[实用新型]智能功率模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子元件制造领域，特别涉及一种智能功率模块。

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。智能功率模块把功率开关器件和高压驱动电路集成在一起，并内藏有过电压、过电流和过热等故障检测电路。对于特定用途的智能功率模块，还会集成MCU，MCU发出控制信号，使智能功率模块的功率元件驱动后续电路工作，另一方面将系统的状态检测信号送回MCU。与传统分立的方案相比，智能功率模块以其高集成度、高可靠性等优势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，变频家电的一种理想电力电子器件。对于用于变频空调中的智能功率模块，变频驱动算法已经基本固化，为了节省体积、提高抗干扰能力、减轻外围电控版设计工作量，会将MCU集成到智能功率模块中。

参照图1至图3，图1为现有技术中智能功率模块的结构示意图；图2为现有技术中智能功率模块的剖面结构示意图；图3为现有技术中智能功率模块去除树脂材料后的内部结构示意图。传统的智能功率模块100具有如下结构，其包括：树脂支架199；第一电路基板106；在设于所述第一电路基板106表面上的绝缘层107上形成的第一电路布线108，所述第一电路布线108的材料一般为铜；被固定在所述第一电路布线108上的功率器件104；连接功率器件104和所述第一电路布线108的金属线105；与所述第一电路布线108连接的引脚101；将所述功率器件104和所述金属线105覆盖但至少露出引脚101的一部分的绝缘胶体190；第二电路基板206；设置在所述第二电路基板206上的第二电路布线208，所述第二电路布线208的材料一般为铜；被固定在所述第二电路布线208上的控制器件204；所述引脚101与所述第二电路布线208的一部分连接。将所述智能功率模块100的整体被密封树脂102密封，密封的方法有使用热塑性树脂的注入模模制和使用热硬性树脂的传递模模制。一般会将第一电路基板106的背面密封，也可使用所述第一电路基板106的背面露出到外部的状态下进行密封。

因为智能功率模块100一般使用在驱动风机、压缩机等场合，智能功率模块100工作时发热比较严重，虽然第一电路基板106一般为铝金属基板，有一定散热作用，而且智能功率模块100一般都会使所述功率器件104所在的所述第一电路基板106的背面紧贴大的散热板进行使用，但热量还是会向所述第二电路基板206散发，植入热电偶的实测表明，实际工作中，所述功率器件104上表面与所述第二电路基板206背面几乎达到相同的温度，所以所述控制器件204会工作在高温下，如MCU等控制器件的理想工作温度一般不超过85℃，但如IGBT等功率器件一般的工作温度是100℃以上，所以，现行的集成MCU的智能功率模块100因为控制器件的工作温度过高经常发生故障，出现控制信号紊乱等现象，控制信号的出错很容易导致智能功率模块100上下桥臂同时导通，引起短路现象，轻则使智能功率模块100烧毁，重则使整个变频空调的电控板烧毁，如果空调的电控板烧毁，因为空调工作时电控板所处的环境温度很高，有造成火灾的安全隐患，所以，控制信号的出错是非常危险的一种失效现象。如果通过在MCU所处位置增加散热风扇等形式降低MCU温度，或者使用100℃下也能正常工作的MCU，又增加了成本，所以，集成MCU的智能功率模块100虽然有大幅降低外围电控设计难度，提高产品一致性等诸多优点，但都未能得到广泛的使用。

在智能功率模块100的制造方法上，因为第一电路基板106和第二电路基板206上下层叠，所以首先要通过包裹绝缘胶体190的工序将位于下部的第一电路基板106的金属线105、功率器件104等容易被压损坏的部分包裹，再使所述引脚101从第一电路基板106穿通第二电路基板206，绝缘胶体190的表面需要尽量平整才能保证第一电路基板106和第二电路基板206的平行层叠，并且通过引脚101穿通需要精确对位，这都对制造工艺提出了非常高的要求，需要使用昂贵的注胶设备配合特殊的成型工艺才能实现绝缘胶体190表面的平整，需要使用昂贵的位置识别设备和焊接设备，才能实现将第二电路基板206通过引脚101装配在第一电路基板106上。这无疑增加了智能功率模块100的制造成本，降低了智能功率模块100的制造合格率，增加了智能功率模块100量产的难度。

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