[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

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。

现有的智能功率模块的结构如图1(A)、图1(B)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1(A)的X-X’线剖面图，图1(C)是图1(A)去除树脂后的示意图。

如图1(A)、图1(B)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。

由于智能功率模块100一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。

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

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。

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，设置有用于散热的皱褶；所述智能功率模块还包括嵌套在所述智能功率模块外围的框架结构。

优选地，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，所述框架结构包括环绕在所述智能功率模块侧面的环形框和由所述环形框底部垂直向内侧延伸形成的与所述散热器底部接触的延伸部，所述延伸部的厚度为1mm～1.5mm。

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。

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作为输入输出的引脚。

优选地，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框架结构。

优选地，所述框架结构的侧边上设置有用于安装所述智能功率模块的通孔。

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。

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。

优选地，所述散热器与所述皱褶粘接或者一体制成。

优选地，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。

本发明还提出了一种智能功率模块的制造方法，包括以下步骤：

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；

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；

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；

为所述纸质散热器配置框架结构，并用热塑性树脂密封所述纸质散热器的正面；