一种智能功率模块及其封装方法技术

本发明专利技术实施方式公开了一种智能功率模块及其封装方法，该智能模块包括：附着有焊盘的基板，基板还包括焊接区域；焊接在相应焊盘上的引线框架；焊接在相应焊盘上的功率单元，功率单元与引线框架键合连接；设置在焊接区域上的集成模块，集成模块包括电机驱动单元和/或电机控制单元；集成模块与功率单元连接，集成模块与引线框架键合连接。通过上述方式，本发明专利技术实施方式能够集成合封MCU芯片、PFC电路和电机驱动电路，该智能功率模块具有绝缘高，热阻小、体积小和重量轻的优点，且其外围电路简洁，可以节约PCB板面积，提高可靠性，降低成本。应用该智能模块能够使开发产品变得更简单，节省开发时间，提升效率。提升效率。提升效率。

【技术实现步骤摘要】
一种智能功率模块及其封装方法


[0001]本专利技术实施方式涉及功率模块领域，特别是涉及一种智能功率模块及其封装方法。

技术介绍

[0002]随着智能功率模块(Intelligent Power Module，IPM)国产化，对于1：1仿造进口变为国产替代的方式，随着市场竞争越来越激烈，变得毫无存在意义。除了对IPM本身成本需要有巨大优势外，且对电机控制器加工效率、加工成本、重量体积也提出更高求，每个环节都需要有优势，更渴望有高集成、小体积、轻量化、高功率密度、低热阻的IPM，甚至更多客户提出需要IPM内部集成电机微控制单元(Microcontroller Control Unit，MCU)芯片及功率因素校正(Power Factor Correction，PFC)电路，因为电机是感性负载，存在电能转换效率问题。只有加了PFC电路，才能提高电能转换效率，节约电能，达到更高能效比。
[0003]当需要增加PFC电路功能，应用方案通常都是选用分立单管二极管、单管IGBT，安装PFC电路时要垫绝缘垫，再用螺丝固定到散热器上，整板组装繁琐。时间久了，绝缘垫会老化，影响绝缘的特性，会有安全隐患。或者应用集成三相全桥驱动电路和PFC驱动电路的驱动芯片，配合集成MCU芯片的印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)板整体采用引线框架搭配绝缘金属基板(Insulated Metal Substrates，IMS)的封装，所有芯片都是放在IMS基板上，采用单列直插封装。考虑到强弱电的间距，IPM内部IMS基板布线会有很大限制，需要更大的IMS基板面积配合布线，导致IPM的体积、重量都增大，成本上无明显优势。同时控制器PCB板的走线也是要配合IPM封装单边输出引脚，很明显，PCB板走线也会受到限制。正常来说，是IPM封装与PCB板里应外合，把整套控制器做到简单可靠。通常IPM都会安装散热器，从控制器的重量看，大部分重量是集中在散热器，那么整套控制器的重量重心也是会集中在散热器上。散热器自身重量的惯性很大，而单边引脚就类似有个支点，如果整套控制器受到外力或者在振动、跌落条件下，IPM要承受很大应力和外力，在支点的作用下会使IPM引脚更容易变形或者断裂，IPM会可靠性会打折扣。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术实施方式采用的一个技术方案是：提供一种智能功率模块，包括：附着有焊盘的基板，所述基板还包括焊接区域；焊接在相应焊盘上的引线框架；焊接在相应焊盘上的功率单元，所述功率单元与所述引线框架键合连接；设置在所述焊接区域上的集成模块，所述集成模块包括电机驱动单元和/或电机控制单元；所述集成模块与所述功率单元连接，所述集成模块与所述引线框架键合连接。
[0005]在一些实施例中，所述基板包括DBC基板或IMS基板。
[0006]在一些实施例中，当所述基板为DBC基板时，所述集成模块为PCB板，所述PCB板的底层和所述焊接区域通过焊料焊接。
[0007]在一些实施例中，所述功率单元包括由若干个绝缘栅双极型晶体管IGBT，或金属
氧化物半导体场效应晶体管MOSFET或SIC MOSFET组成的功率器件；功率芯片；以及若干个续流二极管，所述续流二极管的阳极与相应的功率器件的发射极或者源极连接，所述续流二极管的阴极与相应的功率器件的集电极或者漏极连接。
[0008]在一些实施例中，所述功率器件、所述续流二极管和所述功率芯片均焊接在所述基板的相应焊盘上。
[0009]在一些实施例中，当所述集成模块包括电机控制单元时，所述电机控制单元包括MCU芯片、上桥驱动芯片和下桥驱动芯片，其中，所述上桥驱动芯片和所述下桥驱动芯片分别与所述MCU芯片连接。
[0010]在一些实施例中，所述MCU芯片的复位引脚、所述MCU芯片的刹车引脚和所述下桥驱动芯片的故障输出引脚连接。
[0011]在一些实施例中，当所述集成模块包括电机驱动单元时，所述电机驱动单元包括集成有功率因数校正电路的驱动芯片。
[0012]在一些实施例中，当所述集成模块包括电机控制单元和电机驱动单元时，所述电机控制单元包括MCU芯片，所述电机驱动单元包括集成有功率因数校正电路的驱动芯片。
[0013]在一些实施例中，所述MCU芯片的复位引脚、所述MCU芯片的刹车引脚和所述驱动芯片的故障输出引脚连接。
[0014]在一些实施例中，当所述基板为DBC基板时，所述MCU芯片、所述上桥驱动芯片和所述下桥驱动芯片均焊接在PCB板的顶层。
[0015]在一些实施例中，当所述基板为DBC基板时，所述驱动芯片焊接在所述PCB板的顶层。
[0016]在一些实施例中，当所述基板为DBC基板时，所述MCU芯片和所述驱动芯片焊接在PCB板的顶层。
[0017]为解决上述技术问题，本专利技术实施方式采用的另一个技术方案是：提供一种智能功率模块的封装方法，该方法包括：将基板放置在组装治具中；通过钢网在所述基板的焊盘和焊接区域印刷焊料；将功率芯片、若干个功率器件和若干个续流二极管放置在相应焊盘上；将包括电机驱动单元和/或电机控制单元的PCB板放置在焊接区域上；将引线框架放置在所述组装治具上，所述引线框架的焊接引脚与所述基板的相应焊盘相对应，将包括电机驱动单元和/或电机控制单元的PCB板放置在焊接区域上；当所述PCB板包括电机控制单元时，所述电机控制单元包括MCU芯片、上桥驱动芯片和下桥驱动芯片；当所述PCB板包括电机驱动单元时，所述电机驱动单元包括集成有功率因数校正电路的驱动芯片；当所述PCB板包括电机控制单元和电机驱动单元时，所述电机控制单元包括MCU芯片，所述电机驱动单元包括所述驱动芯片；通过真空回流炉，将所述功率芯片、若干个功率器件、若干个续流二极管、所述引线框架和所述PCB板焊接固化在所述基板上；用金线、合金线或铜线将所述功率芯片、若干个功率器件和若干个续流二极管分别键合连接至所述引线框架的相应位置；用金线、合金线或铜线将所述上桥驱动芯片和所述下桥驱动芯片、所述MCU芯片和/或所述驱动芯片分别键合连接至所述引线框架的相应位置；采用环氧树脂将所述基板、所述引线框架以及所述PCB板进行模压塑封。
[0018]本专利技术实施方式的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术实施方式能够集成合封MCU芯片、PFC电路和电机驱动电路，该智能功率模块具有绝缘高，热阻小、体积小和
重量轻的优点，且其外围电路简洁，可以节约PCB板面积，提高可靠性，降低成本。应用该智能模块能够使开发产品变得更简单，节省开发时间，提升效率。
附图说明
[0019]图1是本专利技术实施方式提供的一种智能功率模块的结构示意图；
[0020]图2是本专利技术实施方式提供的第一种智能功率模块的结构示意图；
[0021]图3是本专利技术实施方式提供的第一种智能功率模块的电路拓扑图；
[0022]图4是本专利技术实施方式提供的第二种智能功率模块的结构示意图；
[0023]图5是本专利技术实施方式提供的第二种智本文档来自技高网...

【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：附着有焊盘的基板，所述基板还包括焊接区域；焊接在相应焊盘上的引线框架；焊接在相应焊盘上的功率单元，所述功率单元与所述引线框架键合连接；设置在所述焊接区域上的集成模块，所述集成模块包括电机驱动单元和/或电机控制单元；所述集成模块与所述功率单元连接，所述集成模块与所述引线框架键合连接。2.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述基板包括DBC基板或IMS基板。3.根据权利要求2所述的智能功率模块，其特征在于，当所述基板为DBC基板时，所述集成模块为PCB板，所述PCB板的底层和所述焊接区域通过焊料焊接。4.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述功率单元包括由若干个绝缘栅双极型晶体管IGBT，或金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET或SIC MOSFET组成的功率器件；功率芯片；以及若干个续流二极管，所述续流二极管的阳极与相应的功率器件的发射极或者源极连接，所述续流二极管的阴极与相应的功率器件的集电极或者漏极连接。5.根据权利要求4所述的智能功率模块，其特征在于，所述功率器件、所述续流二极管和所述功率芯片均焊接在所述基板的相应焊盘上。6.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，当所述集成模块包括电机控制单元时，所述电机控制单元包括MCU芯片、上桥驱动芯片和下桥驱动芯片，其中，所述上桥驱动芯片和所述下桥驱动芯片分别与所述MCU芯片连接。7.根据权利要求6所述的智能功率模块，其特征在于，所述MCU芯片的复位引脚、所述MCU芯片的刹车引脚和所述下桥驱动芯片的故障输出引脚连接。8.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，当所述集成模块包括电机驱动单元时，所述电机驱动单元包括集成有功率因数校正电路的驱动芯片。9.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，当所述PCB板包括电机控制单元和电机驱动单元时，所述电机控制单元包括MCU芯片，所述电机驱动单...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌文卓，
申请(专利权)人：深圳市鑫宇微科技有限公司，
类型：发明
国别省市：