一种智能功率模块及其制造方法技术

本发明专利技术适用于电子器件技术领域，提供了一种智能功率模块及其制造方法，该模块包括金属基板、覆盖于金属基板一表面的绝缘层、形成于绝缘层上的电路布线、配置在电路布线上预设部位的电路元件，以及与电路布线相连接的引脚，还包括贯穿绝缘层并延伸至金属基板中的凹孔，电路布线与凹孔的底部通过一金属线相连接，凹孔中填充有已固化的导电物质，金属线与凹孔底部相连接的尾部埋于导电物质中，金属基板的至少具有电路元件的一面被密封。本发明专利技术中的凹孔填充有导电物质，使金属线与凹孔底部的连接不仅依靠二者的键合力，更通过导电物质的粘合力得以加强，实现了金属线与金属基板的可靠连接，并且促进了模块的小型化，并控制了加工难度和成本的增加。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子器件
，特别涉及。
技术介绍
智能功率模块(Intelligent Power Module, 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。IPM将功率开关器件和高压驱动电路集成在一起，并内设有过电压、过电流和过热等故障检测电路。IPM—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，IPM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的电力电子器件。如图1、2所示，现有的IPM具有如下结构，其包括:电路基板101，电路基板101的表面上设有绝缘层102，在绝缘层102上形成有电路布线103，电路布线103上还固定有若干电路元件104，电路元件104和电路布线103之间通过金属线105连接，另外，自电路布线103引出了若干引脚106，该IPM由密封结构107密封。参考图3，电路基板101具有若干露出部1011，露出部1011与电路布线103之间通常由一根金属线108连接，通过电连接电路基板101和电路布线103可以使两者的电位近似，减少电路噪声对电路元件产生的不良影响。进一步参考图3，传统的IPM中，露出部1011是金属基板101外露于绝缘层102的部位，一般使用钻孔工具在绝缘层102上钻孔形成，露出部1011的底部在钻孔后为粗糙面，如果直接邦金属线108，会导致金属线108和露出部1011的粘结力较低，即使使用200 μ m以上的粗线进行邦定，在长期使用过程中，也会因各种材料膨胀系数不同而存在断线的可倉泛。参考图4，为了确保金属线108和露出部1011稳定粘结，现有技术在邦定金属线前，一般先使用压平设备109将露出部1011的底部压平。但这种做法增加了压平设备，而且对压平的力度、接触的速度、压平位置的精度要求很高，此种设备的设计难度较大、制造成本较高，对操作员的操作要求也较高，使用这种方法对底部进行压平处理，无疑增加了 IPM的制造成本和制造难度及合格率。而且这种方法仍然是利用金属线108和金属基板101之间的键合力来实现固定，在比较恶劣的工况下长期使用，仍然有断线的风险。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种智能功率模块，实现金属基板和电路布线之间的可靠连接，改善智能功率模块的稳定性，同时有效控制制造难度和制造成本的增加。本专利技术是这样实现的，一种智能功率模块，包括金属基板、覆盖于所述金属基板一表面的绝缘层、形成于所述绝缘层上的电路布线、配置在所述电路布线上预设部位的电路元件，以及与所述电路布线相连接的引脚，还包括贯穿所述绝缘层并延伸至所述金属基板中的凹孔，所述电路布线与所述凹孔的底部通过一金属线相连接，所述凹孔中填充有已固化的导电物质，所述金属线与所述凹孔底部相连接的尾部埋于所述导电物质中，所述金属基板的至少具有电路元件的一面被密封。本专利技术的另一目的在于提供一种智能功率模块的制造方法，包括下述步骤:取一金属基板，并在其一表面上设置绝缘层；在所述绝缘层的表面上形成电路布线；加工贯通所述绝缘层并延伸至所述金属基板中的凹孔；在所述电路布线的预设部位设置电路元件及引脚；在所述电路布线和所述凹孔的底部之间绑定金属线；向已经邦定所述金属线的所述凹孔中注入导电物质，使所述导电物质覆盖所述金属线的绑定线尾；固化所述导电物质；将所述金属基板密封。本专利技术提供的智能功率模块具有一自绝缘层延伸至金属基板中的凹孔，凹孔中填充有固化的导电物质，将金属线的绑定尾端埋于其中，使金属线与凹孔底部的连接不仅依靠二者的键合力，更通过导电物质固化后的粘合力得以加强；另外，由于本专利技术通过导电物质实现了金属线与金属基板的完全可靠连接，故可以将金属线做的很细，自金属线与凹孔底部的连接点到凹孔的侧壁之间的距离也得以减小，这样不仅节约了金属线的成本，也可将凹孔的直径做的更小，进而促进模块的小型化。同样的，通过本专利技术提供的制造方法获得的智能功率模块实现了金属线与金属基板的可靠连接，提高了智能功率模块的稳定性，并且不需要压平设备，也不需要严格控制压平力度、速度及接触位置等，有效控制了加工难度和加工成本的增加，适合用于批量生产。【附图说明】图1是现有技术中智能功率模块的立体图；图2是现有技术中智能功率模块的剖视图；图3是现有技术中智能功率模块中金属基板与电路布线的一种结构的示意图；图4是现有技术中智能功率模块中将金属基板露出部压平的示意图；图5是本专利技术实施例智能功率模块的立体图；图6是本专利技术实施例智能功率模块的剖视图；图7是本专利技术实施例智能功率模块去除密封结构的立体图；图8是本专利技术实施例智能功率模块中金属基板与电路布线的连接结构的示意图；图9是本专利技术实施例智能功率模块的制作流程图；图10是与图9所示制作流程图中各步骤相对应的结构参考图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。以下结合具体实施例对本专利技术的具体实现进行详细描述:参考附图5?8，该智能功率模块包括金属基板10，在金属基板10的一个表面上覆盖有绝缘层11，在绝缘层11的表面上设有电路布线12，在电路布线12上的若干预设部位设有若干电路元件13，电路元件13与电路布线12之间通过导线14实现电连接。并且，电路布线12的相应部位连接有用于电信号输入和输出的引脚15。其中，电路布线12与金属基板10之间还通过一金属线16相连，使两者的电位近似，减少寄生电容和电路噪声对电路元件产生的不良影响，为了实现电路布线12与金属基板10之间的电连接，本实施例在绝缘层11向金属基板10的方向开设了一个或多个凹孔17，如图6，该凹孔17贯穿绝缘层11并向金属基板10延伸一定距离,金属线16的一端连接电路布线12,另一端则绑定在凹孔17的底部171处，并且，在凹孔17中还填充有已固化的导电物质18，导电物质18将金属线16的绑定尾部埋于其中，以加强固定效果。一般情况下，智能功率模块的外部需要密封，以对金属基板10及其承载的电路及元件进行保护。作为一种实现方式，可以在金属基板10设有电路布线12、电路元件13等部件的一面设置密封结构19，仅将金属基板10的背面露出，这样有利于模块散热。作为另一种实现方式，可以将金属基板10的两面均密封，密封结构19将整个金属基板10及其承载的全部元件完全密封，这样可以避免水汽的进入。在实际制造时，可以根据需要选择合适的密封方式。本实施例提供的智能功率模块具有一自绝缘层11延伸至金属基板10中的凹孔17，凹孔17中填充有固化的导电物质18，将金属线16的绑定尾端埋于其中，使金属线16与孔洞底部的连接不仅依靠二者的键合力，更通过导电物质18固化后的粘合力得以加强；并且，由于导电物质18具有导电能力，即使金属线16的绑定端与凹孔17的底部绑定不良，也可以通过导电物质18的粘合力保证金属线16与金属基板10之间的可靠连接，进而有效加强了智能功率模块的稳定性。另外，传统的智能功率模块中，用于连接电路布线和金属基板的导线一端与金属基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能功率模块，包括金属基板、覆盖于所述金属基板一表面的绝缘层、形成于所述绝缘层上的电路布线、配置在所述电路布线上预设部位的电路元件，以及与所述电路布线相连接的引脚，其特征在于，还包括贯穿所述绝缘层并延伸至所述金属基板中的凹孔，所述电路布线与所述凹孔的底部通过一金属线相连接，所述凹孔中填充有已固化的导电物质，所述金属线与所述凹孔底部相连接的尾部埋于所述导电物质中，所述金属基板的至少具有电路元件的一面被密封。

【技术特征摘要】
1.一种智能功率模块,包括金属基板、覆盖于所述金属基板一表面的绝缘层、形成于所述绝缘层上的电路布线、配置在所述电路布线上预设部位的电路元件，以及与所述电路布线相连接的引脚，其特征在于， 还包括贯穿所述绝缘层并延伸至所述金属基板中的凹孔，所述电路布线与所述凹孔的底部通过一金属线相连接，所述凹孔中填充有已固化的导电物质，所述金属线与所述凹孔底部相连接的尾部埋于所述导电物质中，所述金属基板的至少具有电路元件的一面被密封。2.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，还包括将所述金属基板设有所述电路布线的一面密封的密封结构。3.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，还包括将所述金属基板整体密封的密封结构。4.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述导电物质的厚度为所述凹孔的深度的1/3~2/3。5.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述绝缘层的材料为环氧树脂，并均匀掺杂有氧化铝。6.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述金属线与所述金属基板的材料相同。7.如权利要求1至6任一项所述的智能功率模块，其特征在于，所述金属线的直径小于40 μ m，所述金属线与所述凹孔底部的连接位至所述凹孔的侧壁的距离小于1mm。8.一种智能功率模块 的制造方法，其特征在于，包括下述步骤: 取一金属基板，并在其一表面上设置绝缘层； 在所述绝缘层的表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯宇翔，黄祥钧，
申请(专利权)人：美的集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：