智能功率模块制造技术

本申请涉及一种智能功率模块，包括底基板、DBC基片、上控制板和外壳；DBC基片焊接在底基板上，且DBC基片上集成有功率拓扑电路；外壳固定安装在底基板上，与底基板形成一包覆DBC基片和功率拓扑电路的空腔；上控制板封盖在外壳上，且上控制板朝向DBC绝缘基片的一面集成有驱动控制电路；功率拓扑电路与驱动控制电路电连接，用于在驱动控制电路的驱动下对工频交流电依次进行交流到直流的整流、直流到交流的逆变和交流到直流的二次整流。相较于相关技术中对功率拓扑电路和驱动控制电路均集成到基片上的方式，有效避免了各电路距离功率芯片较远，分布电感较大的现象。达到了高度集成封装的效果，实现了缩小智能功率模块的体积的目的。

【技术实现步骤摘要】
智能功率模块
本申请涉及半导体工艺
，尤其涉及一种智能功率模块。
技术介绍
智能功率模块(IntelligentPowerModule，简称IPM)是一种以IGBT为核心的功率半导体开关器件，集大功率晶体管(GTR)的高电流密度、低饱和电压、耐高压和场效应晶体管高输入阻抗、高开关频率和低驱动功率的优点于一身，同时其内部集成了逻辑、控制、检测和保护等电路。与分立器件相比，具有体积小、重量轻、安装使用方便、可靠性高等特点，符合当今功率器件的模块化、智能化和集成化的发展方向。目前，逆变焊割设备内部逆变电源典型的功率拓扑电路，通常由一只二极管整流模块、二只IGBT逆变模块和三只FRD整流模块共计六只功率半导体模块组成，其控制电路由栅极隔离电源、栅极驱动电路及检测保护线路板组成。由于其使用模块数量较多，布置分散，占用空间较大，接线复杂，栅极驱动电路及检测保护电路距离功率芯片距离较远，分布电感较大，在一定程度上限制了逆变电路工作效率的提升以及逆变电源体积的减小。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提出了一种智能功率模块，可以有效提高智能功率模块中逆变电路的工作效率，减小智能功率模块的体积。根据本申请的一方面，提供了一种智能功率模块，包括底基板、DBC基片、上控制板和外壳；所述DBC基片焊接在所述底基板上，且所述DBC基片上集成有功率拓扑电路芯片；所述外壳固定安装在所述底基板上，与所述底基板形成一包覆所述DBC基片和所述功率拓扑电路芯片的空腔；所述上控制板封盖在所述外壳上，且所述上控制板朝向所述DBC基片的一面集成有驱动控制电路；其中，所述功率拓扑电路芯片与所述驱动控制电路电连接，用于在所述驱动控制电路的驱动下对工频交流电依次进行交流到直流的整流、直流到交流的逆变和交流到直流的二次整流。在一种可能的实现方式中，所述功率拓扑电路芯片包括整流电路、逆变电路和高频整流电路；所述整流电路、所述逆变电路和所述高频整流电路依次电连接，并按照由左至右的方式依次布置在所述DBC基片上。在一种可能的实现方式中，所述整流电路包括三组并联连接的二极管芯片组；其中，每组所述二极管芯片组均包括两个串联连接的二极管；每两个串联连接的二极管的连接点均作为外接电极，用于连接所述工频交流电的三相。在一种可能的实现方式中，所述逆变电路包括四组IGBT与FRD芯片反并联电路，分别为第一芯片组、第二芯片组、第三芯片组和第四芯片组；所述第一芯片组与所述第二芯片组串联连接，所述第三芯片组与所述第四芯片组串联连接；其中，串联连接的所述第一芯片组和所述第二芯片组与串联连接的所述第三芯片组和所述第四芯片组并联，形成H逆变桥结构。在一种可能的实现方式中，所述高频整流电路包括两组整流芯片；其中，每组所述整流芯片均包含有一个二极管芯片或多个并联连接的二极管芯片。在一种可能的实现方式中，所述功率拓扑电路芯片还包括有温感器件；所述温感器件设置在所述逆变电路旁侧，并焊接在所述DBC基片上；其中，所述整流电路、所述逆变电路和所述高频整流电路之间通过键合线电连接。在一种可能的实现方式中，所述驱动控制电路包括栅极隔离电源、栅极驱动芯片和检测保护电路；所述栅极隔离电源、所述栅极驱动芯片和所述检测保护电路均安装在所述上控制板的底面，以使所述栅极隔离电源161、所述栅极驱动芯片和所述检测保护电路封装在所述上控制板、所述外壳和所述底基板所形成的空腔内。在一种可能的实现方式中，所述DBC基片包括第一基片和第二基片；所述第一基片和所述第二基片呈左右结构排布，且所述第二基片的热导率大于所述第一基片的热导率。在一种可能的实现方式中，所述第一基片为氧化铝基片，所述第二基片的材料为氮化铝基片。在一种可能的实现方式中，所述上控制板的顶面还设置有通信插座；所述外壳上还嵌装有主接线端子和辅助接线端子，所述外壳与所述底基板粘接；所述主接线端子和所述辅助接线端子分别与所述功率拓扑电路芯片中的外接电极和辅助电极相对应。本申请实施例的智能功率模块，通过在DBC基片上集成用于对工频交流电进行整流、逆变、二次整流的功率拓扑电路及温感器件，并在上控制板上集成用于驱动控制功率拓扑电路的驱动控制及保护电路，同时，将上控制板封盖在外壳上，同时使得上控制板与DBC基片呈上下结构，从而达到了将智能功率模块中的功率拓扑电路芯片和驱动控制及保护电路的高度集成封装的效果，最终实现了缩小智能功率模块的体积、提高性能、降低成本的目的，使得本申请实施例的智能功率模块的面积只有原分立模块的五分之三左右，并且还有效地提高了智能功率模块的集成度。相较于相关技术中对功率拓扑电路芯片和驱动控制电路均集成到基片上的方式，有效避免了各电路距离功率芯片较远，分布电感较大的现象。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本申请的其它特征及方面将变得清楚。附图说明包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本申请的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本申请的原理。图1示出本申请实施例的智能功率模块的电路原理框图；图2示出本申请实施例的智能功率模块的局部纵截面结构示意图；图3示出本申请实施例的智能功率模块中的整流电路的拓扑电路图；图4示出本申请实施例的智能功率模块中的逆变电路的拓扑电路图；图5示出本申请实施例的智能功率模块中的高频整流电路的拓扑电路图；图6示出本申请实施例的智能功率模块中的温感器件的电路图；图7示出本申请实施例的智能功率模块的俯视结构示意图。具体实施方式以下将参考附图详细说明本申请的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。另外，为了更好的说明本申请，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本申请同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本申请的主旨。图1示出根据本申请实施例的智能功率模块100的电路原理框图。图2示出本申请实施例的智能功率模块100的局部纵截面结构示意图。如图1和图2所示，本申请实施例的智能功率模块100包括：底基板110、DBC基片120、上控制板140和外壳130。其中，DBC基片120焊接在底基板110上，并且DBC基片120上集成有功率拓扑电路芯片150。外壳130则固定安装在底基板110上，并与底基板110形成一包覆DBC基片120和功率拓扑电路芯片150的空腔。上控制板140封盖在外壳130上，并且上控制板140朝向DBC基片120的一面集成有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能功率模块，其特征在于，包括底基板、DBC基片、上控制板和外壳；/n所述DBC基片焊接在所述底基板上，且所述DBC基片上集成有功率拓扑电路芯片；/n所述外壳固定安装在所述底基板上，与所述底基板形成一包覆所述DBC基片和所述功率拓扑电路芯片的空腔；/n所述上控制板封盖在所述外壳上，且所述上控制板朝向所述DBC基片的一面集成有驱动控制电路；/n其中，所述功率拓扑电路芯片与所述驱动控制电路电连接，用于在所述驱动控制电路的驱动下对工频交流电依次进行交流到直流的整流、直流到交流的逆变和交流到直流的二次整流。/n

【技术特征摘要】
1.一种智能功率模块，其特征在于，包括底基板、DBC基片、上控制板和外壳；
所述DBC基片焊接在所述底基板上，且所述DBC基片上集成有功率拓扑电路芯片；
所述外壳固定安装在所述底基板上，与所述底基板形成一包覆所述DBC基片和所述功率拓扑电路芯片的空腔；
所述上控制板封盖在所述外壳上，且所述上控制板朝向所述DBC基片的一面集成有驱动控制电路；
其中，所述功率拓扑电路芯片与所述驱动控制电路电连接，用于在所述驱动控制电路的驱动下对工频交流电依次进行交流到直流的整流、直流到交流的逆变和交流到直流的二次整流。


2.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述功率拓扑电路芯片包括整流电路、逆变电路和高频整流电路；
所述整流电路、所述逆变电路和所述高频整流电路依次电连接，并按照由左至右的方式依次布置在所述DBC基片上。


3.根据权利要求2所述的智能功率模块，其特征在于，所述整流电路包括三组并联连接的二极管芯片组；
其中，每组所述二极管芯片组均包括两个串联连接的二极管；
每两个串联连接的二极管的连接点均作为外接电极，用于连接所述工频交流电的三相。


4.根据权利要求2所述的智能功率模块，其特征在于，所述逆变电路包括四组IGBT与FRD芯片反并联电路，分别为第一芯片组、第二芯片组、第三芯片组和第四芯片组；
所述第一芯片组与所述第二芯片组串联连接，所述第三芯片组与所述第四芯片组串联连接；
其中，串联连接的所述第一芯片组和所述第二芯片组与串联连接的所述第三芯片组和所述第四芯片组并联，形成H逆变桥结构。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：乜连波，刘洋，
申请(专利权)人：威海新佳电子有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37