[发明专利]智能功率模块、智能功率模块的制备方法及电力电子设备

说明书

技术领域

本发明涉及智能功率模块技术领域，具体而言，涉及一种智能功率模块、一种智能功率模块的制备方法和一种电力电子设备。

背景技术

智能功率模块，即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(Microcontroller Unit微控制器)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。与传统分立方案相比，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，是变频调速，冶金机械，电力牵引，伺服驱动，变频家电的一种理想电力电子器件。

图1A是所述智能功率模块100的俯视图。

图1B是图1A的X-X’线剖面图。

图1C是图1A中引脚的连接的示意图。

下面参照图1A、图1B和图1C说明现有智能功率模块100的结构。

上述智能功率模块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上形成的电路布线108；被固定在电路布线108上的电路元件104；连接电路元件104和电路布线108的金属线105；与电路布线108连接的引脚101，所述引脚101边缘存在未电镀的缺口103，其余部分被电镀层覆盖；所述智能功率模块100的整体被密封树脂102密封。另外，有时也在使所述铝基板106的背面露出到外部的状态下进行密封。

所述智能功率模块100的制造方法是：

将铝材形成适当大小作为所述电路基板106，在所述电路基板106表面上设置所述绝缘层107并在所述绝缘层107上形成铜箔，通过刻蚀使铜箔形成所述电路布线108；

在所述电路布线108的特定位置涂装锡膏；

将铜材形成适当形状，并进行表面镀层处理，作为所述引脚101，为了避免所述电路元件104在后续加工工序中被静电损伤，如图1C所示，所述引脚101的特定位置通过加强筋109相连；

在锡膏上放置所述电路元件104和所述引脚101；

通过回流焊使锡膏固化，所述电路元件104和所述引脚101固定在所述电路布线108上；

通过喷淋、超声等清洗方式，清除残留在所述电路基板106上的助焊剂；

通过邦定线，使所述电路元件104和所述电路布线108间形成连接；

通过使用热塑性树脂的注入模模制或使用热硬性树脂的传递模模制方式，将上述要素密封；

将所述引脚101的加强筋109切除并形成所需的形状，在此，所述加强筋109被切除后，通过测试设备进行必要的测试，测试合格者就成为所述智能功率模块100。

所述智能功率模块100一般会工作在恶劣的工况中，如全直流变频空调的室外机，高温高湿的状态下，高温会使所述智能功率模块100内部温度升高，对于现行智能功率模块100被所述密封树脂102完全密封的结构，所述智能功率模块100内部非常容易产生热积聚，高温会使水气通过所述密封树脂102与所述引脚101之间的间隙进入所述智能功率模块100的内部电路，所述智能功率模块100内部的高温使离子，特别是氯离子和溴离子在水气的作用下发生迁移，对所述金属线105产生腐蚀，这种腐蚀往往出现在所述金属线105与所述电路元件104或所述金属线105与所述电路布线108的结合部，导致开路，对所述智能功率模块100构成致命破坏，严重时会使所述智能功率模块100发生失控爆炸事故，对其应用环境构成损害，造成重大经济损失。

另外，邦线的线弧高度影响到所述密封树脂102的厚度，所述密封树脂102的厚度越厚，散热性越差，对于所述电路元件104中的发热元件，如果热量不能得到及时散失，会导致所述电路元件104的结温超过工作结温，并且通过耦合使其他非发热电路元件受到波及，引起连锁反应，导致模块性能衰减甚至失控。

另外，所述智能功率模块100有不同功率的器件，对于不同功率的器件，所述金属线105的材质和粗细各不相同，增加了所述智能功率模块100的加工难度，购买不同的邦线设备还增加了加工成本，并且，多种邦线工艺的组合使所述智能功率模块100的制造直通率变低，生产良率难以提高。最终导致所述智能功率模块100的成本居高不下，特别是对于中小功率的风机用智能功率模块，对成本的要求特别苛刻，影响了所述智能功率模块的普及应用。

发明内容