智能功率模块制造技术

本实用新型专利技术公开一种智能功率模块，该智能功率模块包括：低导热基板，低导热基板上设置有安装孔；低热阻绝缘片，嵌设于安装孔内；电路布线层，设于低导热基板的上表面，电路布线层具有供智能功率模块的电子元件安装的安装位；功率元件，功率元件设置于低热阻绝缘片上；以及主控芯片，主控芯片设置于对应的电路布线层的安装位上。本实用新型专利技术解决了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。

Intelligent power module

\u672c\u5b9e\u7528\u65b0\u578b\u516c\u5f00\u4e00\u79cd\u667a\u80fd\u529f\u7387\u6a21\u5757\uff0c\u8be5\u667a\u80fd\u529f\u7387\u6a21\u5757\u5305\u62ec\uff1a\u4f4e\u5bfc\u70ed\u57fa\u677f\uff0c\u4f4e\u5bfc\u70ed\u57fa\u677f\u4e0a\u8bbe\u7f6e\u6709\u5b89\u88c5\u5b54\uff1b\u4f4e\u70ed\u963b\u7edd\u7f18\u7247\uff0c\u5d4c\u8bbe\u4e8e\u5b89\u88c5\u5b54\u5185\uff1b\u7535\u8def\u5e03\u7ebf\u5c42\uff0c\u8bbe\u4e8e\u4f4e\u5bfc\u70ed\u57fa\u677f\u7684\u4e0a\u8868\u9762\uff0c\u7535\u8def\u5e03\u7ebf\u5c42\u5177\u6709\u4f9b\u667a\u80fd\u529f\u7387\u6a21\u5757\u7684\u7535\u5b50\u5143\u4ef6\u5b89\u88c5\u7684\u5b89\u88c5\u4f4d\uff1b\u529f\u7387\u5143\u4ef6\uff0c\u529f\u7387\u5143\u4ef6\u8bbe\u7f6e\u4e8e\u4f4e\u70ed\u963b\u7edd\u7f18\u7247\u4e0a\uff1b\u4ee5\u53ca\u4e3b\u63a7\u82af\u7247\uff0c\u4e3b\u63a7\u82af\u7247\u8bbe\u7f6e\u4e8e\u5bf9\u5e94\u7684\u7535\u8def\u5e03\u7ebf\u5c42\u7684\u5b89\u88c5\u4f4d\u4e0a\u3002 The utility model solves the problem that the control signal of the output of the main control chip is disturbed by the cause of the heat dissipation of the power device.

【技术实现步骤摘要】
智能功率模块
本技术涉及功率驱动
，特别涉及一种智能功率模块。
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，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元件、驱动电路及MCU等集成于一基板上。智能功率模块工作时，其功率元件发热比较严重，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，功率元件产生的热量会通过基板向MCU芯片传导，使得功率元件与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等功率元件工作温度可达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。
技术实现思路
本技术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，本技术提出一种智能功率模块，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；低热阻绝缘片，嵌设于所述安装孔内；电路布线层，设于所述低导热基板的上表面，所述电路布线层具有供智能功率模块的电子元件安装的安装位；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电路布线层的安装位上。在一种可能的设计中，所述功率元件和主控芯片分别通过第一金属线与所述电路布线层上对应的安装位电连接。在一种可能的设计中，所述功率元件为氮化镓功率元件、Si基功率元件或SiC基功率元件。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电路布线层上，且通过所述第一金属线与所述功率元件和所述主控芯片电连接。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70～210W/m·k。在一种可能的设计中，所述低导热基板为玻纤板。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对应的所述电路布线层的安装位上，所述驱动电路通过第二金属线分别与所述功率元件和所述主控芯片连接。在一种可能的设计中，所述智能功率模块还包括封装壳体，所述低导热基板、电路布线层、低热阻绝缘片、功率元件、主控芯片及金属线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，本技术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，本技术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。附图说明为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，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。图1为本技术智能功率模块一实施例的结构示意图；图2为本技术智能功率模块另一实施例的结构示意图。附图标号说明：标号名称标号名称10低导热基板50主控芯片20低热阻绝缘片60第一金属线30电路布线层70引脚40功率元件80封装壳体本技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。需要说明，若本技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。本技术提出的一种智能功率模块。该智能功率模块适用于驱动电机的变频器及各种逆变电源中，以实现变频调速、冶金机械、电力牵引、伺服驱动等功能。尤其适用于驱动空调、冰箱等压缩机的电机工作。在应用于变频空调中时，由于变频驱动大多数情况下其算法基本已经固化，为了节省体积、提高抗干扰能力、减轻外围电控版设计工作量，会将主控制器集成到一线路板上，形成智能功率模块。智能功率模块工作时，其功率元件发热比较严重，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，功率元件产生的热量会通过基板向主控芯片(MCU)传导，使得功率元件与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等功率元件工作温度可达100℃以上，这样将导致MCU的工作温度过高而发生故障，使得MCU容易输出错误的控制信号，控制逆变桥的上下桥臂同时导通，而引起短路，从而烧毁智能功率模块。参照图1至图2，为了解决上述问题，在本技术一实施例中，该智能功率模块包括：低导热基板10，所述低导热基板10上设置有安装孔(图未标示)；低热阻绝缘片20，嵌设于所述安装孔内；电路布线层30，设于所述低导热基板10上表面，所述电路布线层30具有供智能功率模块的电子元件安装的安装位(图未示出)；功率元件40，所述功率元件40设置于所述低热阻绝缘片20上；主控芯片50，所述主控芯片50设置于对应的所述电路布线层30的安装位上。本实施例中，低导热基板10可以采用纸板、半玻纤板、玻纤板等隔热效果较佳的材料所制成的基板，本实施例优选采用玻纤板来实现。低导热基板10的形状可以根据功率元件40、电路布线层30以及主控芯片50的具体位置及大小确定，可以为方形，但不限于方形。低热阻基板可以采用氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)陶瓷等材质的低热阻绝缘片20，本实施例优选采用氮化铝(AlN)陶瓷，其中，氮化铝(AlN)陶瓷的导热率为70～210W/m·k。在低导热基板10上，对应各功率元件40所处的位置，设置供低导热基板10安装的安装孔，供功率元件4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，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；低热阻绝缘片，嵌设于所述安装孔内；电路布线层，设于所述低导热基板的上表面，所述电路布线层具有供所述智能功率模块的电子元件安装的安装位；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电路布线层的安装位上。

【技术特征摘要】
1.一种智能功率模块，其特征在于，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；低热阻绝缘片，嵌设于所述安装孔内；电路布线层，设于所述低导热基板的上表面，所述电路布线层具有供所述智能功率模块的电子元件安装的安装位；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电路布线层的安装位上。2.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述功率元件和所述主控芯片分别通过第一金属线与所述电路布线层上对应的安装位电连接。3.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述功率元件为氮化镓功率元件、Si基功率元件或SiC基功率元件。4.如权利要求2所述的智能功率模块，其特征在于，所述智能功率模块还包括引脚，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李媛媛，冯宇翔，张土明，
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：新型
国别省市：广东,44