智能功率模块及空调器制造技术

本实用新型专利技术公开一种智能功率模块和空调器，该智能功率模块包括基板、绝缘层、布线层、多个功率元件、散热片和包覆层，所述基板具有相对设置的第一表面和第二表面，所述绝缘层设于所述基板的第一表面，所述布线层形成于所述绝缘层背离所述基板的一侧；所述多个功率元件设于所述布线层背离所述绝缘层的一侧；所述散热片贴装在所述功率元件与所述布线层之间，所述散热片包括基底金属层和设于所述基底金属层两相对侧表面的石墨烯层；所述包覆层包覆在所述功率元件和所述基板的外部。本专利提出的智能功率模块能够提高功率元件和布线层之间的热交换率，从而获得高的散热性能和热可靠性能。

【技术实现步骤摘要】
智能功率模块及空调器
本技术涉及电子器件领域，特别涉及一种智能功率模块及空调器。
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。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。智能功率模块一般会工作在恶劣的工况中，如全直流变频空调的室外机，在高温的状态下，会使所述智能功率模块内部温度升高。如图1和图2所示，现有的智能功率模块10'大多并未设置散热片，如此，功率元件400'产生的热量经过布线层300'向外传递，由于功率元件400'与布线层300'接触面的热导率较低，因此智能功率模块10'的散热性较差。为了改善智能功率模块10'的散热，少数智能功率模块10'在功率元件400'上设有散热片，然而，目前使用的散热片主要是由铜材料或铝材料制成，铝的热导率在200W/m·K左右，铜的热导率在300W/m·K左右，由于铝、铜的散热能力有限，因此很难使得智能功率模块10'获得高散热性和高热可靠性。
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，旨在提高智能功率模块的散热性和热可靠性。为实现上述目的，本技术提出的智能功率模块包括：基板，所述基板具有相对设置的第一表面和第二表面；绝缘层，设于所述基板的第一表面；布线层，形成于所述绝缘层背离所述基板的一侧；散热片，设于所述布线层背离所述绝缘层的一侧，所述散热片包括基底金属层和设于所述基底金属层两相对侧表面的石墨烯层；功率元件，贴装在所述散热片背离所述布线层的一侧；以及包覆层，密封包覆在所述功率元件和所述基板的外部。优选地，所述石墨烯层的厚度为5μm至100μm。优选地，所述基底金属层包括铜层或铝层。优选地，所述散热片还包括焊接层，所述焊接层设于所述石墨烯层背离所述基底金属层的外表面。优选地，所述焊接层为银层。优选地，所述焊接层的厚度为5μm-20μm。优选地，所述散热片的供所述功率元件贴合的第一贴合面的面积大于所述功率元件的与所述散热片贴合的第二贴合面的面积，且所述第二贴合面位于所述第一贴合面内。优选地，所述第二贴合面的边缘与所述第一贴合面的边缘之间形成环形的散热区域。优选地，所述绝缘层包括环氧树脂层和填充在所述环氧树脂层内的导热绝缘颗粒。本技术还提出一种空调器，所述空调器包括智能功率模块，所述智能功率模块包括：基板，所述基板具有相对设置的第一表面和第二表面；绝缘层，设于所述基板的第一表面；布线层，形成于所述绝缘层背离所述基板的一侧；散热片，设于所述布线层背离所述绝缘层的一侧，所述散热片包括基底金属层和设于所述基底金属层两相对侧表面的石墨烯层；功率元件，贴装在所述散热片背离所述布线层的一侧；以及包覆层，密封包覆在所述功率元件和所述基板的外部。本技术提出的智能功率模块通过在功率元件和布线层之间设置散热片，所述散热片包括基底金属层和设于基底金属层两相对侧表面的石墨烯层，由于石墨烯层具有高的热导率和比表面积，因此，散热片能够提高功率元件和布线层之间的热交换率，进而提高功率元件的散热速率，避免功率元件产生不平衡热点，因此，本专利提出的智能功率模块具有高的散热性能和热可靠性。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为现有的智能功率模块的俯视图；图2为图1沿II-II方向的剖面图；图3为本技术智能功率模块一实施例的俯视图；图4为图3沿IV-IV方向的剖面图；图5为图3中散热片一实施例的剖视图；图6为图3中散热片另一实施例的剖视图；图7为本技术智能功率模块另一实施例的俯视图；图8为图7中散热片与碳化硅MOSFET的俯视图；图9为图7中散热片与碳化硅SBD的俯视图；附图标号说明：标号名称标号名称10智能功率模块410功率因数校正元件100基板420逆变元件200绝缘层510基底金属层300布线层520石墨烯层400功率元件530焊接层500散热片410A碳化硅MOSFET600包覆层410B碳化硅SBD700非功率元件本技术目的的实现、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。本技术提出一种智能功率模块，该智能功率模块具有高的散热性和热可靠性。在本技术实施例中，如图3至图5所示，该智能功率模块10包括：基板100、绝缘层200、布线层300、多个功率元件400、散热片500和包覆层600，所述基板100具有相对设置的第一表面和第二表面，所述绝缘层200设于所述基板100的第一表面，所述布线层300形成于所述绝缘层200背离所述基板100的一侧；所述散热片500设于所述布线层300背离所述绝缘层200的一侧，所述散热片包括基底金属层510和设于所述基底金属层510两相对侧表面的石墨烯层520；所述功率元件400贴装在所述散热片500背离所述布线层300的一侧；所述包覆层600包覆在所述功率元件400和所述基板100的外部。智能功率模块10的基板100上设有功率元件400和非功率元件700，所述功率元件400产生的热量远高于非功率元件700产生的热量，如此，会产生不平衡热点，导致热聚集现象，降低智能功率模块10的热可靠性。本专利提出的智能功率模块10在功率元件400和所述布线层300之间贴装有散热片500，所述散热片500包括基底金属层510和设于基底金属层510两表面的石墨烯层520，由于石墨烯层520的热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能功率模块，其特征在于，包括：基板，所述基板具有相对设置的第一表面和第二表面；绝缘层，设于所述基板的第一表面；布线层，形成于所述绝缘层背离所述基板的一侧；散热片，设于所述布线层背离所述绝缘层的一侧，所述散热片包括基底金属层和设于所述基底金属层两相对侧表面的石墨烯层；功率元件，贴装在所述散热片背离所述布线层的一侧；以及，包覆层，密封包覆在所述功率元件和所述基板的外部。

【技术特征摘要】
1.一种智能功率模块，其特征在于，包括：基板，所述基板具有相对设置的第一表面和第二表面；绝缘层，设于所述基板的第一表面；布线层，形成于所述绝缘层背离所述基板的一侧；散热片，设于所述布线层背离所述绝缘层的一侧，所述散热片包括基底金属层和设于所述基底金属层两相对侧表面的石墨烯层；功率元件，贴装在所述散热片背离所述布线层的一侧；以及，包覆层，密封包覆在所述功率元件和所述基板的外部。2.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述石墨烯层的厚度为5μm至100μm。3.如权利要求2所述的智能功率模块，其特征在于，所述基底金属层包括铜层或铝层。4.如权利要求1-3任意一项所述的智能功率模块，其特征在于，所述散热片还包括焊接层，所述焊接层设于所述石墨烯层背离所述基底金属层的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李叶生，冯宇翔，
申请(专利权)人：芜湖美智空调设备有限公司，美的集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽,34