智能功率模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电子器件技术领域，更具体地，涉及一种智能功率模块。
【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。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型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，本实用新型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]根据本实用新型的智能功率模块，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。
[0007]根据本实用新型的智能功率模块，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。
[0008]另外，根据本实用新型的智能功率模块还可以具有如下附加的技术特征:
[0009]根据本实用新型的一个实施例，所述散热器为湿式碳素复合材料功能纸质散热器。
[0010]根据本实用新型的一个实施例，所述散热器的表面设有防水处理层。
[0011 ] 根据本实用新型的一个实施例，所述散热器与所述散热褶皱一体形成。
[0012]根据本实用新型的一个实施例，所述散热器在上下方向上的厚度为1.2mm-1.8mm，所述散热裙皱在上下方向上的尺寸为0.3mm-0.7mm。
[0013]根据本实用新型的一个实施例，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。
[0014]根据本实用新型的一个实施例，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。
[0015]根据本实用新型的一个实施例，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。
[0016]根据本实用新型的一个实施例，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。
[0017]根据本实用新型的一个实施例，所述引脚为金属件，所述引脚的表面设有镍锡合金层。
[0018]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】
[0019]图1 (A)是根据本实用新型实施例的智能功率模块的结构示意图；
[0020]图1 (B)是图1 (A)中沿线X-X’的截面图；
[0021]图1(C)是图UA)的所示结构俯视图，其中去掉了密封树脂；
[0022]图2是根据本实用新型实施例的智能功率模块的制造方法的流程图；
[0023]图3(A)是根据本实用新型实施例的智能功率模块的散热器的结构示意图；
[0024]图3 (B)是图3 (A)中沿线X-X’的截面图；
[0025]图3(C)是根据本实用新型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；
[0026]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；
[0027]图3 (E)是图3⑶中沿线X-X’的截面图；
[0028]图3(F)是根据本实用新型实施例的智能功率模块的散热褶皱的结构示意图；
[0029]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；
[0030]图4(A)是根据本实用新型实施例的智能功率模块的多个引脚的结构示意图；
[0031]图4(B)是根据本实用新型一个实施例的智能功率模块的引脚的结构示意图；
[0032]图4(C)是根据本实用新型另一个实施例的智能功率模块的引脚的结构示意图；
[0033]图5(A)是根据本实用新型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；
[0034]图5 (B)是图5 (A)中所示结构的俯视图；
[0035]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；
[0036]图6 (B)是图6 (A)中所示结构的俯视图；
[0037]图7是图6 (A)中所示结构添加密封树脂后的结构示意图；
[0038]图8是图7中所示结构进行引脚切断的结构示意图。
【具体实施方式】
[0039]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0040]下面结合附图详细描述根据本实用新型实施例的智能功率模块10。
[0041]参照图1 (A)、图1⑶和图1 (C)所示，根据本实用新型实施例的智能功率模块10包括散热器17、绝缘层21，多个电路布线18、功率元件19、非功率元件14、多个引脚11和密封树脂12。
[0042]具体而言，散热器17的上表面形成为平面，散热器17的下表面设有散热褶皱17A。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。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并覆盖散热器17的上表面。
[0043]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的下表面设置散热褶皱17A，极大地增加了智能散热模块100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。
[0044]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。
[0045]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。
[0046]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。
[0047]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