智能功率模块及其制造方法技术

本发明专利技术公开一种智能功率模块及其制造方法，该智能功率模块包括电路布线、设置在所述电路布线预定位置的功率元件和非功率元件，以及作为载体的铝基板，所述铝基板的一面作为正面覆盖有绝缘层，所述电路布线设置在所述绝缘层上远离所述铝基板的一面；所述铝基板的另一面作为背面，设置有纸质散热翅片，所述铝基板上设置有用于隔开功率元件和非功率元件的隔热结构。本发明专利技术提出的智能功率模块具有良好的散热效果、隔热效果和电绝缘保障。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及智能功率模块
，尤其涉及一种具有隔热结构和绝缘散热器的。
技术介绍
智能功率模块，即IPM (Intel ligent Power Module)，是一种将电力电子和集成电路技术结合的功率驱动器件。由于具有高集成度、高可靠性等优势，智能功率模块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、变频家电常用的电力电子器件。现有的智能功率模块的结构如图1 (A)、图1⑶和图1 (C)所示。图1 (A)是现有的智能功率模块100的俯视图，图1 (B)是图1㈧的X-X’线剖面图，图1 (C)是图1㈧去除树脂后的示意图，图1(D)是所述智能功率模块安装在铝散热器上的示意图。如图1 (A)、图1⑶和图1 (C)所示，现有的智能功率模块100具有如下结构，其包括:铝基板103 ;设于所述电路基板103表面上的绝缘层104上形成的所述电路布线105 ;覆盖于所述绝缘层104和所述电路布线105特定位置的阻焊层106 ;被锡膏107固定在所述电路布线105上的功率元件109和非功率元件108 ;连接所述非功率元件108、所述功率元件109和所述电路布线105的金属线110 ;与所述电路布线105连接的引脚101 ;所述铝基板103的至少一面被密封树脂102密封，为了提高密封性和绝缘性，会将铝基板103全部密封，为了提高散热性，会使所述铝基板103的背面露出到外部的状态下进行密封。由于所述智能功率模块100 —般工作在高温环境中，并且所述功率元件109在工作时会发出大量的热，导致所述功率器件109的结温很高，虽然所述铝基板103具有散热作用，但是因为所述绝缘层104的存在，导致所述智能功率模块100的整体热阻较高。智能功率模块长期工作在高温下，会严重降低使用寿命，并且会影响性能的稳定性，在极端情况下，会导致智能功率模块在工作过程中因内部器件过热而失控爆炸，造成人员伤亡和财产损失。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种具有良好的散热效果、隔热效果和电绝缘保障的。为了达到上述目的，本专利技术提出一种智能功率模块，包括电路布线、设置在所述电路布线预定位置的功率元件和非功率元件，以及作为载体的铝基板，所述铝基板的一面作为正面覆盖有绝缘层，所述电路布线设置在所述绝缘层上远离所述铝基板的一面；所述铝基板的另一面作为背面，设置有纸质散热翅片，所述铝基板上设置有用于隔开所述功率元件和所述非功率元件的隔热结构。优选地，所述隔热结构为在所述铝基板特定位置形成的通孔。优选地，所述散热翅片距所述铝基板的各边缘的距离至少为5mm。优选地，该智能功率模块还包括用于连接所述电路布线、所述功率元件和所述非功率元件以构成相应电路的金属线。优选地，该智能功率模块还包括配置在所述功率模块边缘、与所述电路布线连接并向外延伸作为输入输出的引脚。优选地，所述电路布线、所述功率元件和非功率元件、金属线，以及所述引脚与电路布线的连接部分由树脂封装。优选地，所述引脚固定在所述电路布线的预定位置。优选地，所述散热翅片为湿式碳素复合材料功能纸；所述散热翅片的厚度为0.5mm ?1.5mm0本专利技术还提出了一种智能功率模块的制造方法，包括以下步骤:形成具有隔热结构的铝基板，在所述铝基板的正面覆盖绝缘层，在绝缘层表面形成电路布线，在所述铝基板的背面覆盖预先制成的散热翅片；在所述电路布线的表面装配功率元件、非功率元件，以及在所述电路布线的预定位置装配预先制成的引脚；通过金属线将所述功率元件、非功率元件以及所述电路布线间连接形成相应的电路；通过密封树脂将所述铝基板的正面密封。优选地，所述通过金属线将所述功率元件、非功率元件以及所述电路布线间连接形成相应的电路的步骤之前还包括:将装配有各元素的铝基板置于清洗机中进行清洗。优选地，所述在电路布线的表面装配功率元件、非功率元件，以及在所述电路布线的预定位置装配预先制成的引脚的步骤之前还包括:制成独立的带镀层的引脚；具体包括:选取铜基材，对铜基材通过冲压或蚀刻的方式，制成独立的引脚；在所述引脚表面依次形成镍层和镍锡合金层，得到带镀层的引脚；优选地，所述通过密封树脂将所述铝基板的正面密封的步骤之后还包括:进行所述引脚的切筋成型，并进行模块功能测试。优选地，所述形成具有隔热结构的铝基板，在所述铝基板的正面覆盖绝缘层，在绝缘层表面形成电路布线，在所述铝基板的背面覆盖预先制成的散热翅片的步骤包括:根据设定的电路布局选取预定尺寸的铝基板；在铝基板的正面，使用绝缘材料和铜材，通过热压的方式，使绝缘材料形成于所述的铝基板表面并作为所述绝缘层，使铜材形成于所述绝缘层的表面作为铜箔层；将所述铜箔层的特定位置腐蚀掉，剩余部分形成电路布线；在铝基板的特定位置加工通孔形成隔热结构；使用湿式碳素复合材料形成散热翅片，通过耐高温胶水粘接于所述铝基板的背面。所述在电路布线的表面装配功率元件、非功率元件，以及在所述电路布线的预定位置装配预先制成的引脚的步骤中包括:通过锡膏或银胶将所述功率元件、非功率元件及引脚固定。本专利技术提出的，在智能功率模块中引入纸质散热翅片，极大地增加了散热面积，绝缘层无需使用高导热材料即可满足所述功率元件散热要求，在应用过程中，外部无需再接散热器，降低应用难度和应用成本，提高装配品质；在功率元件与非功率元件之间具有隔热结构，能够有效阻止非功率元件结温的升高；而且，本专利技术所用散热翅片为高热导电绝缘纸质材料，与密封树脂紧密连接，对功率模块内部电路布线、功率元件和非功率元件形成良好的电绝缘保障；散热结构为纸质材料，重量轻，智能功率模块总体重量降低，便于长途运输和工人装配；本专利技术提供的智能功率模块具有良好的散热效果、隔热效果和电绝缘保障。【附图说明】图I(A)是现有的智能功率模块的俯视图；图I⑶是图I (A)的X-X’线剖面图；图I (C)是图I (A)去除树脂后的示意图；图I⑶是现有智能功率模块安装在铝散热器上的示意图；图2(A)是本专利技术实施例智能功率模块较佳实施例的俯视图；图2 (B)是图2 (A)的X-X’线的截面图；图2(C)是图2(A)去除树脂后的不意图；图2(D)是本专利技术实施例智能功率模块较佳实施例的仰视图；图3(A)是本专利技术实施例第一工序中铝基板的主视图；图3 (B)是图3 (A)的X-X’线的截面图；图3 (C)是在销基板的正面形成绝缘层和铜箔层的示意图；图3(D)是在图3(C)所示的铜箔层上形成电路布线的示意图；图3 (E)是图3⑶的X-X’线的截面图；图3(F)是形成散热翅片的示意图；图3(G)是本专利技术实施例第一工序中在所述铝基板的背面覆盖预先制成的散热翅片的不意图；图4㈧是本专利技术实施例第二工序中制成一排引脚的示意图；图4(B)是图4(A)中单个引脚的结构示意图；图4(C)是带有弧度的单个引脚示意图；图5(A)是本专利技术实施例第三工序中，装配功率元件、非功率元件及引脚的智能功率模块的侧视图；图5 (B)是图5 (A)的俯视图；图6(A)是本专利技术实施例第五工序中，通过金属线使功率元件、非功率元件和电路布线间形成连接的侧视图；图6 (B)是图6 (A)的俯视图；图7㈧是本专利技术实施例第六工序中，使用的模具的侧视图；图7(B)是本专利技术实施例第六工序中，使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能功率模块，包括电路布线、设置在所述电路布线预定位置的功率元件和非功率元件，其特征在于，还包括：作为载体的铝基板，所述铝基板的一面作为正面覆盖有绝缘层，所述电路布线设置在所述绝缘层上远离所述铝基板的一面，所述铝基板的另一面作为背面，设置有纸质散热翅片，所述铝基板上设置有用于隔开所述功率元件和所述非功率元件的隔热结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：魏调兴，冯宇翔，
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：发明
国别省市：广东;44