一种低成本高散热智能功能模块的制作方法

1.本实用新型属于智能功能模块技术领域，具体涉及一种低成本高散热智能功能模块。


背景技术：

2.智能功率模块，不仅把功率开关器件和驱动电路集成在一起。而且其内部还集成有过电压，过电流和过热等故障检测电路，并可将检测信号送到cpu。它由高速低功耗的管芯和优化的门极驱动电路以及快速保护电路构成。即使发生负载事故或使用不当，也可以保证ipm自身不受损坏。ipm一般使用igbt作为功率开关元件，内部集成电流传感器及驱动电路的集成结构。ipm以其高可靠性，使用方便赢得越来越大的市场，尤其适合于驱动电机的变频器和各种逆变电源，是变频调速，冶金机械，电力牵引，伺服驱动，变频家电的一种非常理想的电力电子器件。
3.现有技术中，传统的智能功率模块存在以下几个缺点：
4.1. 传统的智能功率模块在ic控制侧一般采用pcb走线，pcb通过焊料与控制侧引脚电性链接，在回流焊过程中由于引脚数量多，且铜引脚会随着温度的变化而产生变形，焊接过程中容易导致引脚虚焊；
5.2. 传统的智能功率模块控制侧的ic芯片需键合20多根金属键合线，现有的机械冲压工艺无法制作出如此高密度的铜引脚，所以采用pcb进行转换，利用pcb的灵活走线来实现ic与控制侧引脚的电性连接，该类型的pcb用于封装金属线键合，所以与普通pcb板相比在制作工艺过程中成本更高，增加模块制造成本；
6.3. 因为dbc基板的铜走线层用于电流传导和焊接作用，中间陶瓷层用于绝缘，底部铜散热层露出环氧树脂表面用于散热，dbc基板的尺寸直接影响模块的散热性能，传统的智能功率模块由于内部包含pcb，从而压缩了dbc基板的尺寸，导致智能功率模块的散热性受限。


技术实现要素：

7.本技术实施例通过提供一种低成本高散热智能功能模块，通过将ic芯片焊接于第一铜走线层，将第一侧引脚的一端与第一铜走线层通过第一键合线电性连接，解决了智能功能模块引脚虚焊、成本高、散热性能较差的问题，实现了智能功能模块引脚不易脱焊，焊接稳定，散热性良好，有效保障智能功能模块的质量，同时有效降低制造成本，保障经济效益。
8.本技术实施例提供的技术方案为：
9.一种低成本高散热智能功能模块，包括有：
10.dbc基板，所述dbc基板由上到下依次连接有铜走线层、陶瓷层、铜散热层，所述铜走线层包括有设于陶瓷层一端上方的第一铜走线层、设于陶瓷层另一端上方的第二铜走线层；
11.第一侧引脚，所述第一侧引脚的一端与所述第一铜走线层设有第一键合线电性连接；
12.ic芯片，所述ic芯片焊接于所述第一铜走线层上，所述ic芯片与所述第一铜走线层之间设有第一焊料层；
13.功率芯片，所述功率芯片焊接与所述第二铜走线层上；
14.第二侧引脚，所述第二侧引脚焊接于所述第二铜走线层上，所述第二侧引脚与所述第二铜走线层之间设有第二焊料层。
15.其中，第一侧引脚为控制侧引脚，第二侧引脚为功率侧引脚，智能功能模块取消ic芯片侧的pcb板，可在智能功能模块的尺寸一定情况下，可相应扩大dbc基板的尺寸，铜散热层露出环氧树脂表面用于散热，dbc基板的尺寸直接影响模块的散热性能，dbc基板尺寸变大后，有效提高散热性能；第一侧引脚与第一铜走线层通过第一键合线电性连接，可有效避免第一侧引脚脱焊，保障焊接稳定，有效保障智能功率模块的质量；由于取消了pcb板，节约出的pcb材料费用会大于dbc尺寸增大的费用，可有效降低制造成本，保障经济效益，在组装过程中，取消了pcb板后，回流焊组装仅仅需要组装dbc基板、第一侧引脚、第二侧引脚，大大简化了工艺流程，组装快速方便。
16.进一步的，所述功率芯片包括有焊接于所述第二铜走线层靠近所述ic芯片一侧的igbt芯片、焊接于所述第二铜走线层另一侧的frd芯片，所述frd芯片设于所述ic芯片和所述igbt芯片之间。
17.进一步的，所述igbt芯片与所述第二铜走线层之间设有第三焊料层，所述frd芯片与所述第二铜走线层之间设有第四焊料层。
18.通过上述设置，使得其结构分布合理，焊接稳定，有效保障运行稳定，保障智能功率模块的质量。
19.进一步的，所述ic芯片的一端与所述第一铜走线层设有第二键合线电性连接，所述ic芯片的另一端与所述第一铜走线层设有第三键合线电性连接。
20.进一步的，所述igbt芯片的一端与所述第一铜走线层设有第四键合线电性连接。
21.进一步的，所述igbt芯片的另一端与所述frd芯片设有第五键合线电性连接。
22.进一步的，所述第二侧引脚与所述frd芯片设有第六键合线电性连接。
23.通过上述采用键合线电性连接，保障智能功率模块稳定运行，保障使用寿命，间接有效满足客户需求，提高客户使用体验度。
24.进一步的，所述陶瓷层的长度比所述铜散热层的长度长3
‑
6mm，通过该设置，使得陶瓷层的边缘与铜散热层的边缘间距适当，保障基板通流能力，保障器件间隔绝缘耐压度。
25.进一步的，所述铜走线层的厚度为0.25
‑
0.75mm。
26.进一步的，所述第一铜走线层的长度比所述第二铜走线层的长度短，保障ic芯片、功率芯片与铜走线层的连接，结构分布合理。
27.本实用新型的有益效果：
28.通过将ic芯片焊接于第一铜走线层，将第一侧引脚的一端与第一铜走线层通过第一键合线电性连接，解决了智能功能模块引脚虚焊、成本高、散热性能较差的问题，实现了智能功能模块引脚不易脱焊，焊接稳定，散热性良好，有效保障智能功能模块的质量，同时有效降低制造成本，保障经济效益。
附图说明
29.图1为现有技术结构示意图；
30.图2为本实用新型智能功能模块的结构示意图。
31.图中标记：dbc基板1，铜走线层11，第一铜走线层111，第二铜走线层112，陶瓷层12，铜散热层13；第一侧引脚2；ic芯片3；igbt芯片41，frd芯片42；第二侧引脚5；第一键合线61，第二键合线62，第三键合线63，第四键合线64，第五键合线65，第六键合线66；第一焊料层71，第二焊料层72，第三焊料层73，第四焊料层74；pcb板8。
具体实施方式
32.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做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。
实施例
33.为便于本领域技术人员理解本实用新型，下面将结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步详细描述。
34.如图1
‑
2中所示，本实用新型一实施例提供的一种低成本高散热智能功能模块，包括有：
35.dbc基板1，所述dbc基板1由上到下依次连接有铜走线层11、陶瓷层12、铜散热层13，所述铜走线层11包括有设于陶瓷层12一端上方的第一铜走线层111、设于陶瓷层12另一端上方的第二铜走线层112；
36.第一侧引脚2，所述第一侧引脚2的一端与所述第一铜走线层111设有第一键合线61电性连接；
37.ic芯片3，所述ic芯片3焊接于所述第一铜走线层111上，所述ic芯片3与所述第一铜走线层111之间设有第一焊料层71；
38.功率芯片，所述功率芯片焊接与所述第二铜走线层112上；
39.第二侧引脚5，所述第二侧引脚5焊接于所述第二铜走线层112上，所述第二侧引脚5与所述第二铜走线层112之间设有第二焊料层72。
40.其中，第一侧引脚2为控制侧引脚，第二侧引脚5为功率侧引脚，智能功能模块取消ic芯片3侧的pcb板8，可在智能功能模块的尺寸一定情况下，可相应扩大dbc基板1的尺寸，铜散热层13露出环氧树脂表面用于散热，dbc基板1的尺寸直接影响模块的散热性能，dbc基板1尺寸变大后，有效提高散热性能；第一侧引脚2与第一铜走线层111通过第一键合线61电性连接，可有效避免第一侧引脚2脱焊，保障焊接稳定，有效保障智能功率模块的质量；由于取消了pcb板8，节约出的pcb材料费用会大于dbc尺寸增大的费用，可有效降低制造成本，保障经济效益，在组装过程中，取消了pcb板8后，回流焊组装仅仅需要组装dbc基板1、第一侧引脚2、第二侧引脚5，大大简化了工艺流程，组装快速方便。
41.进一步的，所述功率芯片包括有焊接于所述第二铜走线层112靠近所述ic芯片一侧的igbt芯片41、焊接于所述第二铜走线层112另一侧的frd芯片42，所述frd芯片42设于所
述ic芯片3和所述igbt芯片41之间。
42.进一步的，所述igbt芯片41与所述第二铜走线层112之间设有第三焊料层73，所述frd芯片42与所述第二铜走线层112之间设有第四焊料层74。
43.通过上述设置，使得其结构分布合理，焊接稳定，有效保障运行稳定，保障智能功率模块的质量。
44.进一步的，所述ic芯片3的一端与所述第一铜走线层111设有第二键合线62电性连接，所述ic芯片3的另一端与所述第一铜走线层111设有第三键合线63电性连接。
45.进一步的，所述igbt芯片41的一端与所述第一铜走线层111设有第四键合线64电性连接。
46.进一步的，所述igbt芯片41的另一端与所述frd芯片42设有第五键合线65电性连接。
47.进一步的，所述第二侧引脚5与所述frd芯片42设有第六键合线66电性连接。
48.通过上述采用键合线电性连接，保障智能功率模块稳定运行，保障使用寿命，间接有效满足客户需求，提高客户使用体验度。
49.进一步的，所述陶瓷层12的长度比所述铜散热层13的长度长3
‑
6mm，通过该设置，使得陶瓷层12的边缘与铜散热层13的边缘间距适当，保障基板通流能力，保障器件间隔绝缘耐压度。
50.进一步的，所述铜走线层11的厚度为0.25
‑
0.75mm。
51.进一步的，所述第一铜走线层111的长度比所述第二铜走线层112的长度短，保障ic芯片、功率芯片与铜走线层的连接，结构分布合理。
52.以下为了明确本实用新型效果，列举以下dbc基板尺寸变化来进行说明。
[0053][0054]
本实用新型的有益效果：
[0055]
通过将ic芯片焊接于第一铜走线层，将第一侧引脚的一端与第一铜走线层通过第一键合线电性连接，解决了智能功能模块引脚虚焊、成本高、散热性能较差的问题，实现了智能功能模块引脚不易脱焊，焊接稳定，散热性良好，有效保障智能功能模块的质量，同时有效降低制造成本，保障经济效益。
[0056]
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0057]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包
含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。需注意的是，本实用新型中所未详细描述的技术特征，均可以通过任一现有技术实现。