、日化、电化等厂家的绝缘材料。为了提高绝缘层21的导热性,绝缘层21可以为导热绝缘层,导热绝缘层内设有导热物质,导热物质可以为二氧化硅、氮化硅和碳化硅中的至少一种,二氧化硅、氮化硅和碳化硅可以为球形或角状。具体在制造时,可以在绝缘材料中可以加入二氧化硅、氮化硅、碳化硅等掺杂,并通过热压方式压合在散热器17的上表面。
[0064]电路布线18可以由铜等金属构成,形成于绝缘层21上的特定位置。根据功率需要,可设计成0.035mm或0.07mm等的尺寸的厚度。对于一般的智能功率模块10而言,优先考虑设计成0.07mm。在本实用新型的一个示例中,电路布线18采用了 0.07mm的厚度。
[0065]另外,根据本实用新型的一些实施例,绝缘层21的至少一侧的边缘设有多个焊垫18A,多个焊垫18A分别与多个电路布线18 —体形成。焊垫18A可以由电路布线18构成。如图1(E)所示,在绝缘层21的一侧的边缘设置了多个对准排列的焊垫18A。根据功能需要,也可在绝缘层21的多个边缘处设置多个对准排列的焊垫18A。
[0066]功率元件19和非功率元件14被固定在电路布线18上构成规定的电路。可选地,功率元件19可以采用IGBT管、高压MOSFET管、高压FRD管等元件,功率元件19通过金属线15与电路布线18等连接。非功率元件14可以采用集成电路、晶体管或二极管等有源元件、或者电容或电阻等无源元件。面朝上安装的有源元件等通过金属线15与电路布线18连接。
[0067]金属线15可以是铝线、金线或铜线等,通过邦定使各功率元件19之间、各非功率元件14之间以及各电路布线18之间建立电连接关系,有时还用于使引脚11和电路布线18、引脚11和功率元件19或者引脚11和非功率元件14之间建立电连接关系。
[0068]如图1(E)所示,智能功率模块10的一侧设有多个引脚11,多个引脚11的一端分别与多个焊垫18A相连。也就是说,引脚11被固定在设于由绝缘层21和电路布线18等构成的电路基板16的一个边缘的焊垫18A上,其具有例如与外部进行输入、输出的作用。其中,引脚11和焊盘18A可以通过焊锡等导电电性粘结剂焊接。引脚11可形成为金属件,引脚11的表面可以设有
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