智能功率模块及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及智能功率模块技术领域，尤其涉及一种变频空调等特定的应用场合，通过传递模形式进行封装的智能功率模块及其制造方法。
【背景技术】
[0002]智能功率模块(IPM，Intelligent 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MClL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。
[0003]现有的智能功率模块的结构如图1 (A)、图1⑶和图1 (C)所示。图1 (A)是现有的智能功率模块100的俯视图，图1 (B)是图1㈧的X-X’线剖面图，图1 (C)是图1㈧去除树脂后的示意图。
[0004]如图1 (A)、图1⑶和图1 (C)所示，现有的智能功率模块100具有如下结构，其包括:电路基板106 ;设于电路基板106表面上的绝缘层107 ;绝缘层107上形成的电路布线108 ;覆盖于绝缘层107和电路布线108特定位置的阻焊层110 ;通过锡膏112固定在电路布线108上的功率元件109和非功率元件104 ;连接非功率元件104、功率元件109和电路布线108的金属线105 ;与电路布线108连接的引脚101 ;电路基板106的至少一面被密封树脂102密封，为了提高密封性，会将电路基板106的整个面全部密封。
[0005]由于智能功率模块100 —般工作在高温环境中，并且功率元件109在工作时会发出大量的热，导致功率元件109的结温很高，虽然电路基板106具有散热作用，但是因为绝缘层107的存在，导致智能功率模块100的整体热阻较高。并且，由于电路基板106的导热，使功率元件109的热量传递到其他器件中，使其他器件的电参数发生不可忽略的温飘。
[0006]因此，现有的智能功率模块长期工作在高温下，会严重降低其使用寿命，并且会影响性能的稳定性，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。
【发明内容】
[0007]本发明的主要目的在于提供一种结构简单、利于散热、可靠性高的智能功率模块及其制造方法。
[0008]为了达到上述目的，本发明提出一种智能功率模块，包括电路布线、设置在所述电路布线预定位置的功率元件和非功率元件，以及作为载体的纸质散热器，所述散热器的一面作为正面覆盖有绝缘层，所述电路布线设置在所述绝缘层上远离所述散热器的一面；所述散热器的另一面作为背面，在对应所述功率元件的位置设置有用于散热的皱褶，所述散热器的背面设置有隔断部。
[0009]优选地，所述功率元件与所述非功率元件之间具有设定间隔区，所述隔断部设置在散热器的背面上对应所述间隔区的位置，所述隔断部的宽度为Imm?5_。
[0010]优选地，该智能功率模块还包括用于连接所述电路布线、所述功率元件和所述非功率元件以构成相应电路的金属线。
[0011]优选地，该智能功率模块还包括配置在所述功率模块边缘、与所述电路布线连接并向与所述皱褶相反方向延伸的作为输入输出的引脚。
[0012]优选地，该智能功率模块还包括沿所述绝缘层边缘设有热硬性树脂框，所述电路布线、所述功率元件和非功率元件、金属线，以及所述引脚与电路布线的连接部分由热塑性树脂封装，所述热塑性树脂填充所述热硬性树脂框。
[0013]优选地，所述热硬性树脂框上设置有用于安装所述智能功率模块的通孔，所述通孔贯穿所述热硬性树脂框、所述绝缘层和所述纸质散热器。
[0014]优选地，所述电路布线在所述绝缘层的至少一边缘形成一个或多个焊垫；所述多个焊垫沿所述绝缘层的边缘对准排列；所述引脚通过所述焊垫固定，并与所述电路布线连接。
[0015]优选地，所述散热器和所述皱褶均为湿式碳素复合材料功能纸；所述散热器与所述皱褶粘接或者一体制成；所述散热器的厚度为1.5mm?2.5mm ;所述散热器的厚度大于所述皱褶的厚度。
[0016]优选地，所述功率元件、所述非功率元件、所述电路布线、所述金属线组成的电路，具有桥堆、压缩机逆变以及功率因素校正功能，或者具有桥堆、压缩机逆变、功率因素校正以及风机逆变功能。
[0017]本发明实施例还提出一种智能功率模块制造方法，包括以下步骤:
[0018]形成纸质散热器，在所述散热器的正面覆盖绝缘层，在绝缘层表面形成电路布线和焊塾；
[0019]在所述电路布线的表面装配功率元件、非功率元件，以及在所述焊垫的表面装配预先制成的引脚；
[0020]通过金属线将所述功率元件、非功率元件以及所述电路布线间连接形成相应的电路；
[0021]在所述绝缘层上装配预先制成的热硬性树脂框并灌封热塑性树脂；
[0022]在所述散热器的背面形成隔断部，将预先制成的散热皱褶固定在所述散热器的背面对应于所述功率元件的位置。
[0023]优选地，所述通过金属线将所述功率元件、非功率元件以及所述电路布线间连接形成相应的电路的步骤之前还包括:
[0024]将装配有各元素的散热器置于清洗机中进行清洗。
[0025]优选地，所述在电路布线的表面装配功率元件、非功率元件，以及在所述焊垫的表面装配预先制成的引脚的步骤之前还包括:制成独立的带镀层的引脚；具体包括:选取铜基材，对铜基材通过冲压或蚀刻的方式，制成独立的引脚；在所述引脚表面依次形成镍层和镍锡合金层，得到带镀层的引脚。
[0026]优选地，所述制成独立的带镀层的引脚的步骤之后还包括:制成独立的热硬性树脂框；具体为:通过传递模的方式模制独立的热硬性树脂框。
[0027]优选地，所述在所述绝缘层上装配预先制成的热硬性树脂框并灌封热塑性树脂的步骤包括:
[0028]在热硬性树脂框上形成用于安装所智能功率模块的通孔；
[0029]将所述带有通孔的热硬性树脂框装配在所述绝缘层上；
[0030]在所述热硬性树脂的通孔处将所述绝缘层和所述纸质散热器打穿，使所述通孔贯穿所述绝缘层和所述纸质散热器。
[0031]优选地，所述在所述散热器的背面形成隔断部，将预先制成的散热皱褶固定在所述散热器的背面对应于所述功率元件的位置的步骤之后还包括:
[0032]进行模块功能测试。
[0033]优选地，所述形成纸质散热器，在所述散热器的正面覆盖绝缘层，在绝缘层表面形成电路布线和焊垫的步骤包括:
[0034]根据设定的电路布局选取预定尺寸的湿式碳素复合材料形成纸质散热器；
[0035]在散热器的正面，使用绝缘材料和铜材，通过热压的方式，使绝缘材料形成于所述散热器的表面并作为所述绝缘层，使铜材形成于所述绝缘层的表面作为铜箔层；
[0036]将所述铜箔层的特定位置腐蚀掉，剩余部分形成电路布线及焊垫；
[0037]所述在所述散热器的背面形成隔断部，将预先制成的散热皱褶固定在所述散热器的背面对应于所述功率元件的位置的步骤包括:
[0038]通过切割、撕裂、腐蚀等方式，将所述纸质散热器的背面的特定位置的材料去除，形成隔断部。
[0039]使用湿式碳素复合材料形成皱褶，通过耐高温胶水粘接于所述散热器的背面对应于功率元件的位置。
[0040]优选地，所述在电路布线的表面装配功率元件、非功率元件，以及在所述焊垫的表面装配预先制成的引脚的步骤中包括:
[0041]通过锡膏或银胶将所述功率元件、非功率元件及引脚固定。
[0042]本发明提出的一种智能功率模块及其制造方法，在智能功率模块中引入作为载体的纸质散热器，并在纸质散热器的背面设置隔断部，散热器背面对应于功率元件的位置设置散热皱褶，散热面积极大增加，绝缘层无需使用高导热材料即可满足功率元件散热要求；而且功率元件的大部分热量被迅速散出而不传导到非功率元件，使非功率元件始终工作在低温环境中，非功率元件的温飘极大减小，并且不同功能的所述功率元件群因隔断部的存在极大减小了热串扰，各发热部分的发热虽互不相同但极少相互间传导而通过所述皱褶散失，提高了智能功率模块的电性能和热稳定性；本发明采用重量更轻的纸质散热器，降低了智能功率模块总体重量，并且对加工时所用载具要求低，定位容易，降低了制造成本，提高了过程合格率；省去将功率元件贴装到内部散热器的工序，降低了设备投资费用。
【附图说明】
[0043]图UA)是现有的智能功率模块的俯视图；
[0044]图1⑶是图1 (A)的X-X’线剖面图；
[0045]图1 (C)是图1 (A)去除树脂后的示意图；
[0046]图2(A)是本发明智能功率