[实用新型]智能功率模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及功率驱动技术领域，特别涉及一种智能功率模块。

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，一般应用于驱动风机、压缩机等设备的电控板上。

目前，智能功率模块大多将功率器件、驱动电路及MCU等集成于一基板上。智能功率模块工作时，其功率器件发热比较严重，为了加速散热，大多采用铝金属基板来进行散热，但是由于铝金属基板基材的高导热作用，功率器件产生的热量会通过基板向主控芯片MCU传导，使得功率器件与MCU几乎达到相同的温度。而MCU的理想工作温度一般是低于85℃，而IGBT等功率器件工作温度可达100℃以上，这样将导致MCU的工作温度过高而发生故障，出现控制信号紊乱等现象，严重时可能会烧毁智能功率模块，甚至烧毁整个电控板而引起火灾。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种智能功率模块，旨在解决功率器件散热原因导致主控芯片输出的控制信号紊乱的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种智能功率模块，所述智能功率模块包括：

低导热基板，所述低导热基板上设置有安装孔及导电孔；

低热阻绝缘片，嵌设于所述安装孔内；

第一电路布线层和第二电路布线层，所述第一电路布线层设于所述低导热基板的上表面，所述第二电路布线层设于所述低导热基板的下表面；所述第一电路布线层和所述第二电路布线层均具有安装位，供智能功率模块的电子元件安装；所述第一电路布线层与所述第二电路布线层通过所述导电孔连接；

功率元件，所述功率元件设置于所述低热阻绝缘片上；以及

主控芯片，所述主控芯片设置于对应的所述第一电路布线层的安装位上。

在一种可能的设计中，所述低热阻绝缘片上形成有第三电路布线层，所述功率元件以倒装工艺焊接于所述第三电路布线层上；和/或，所述主控芯片以倒装工艺焊接于对应的所述第一电路布线层的安装位上。

优选地，所述功率元件为氮化镓功率器件、Si基功率器件或SiC基功率器件。

在一种可能的设计中，所述智能功率模块还包括引脚，所述引脚设置于所述第一电路布线层上对应的安装位。

在一种可能的设计中，所述低热阻绝缘片为氮化铝陶瓷材质，所述低热阻绝缘片的导热率为60～210W/m·k。

在一种可能的设计中，所述基板为玻纤板。

在一种可能的设计中，所述智能功率模块还包括驱动电路，所述驱动电路设置于所述第一电路布线层和/或所述第二电路布线层对应的安装位，所述驱动电路通过所述导第一电路布线层和/或所述第二电路布线层与所述功率元件电连接。

在一种可能的设计中，所述智能功率模块还包括封装壳体，所述基板、电路布线层、低热阻绝缘片、功率元件及主控芯片封装于所述封装壳体内。

本实施例中，通过在低导热基板上对应各功率元件所处的位置，设置供低导热基板安装的安装孔，低热阻绝缘片嵌设在相应的安装孔内，从而与低导热基板形成于一体，智能功率模块内部的功率元件所产生的热量通过低热阻绝缘片进行散热。同时，由于低导热基板导热率较低，这就隔绝了功率元件通过低热阻绝缘片将热量传导至主控芯片上，如此，就避免了主控芯片工作温度过高而发生故障的问题。

并且，通过低导热基板隔热后，本实用新型智能功率模块在采用具有比Si功率元件更高的功率密度和更高工作结温的宽禁带半导体材料GaN功率元件时，也能很好的解决散热原因导致主控芯片输出的控制信号紊乱的问题。

此外，本实用新型通过低导热基板隔热后，无需增加散热风扇或其他散热措施对主控芯片进行降温，也无需采用耐高温的主控芯片，而增加智能功率模块的生产成本。

进一步地，本实用新型还通过在低导热基板的上表面和下表面分别设置第一电路布线层及第二电路布线层，并通过所述导电孔电连接，从而解决了主控芯片与功率元件需要通过金属线来实现电连接时，导致在采用封装壳体对智能功率模块进行塑封的过程中容易出现冲线，进而带来智能功率模块短路或者断路安全隐患的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。