本实用新型涉及电子电路
技术领域：
，特别涉及一种功率模块及空调器。
背景技术：
：功率模块，即功率(IntelligentPowerModule)，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，一般应用于驱动风机、压缩机等设备的电控板上。功率模块中的功率组件安装在安装基板上，并在安装基板与功率组件30之间设置绝缘层以安装基板对安装基板进行绝缘。目前，绝缘层大多为有机绝缘制成的绝缘层，有机绝缘层的导热效率低，容易影响IPM模块的散热；并且有机绝缘层材料易老化，使用寿命短，长期使用将导致安装基板绝缘性能降低。技术实现要素：本实用新型的主要目的是提出一种功率模块及空调器，旨在提高功率模块的抗老化能力、散热能力，以及提高功率模块的稳定性。为实现上述目的，本实用新型提出一种功率模块，其特征在于，所述功率模块包括：高导热基板，所述高导热基板的一侧表面设置有无机非金属绝缘薄膜层；功率组件，设置于所述无机非金属绝缘薄膜层上。优选地，所述无机非金属绝缘薄膜层中的薄膜层材质为氧化铝薄膜层，或氮化硅薄膜层，或氮化铝薄膜层。优选地，所述无机非金属绝缘薄膜层的厚度为60～150um。优选地，所述非金属绝缘薄膜层的导热率为20W/(m.K)。优选地，所述功率模块还包括形成于所述无机非金属绝缘薄膜层上的电路布线层。优选地，所述功率组件包括主控芯片和功率元件，所述电路布线层上设置有供主控芯片和功率元件安装的安装位，所述功率元件和所述主控芯片对应安装于各自的安装位上，且通过金属线和两者对应的安装位相互电连接。优选地，所述功率模块还包括引脚，所述引脚设置于所述电路布线层上，且通过金属线与所述功率元件和所述主控芯片电连接。优选地，所述功率模块还包括驱动电路，所述驱动电路设置于对应的所述电路布线层的安装位上，所述驱动电路通过金属线分别与所述功率元件和所述主控芯片连接。优选地，所述功率模块还包括封装壳体，所述高导热基板、所述无机非金属绝缘薄膜层、所述电路布线层、所述功率组件及所述金属线封装于所述封装壳体内。本实用新型还提出一种空调器，所述空调器包括如上所述的功率模块；所述功率模块包括：高导热基板，所述高导热基板的一侧表面设置有无机非金属绝缘薄膜层；功率组件，设置于所述无机非金属绝缘薄膜层上。本实施例中，在功率模块工作的过程中，主控芯片输出相应的控制信号，以控制对应的功率元件导通，从而输出驱动电能，以驱动电机等负载工作。其中，功率元件、主控芯片，以及功率模块中其他电子元器件所工作时产生的热量通过无机非金属绝缘薄膜层传导至高导热基板上，再通过高导热基板将热量传导至封装壳体上，直接或间接的将热量辐射至空气中，从而进行快速散热，以提高功率元件的散热速度，由于无机非金属绝缘薄膜层的导热效果较佳，从而避免了功率模块工作过程中散热不及时，或者散热效果较差，而导致主控芯片的工作温度过高而发生故障，使得主控芯片容易输出错误的控制信号，控制逆变桥的上下桥臂同时导通，而引起短路，从而烧毁功率模块的问题。此外，无极非金属薄膜层的抗氧化能力和耐高温能力较佳，使用寿命较长，可长期应用于功率模块的高温环境下，抗老化能力强，有利于提高功率模块的稳定性。附图说明为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本实用新型功率模块一实施例的结构示意图；图2为图1中A处的局部放大图。附图标号说明：标号名称标号名称10高导热基板40电路布线层20无机非金属绝缘薄膜层50引脚30功率组件60金属线31主控芯片70封装壳体32功率元件本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。本实用新型提出一种功率模块。该功率模块适用于驱动电机的变频器及各种逆变电源中，以实现变频调速、冶金机械、电力牵引、伺服驱动等功能。尤其适用于驱动空调、冰箱等压缩机的电机工作。在应用于变频空调中时，由于变频驱动大多数情况下其算法基本已经固化，为了节省体积、提高抗干扰能力、减轻外围电控版设计工作量，会将主控制器，即MCU，集成到一线路板上，形成功率模块。功率模块工作时，其功率元件发热比较严重，因此，功率模块中的结构必须耐高温，且抗老化效果较好，同时要求散热效果较佳，以防止散热不及时而导致MCU的工作温度过高而发生故障，使得MCU容易输出错误的控制信号，控制逆变桥的上下桥臂同时导通，引起短路。功率模块中大多设置有铝基板，铝基板是模块布线的载体，同时为功率模块提供散热作用，在功率模块的制作过程中，在准备好的铝基板表面形成绝缘层后，再在绝缘层上贴覆金属铜箔，然后将金属铜箔通过刻蚀工艺形成导电线路。其中，绝缘层主要是带有填料的有机绝缘材料，它在铝基板中即起到金属铝基与导电线路之间的绝缘作用，这种有机绝缘层材料的导热率一般在2～5W/(m.K)，其导热率严重制约了铝基板的整体导热率，导致功率模块的热阻增加，影响功率模块的散热；并且有机绝缘层材料易老化，使用寿命短，长期使用将导致安装基板绝缘性能降低。为了解决上述问题，参照图1及图2，在本实用新型一实施例中，该功率模块包括：高导热基板10；自所述高导热基板10，所述高导热基板10的一侧表面设置有无机非金属绝缘薄膜层20；功率组件30，设置于所述无机非金属绝缘薄膜层20上。本实施例中，所述功率模块还包括形成于所述无机非金属绝缘薄膜层20上的电路布线层40。所述功率组件30包括主控芯片31和功率元件32，所述电路布线层40上设置有供主控芯片31和功率元件32安装的安装位，所述功率元件32和所述主控芯片31对应安装于各自的安装位上，且通过金属线60和两者对应的安装位相互电连接。其中，功率器件可以是氮化镓(GaN)功率器件、Si基功率器件或SiC基功率器件，本实施例优选采用氮化镓(GaN)功率器件。功率器件的数量可以为一个，也可以为多个，当设置为多个时，可以包括四个所述功率器件，也可以包括六个所述功率器件，六个功率器件组成逆变电路，从而应用在逆变电源、变频器、制冷设备、冶金机械设备、电力牵引设备等电器设备中，特别是变频家用电器中。在功率模块工作时，主控芯片31输出相应的PWM控制信号，以控制对应的功率器件导通/截止，从而输出驱动电能，以驱动电机等负载工作。高导热基板10可以采用铝基板、铜基板等材料所制成的基板实现，本实施例优选采用铝基板来实现。高导热基板10的形状可以根据电路布线层40、主控芯片31，以及功率模块中其他电子元件的的具体位置及大小确定，可以为方形，但不限于方形。所述无机非金属绝缘薄膜层20中的薄膜层材质为氧化铝薄膜层，或氮化硅薄膜层，或氮化铝薄膜层，并生长形成于高导热基板10的一侧，例如可通过磁控溅射法，选取纯度较高的氧原子作为靶原子，将氧原子溅射至铝基板上，形成氧化铝无机非金属薄膜层20，或者采用高温烧结的方式，在铝基板的一侧烧结形成氧化铝绝缘薄膜层20。同时采用液态硅、氮等材质通过高温烧结的方式在铝基板上形成可以氮化硅/氮化铝等无机非金属绝缘薄膜层20。当然在其他实施例中，也可以采用上述材料在铜基板等高导热基板10上形成上述无机非金属绝缘薄膜层20。无机非金属绝缘薄膜层20的导热率高，一般为20W/(m.K)，有利于降低功率模块的热阻，提高功率模块的散热效率。并且无极非金属薄膜层的抗氧化能力和耐高温能力较佳，因而使用寿命较长，可长期应用于功率模块的高温环境下，有利于提高功率模块的稳定性。电路布线层40形成于无机非金属绝缘薄膜层20上，并根据功率模块的电路设计，在设置在生长于高导热基板10的无机非金属绝缘薄膜层20上表面形成对应的线路以及对应供各电子元件安装的安装位，即焊盘，具体可将铜箔铺设在无机非金属绝缘薄膜层20上，并按照预设的电路设计蚀刻所述铜箔，从而形成电路布线层40。功率组件30中的电子元件对应设置于电路布线层40的安装位上，并通过焊锡等导电材料与电路布线层40实现电连接，形成电流回路。在功率模块工作时，主控芯片31输出相应的控制信号，以控制对应的功率元件32导通，从而输出驱动电能，以驱动电机等负载工作，这个过程中功率组件30产生的热量经无机非金属绝缘薄膜层20传导至高导热基板10上，以通过高导热基板10进行散热。本实施例中，在功率模块工作的过程中，主控芯片31输出相应的控制信号，以控制对应的功率元件32导通，从而输出驱动电能，以驱动电机等负载工作。其中，功率元件32、主控芯片31，以及功率模块中其他电子元器件所工作时产生的热量通过无机非金属绝缘薄膜层20传导至高导热基板10上，再通过高导热基板10将热量传导至封装壳体70上，直接或间接的将热量辐射至空气中，从而进行快速散热，以提高功率元件32的散热速度，由于无机非金属绝缘薄膜层20的导热效果较佳，从而避免了功率模块工作过程中散热不及时，或者散热效果较差，而导致主控芯片31的工作温度过高而发生故障，使得主控芯片31容易输出错误的控制信号，控制逆变桥的上下桥臂同时导通，而引起短路，从而烧毁智能功率40模块的问题。此外，无极非金属薄膜层的抗氧化能力和耐高温能力较佳，使用寿命较长，可长期应用于功率模块的高温环境下，抗老化能力强，有利于提高功率模块的稳定性。参照图1及图2，在一优选实施例中，所述无机非金属绝缘薄膜层20的厚度为60～150um。本实施例中，无机非金属绝缘薄膜层20生长形成于高导热基板10上，其厚度须达到一定的值。本实施例中优选为90um，当无机非金属绝缘薄膜层20小于60um时，则绝缘性能不稳定，当功率元件32或者主控芯片31发生过压或者过流等情况时，容易击穿无机非金属绝缘薄膜层20而导致功率元件32或者主控芯片31发生短路故障。而当无机非金属绝缘薄膜层20的厚度大于150um时，则可能由于其厚度过大导致无机非金属绝缘薄膜层20从高导热基板10上脱落。参照图1及图2，在一优选实施例中，所述功率模块还包括引脚50，所述引脚50设置于所述电路布线层40上，且通过金属线60与所述功率元件32和所述主控芯片31电连接。本实施例中，引脚50可以采用鸥翼型引脚50或者直插型引脚50来实现，本实施例优选为直插型引脚50，引脚50焊接在低导热绝缘基板上，电路布线层40对应的安装位上的焊盘位置，并通过金属线60与功率元件32、主控芯片31实现电气连接。参照图1及图2，在一优选实施例中，所述功率模块还包括驱动电路(图未示出)，所述驱动电路设置于对应的所述电路布线层40的安装位上，所述驱动电路通过金属线60分别与所述功率元件32和所述主控芯片31连接。本实施例中，本实施例中，驱动电路可以是驱动芯片，也可以是由片式电阻、片式电容等分立元件组成的驱动电路，驱动电路基于主控芯片31的控制，用于在接收到主控芯片31的控制信号时，输出相应的驱动信号，以驱动对应的功率元件32工作。参照图1及图2，在一优选实施例中，所述功率模块还包括封装壳体70，所述高导热基板10、所述无机非金属绝缘薄膜层20、所述电路布线层40、所述功率组件30及所述金属线60封装于所述封装壳体70内。本实施例中，封装壳体70可以罩设于所述高导热基板10上，或者所述封装壳体70包裹于所述高导热安装基板、所述功率组件30的外周，或者高导热基板10嵌设于封装壳体70的散热面上，以使高导热基板10的背离功率组件30一侧裸露设置，从而增大高导热基板10与空气的接触面积，加速功率元件32的散热，本实施例优选为高导热基板10嵌设于封装壳体70的散热面上，以使高导热基板10的背离功率组件30一侧裸露设置，从而增大高导热基板10与空气的接触面积，加速功率元件32的散热，以在功率模块工作时，功率组件30产生的热量通过高导热基板10辐射至空气中，提高功率模块的散热速率。本实施例中，封装壳体70优选采用氮化铝等高导热填充材料实现，以提高功率组件30的散热速率。本实用新型还提出一种空调器，所述空调器包括如上所述的功率模块。该功率模块的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在本实用新型空调器中使用了上述功率模块，因此，本实用新型空调器的实施例包括上述功率模块全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本实用新型的专利保护范围内。当前第1页1 2 3