智能功率模块、智能功率模块的制备方法和用电设备技术

技术编号:15765614 阅读:223 留言:0更新日期:2017-07-06 08:56
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和用电设备,其中,智能功率模块包括:多个MOSFET功率器件,多个MOSFET功率器件的底侧面焊接于焊接区中的器件区,多个MOSFET功率器件之间通过电路布线区或邦定线连接;栅极驱动器件,设于每个MOSFET功率器件的顶侧面,通过金属连线桥接至电路布线区。通过本发明专利技术技术方案,有效地减小了智能功率模块的表面积,提高了智能功率模块的集成度,更利于市场推广和批量生产。

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

The invention provides a preparation method of intelligent power module, intelligent power module and the electric equipment, the intelligent power module includes a plurality of MOSFET power devices, a plurality of bottom side MOSFET power device is welded to the weld zone in the device area, between a plurality of MOSFET power devices or bonding wires through the gate drive circuit wiring; a top side in each MOSFET power device, the metal wire bridge to the circuit wiring area. By adopting the technical proposal of the invention, the surface area of the intelligent power module is effectively reduced, the integration degree of the intelligent power module is improved, and the utility model is more favorable for market promotion and mass production.

【技术实现步骤摘要】
智能功率模块、智能功率模块的制备方法和用电设备
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用电设备。
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器件。由于具有高集成度、高可靠性等优势,智能功率模块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、伺服驱动和变频家电常用的电力电子器件。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去除树脂(封装外壳)后的示意图。图1D是智能功率模块100的电路示意图。下面参照图1A、图1B、图1C和图1D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,包括:铝基板103;设于所述铝基板103表面上的绝缘层104上形成的所述电路布线105;覆盖于所述绝缘层104和所述电路布线105特定位置的阻焊层106;被锡膏107固定在所述电路布线105上的IGBT(InsulatedGateBipolarTranslator,绝缘栅门极晶体管)109、FRD(FastRecoveryDiode,快速恢复二极管)110和HVIC(Hyper-Velocityintegratedcircuit,高速集成电路)108;连接所述IGBT109、FRD110、HVIC108和所述电路布线105的金属线111;被锡膏107固定在所述电路布线105上的引脚101;所述铝基板103的至少一面被密封树脂102密封,为了提高密封性和绝缘性,会将铝基板103进行全包式密封,为了提高散热性,会使所述铝基板103的背面露出到外部的状态下进行半包式密封。现行智能功率模块100的电路结构如图1D所示:HVIC管108的VCC端作为所述智能功率模块100的驱动供电电源正端VDD;所述HVIC管108的HIN1端作为所述智能功率模块100的U相上桥臂输入端UHIN;所述HVIC管108的HIN2端作为所述智能功率模块100的V相上桥臂输入端VHIN;所述HVIC管108的HIN3端作为所述智能功率模块100的W相上桥臂输入端WHIN;所述HVIC管108的LIN1端作为所述智能功率模块100的U相下桥臂输入端ULIN;所述HVIC管108的LIN2端作为所述智能功率模块100的V相下桥臂输入端VLIN;所述HVIC管108的LIN3端作为所述智能功率模块100的W相下桥臂输入端WLIN;所述HVIC管108的COM端作为所述智能功率模块100的驱动供电电源负端VSS;所述HVIC管108的VB1端作为所述智能功率模块100的U相高压区驱动供电电源正端UVB;所述HVIC管108的HO1端与U相上桥臂IGBT管1091的栅极相连;所述HVIC管108的VS1端作为所述智能功率模块100的U相高压区驱动供电电源负端UVS,与所述IGBT管1091的发射极、FRD管1101的阳极、U相下桥臂IGBT管1094的集电极、FRD管1194的阴极相连,并作为所述智能功率模块的U相输出;所述HVIC管108的VB2端作为所述智能功率模块100的V相高压区驱动供电电源正端VVB;所述HVIC管108的HO2端与V相上桥臂IGBT管1092的栅极相连;所述HVIC管108的VS2端作为所述智能功率模块100的W相高压区驱动供电电源负端VVS,与所述IGBT管1092的发射极、FRD管1102的阳极、V相下桥臂IGBT管1095的集电极、FRD管1105的阴极相连,并作为所述智能功率模块的V相输出;所述HVIC管108的VB3端作为所述智能功率模块100的W相高压区驱动供电电源正端WVB;所述HVIC管108的HO3端与W相上桥臂IGBT管1093的栅极相连;所述HVIC管108的VS3端作为所述智能功率模块100的W相高压区驱动供电电源负端WVS,与所述IGBT管1093的射极、FRD管1103的阳极、W相下桥臂IGBT管1096的集电极、FRD管1106的阴极相连,并作为所述智能功率模块的W相输出;所述HVIC管108的LO1端与所述IGBT管1094的栅极相连;所述HVIC管108的LO2端与所述IGBT管1095的栅极相连;所述HVIC管108的LO3端与所述IGBT管1096的栅极相连;所述IGBT管1094的发射极与所述FRD管1104的阳极相连,并作为所述智能功率模块100的U相低电压参考端UN;所述IGBT管1095的发射极与所述FRD管1105的阳极相连,并作为所述智能功率模块100的V相低电压参考端VN;所述IGBT管1096的发射极与所述FRD管1106的阳极相连,并作为所述智能功率模块100的W相低电压参考端WN;所述IGBT管1091的集电极、所述FRD管1101的阴极、所述IGBT管1092的集电极、所述FRD管1102的阴极、所述IGBT管1093的集电极、所述FRD管1103的阴极相连,并作为所述智能功率模块100的母线电压输入端P。由于上述智能功率模块100一般采用基于硅半导体的IGBT与FRD,硅半导体的IGBT与FRD具有较大的功耗,并且基于硅半导体的IGBT与FRD在功率模块内会占据较大的布版面积,这就导致现行智能功率模块不仅功耗较大,而且面积也较大,这些都对智能功率模块在节能、小型化的应用方面造成困难,不利于智能功率模块未来的市场普及。
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。本专利技术的另一个目的在于提出了一种用电设备。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:多个MOSFET功率器件,多个MOSFET功率器件的底侧面焊接于焊接区中的器件区,多个MOSFET功率器件之间通过电路布线区或邦定线连接;栅极驱动器件,设于每个MOSFET功率器件的顶侧面,通过金属连线桥接至电路布线区。根据本专利技术的实施例的智能功率模块,通过将多个MOSFET功率器件的地侧面焊接于器件区,由于MOSFET功率器件中设有快速恢复二极管,因此,不必再另行设置FRD来适配MOSFET功率器件,提升了智能功率模块的集成化和小型化,节省了基板的表面积占用,另外,通过将栅极驱动器件叠放于MOSFET功率器件的顶侧面,有助于进一步地减小基板的表面积占用,同时,由于MOSFET功率器件具备低功耗和快速响应的特点,适用于在低功耗、小型化的应用产品中的推广。其中,为了提高智能功率模块的散热特性,通常采用铝基板和/或铜基板。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:优选地,MOSFET功率器件包括:MOSFET管;体二极管,串联连接于MOSFET管的源极和漏极之间。根据本专利技术的实施例的智能功率模块,通过设置MOSFET功率器件包括体二极管,串联连接于MOSFET管的源极和漏极之间,具备反向恢复电荷小、反向恢复时间短、正向导通压降低和耐压值高等优点,有助于提高MOSFET管的可靠性。优选地,还包括:第一绝缘层本文档来自技高网
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智能功率模块、智能功率模块的制备方法和用电设备

【技术保护点】
一种智能功率模块,所述智能功率模块设有基板,所述基板上设有电路布线区,所述电路布线区的指定区域为焊接区,其特征在于,所述智能功率模块包括:多个MOSFET功率器件,多个所述MOSFET功率器件的底侧面焊接于所述焊接区中的器件区,多个所述MOSFET功率器件之间通过所述电路布线区或邦定线连接;栅极驱动器件,设于每个所述MOSFET功率器件的顶侧面,通过金属连线桥接至所述电路布线区。

【技术特征摘要】
1.一种智能功率模块,所述智能功率模块设有基板,所述基板上设有电路布线区,所述电路布线区的指定区域为焊接区,其特征在于,所述智能功率模块包括:多个MOSFET功率器件,多个所述MOSFET功率器件的底侧面焊接于所述焊接区中的器件区,多个所述MOSFET功率器件之间通过所述电路布线区或邦定线连接;栅极驱动器件,设于每个所述MOSFET功率器件的顶侧面,通过金属连线桥接至所述电路布线区。2.根据权利要求1所述的智能功率模块,其特征在于,所述MOSFET功率器件包括:MOSFET管;体二极管,串联连接于所述MOSFET管的源极和漏极之间。3.根据权利要求1所述的智能功率模块,其特征在于,还包括:第一绝缘层,设于所述基板和所述MOSFET功率器件之间。4.根据权利要求1所述的智能功率模块,其特征在于,还包括:第二绝缘层,设于所述栅极驱动器件和所述MOSFET功率器件之间。5.根据权利要求5所述的智能功率模块,其特征在于,所述第二绝缘层内掺杂有散热颗粒,所述散热颗粒的形状包括球形和角型。6.根据权利要求1所述的智能功率模块,其特征在于,还包括:封装外壳,半包覆于所述基板的正侧面,或全包覆于整个所述基板,以完全覆盖所述MOSFET功率器件和所述栅极驱动器件。7.根据权利要求1所述的智能功率模块,其特征在于,还包括:载具,套设于所述基板的外侧,所述载具上设有引脚,所述引脚焊接于所述焊接区中的引脚区。8.根据权利要求7所述的智能功率模块,其特征在于,还包括:阻焊层,设于所述电路布线区上除所述焊接区以外的区域。9.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,设于所述引脚的表层,所述合金层的厚度范围为0.1~10微米。10.根据权利要求9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。11.根据权利要求1至10中任一项所述的智能功率模块,其特征在于,所述邦定线的线宽范围为350~400微米。12.根据权利要求1至10中任一项所述的智能功率模块,其特征在于,所述金属连线的线宽范围为38~200微米...

【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

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