[发明专利]智能功率模块及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及功率驱动技术领域，特别涉及一种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类产品，一般应用于驱动风机、压缩机等设备的电控板上。

目前，智能功率模块大多将功率器件、驱动电路及MCU等集成于一基板上。智能功率模块工作时，其功率器件发热比较严重，为了加速散热，大多采用铝金属基板来进行散热，但是由于铝金属基板基材的高导热作用，功率器件产生的热量会通过基板向主控芯片MCU传导，使得功率器件与MCU几乎达到相同的温度。而MCU的理想工作温度一般是低于85℃，而IGBT等功率器件工作温度可达100℃以上，这样将导致MCU的工作温度过高而发生故障，出现控制信号紊乱等现象，严重时可能会烧毁智能功率模块，甚至烧毁整个电控板而引起火灾。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种智能功率模块及其制造方法，旨在解决功率器件散热原因导致主控芯片输出的控制信号紊乱的问题。

为实现上述目的，本发明提出的一种智能功率模块，所述智能功率模块包括：

低导热基板，所述低导热基板上设置有安装孔及导电孔；

低热阻绝缘片，嵌设于所述安装孔内；

第一电路布线层和第二电路布线层，所述第一电路布线层设于所述低导热基板的上表面，所述第二电路布线层设于所述低导热基板的下表面；所述第一电路布线层和所述第二电路布线层均具有安装位，供智能功率模块的电子元件安装；所述第一电路布线层与所述第二电路布线层通过所述导电孔连接；

功率元件，所述功率元件设置于所述低热阻绝缘片上；以及

主控芯片，所述主控芯片设置于对应的所述第一电路布线层的安装位上。

在一种可能的设计中，，所述低热阻绝缘片上形成有第三电路布线层，所述功率元件以倒装工艺焊接于所述第三电路布线层上；和/或，所述主控芯片以倒装工艺焊接于对应的所述第一电路布线层的安装位上。

在一种可能的设计中，，所述功率元件为氮化镓功率器件、Si基功率器件或SiC基功率器件。

在一种可能的设计中，，所述智能功率模块还包括引脚，所述引脚设置于所述第一电路布线层上对应的安装位。

在一种可能的设计中，，所述低热阻绝缘片为氮化铝陶瓷材质，所述低热阻绝缘片的导热率为60～210W/m·k。

在一种可能的设计中，，所述基板为玻纤板。

在一种可能的设计中，，所述智能功率模块还包括驱动电路，所述驱动电路设置于所述第一电路布线层和/或所述第二电路布线层对应的安装位，所述驱动电路通过所述导第一电路布线层和/或所述第二电路布线层与所述功率元件电连接。

在一种可能的设计中，，所述智能功率模块还包括封装壳体，所述基板、电路布线层、低热阻绝缘片、功率元件及主控芯片封装于所述封装壳体内。

本发明还一种智能功率模块的制造方法，包括以下步骤：

准备低导热基板、低热阻绝缘片、铜箔、功率元件、主控芯片及多个引脚等组成；

在低导热基板上开设导电孔及用于安装低热阻绝缘片的安装孔；

在所述低导热基板的上表面和下表面分别第一电路布线层和第二电路布线层；所述第一电路布线层及第二电路布线层具有供智能功率模块的电子元件安装的安装位；

将所述低热阻绝缘片嵌设于所述安装孔内；

在所述低热阻绝缘片上制作第三电路布线层，所述第三电路布线层上具有供功率芯片安装的安装位；

将智能功率模块的电子元件安装于所述低热阻绝缘片和对应的安装位上，其中，将所述功率元件以倒装工艺固定于对应的所述第三电路布线层的安装位上；

将多个引脚焊接于所述电路布线层对应的位置，且多个引脚通过所述第一电路布线层和所述第二电路布线层与对应的电子元件连接，以形成线路板；

通过塑胶封装所述线路板形成封装壳体，得到智能功率模块。

在一种可能的设计中，，所述在所述低导热基板的上表面制作电路布线层具体包括：

在所述低导热基板的上表面铺设铜箔，并按照预设的电路设计蚀刻所述铜箔，以形成电路布线层。