[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元件、驱动电路及MCU等集成于一基板上。智能功率模块工作时，其功率元件发热比较严重，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，功率元件产生的热量会通过基板向MCU芯片传导，使得功率元件与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等功率元件工作温度可达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；

低热阻绝缘片，嵌设于所述安装孔内；

电路布线层，设于所述低导热基板的上表面，所述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；

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，所述功率元件和主控芯片分别通过第一金属线与所述电路布线层上对应的安装位电连接。

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

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电路布线层上，且通过所述第一金属线与所述功率元件和所述主控芯片电连接。

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70～210W/m·k。

在一种可能的设计中，所述低导热基板为玻纤板。

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对应的所述电路布线层的安装位上，所述驱动电路通过第二金属线分别与所述功率元件和所述主控芯片连接。

在一种可能的设计中，所述智能功率模块还包括封装壳体，所述低导热基板、电路布线层、低热阻绝缘片、功率元件、主控芯片及金属线封装于所述封装壳体内。

本发明还提出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；

在低导热基板上开设用于安装所述低热阻绝缘片的安装孔；

在所述低导热基板的上表面制作电路布线层，所述电路布线层包括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；

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，将功率元件安装于所述低热阻绝缘片上，将主控芯片焊接于对应的所述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，且多个引脚通过第一金属线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。

本实施例中，通过在低导热基板上对应各功率元件所处的位置，设置供低导热基板安装的安装孔，低热阻绝缘片嵌设在相应的安装孔内，从而与低导热基板形成于一体，智能功率模块内部的功率元件所产生的热量通过低热阻绝缘片进行散热。同时，由于低导热基板导热率较低，这就隔绝了功率元件通过低热阻绝缘片将热量传导至主控芯片上，如此，就避免了主控芯片工作温度过高而发生故障的问题。

并且，通过低导热基板隔热后，本发明智能功率模块在采用具有比Si功率元件更高的功率密度和更高工作结温的宽禁带半导体材料GaN功率元件时，也能很好的解决散热原因导致主控芯片输出的控制信号紊乱的问题。