智能功率模块制造技术

本实用新型专利技术涉及一种智能功率模块，通过在驱动芯片所在的电路布线层和散热基板之间设置隔热层，以此阻挡散热基板传递的功率器件的热量，以此有效的降低驱动芯片的温度，以此很好的解决了驱动芯片由于温度过高带来的其半导体元件工作不稳定问题。且进一步地，还在安装功率器件的绝缘层之间设置金属传热层，金属传热层的导热系数比绝缘层还要高，从而快速的将功率器件工作过程中的发热通过金属散热层传递至绝缘层并最终传递至金属的散热基板。因此在提升功率器件导热的同时又降低了驱动芯片的发热，从而有利于同时将功率器件和驱动芯片的工作温度分别控制在合理的温度参数下，以此提升IPM工作的可靠性和稳定性。此提升IPM工作的可靠性和稳定性。此提升IPM工作的可靠性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
智能功率模块


[0001]本技术涉及一种智能功率模块，属于功率半导体器件


技术介绍

[0002]智能功率模块，即IPM(Intelligent Power Module)，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。现有的IPM模块将驱动电路和功率开关器件安装在同一基板上，在IPM模块工作时，功率开关器件产生的高温通过基板传递给驱动电路中的驱动芯片，随着驱动芯片温度的升高，其驱动芯片中参与导电的电子、空穴,会升高受激发而明显增多，导电性增加,电阻下降，影响控制IC参数偏移和控制精度，高温同时缩短驱动芯片的寿命。从而影响了IPM模块的工作寿命和工作可靠性。

技术实现思路

[0003]本技术需要解决的技术问题是解决现有的IPM模块由于将功率开关器件和驱动电路安装在同一个基板，导致驱动电路的驱动芯片工作温度过高以影响其控制精度和寿命问题。
[0004]具体地，本技术公开一种智能功率模块，包括：
[0005]金属材料制成的散热基板；
[0006]绝缘层和隔热层，分别设置在所述散热基板的表面；
[0007]金属传热层，设置在所述绝缘层表面；
[0008]电路布线层，设置在所述隔热层和所述金属传热层上，所述电路布线层设置有多个焊盘；
[0009]电子元件，配置于所述电路布线层的焊盘上，所述电子元件包括功率器件和驱动芯片，其中所述功率器件的发热大于所述驱动芯片，所述功率器件设置在所述金属传热层对应的所述电路布线层上，所述驱动芯片设置在所述隔热层对应的所述电路布线层上；
[0010]多个引脚，所述多个引脚设置在所述散热基板的至少一侧；
[0011]密封层，所述密封层至少包裹设置所述电子元件的散热基板的一面，所述引脚的一端从所述密封层露出。
[0012]可选地，所述隔热层导热系数低于所述绝缘层的导热系数。
[0013]可选地，所述隔热层包括中间的隔热本体和上下两层的金属层，所述隔热本体为 FR
‑
4板，所述金属层为铜箔。
[0014]可选地，所述绝缘层和所述金属传热层的叠加厚度与所述隔热层的厚度相等。
[0015]可选地，所述绝缘层的面积不小于所述金属传热层的面积。
[0016]可选地，所述隔热层设置贯穿其厚度的通槽，所述绝缘层和所述金属传热层安装于所述通槽内。
[0017]可选地，IPM模块还包括多根键合线，所述键合线连接于所述多个电子元件、所述
电路布线层、所述多个引脚之间。
[0018]可选地，所述绝缘层由树脂材料制成，所述树脂材料内部填充氧化铝和碳化铝的填料。
[0019]可选地，所述填料为角形、球形或者角形和球形的混合体。
[0020]可选地，所述功率器件相互靠近设置，所述驱动芯片远离所述功率器件设置。
[0021]本技术的智能功率模块，包括散热基板、绝缘层、隔热层、金属传热层、电路布线层、电子元件、多个引脚和密封层。通过在驱动芯片所在的电路布线层和散热基板之间设置隔热层，以此阻挡散热基板传递的功率器件的热量，以此有效的降低驱动芯片的温度，从而可将驱动芯片的工作温度维持在室温附近，以此很好的解决了驱动芯片由于温度过高带来的其半导体元件工作不稳定问题。且进一步地，还在安装功率器件的绝缘层之间设置金属传热层，金属传热层的导热系数比绝缘层还要高，从而快速的将功率器件工作过程中的发热通过金属散热层传递至绝缘层并最终传递至金属的散热基板。因此在提升功率器件导热的同时又降低了驱动芯片的发热，从而有利于同时将功率器件和驱动芯片的工作温度分别控制在合理的温度参数下，以此提升IPM 工作的可靠性和稳定性。
附图说明
[0022]图1为本技术实施例的IPM模块的俯视图；
[0023]图2为图1中X1
‑
X1方向的剖视图；
[0024]图3为图1中X2
‑
X2方向的剖视图；
[0025]图4为图2中隔热层的结构示意图；
[0026]图5为本技术实施例的IPM模块去掉密封层的俯视图；
[0027]图6为本技术实施例的IPM模块的驱动芯片的电路框图；
[0028]图7为本技术实施例的IPM模块的电路简化原理图。
[0029]附图标记：
[0030]续流二极管103，IGBT104，密封层105，驱动芯片106，键合线107，电路布线层108，绝缘层109，散热基板110，金属传热层112，焊盘114，隔热层115，引脚 116，隔热本体1151，金属层1152。
具体实施方式
[0031]需要说明的是，在结构或功能不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面根据实例来详细说明本技术。
[0032]本技术提出一种智能功率模块即IPM模块，如图1至图5所示，IPM模块包括散热基板110、绝缘层109、隔热层115、金属传热层112、电路布线层108、电子元件、多个引脚116和密封层105。
[0033]其中散热基板110由金属材料制成，其包括处于上方的安装面和下方的散热面，具体可以是由1100、5052等材质的铝构成的矩形板材。绝缘层109覆盖散热基板110 至少一个表面形成，且由环氧树脂等树脂材料制成，并在树脂材料内部填充氧化铝和碳化铝等填料，以提高热导率。为了提高热导率，这些填料的形状可采用角形，为了避免填料损坏设置在其表面的电子元件的接触面的风险，填料可采用球形或者角形与球形混合型。电路布线层108
可以是铜箔蚀刻形成，也可以是膏状导电介质印刷形成，导电介质可以是石墨烯、锡膏、银胶等导电材料。在电路布线层108上设置了多个焊盘114，用于安装电子元件和引脚116。引脚116固定电连接在散热基板110一个边缘的焊盘114上，具有与IPM模块连接的外部电路进行输入、输出信号的作用，在该实施例中，如图1所示，多个引脚116从散热基板110的一侧引出，其他实现方式中也可以从散热基板110的相对的两侧引出。引脚116一般采用铜等金属制成，铜表面通过化学镀和电镀形成一层镍锡合金层，合金层的厚度一般为5μm，镀层可保护铜不被腐蚀氧化，并可提高可焊接性。密封层105可由树脂形成，通过传递模方式使用热硬性树脂模制也可使用注入模方式使用热塑性树脂模制。密封层105有两种封装结构，一种是密封层105包覆散热基板110的上下两面，并包覆设置在散热基板110上的电子元件，同时还包覆引脚116设置于散热基板110的一端，为密封层105的全包覆方式；在另一种封装方式中，密封层105包覆散热基板110的上表面，即包覆散热基板 110、电子元件和设置于散热基板110的一端的引脚116，散热基板110的下表面即散热面露出于密封层105，以此形成密封层105的半包覆方式。图2和图3所示的为密封层105本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能功率模块，其特征在于，包括：金属材料制成的散热基板；绝缘层和隔热层，分别设置在所述散热基板的表面；金属传热层，设置在所述绝缘层表面；电路布线层，设置在所述隔热层和所述金属传热层上，所述电路布线层设置有多个焊盘；电子元件，配置于所述电路布线层的焊盘上，所述电子元件包括功率器件和驱动芯片，其中所述功率器件的发热大于所述驱动芯片，所述功率器件设置在所述金属传热层对应的所述电路布线层上，所述驱动芯片设置在所述隔热层对应的所述电路布线层上；多个引脚，所述多个引脚设置在所述散热基板的至少一侧；密封层，所述密封层至少包裹设置所述电子元件的散热基板的一面，所述引脚的一端从所述密封层露出。2.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述隔热层导热系数低于所述绝缘层的导热系数。3.根据权利要求2所述的智能功率模块，...

【专利技术属性】
技术研发人员：左安超，谢荣才，王敏，
申请(专利权)人：广东汇芯半导体有限公司，
类型：新型
国别省市：