CN203774281U - 一种整体注塑封装的智能功率模块 - Google Patents
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Abstract
一种整体注塑封装的智能功率模块，它采用铝基板作为功率器件的散热基板，并以铝基板的电路层作为控制电路载体，集成了驱动电路、功率器件，制成具有功率器件的驱动，过温、过流的功率模块，所述的铝基板通过环氧树脂的整体注塑与一体式引线框固定；所述的整体注塑的上表面与铝基板固定连接，并与铝基板的散热表面形成有一定的边沿台阶;所述的功率器件直接焊接于一体式引线框相应的铜层延生部分；所述的铝基板上层有一层厚度在100-200um的绝缘层，在该绝缘层的上面设置有由电路拓扑结构决定的相应镀铜层，该镀铜层直接与一体式引线框的焊接面通过焊料连接;本实用新型在提高铝基板散热能力的同时也提高生产效率并节省引线框端子废铜的成本，保证功率模块的一致性以及整体可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种优化以铝基板(IMS)做为承载功率组件的整体注塑封装的智能功率模块，该模块采用铝基板作为散热基板以及电路层连接，采用一体式引线框结构和整体环氧树脂注塑封装，提高了智能功率模块的热容和抗震动能力，同时简化了工艺流程。
背景技术:
智能功率模块，即IPM（Intelligent Power Module），不仅把功率开关器件IGBT和驱动电路集成在一起，而且还具有欠电压、过电流和过热等故障检测、保护功能，并可将错误信号输出至 CPU。因此在系统发生负载事故或使用不当情况下，也可以保证IPM自身不受损坏。IPM以其高可靠性、低损耗、低开发成本正赢得越来越大的市场，尤其适合于驱动电机的变频器和各种逆变电源。它是变频调速，冶金机械，电力牵引，伺服驱动，变频家电的一种非常理想的电力电子器件。
市场上大部分的智能功率模块，采用的是DBC绝缘基板，与一体式引线框直接注塑封装。这样的结构，在工艺上简洁，易生产，但是模块的热容较小。而采用铝基板结构的智能功率模块，
一般采用的是单独、直立的端子结构，在生产上，难以保证一致性和量产。尤其，采用外壳封装的结构，也难以使得端子达到抗震动的能力。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足,而提供一种结构合理,使用方便、可靠,能提高了智能功率模块的工作性能，优化端子抗震动能力，实现批次性生产工艺要求的整体注塑封装的智能功率模块.
本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的, 所述的整体注塑封装的智能功率模块，它采用铝基板作为功率器件的散热基板，并以铝基板的电路层作为控制电路载体，集成了驱动电路、功率器件，制成具有功率器件的驱动，过温、过流的功率模块，所述的铝基板通过环氧树脂的整体注塑与一体式引线框固定；所述的整体注塑的上表面与铝基板固定连接，并与铝基板的散热表面形成有一定的边沿台阶。
所述的功率器件直接焊接于一体式引线框相应的铜层延生部分；所述的铝基板上层有一层厚度在100-200um的绝缘层，在该绝缘层的上面设置有由电路拓扑结构决定的相应镀铜层，该镀铜层直接与一体式引线框的焊接面通过焊料连接。
所述的一体式引线框的厚度在4-6mm，所述一体式引线框的铜层放置在功率器件的下方；所述铝基板的表面电路层包括了功率部分电路和驱动、保护电路，其中功率部分电路直接与一体式引线框的延生部分直接焊接，驱动、保护电路连接驱动IC、电容和电阻这些被动元器件。
本实用新型主要是针对铝基板封装的智能功率模块固有缺点和生产工艺上的瓶颈，进行了针对性的设计和改善。
首先，通过一体式引线框的端子结构改善，一方面，避免了单独站立式端子形式的精度难以控制、产品一致性差的缺点。另一方，提供引线框铜层的延生，使得功率部分IGBT直接焊接于引线框上方，使得功率器件在垂直结构上，增加了热容。这对于功率器件的过电流能力、高结温波动能力，都大大增加。
其次，一体式注塑封装的形式，可以将内部的铝基板、一体式引线框端子、控制IC、功率器件等，都固定在环氧树脂内。环氧树脂的高绝缘、强耐腐蚀、高抗震动能力，都使得模块在整体上避免了传统铝基板散热模块的直立式端子结构易松动，抗震动能力差的问题。
附图说明
图1是本实用新型所述的整体注塑封装的智能功率模块三维立体示意图。
图2是本实用新型所述的整体注塑封装的智能功率模块中整体注塑与铝基板的结合方式。
图3是本实用新型所述的整体注塑封装的智能功率模块内部垂直结构分析图。
图4是本实用新型所述的整体注塑封装的智能功率模块内部垂直结构热容差异分析图。
图5是本实用新型所述的整体注塑封装的智能功率模块端子与铝基板的结合示意图。
图6是本实用新型所述的整体注塑封装的智能功率模块所用铝基板分布说明图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本实用新型做详细的介绍：图中所示，本实用新型所述的整体注塑封装的智能功率模块，它主要采用铝基板作为功率器件的散热基板，并以铝基板的电路层作为控制电路载体，集成了驱动电路、功率器件，制成具有功率器件的驱动，过温、过流的功率模块，其特征在于所述的铝基板1通过环氧树脂的整体注塑3与一体式引线框2固定；所述的整体注塑3的上表面与铝基板固定连接，并与铝基板的散热表面形成有一定的边沿台阶。
所述的功率器件6直接焊接于一体式引线框2相应的铜层延生部分；所述的铝基板1上层有一层厚度在100-200um的绝缘层5，在该绝缘层5的上面设置有由电路拓扑结构决定的相应镀铜层，该镀铜层直接与一体式引线框的焊接面通过焊料连接。
所述的一体式引线框的厚度在4-6mm，所述一体式引线框的铜层放置在功率器件的下方；所述铝基板的表面电路层包括了功率部分电路和驱动、保护电路9，其中功率部分电路直接与一体式引线框的延生部分直接焊接，驱动、保护电路连接驱动IC、电容和电阻这些被动元器件。
本实用新型采用铝基板作为其散热基板，并采用整体注塑形式避免铝基板绝缘粘合层的低抗振动能力，使得以铝基板作为功率模块散热基板的弱点得意改善，整体性能优化。
所述的铝基板，其绝缘层采用的是厚底小、导热率高的高性能材料，使得整体的垂直结构上，模块有着低热阻特性，但是模块依然有足够的绝缘耐压能力。
本实用新型采用的是一体式引线框形式封装，在端子焊接阶段，采用的是平面结构，而非传统的垂直结构，可以有效的降低工艺难度，也提高了封装的精度。
本实用新型采用整体注塑封装的形式，利用环氧树脂的高绝缘能力、高强度，将功率模块底板、功率器件及驱动电路元器件、功率端子，都固定在模块内部，提供高抗震动能力。
本实用新型将驱动、保护部分电路，也集成在散热铝基板一侧。这部分电路拥有基本的驱动、保护等功能；驱动和保护电路拥有与功率电路相同的散热基板。
实施例：
本实用新型是对现有技术的一种改进，它以铝基板为散热基板的智能功率模块，在结构和生产工艺上，做了针对性的优化和改善，增强了功率器件的抗结温波动能力，提高了端子的抗震动能力，优化了生产工艺的一致性和精度。
图1所示，可以看到引线框一体式注塑封装的智能功率模块整体结构,铝基板1和一体式引线框2通过环氧树脂的整体注塑3进行固定。这样的结构，使得铝基板和剪裁后信号端子、功率端子整体固定。
图2可以看到，环氧树脂的注塑封装3，在上表面会与铝基板1散热表面留有一定的台阶。因为铝基板在焊接完成后，散热表面会有一定的凹度，环氧树脂的上沿与基板表面留出的一定高度差，首先保证功率模块安装时，散热面能与散热器结合紧密，降低接触热阻。
图3所示的一体式引线框和功率器件、散热基板的配合三维图中，可以看到，功率器件6直接焊接于一体式引线框相应的铜层延生部分2。而铝材料基板4上层，有一层厚度在100-200um的绝缘层5，该绝缘层，具有低厚度、高绝缘、高导热系数等适合功率器件的特性。在绝缘层的上表面，是电路拓扑结构决定的相应的镀铜层7，该镀铜层直接与一体式引线框的焊接面直接配合，通过焊料8进行连接。
从上图可以看到，通过一体式引线框的改善和延生，对于功率端子的抗震动性能，本身已经进行的提升。
从图4所示的功率器件、一体式引线框、铝基板垂直结构三维示意图可以看到，由于绝缘层5虽然具有相对较高的热阻，但是对于功率器件传统的陶瓷Al2O3或者AlN而言，其热阻差异是巨大的。因此，在功率器件下方放置的一体式引线框铜层，具有重要的意义。一般引线框采用5mm的厚度，这对于功率器件垂直方向的热容改善有极大的提升。
图5可以看到，传统的功率端子或者信号端子3，在通过焊接与铝基板电路层8连接。这样的垂直结构，可以看到在传统外壳封装的形势下，内部的端子实际上只有焊接层提供连接力。而铝基板表面的电路层8，是通过与绝缘层7的粘合形成固定力，该固定力保证端子在一定程度和范围内的振动。但是，这样的连接形式，显然对于端子的抗振动能力有极大的制约。首先，绝缘层与铝基板的和表面电路层的连接，只是通过粘结形成，在较大的力作用下，会直接剥离。其次，外壳形式的封装，本身对绝缘层的固定未起到任何作用。
因此，环氧树脂注塑封装的结构，对于端子抗振动和绝缘层抗剥离，显然是极大的改善。环氧树脂高强度的耐磨、耐压能力，直接包裹端子下端、铝基板的四周外围，将所有的器件包含于功率模块内部，绝缘层的作用，已经仅仅是绝缘耐压，其弱粘结力已经不再给端子提供抗震动能力，完全避免了绝缘层的固有弱点。
从图6可以看到，铝基板的表面电路层，包括了功率部分电路2和驱动、保护电路9。功率部分电路，直接与一体式引线框结构的延生部分直接焊接，保证更大的结合力和过电流能力。驱动、保护部分电路，需要连接驱动IC、电容、电阻等被动元器件。铝基板的散热面积较大，驱动IC以及相关的电容、电阻器件，都可以在稳定的温度下工作。对于这部分器件而言，显然其散热条件相比完全封装于环氧树脂内部的结构而言，显得更为优越。
Claims (3)
1.一种整体注塑封装的智能功率模块，该智能功率模块采用铝基板作为功率器件的散热基板，并以铝基板的电路层作为控制电路载体，集成了驱动电路、功率器件，制成具有功率器件的驱动，过温、过流的功率模块，其特征在于所述的铝基板（1）通过环氧树脂的整体注塑（3）与一体式引线框（2）固定；所述的整体注塑（3）的上表面与铝基板固定连接，并与铝基板的散热表面形成有一定的边沿台阶。
2.根据权利要求1所述的整体注塑封装的智能功率模块，其特征在于所述的功率器件（6）直接焊接于一体式引线框（2）相应的铜层延生部分；所述的铝基板（1）上层有一层厚度在100-200um的绝缘层（5），在该绝缘层（5）的上面设置有由电路拓扑结构决定的相应镀铜层，该镀铜层直接与一体式引线框的焊接面通过焊料连接。
3.根据权利要求1所述的整体注塑封装的智能功率模块，其特征在于所述的一体式引线框的厚度在4-6mm，所述一体式引线框的铜层放置在功率器件的下方；所述铝基板的表面电路层包括了功率部分电路和驱动、保护电路（9），其中功率部分电路直接与一体式引线框的延生部分直接焊接，驱动、保护电路连接驱动IC、电容和电阻这些被动元器件。
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| CN106098047A (zh) * | 2016-08-23 | 2016-11-09 | 蒋寅 | 一种电磁式有源蜂鸣器及其制造方法 |
| CN107369629A (zh) * | 2017-06-06 | 2017-11-21 | 西安微电子技术研究所 | 一种防止器件漏流的局部灌封工艺方法 |
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| WO2018018848A1 (zh) * | 2016-07-29 | 2018-02-01 | 广东美的制冷设备有限公司 | 一种智能功率模块及其制造方法 |
| CN106098047A (zh) * | 2016-08-23 | 2016-11-09 | 蒋寅 | 一种电磁式有源蜂鸣器及其制造方法 |
| CN107369629A (zh) * | 2017-06-06 | 2017-11-21 | 西安微电子技术研究所 | 一种防止器件漏流的局部灌封工艺方法 |
| CN107369629B (zh) * | 2017-06-06 | 2019-09-10 | 西安微电子技术研究所 | 一种防止器件漏流的局部灌封工艺方法 |
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