[发明专利]智能功率模块及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及智能功率模块技术领域，尤其涉及一种小型化和低成本化的智能功率模块以及其制造方法。

背景技术

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MCU。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。

参照图1(A)、图1(B)、图1(C)、图1(D)和图1(E)，图1(A)是现有的智能功率模块的电路图，图1(B)是现有的智能功率模块的俯视图，图1(C)是图1(B)去除树脂后的示意图，图1(D)是图1(B)的X-X’线的截面图，图1(E)是现有的智能功率模块安装在铝散热器上的示意图。

现行智能功率模块100包括：电路基板206；设于所述电路基板206表面上的绝缘层207上形成的所述电路布线208；被固定在所述电路布线208上的所述IGBT管121～126、所述FRD管111～116、所述HVIC管101等元器件；连接元器件和所述电路布线208的金属线205；与所述电路布线208连接的引脚201；所述电路基板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，会使所述铝基板206的背面露出到外部的状态下进行密封。

从图1(C)可以看出，现行的智能功率模块由1枚HVIC管控制6枚IGBT管，导致走线很长，线路间容易造成干扰，并且，由于从HVIC管到6枚IGBT管的距离不一致，导致6枚IGBT管的信号传输一致性难以控制。

此外，因为基板上的电路布线过多势必增加基板的面积，导致现行智能功率模块的面积加大，增加了智能功率模块的制造成本，另外，由于需要留出电路布线面积，导致元器件间距离较大，通过金属线使元器件间产生连接的邦线较长，影响了邦线的可靠性，并且有在模制过程中有引起冲线的风险。

并且，由于现行智能功率模块的结构造成的分布电感、电容较大，造成开关损耗很高，而且现行智能功率模块实际工作时发热非常严重，所以需要厚重的电路基板206作为散热器帮助所述IGBT管及FRD管散热，对于功率较大的应用场合，如驱动变频空调压缩机的场合，如图1(E)所示，在所述电路基板106上还需外接更大的铝散热器220，增加了智能功率模块的材料成本、运输成本和应用成本，阻碍了智能功率模块的普及。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种体积小、成本低且具有良好散热效果的智能功率模块及其制造方法。

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散热器的一面；所述散热器的另一面作为背面，设置有用于散热的皱褶；所述功率元件包括功率器件，所述功率器件包括IGBT管和与所述IGBT管连接的FRD管，所述FRD管底部设置有承托盘，所述FRD管倒扣在所述IGBT管的预定位置上且所述FRD管的顶部与所述IGBT管接触，所述承托盘通过所述电路布线与所述IGBT管相连。

优选地，所述承托盘安装所述FRD管的一面设有平坦部，且所述承托盘安装所述FRD管的一面在远离所述平坦部的边缘设有若干用于连接所述电路布线的突起部。

优选地，所述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控制电路的金属线。

优选地，所述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外延伸作为输入输出的引脚，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树脂封装。

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；所述皱褶距所述散热器的各边缘的距离至少为1.5mm。

优选地，所述功率器件为六个，分别为三个上桥臂功率器件和三个下桥臂功率器件，所述功率元件还包括分别与所述三个上桥臂功率器件对应连接的U相高压驱动集成管、V相高压驱动集成管、W相高压驱动集成管，和分别与所述三个下桥臂功率器件对应连接的U相低压驱动集成管、V相低压驱动集成管、W相低压驱动集成管。