一种智能功率模块及其制造方法技术

一种智能功率模块及其制造方法，智能功率模块包括：作为载体的电路布线层，所述电路布线层具有上表面和与该上表面相对的下表面；倒扣并焊接于所述电路布线层的上表面预定位置的电路元件；贴装于所述功率元件的散热器；及覆盖所述电路布线层的上表面和所述电路元件，并使所述散热器部分表面裸露的密封层。不再需要金属基板，通过可重复利用的底板固定电路布线层进行加工，通过树脂进行最后固定，不再需要金属邦定线，节省了成本，将电路布线背面和散热片完全露出在树脂外面，最大限度提高散热效果，电路布线间的间隙完全暴露，湿气难以附着，并且，即使外部湿气内侵，因为已不存在金属线，已难以构成腐蚀。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子器件制造工艺领域，尤其涉及一种智能功率模块及其制造方法。
技术介绍
智能功率模块(IntelligentPowerModule，IPM)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。IPM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。IPM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。与传统分立方案相比，IPM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。智能功率模块一般会工作在恶劣的工况中，如变频空调的室外机，高温高湿的状态下，高温会使智能功率模块内部温度升高，对于现行智能功率模块被所述密封树脂完全密封的结构，智能功率模块内部非常容易产生热积聚，高湿会使水气通过所述密封树脂与引脚之间的间隙进入所述智能功率模块的内部电路，所述智能功率模块内部的高温使离子，特别是氯离子和溴离子在水气的作用下发生迁移，对金属线产生腐蚀，这种腐蚀往往出现在金属线与电路元件或金属线与所述电路布线的结合部，导致开路，对智能功率模块构成致命破坏，严重时会使智能功率模块发生失控爆炸事故，对其应用环境构成损害，造成重大经济损失。另外，智能功率模块有不同功率的器件，对于不同功率的器件，金属线的材质和粗细各不相同，增加了智能功率模块的加工难度，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的成本居高不下，影响了智能功率模块的普及应用。
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有技术的不足，提供一种高可靠性的智能功率模块及适应此种结构的工序流程作为制造方法，可在保证智能功率模块有更良好接触可靠性的同时降低了智能功率模块的成本。本专利技术是这样实现的，一种智能功率模块，包括：作为载体的电路布线层，所述电路布线层具有上表面和与该上表面相对的下表面；倒扣并焊接于所述电路布线层的上表面预定位置的电路元件，其中，所述电路元件包括功率元件及该功率元件的驱动元件，所述功率元件和驱动元件通过植球与所述电路布线层电连接；贴装于所述功率元件上表面的散热器；及覆盖所述电路布线层的上表面和所述电路元件，并使所述散热器部分表面裸露的密封层。进一步地，还包括引脚，所述电路布线层包括靠近边缘的引脚焊盘，所述引脚与所述引脚焊盘连接并自所述电路布线外延伸。进一步地，所述驱动元件位于所述功率元件的下表面和所述电路布线层的上表面之间。进一步地，所述功率元件为平面功率器件。进一步地，驱动元件包括感温器件。进一步地，所述密封层为树脂层。上述智能功率模块的有益效果是：不再需要金属基板，通过可重复利用的底板固定电路布线层进行加工，通过树脂进行最后固定，不再需要金属邦定线，节省了成本，将电路布线背面和散热片完全露出在树脂外面，最大限度提高散热效果，电路布线间的间隙完全暴露，湿气难以附着，并且，即使外部湿气内侵，因为已不存在金属线，已难以构成腐蚀。本专利技术的另一目的在于提供一种智能功率模块的制造方法，包括以下步骤：利用金属板材制作作为载体的电路布线层；于所述电路布线层的表面装配电路元件，其中，所述电路元件以倒扣的方式装配，所述电路元件包括功率元件及该功率元件的驱动元件，所述功率元件和驱动元件通过植球与所述电路布线层电连接；于所述电路元件中的功率元件上贴装散热器；于所述电路布线层的表面包覆密封层，将所述电路元件覆盖并使所述散热器至少部分表面裸露。上述智能功率模块的制造方法有益效果是：免去制作基板及其上的绝缘层的工序，通过底座进行定位，降低了塑封时定位的难度，底部完全露出，降低了注胶时上下表面厚度悬殊对参数控制的难度，免去了金属线邦定和清洗工序，节省了设备投入，提高了生产效率，降低了工艺管控要求，使智能功率模块的制造难度大幅下降，制造良率得到提高，进一步降低了智能功率模块的成本。附图说明图1(A)为本专利技术实施例提供的智能功率模块的俯视图；图1(B)是图1(A)中沿X-X’线的剖面图；图1(C)是本专利技术的智能功率模块去掉密封层后的俯视图；图1(D)是本专利技术的智能功率模块的下表面俯视图；图2为本专利技术实施例提供的智能功率模块的制造工艺流程图；图3(A)、3(B)分别是本专利技术智能功率模块的制造方法中制作电路布线的俯视和侧视工序示意图；图4(A)为引脚的尺寸标示图；图4(B)为制作引脚的工序示意图；图5为在功率元件的底部贴装在散热片的工序示意图；图6(A)为在底座上配置电路布线的工序示意图；图6(B)和6(C)分别为装配电路元件、引脚的侧视和俯视工序示意图；图7为智能功率模块的制造方法的密封工序示意图；图8为智能功率模块的制造方法的检测工序示意图；图9为智能功率模块的制造方法的工序流程图。具体实施方式为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1(A)、图1(B)、图1(C)、图1(D)所示，智能功率模块包括电路布线层(电路布线)18、包括驱动元件14和功率元件14A的电路元件、散热器15构成的电路，用于使电路布线层18和驱动元件14及功率元件14A形成电接触的植球19，和配置在电路布线层18边缘的引脚11，和密封该电路且完全覆盖所述电路元件和所述电路布线18上表面的密封层12。其中，图1(A)是本专利技术的智能功率模块10的上表面俯视图，所述散热器15从上表面露出，图1(B)是沿图1(A)的X-X’线的截面图，图1(C)是去掉覆盖电路元件的所述密封层12后的俯视图，图1(D)是本专利技术的智能功率模块10的下表面俯视图，所述电路布线18从下表面露出。具体地，电路布线层18作为智能功率模块10的载体，所述电路布线层18具有上表面和与该上表面相对的下表面；电路元件倒扣并焊接于所述电路布线层18的上表面预定位置，电路元件包括功率元件14A及该功率元件14A的驱动元件14，所述功率元件14A和驱动元件14通过植球19与电路布线层18电连接；散热器15贴装于所述功率元件上表面的；密封层12覆盖所述电路布线层18的上表面和所述电路元件，并使所述散热器15部分表面裸露。具体地，功率元件14A为平面功率器件，如IGBT管，必须使用LIGBT。散热器15为散热片，散热片表面可以考虑进行电镀银处理，增加沁润性。密封层12为密封树脂层。驱动元件14位于功率元件14A的下表面和电路布线18层的上表面之间。进一步地，电路布线18的靠近至少一个边缘上，有用于配置引脚11的特殊的电路布线，称为引脚焊盘18A。引脚11引脚焊盘18A连接并自所述电路布线18外延伸。所述引脚11表面覆盖有镀层。以下说明这样的各构成要素。电路布线18由厚度为5盎司以上的铜材通过冲压或刻蚀的形式制作而成，为了防止氧化，所述电路布线18的上表面可以进行镀金处理，为了成本，所述电路布线18的上表面也可以进行镀银处理，或者通过真空或充氮包装进行运输，上表面不作处理。所述电路元件被倒装固定在所述电路布线18上。所述电路元件采用晶体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能功率模块，其特征在于，包括：作为载体的电路布线层，所述电路布线层具有上表面和与该上表面相对的下表面；倒扣并焊接于所述电路布线层的上表面预定位置的电路元件，其中，所述电路元件包括功率元件及该功率元件的驱动元件，所述功率元件和驱动元件通过植球与所述电路布线层电连接；贴装于所述功率元件上表面的散热器；及覆盖所述电路布线层的上表面和所述电路元件，并使所述散热器部分表面裸露的密封层。

【技术特征摘要】
1.一种智能功率模块，其特征在于，包括：作为载体的电路布线层，所述电路布线层具有上表面和与该上表面相对的下表面；倒扣并焊接于所述电路布线层的上表面预定位置的电路元件，其中，所述电路元件包括功率元件及该功率元件的驱动元件，所述功率元件和驱动元件通过植球与所述电路布线层电连接；贴装于所述功率元件上表面的散热器；及覆盖所述电路布线层的上表面和所述电路元件，并使所述散热器部分表面裸露的密封层。2.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，还包括引脚，所述电路布线层包括靠近边缘的引脚焊盘，所述引脚与所述引脚焊盘连接并自所述电路布线外延伸。3.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述驱动元件位于所述功率元件的下表面和所述电路布线层的上表面之间。4.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述功率元件为平面功率器件。5.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述驱动元件包括感温器件。6.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述密封层为树脂层。7.一种智能功率模块的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：利用金属板材制作作为载体的电路布线层；于所述电路布线层的表面装配电路元件，其中，所述电路元件以倒扣的方式装配，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯宇翔，
申请(专利权)人：广东美的制冷设备有限公司，美的集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44