智能功率模块的制备方法、智能功率模块和电力电子设备技术

本发明专利技术提供了一种智能功率模块的制备方法、智能功率模块和电力电子设备，其中，智能功率模块的制备方法包括：在基板的正侧形成隔离槽，以将基板划分为隔离的第一区域和第二区域；在第一区域上形成高智能功率模块，高智能功率模块包括MOSFET、IGBT和快速恢复二极管；在第二区域上形成低智能功率模块，低智能功率模块包括高速集成控制电路；在高智能功率模块和低智能功率模块之间形成邦定线。通过本发明专利技术技术方案，降低了高智能功率模块对低智能功率模块的热干扰，在不提高生产成本的前提下，进一步地提升了智能功率模块的可靠性和热稳定性。

Method for preparing intelligent power module, intelligent power module and power electronic equipment

The invention provides a preparation method of intelligent power module, intelligent power module and power electronic equipment, which includes the preparation method of intelligent power module: the isolation groove is formed in the front side of the substrate, the substrate is divided into a first region and a second region isolation; the formation of high intelligent power module in the region on the high intelligent power module including MOSFET, IGBT and fast recovery diode; low intelligent power module in the second region, low intelligent power module including high speed integrated control circuit; bonding line is formed between the high and low intelligent power module intelligent power module. Through the technical scheme of the invention reduces the thermal interference of high intelligent power module of low intelligent power module, without an increase in production costs, further improve the reliability of intelligent power module and thermal stability.

【技术实现步骤摘要】
智能功率模块的制备方法、智能功率模块和电力电子设备
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的制备方法、一种智能功率模块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器件(DeriverIntegratedCircuit，即DriverIC)。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。现行智能功率模块100的电路结构如图1所示：HVIC(Hyper-Velocityintegratedcircuit，高速集成控制电路)芯片101的VCC端作为所述智能功率模块100的低压区供电电源正端VDD，VDD一般为15V；所述HVIC芯片101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芯片101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芯片101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芯片101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芯片101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芯片101的LIN3端作为所述智能功率模块100的W相下桥臂输入端WLIN；在此，所述智能功率模块100的U、V、W三相的六路输入接收0～5V的输入信号；所述HVIC芯片101的GND端作为所述智能功率模块100的低压区供电电源负端COM；所述HVIC芯片101的VB1端作为所述智能功率模块100的U相高压区供电电源正端UVB；所述HVIC芯片101的HO1端与U相上桥臂IGBT管121的基极相连；所述HVIC芯片101的VS1端与所述IGBT管121的发射极、FRD管111的阳极、U相下桥臂IGBT管124的集电极、FRD管114的阴极相连，并作为所述智能功率模块100的U相高压区供电电源负端UVS；所述HVIC芯片101的VB2端作为所述智能功率模块100的U相高压区供电电源正端VVB；所述HVIC芯片101的HO3端与V相上桥臂IGBT管123的基极相连；所述HVIC芯片101的VS2端与所述IGBT管122的发射极、FRD管112的阳极、V相下桥臂IGBT管125的集电极、FRD管115的阴极相连，并作为所述智能功率模块100的W相高压区供电电源负端VVS；所述HVIC芯片101的VB3端作为所述智能功率模块100的W相高压区供电电源正端WVB；所述HVIC芯片101的HO3端与W相上桥臂IGBT管123的基极相连；所述HVIC芯片101的VS3端与所述IGBT管123的发射极、FRD管113的阳极、W相下桥臂IGBT管126的集电极、FRD管116的阴极相连，并作为所述智能功率模块100的W相高压区供电电源负端WVS；所述HVIC芯片101的LO1端与所述IGBT管124的基极相连；所述HVIC芯片101的LO2端与所述IGBT管125的基极相连；所述HVIC芯片101的LO3端与所述IGBT管126的基极相连；所述IGBT管124的发射极与所述FRD管114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125的发射极与所述FRD管115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126的发射极与所述FRD管116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121的集电极、所述FRD管111的阴极、所述IGBT管122的集电极、所述FRD管112的阴极、所述IGBT管123的集电极、所述FRD管113的阴极相连，并作为所述智能功率模块100的高电压输入端P，P一般接300V。其中，所述HVIC芯片101的作用是：将输入端HIN1、HIN2、HIN3和LIN1、LIN2、LIN3的0～5V的逻辑信号分别传到输出端HO1、HO2、HO3和LO1、LO2、LO3，其中HO1、HO2、HO3是VS～VS+15V的逻辑信号，LO1、LO2、LO3是0～15V的逻辑信号。参照图2(A)和图2(B)说明现有智能功率模块100的结构。图2(A)是所述智能功率模块100的取出封装树脂后的俯视图。图2(B)是图2(A)的X-X’线剖面图。如图2(A)和图2(B)所示，智能功率模块包括：电路基板206；设于上述电路基板206表面上的绝缘层207上形成的上述电路布线208；被固定在上述电路布线208上的上述IGBT管121～126、上述FRD管111～116、上述HVIC芯片101等元器件；连接元器件和上述电路布线208的金属线205；与上述电路布线208连接的引脚201；上述电路基板206的至少一面被密封树脂202密封，为了提高密封性，会将电路基板206全部密封，为了提高散热性，会使上述铝基板206的背面露出到外部的状态下进行密封。上述智能功率模块的制造方法包括：将铝材形成适当大小作为上述电路基板206，在上述电路基板206表面上设置上述绝缘层207并在上述绝缘层207上形成铜箔，通过刻蚀使铜箔形成上述电路布线208；在上述电路布线208的特定位置涂装锡膏；在锡膏上放置上述元器件和上述引脚201；通过回流焊使锡膏固化，上述元器件和上述引脚101固定在上述电路布线208上；通过喷淋、超声等清洗方式，清除残留在上述电路基板206上的助焊剂；通过邦定金属线205，使上述元器件间、上述元器件和上述电路布线208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，将上述电路元件密封；将上述引脚201多余部分切除并形成所需的形状；箭头组件209是IGBT管123往电路基板206方向的散热途径；通过测试设备进行必要的测试，测试合格者就成为上述智能功率模块。从图1、图2(A)和图2(B)可以看出现有智能功率模块至少存在以下缺陷：(1)现行的智能功率模块的HVIC芯片与6对IGBT、FRD管同处一块电路基板上，容易受热，降低性能.(2)由于现行智能功率模块的结构造成的分布电感、电容较大，造成开关损耗很高，现行智能功率模块实际工作时发热非常严重，所以需要厚重的电路基板206作为散热器帮助上述IGBT管及FRD管散热。(3)对于功率较大的应用场合，如驱动变频空调压缩机的场合，如果在上述电路基板上外接更大的铝散热器，增加了智能功率模块的材料成本、运输成本和应用成本，阻碍了智能功率模块的普及。
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的制备方法。本专利技术的另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的制备方法，包括：在基板的正侧形成隔离槽，以将基板划分为隔离的第一区域和第二区域；在第一区域上形成高功率器件，高功率器件包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率模块的制备方法，其特征在于，包括：在基板的正侧形成隔离槽，以将所述基板划分为隔离的第一区域和第二区域；在所述第一区域上形成高功率器件，所述高功率器件包括MOSFET、IGBT和快速恢复二极管；在所述第二区域上形成低功率器件，所述低功率器件包括高速集成控制电路；在所述高功率器件和所述低功率器件之间形成邦定线。

【技术特征摘要】
1.一种功率模块的制备方法，其特征在于，包括：在基板的正侧形成隔离槽，以将所述基板划分为隔离的第一区域和第二区域；在所述第一区域上形成高功率器件，所述高功率器件包括MOSFET、IGBT和快速恢复二极管；在所述第二区域上形成低功率器件，所述低功率器件包括高速集成控制电路；在所述高功率器件和所述低功率器件之间形成邦定线。2.根据权利要求1所述的功率模块的制备方法，其特征在于，还包括：采用热硬性树脂材料对形成所述邦定线的基板进行半包封装或全包封装，以形成覆盖所述高功率器件、所述低功率器件和所述邦定线的封装外壳。3.根据权利要求2所述的功率模块的制备方法，其特征在于，还包括：在进行所述半包封装或所述全包封装前，形成伸出于所述封装外壳的所述高功率器件的引脚和所述低功率器件的引脚。4.根据权利要求1至3中任一项所述的功率模块的制备方法，其特征在于，在基板上形成隔离槽前，还包括：将金属基材切割为指定尺寸的板材；在所述板材的正侧依次形成绝缘层和图形化的电路布线，其中，所述隔离槽与所述电路布线之间的最小距离为100微米。5.根据权利要求4所述的功率模块的制备方法，其特征在于，在所述板材的正侧依次形成绝缘层和图形化的电路布线，具体包括以下步骤：采用氧化工艺或淀积工艺在所述板材的正侧形成氧化层，作为所述绝缘层；在所述氧化层的指定区域形成覆铜层；对所述覆铜层进行图形化刻蚀，以形成所述电路布线，所述第一区域的电路布线的指定区域用于焊接高功率器件，所述第二区域的电路布线的指定区域用于焊接低功率器件。6.根据权利要求2或3所述的功率模块的制备方法，其特征在于，还包括：对形成所述封装外壳的基板进行绝缘耐压测试、静态功耗测试和延迟时间测试中的至少一种测试。7.一种功率模块，其特征在于，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄德星，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