专利名称：一种智能功率模块的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子器件技术领域，特别涉及一种智能功率模块。
背景技术：
智能功率模块(Intelligent Power Module, IPM)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。IPM将功率开关器件和高压驱动电路集成在一起，并内设有过电压、过电流和过热等故障检测电路。IPM—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，IPM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的电力电子器件。中国专利申请CN02125143.6公开了一种现有的IPM结构，如图1、2，其包括电路基板101，电路基板101的表面上设有绝缘层102，在绝缘层102上形成有电路布线103，电路布线103上还固定有若干电路元件104，电路元件104和电路布线103之间通过金属线105连接，另外，还设有同电路布线103相连接的若干引脚106，该IPM由密封结构107密封。密封的方法包括使用热塑性树脂的注入模模制和使用热硬性树脂的传递模模制。对于小型的智能功率模块，一般使用传递模的形式进行封装。由于智能功率模块对热导率的要求较高，所以在封装时对电路基板101的位置控制非常重要。如图3，在进行传递模封装时，通常将用于固定电路基板101的压销110按压的部分设置在电路基板101的外周部上，使压销110按压在电路基板101未设电路布线103和电路元件104的部分。在封装完成后，压销110插入封装结构中的区域会形成一通向电路基板101表面的孔111。工作人员可以通过确认孔111的深度和位置确认电路基板101在封装材料中的位置，对于封装位置不合格的模块给予淘汰处理。
这种智能功率模块由于孔111的存在，必然会影响智能功率模块封装的致密性，在长期使用中，水汽会通过孔111腐蚀电路基板101的露出部分，并通过孔111与电路基板101间被腐蚀后的缝隙进入电路基板101的原密封部分，一旦水汽接触到电路布线103或电路元件104，将破坏电路布线和电路元件，严重时还会发生短路或断路，使智能功率模块失效，从而造成使用智能功率模块的设备损坏。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种智能功率模块，旨在消除封装结构中的孔洞，提高智能功率模块的封装致密性，提高智能功率模块的长期可靠性。本实用新型是这样实现的，一种智能功率模块，包括金属基板，在所述金属基板上依次叠层设有绝缘层及电路布线，在所述电路布线上设有与所述电路布线相连接的电路元件，所述电路布线连接有引脚；在所述金属基板配置电路布线和电路元件以外的区域设有硬度大于所述引脚的金属压块；[0009]所述金属基板至少具有所述电路布线的一面由封装结构进行无孔密封，所述引脚和金属压块延伸至所述封装结构之外。作为本实用新型的优选技术方案所述电路布线在所述金属基板的边缘处形成多个并排分布的焊盘，所述引脚与所
述焊盘--连接。所述金属压块分设为两个，且分别靠近所述金属基板的两条对边设置。所述弓I脚和金属压块自所述封装结构的同侧伸出。所述金属压块的表面设有用于加强所述金属压块与封装结构之间的结合力的凸起结构。所述金属基板与所述电路布线或电路元件之间进行电连接。本实用新型在金属基板上设置金属压块， 在对金属基板进行封装时，可通过金属压块控制金属基板在封装模具中的位置，封装结束后可留在封装结构中，不必取出，这样可避免使用压销来控制金属基板的位置，进而避免由压销留下的孔洞，实现无孔密封，避免水汽沿孔洞渗入而腐蚀金属基板及电路，提高了封装的致密性，进而提高了智能功率模块的长期可靠性。并且，由于金属压块同引脚一样伸出封装结构之外，使得在后期安装智能功率模块时，金属压块可与引脚一样被焊接在电路板上，有助于智能功率模块的固定，使智能功率模块和外部电路、散热器等进行更可靠的连接，进一步提高智能功率模块的长期可靠性。
图1是现有技术中智能功率模块的立体图；图2是现有技术中智能功率模块的剖视图；图3是现有技术中智能功率模块的封装方法示意图；图4是本实用新型实施例智能功率模块的剖视图；图5是本实用新型实施例智能功率模块的平面结构示意图；图6是本实用新型实施例智能功率模块的封装方法示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。以下结合具体实施例对本实用新型的具体实现进行详细描述图4示出了本实用新型实施例提供的智能功率模块的剖视图，图5示出了本实用新型实施例智能功率模块的平面结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。该智能功率模块包括金属基板11，在金属基板11上依次叠层设有绝缘层12及电路布线13，在电路布线13上设有电路元件14，与电路布线13通过电连接线15相连接，电路布线13连接有若干引脚16，用于输入和输出信号。在金属基板11配置电路布线13和电路元件14以外的区域设有金属压块17，其硬度大于引脚16的硬度，引脚16可采用铝等较软的金属制成，而金属压块17的材质要比引脚16坚硬，并且在200°C时不产生明显变形，具体可使用钢等材料制作。该金属基板11由封装结构18密封，封装结构18至少将金属基板11设有电路布线13的一面密封，而金属压块17和引脚16均延伸至封装结构18之外。本实施例中的金属压块17是在封装金属基板11时配置于金属基板11之上的构件，在封装过程中，通过在封装模具20中适当的位置固定金属压块17和引脚16，可以有效定位金属基板11在封装模具20中的位置。具体参考附图6，在金属基板11上装配引脚16时，可使引脚16的走向相对金属基板11的表面逐渐向上倾斜，以便于后续定位，如图6中的图示(a)。在封装过程中，将配置好电路布线13、电路元件14和引脚16的金属基板11置入封装模具20中后，首先通过封装模具20上的第一固定装置201将引脚16固定在一水平面上，此时金属基板11相对水平面倾斜，如图6中的图示(b)。该第一固定装置201的位置是根据预设的金属基板11在封装模具20中的水平位置设定的，此处的“水平位置”是指金属基板11在模腔203中相对于模腔四周的位置，因此，在固定好引脚16后，金属基板11的水平位置即得以固定。然后，通过封装模具20上的第二固定装置202配置平直的金属压块17，并且使其水平的压在金属基板11上未配置电路布线13和电路元件14的区域，由于金属压块17的硬度比引脚16大，可以使引脚16发生弹性变形，使原本倾斜的金属基板11顺势趋于水平，如图6中的图示(C)。该第二固定装置17的位置是根据预设的金属基板11在封装模具20中的竖直位置设定的，此处的“竖直位置”是指金属基板11在其厚度方向的位置，是在模腔203中相对于模腔上下面的位置，通过金属压块17可对金属基板11的竖直位置进行准确的固定。在金属压块17和引脚16的位置固定好后，可进行合模、注入封装材料、成型等工序，成型后，金属压块17留在封装结构18中，并同引脚16—起伸出封装结构18之外。 由此可见，由于金属压块17的存在，避免了使用传统压销对金属基板11进行定位，进而避免封装完成后在封装结构18中留下孔洞，真正实现无孔密封，进而避免了水汽沿孔洞渗入而腐蚀金属基板11及电路，提高了封装的致密性，进而提高了智能功率模块的长期可靠性。并且由于消除了孔洞，也提高了智能功率模块的可装配性；并且，由于金属压块17同引脚16 —样伸出封装结构18之外，使得在后期安装智能功率模块时，金属压块17可与引脚16 —样被焊接在电路板上，有助于智能功率模块的固定，使智能功率模块和外部电路、散热器等进行更可靠的连接，进一步提高智能功率模块的长期可靠性。另外，传统的采用压销进行定位封装的智能功率模块需要通过封装后留下的孔洞的高度和位置来检测其金属基板在封装模具中的位置，不易观察和测量，一般需要采用光学检测设备等昂贵的仪器确定，这样又增加了智能功率模块的制造成本及加工难度。本实施例由于使用了金属压块，只需通过简单的测量工具测量金属压块17在封装结构18中的位置即可确定金属基板11在封装模具20中的位置，检测方法简单有效。在本实施例中，可以对金属基板11进行双面封装，即将金属基板11装配有电路布线13的正面和未配置电路布线13的背面密封，这样可以改善其封装的致密性，防止基板受潮。当然，单面封装(仅将金属基板11设有电路布线13的一面密封)时，虽然其致密性不及双面封装，但由于金属基板11的背面露出，可以改善散热效果。在实际制作时可根据实际需要选择封装方式。[0034]在本实施例中，电路布线13可以在金属基板11的边缘处形成多个并排分布的焊盘131，引脚16与焊盘131之间可以通过焊锡等导电粘结剂一一连接，使引脚16和电路布线13之间实现电连接。优选的，金属压块17分设为两个，且分别靠近金属基板11的两条对边设置，呈对称结构，这样有利于在封装时对金属基板11的两端施加均衡的压力，提高金属基板11的水平度。另外，金属压块17的表面可设有凸起结构，用于加强金属压块17和封装结构18之间的结合作用，该凸起结构可以为方形、圆形、三角形等形状。进一步优选的，引脚16和金属压块17自封装结构18的同侧伸出，以便于后续的切筋处理，并减小智能功率模块的体积，并提高智能功率模块的可装配性。在本实施例中，可以采用金属线(铝线、金线或铜线等)作为电连接线15来邦定电路元件14和电路布线13，还可以采用电连接线15将金属基板11和电路布线13或电路元件14建立电连接关系，使金属基板11和电路布线13或电路兀件14的电位近似，减少电路噪声对电路元件14产生的不良影响。在本实施例中，金属基板11优选为铝基板，对于常规的智能功率模块可选取64_ X 30mm大小的招基板。在此,大小合适的招基板可以通过直接对ImXlm的招材进行冲切等方式形成，也可通过先在ImX Im的铝材上形成V槽，然后沿V槽剪切形成大小合适的
招基板。在本实施例中，绝缘层12可采用环氧树脂等材料制作，并可以在环氧树脂材料内掺杂高浓度的氧化铝等材料，以提高其热导率。
在本实施例中，电路元件14可以采用晶体管或二极管等有源元件、或者电容或电阻等无源元件。另外，也可以通过由铜等制成的散热器将功率元件等发热量大的元件固定在金属基板11上。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种智能功率模块，其特征在于，包括金属基板，在所述金属基板上依次叠层设有绝缘层及电路布线，在所述电路布线上设有与所述电路布线相连接的电路元件，所述电路布线连接有引脚；在所述金属基板配置电路布线和电路元件以外的区域设有硬度大于所述引脚的金属压块；所述金属基板至少具有所述电路布线的一面由封装结构进行无孔密封，所述引脚和金属压块延伸至所述封装结构之外。
2.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述电路布线在所述金属基板的边缘处形成多个并排分布的焊盘，所述引脚与所述焊盘一一连接。
3.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述金属压块分设为两个，且分别靠近所述金属基板的两条对边设置。
4.如权利要求1、2或3所述的智能功率模块，其特征在于，所述引脚和金属压块自所述封装结构的同侧伸出。
5.如权利要求1、2或3所述的智能功率模块，其特征在于，所述金属压块的表面设有用于加强所述金属压块与封装结构之间的结合力的凸起结构。
6.如权利要求1、2或3所述的智能功率模块，其特征在于，所述金属基板与所述电路布线或电路元件之间进行电连接。
专利摘要本实用新型适用于电子器件技术领域，提供了一种智能功率模块，包括金属基板，在金属基板上依次叠层设有绝缘层及电路布线，在电路布线上设有与电路布线相连接的电路元件，电路布线连接有引脚；在金属基板未配置电路布线和电路元件以外的区域设有硬度大于引脚的金属压块；金属基板至少具有电路布线的一面由封装结构进行无孔密封，引脚和金属压块延伸至封装结构之外。本实用新型在金属基板上设置金属压块，在对金属基板进行封装时，可通过金属压块控制金属基板在封装模具中的位置，这样可避免使用压销来控制金属基板的位置，进而避免由压销留下的孔洞，避免水汽渗入而腐蚀金属基板及电路，提高了封装的致密性，进而提高了智能功率模块的长期可靠性。
文档编号H01L23/00GK202888146SQ20122051284
公开日2013年4月17日 申请日期2012年9月29日 优先权日2012年9月29日
发明者冯宇翔, 黄祥钧 申请人:广东美的制冷设备有限公司