[发明专利]智能功率模块及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及智能功率模块技术领域，尤其涉及一种具有绝缘散热器的智能功率模块及其制造方法。

背景技术

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1(B)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1(A)的X-X’线剖面图，图1(C)是图1(A)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1(B)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100一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。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种具有良好的散热效果和电绝缘性，并且可靠性高的智能功率模块及其制造方法。

为了达到上述目的，本发明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。

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～1.5mm。

本发明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：