智能功率模块、智能功率模块的制备方法及电力电子设备技术

本发明专利技术提供了一种智能功率模块、智能功率模块的制备方法及电力电子设备，其中，智能功率模块包括：电路基板，电路基板的上表面设置有电路布线，电路基板的下表面形成有第一凸起部；多个器件引脚，器件引脚与电路布线电连接；多个元器件，多个元器件倒装在电路布线上；封装外壳，完全包覆电路基板的上表面、电路基板的下表面中除第一凸起部外的部分、电路布线和多个元器件，其中，封装外壳在多个元器件中的功率器件位置处形成有凹槽，第一凸起部与功率器件相对设置，第一凸起部的顶侧面裸露，形成封装外壳的一部分，器件引脚自封装外壳的内侧向外侧伸出；散热组件，设置在凹槽中，散热组件用于对功率器件进行散热。

Intelligent power module, method for preparing intelligent power module and power electronic equipment

The invention provides an intelligent power module, intelligent power module and the preparation method of power electronic equipment, the intelligent power module includes a circuit board, circuit board are arranged on the upper surface of the circuit wiring, formed under the surface of the circuit board has a first convex part; a plurality of devices, pins, pins are connected with the circuit wiring devices electric; multiple components, multiple components on the circuit wiring; enclosures, circuit completely covers the upper surface of the substrate and the circuit substrate surface except the first projection part of the circuit wiring, and a plurality of components, the package at the power device position in a number of components in the form the first grooves, the bulge and the power device is positioned relative to the top side of the first convex part exposed, forming part of a package, the package from the device pins The radiating component is arranged in the groove, and the radiating component is used for radiating the power device.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及智能功率模块
，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。
技术介绍
智能功率模块，即IPM(IntelligentPowerModule)，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(MicrocontrollerUnit，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。而如果半包封的模块结构，虽然能提高散热性，但是却降低了水密性和气密性，更容易引起所述金属线105的腐蚀。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。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出了一种新的智能功率模块。本专利技术的另一个目的在于提出了一种智能功率模块的制备方法。本专利技术的再一个目的在于提出了一种电力电子设备。为实现上述目的，根据本专利技术的第一方面的实施例，提出了一种智能功率模块，包括：电路基板，所述电路基板的上表面设置有电路布线，所述电路基板的下表面形成有第一凸起部；多个器件引脚，所述器件引脚与所述电路布线电连接；多个元器件，所述多个元器件倒装在所述电路布线上；封装外壳，完全包覆所述电路基板的上表面、所述电路基板的下表面中除所述第一凸起部外的部分、所述电路布线和所述多个元器件，其中，所述封装外壳在所述多个元器件中的功率器件位置处形成有凹槽，所述第一凸起部与所述功率器件相对设置，所述第一凸起部的顶侧面裸露，形成所述封装外壳的一部分，所述器件引脚自所述封装外壳的内侧向外侧伸出；散热组件，设置在所述凹槽中，所述散热组件用于对所述功率器件进行散热。根据本专利技术的实施例的智能功率模块，通过倒装方式使元器件，包括中小功率电路元件形成电连接，不再需要金属邦定线，节省了成本；将模块上的元素用树脂密封，最大限度提高抗水气进入效果，即使外部湿气内侵，因为已不存在金属线，已难以构成腐蚀。在功率器件的位置导热性较低的树脂特别薄并且外置导热性较高的散热组件，极大改善了功率器件的散热坏境，使功率器件可以工作在低结温下，使功率器件的降额使用成为可能，降低了智能功率模块的物料成本，另外，电路基板的下表面设置第一凸起部(即下表面采用阶梯式设计)，功率器件所在位置对应设置有台阶，且未被封装外壳密封，从而进一步提高智能功率模块的散热性。而电路基板下表面除第一凸起部外的其他部分被封装外壳密封，更大程度上的保证智能功率模块的致密性。根据本专利技术的上述实施例的智能功率模块，还可以具有以下技术特征：根据本专利技术的一个实施例，所述第一凸起部的高度为0.5毫米。根据本专利技术的实施例的智能功率模块，第一凸起部的高度优选为0.5毫米，当然，还可以根据设计需求对第一凸起部的高度做适当调整。根据本专利技术的一个实施例，所述电路布线包括引脚焊盘，所述器件引脚安装在所述引脚焊盘上。根据本专利技术的实施例的智能功率模块，器件引脚可以是一个个单独的引脚，器件引脚固定在引脚焊盘上，制造过程中无需切除加强筋的工序，能够降低对智能功率模块的系统性冲击，当然，引脚也可以是整排的形式，便于引脚的安装。根据本专利技术的一个实施例，还包括：焊接层，设置在所述电路布线层与所述多个元器件之间以及在所述引脚焊盘和所述器件引脚之间。根据本专利技术的一个实施例，所述散热组件粘接在所述凹槽中。根据本专利技术的实施例的智能模块，散热组件可通过粘胶粘接在凹槽中，其中，粘胶可以是硅胶或其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能功率模块，其特征在于，包括：电路基板，所述电路基板的上表面设置有电路布线，所述电路基板的下表面形成有第一凸起部；多个器件引脚，所述器件引脚与所述电路布线电连接；多个元器件，所述多个元器件倒装在所述电路布线上；封装外壳，完全包覆所述电路基板的上表面、所述电路基板的下表面中除所述第一凸起部外的部分、所述电路布线和所述多个元器件，其中，所述封装外壳在所述多个元器件中的功率器件位置处形成有凹槽，所述第一凸起部与所述功率器件相对设置，所述第一凸起部的顶侧面裸露，形成所述封装外壳的一部分，所述器件引脚自所述封装外壳的内侧向外侧伸出；散热组件，设置在所述凹槽中，所述散热组件用于对所述功率器件进行散热。

【技术特征摘要】
1.一种智能功率模块，其特征在于，包括：电路基板，所述电路基板的上表面设置有电路布线，所述电路基板的下表面形成有第一凸起部；多个器件引脚，所述器件引脚与所述电路布线电连接；多个元器件，所述多个元器件倒装在所述电路布线上；封装外壳，完全包覆所述电路基板的上表面、所述电路基板的下表面中除所述第一凸起部外的部分、所述电路布线和所述多个元器件，其中，所述封装外壳在所述多个元器件中的功率器件位置处形成有凹槽，所述第一凸起部与所述功率器件相对设置，所述第一凸起部的顶侧面裸露，形成所述封装外壳的一部分，所述器件引脚自所述封装外壳的内侧向外侧伸出；散热组件，设置在所述凹槽中，所述散热组件用于对所述功率器件进行散热。2.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述第一凸起部的高度为0.5毫米。3.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述电路布线包括引脚焊盘，所述器件引脚安装在所述引脚焊盘上。4.根据权利要求3所述的智能功率模块，其特征在于，还包括：焊接层，设置在所述电路布线层与所述多个元器件之间以及在所述引脚焊盘和所述器件引脚之间。5.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述散热组件粘接在所述凹槽中。6.根据权利要求5所述的智能功率模块，其特征在于，所述散热组件包括散热片。7.根据权利要求6所述的智能功率模块，其特征在于，所述散热片的高度与所述凹槽的深度相同，所述散热片的顶部形成所述封装外壳表面的一部分。8.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，还包括：合金层，设于所述器件引脚的表层，所述合金层的厚度范围为0.1～10微米。9.根据权利要求8所述的智能功率模块，其特征在于，所述合金层的厚度为5微米。10.根据权利要求1至9中任一项所述的智能功率模块，其特征在于，所述电路布线的厚度大于或等于0.07毫米。11.一种智能功率模块的制备方法，其特征在于，包括：在电路基板的上表面形成电路布线以及在所述电路基板的下表面形成第一凸起部，其中，所述电路布线包括引脚焊盘；形成多个器件引脚；在所述电路布线上倒装元器件，以及在所述引脚焊盘上焊接所述器件引脚；对形成有所述电路布线、所述元器件及所述器件引脚的所述电路基板进行封装，以形成封装外壳，其中，所述封装外壳完全包覆所述电路基板的上表面、所述电路基板的下表面中除所述第一凸起部外的部分、所述电路布线和所述元器件，所述封装外壳在所述元器件中的功率器件位置处形成...

【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，
类型：发明
国别省市：广东;44