智能功率模块的制作方法
【技术领域】
[0001]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。
【背景技术】
[0002]智能功率模块(Intelligent Power Module，简称IPM)是一种将电力电子分立器件和集成电路技术集成在一起的功率驱动器，智能功率模块包含功率开关器件和高压驱动电路，并带有过电压、过电流和过热等故障检测电路。智能功率模块的逻辑输入端接收主控制器的控制信号，输出端驱动压缩机或后续电路工作，同时将检测到的系统状态信号送回主控制器。相对于传统分立方案，智能功率模块具有高集成度、高可靠性、自检和保护电路等优势，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、变频家电的理想电力电子器件。
[0003]现有的智能功率模块的电路结构如图1所示，为了监测智能功率模块100的工作温度，在智能功率模块100内设置有热敏电阻131，热敏电阻131的一端作为智能功率模块100的RSl端，热敏电阻131的另一端作为智能功率模块100的RS2端。
[0004]参照图2中所示的现有智能功率模块的结构、图3中所示的去除封装树脂后的智能功率模块的仰视图和图4中所示的现有智能功率模块的剖面图可知:智能功率模块100包括:电路基板206 ;设于电路基板206表面上的绝缘层207，以及在绝缘层207上形成的电路布线208 ;被固定在电路布线208上的IGBT管121?126、FRD管111?116、HVIC(HighVoltage Integrated Circuit，高压集成电路)管101、热敏电阻131等元器件；连接元器件和电路布线208的金属线205 ;与电路布线208连接的引脚201 ;电路基板206的至少一面被密封树脂202密封，为了提高密封性，会将电路基板206全部密封，为了提高散热性，会使电路基板206的背面露出到外部的状态下进行密封；在此，热敏电阻131被放置在靠近IGBT管121?126和FRD管111?116的位置。
[0005]虽然用于监控智能功率模块100的热敏电阻131已经放置在尽量接近发热元件(即IGBT管121?126和FRD管111?116)的位置，以在整个智能功率模块系统过热时可以起到保护作用，但是因为热敏电阻131仍然与发热源间存在距离，导致温度探测滞后，并且当IGBT管121?126和FRD管111?116其中一个发生异常而发热剧增时，现行的热敏电阻布局方式只能对温度变化的均值进行监控而无法实时检测到单个IGBT管或FRD管的发热缺陷，从而无法在单个IGBT管或FRD管出现问题时提供保护。而事实上，当前智能功率模块100的失效，往往是因为单个IGBT管或FRD管的异常引起，由于单个IGBT管或FRD管的异常无法及时被发现并使智能功率模块停止工作，而导致二次、三次破坏的发生，从而表现为整个智能功率模块系统的失效，智能功率模块100的失控有可能引发爆炸等严重事故，并且，整个智能功率模块100经二次、三次破坏后的失效，会导致失效模式追溯困难，难以定位失效点和改进方案，对于智能功率模块100的持续改善极为不利。
[0006]此外，因为IGBT管121?126和FRD管111?116被直接配置在电路布线208上，所以IGBT管121?126和FRD管的热容很小，在变频洗衣机等需要承受瞬间大电流脉冲的应用场合，很容易造成瞬间发热过高而影响IGBT管121?126和FRD管111?116的寿命。
[0007]再次，现行的智能功率模块制造方法，对于IGBT管121?126和FRD管111?116的定位并未特殊处理，在加热固定时容易产生转动、起翘等情况，使智能功率模块100的发热部件的实际布局与设计布局存在差异，影响了智能功率模块100的热量分布，使现行智能功率模块的热量分布差异较大，造成某些智能功率模块产品的实际工作寿命远低于设计工作寿命。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型旨在至少解决上述现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
[0009]为此，本实用新型的一个目的在于提出了一种新的智能功率模块，能够对智能功率模块的各部分温度进行有效地监测，并且也能够在智能功率模块出现温度异常时准确定位到失效点，避免了现有技术中仅设置一个热敏电阻而无法对智能功率模块的温度进行有效监测的问题。
[0010]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:三相上桥臂电路和三相下桥臂电路，所述三相上桥臂电路中的每一相上桥臂电路和所述三相下桥臂电路中的每一相下桥臂电路均包括功率开关管和二极管；温度检测元件，所述每一相上桥臂电路所在的位置和所述每一相下桥臂电路所在的位置均设置有一个所述温度检测元件。
[0011]根据本实用新型的实施例的智能功率模块，通过在每一相上桥臂电路所在的位置和每一相下桥臂电路所在的位置均设置一个温度检测元件，使得设置的每个温度检测元件均能够对所在位置处的发热器件(即功率开关管和二极管)的温度进行实时监控，进而能够对智能功率模块的各部分温度进行有效地监测，并且也能够在智能功率模块出现温度异常时准确定位到失效点，避免了现有技术中仅设置一个热敏电阻而无法对智能功率模块的温度进行有效监测的问题。
[0012]其中，功率开关管可以是IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘棚.双极型晶体管)。
[0013]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:
[0014]根据本实用新型的一个实施例，所述温度检测元件包括热敏电阻。
[0015]根据本实用新型的一个实施例，还包括:基板，所述基板上依次设置有第一绝缘层和第一电路布线；散热片，多个所述散热片分别设置在所述第一电路布线的指定位置，所述每一相上桥臂电路中的功率开关管和二极管设置在一个所述散热片上，和/或所述每一相下桥臂电路中的功率开关管和二极管设置在一个所述散热片上；其中，所述每一相上桥臂电路和所述每一相下桥臂电路中的功率开关管和二极管通过所述第一电路布线进行电连接。
[0016]根据本实用新型的实施例的智能功率模块，通过在基板上设置第一绝缘层和第一电路布线，并将散热片设置在第一电路布线上，将功率开关管和二极管设置在散热片上，使得能够对功率开关管和二极管进行有效地散热，避免了现有技术中直接将功率开关管和二极管配置在电路布线上导致在瞬间产生较大电流而发热过高对功率开关管和二极管的使用寿命造成影响。
[0017]根据本实用新型的一个实施例，还包括:引脚，设置在所述基板上并与所述第一电路布线电连接。
[0018]根据本实用新型的一个实施例，所述散热片上设置有第一定位凹槽、第二定位凹槽，所述每一相上桥臂电路中的功率开关管和二极管分别设置在所述第一定位凹槽内和所述第二定位凹槽内，和/或所述每一相下桥臂电路中的功率开关管和二极管分别设置在所述第一定位凹槽内和所述第二定位凹槽内；所述散热片上还设置有第三定位凹槽，所述温度检测元件设置在所述第三定位凹槽内。
[0019]根据本实用新型的实施例的智能功率模块，通过设置第一定位凹槽、第二定位凹槽和第三定位凹槽，使得能够对功率开关管、二极管和温度检测元件进行有效固定，避免由于电子元器件转动、起翘导致智能功率模块的实际布局与设计布局存在差异而影响智能功率模块的热量分布。
[0020]根据本实用新型的一个实施例，所述散热片的表面形成有第二绝缘层，所述第二绝缘层形成所述第一定位凹槽、所述第二定位凹槽和所述第三定位凹槽。
[0021]根据本实用新型的一个实施例，所述第二绝缘层上设置有第二电路布线，所述温度检测元件配置在所述第二电路布线上，并与所述第二电路布线电连接。
[0022]根据本实用新型的一个实施例，所述基板上的电子元件通过密封胶进行封装。
[0023]根据本实用新型的一个实施例，所述每一相上桥臂电路包括:第一功率开关管和第一二极管，所述第一二极管的阳极连接至所述第一功率开关管的发射极，所述第一二极管的阴极连接至所述第一功率开关管的集电极，所述第一功率开关管的集电极连接至所述智能功率模块的高电压输入端，所述第一功率开关管的基极作为所述每一相上桥臂电路的输入端。
[0024]根据本实用新型的一个实施例，所述每一相下桥臂电路包括:第二功率开关管和第二二极管，所述第二二极管的阳极连接至所述第二功率开关管的发射极，所述第二二极管的阴极连接至所述第二功率开关管的集电极，所述第二功率开关管的集电极连接至对应的上桥臂电路中的所述第一二极管的阳极，所述第二功率开关管的基极作为所述每一相下桥臂电路