一種智能功率模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本實用新型涉及一種智能功率模塊，屬于電子元件制造領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
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[0002]目前國家在大力推動節(jié)能減排、低碳發(fā)展，而節(jié)能減排、低碳發(fā)展離不開功率半導(dǎo)體產(chǎn)品的支持。智能功率模塊(IPM)廣泛應(yīng)用于白色家電類產(chǎn)品，每年的需求量巨大，但傳統(tǒng)智能功率模塊體積大、不便于組裝工藝、寄生參數(shù)大，使得該類產(chǎn)品損耗增大、不便于集成等諸多問題。
[0003]現(xiàn)有智能功率模塊(IPM)普遍采用雙列直插封裝(DIP)或單列直插封裝(SIP)，所述封裝形式為最簡單的封裝形式，其引腳數(shù)不多，適合印制線路板(PCB)的穿孔焊接。如圖1和圖2所示，現(xiàn)有采用DIP封裝形式的智能功率模塊，圖中101表示功率管腳，102表示散熱板，103表示環(huán)氧樹脂，104表示信號管腳。所述封裝形式中封裝面積與芯片面積的比值較大，封裝后的體積也較大，不適合微電子封裝更薄、更輕、更小的發(fā)展方向。
[0004]現(xiàn)在PCB板組件的生產(chǎn)效率較高，組裝流程一般為焊膏印刷、元件貼裝、回流焊等，但智能功率模塊的DIP封裝形式一般采用波峰焊，與其它元件的生產(chǎn)工藝不兼容，且管腳容易在裝配過程中變形，不僅增加了設(shè)備、人員成本，而且還需要在后序工藝中增加切除過高引腳的工藝。
[0005]從性能方面來講，由于現(xiàn)有DIP或SIP封裝形式的智能功率模塊互連線路及管腳較長，增加了器件的寄生電感、寄生電阻、寄生電容等參數(shù)，使得元器的功耗增加，開關(guān)速度變慢等缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0006]本實用新型的目的是提供一種智能功率模塊，該結(jié)構(gòu)的智能功率模塊有利于實現(xiàn)表面貼裝工藝，并且由于智能功率模塊體積的減小，除了可以滿足微電子封裝更小、更薄、更輕的發(fā)展需求，還可以減小內(nèi)部寄生參數(shù)、提高產(chǎn)品性能。
[0007]本實用新型的目的是通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)的。
[0008]—種智能功率模塊，包括一散熱板和若干功率芯片，該散熱板上表面設(shè)有一絕緣層，在該絕緣層上設(shè)有電路布線層，在該電路布線層上設(shè)有若干功率芯片和管腳，功率芯片與管腳之間通過電路布線層建立電連接，散熱板、絕緣層、電路布線層、功率芯片和管腳被封裝在呈四方扁平狀的樹脂殼體里面，其中所述管腳貫穿所述樹脂殼體并向外橫向延伸，所述散熱板的側(cè)面被所述樹脂殼體封裝，所述散熱板的下表面裸露。
[0009]上述散熱板采用金屬銅制成，并且在散熱板的下表面鍍有錫。
[0010]上述功率芯片包括若干IGBT芯片和若干二極管芯片，IGBT芯片和二極管芯片焊接在所述電路布線層的上表面，IGBT芯片與二極管芯片之間通過金屬線建立電連接。
[0011]上述被封裝在樹脂殼體里面的還包括驅(qū)動線路板，在驅(qū)動線路板的上表面焊接安裝有驅(qū)動芯片、片式電阻和片式電容，驅(qū)動芯片與IGBT芯片之間通過金屬線建立電連接。
[0012]上述管腳包括功率管腳和信號管腳，功率管腳一端焊接在所述電路布線層的上表面，另一端貫穿所述樹脂殼體并向外橫向延伸，信號管腳一端焊接在所述驅(qū)動線路板的上表面，另一端貫穿所述樹脂殼體并向外橫向延伸。
[0013]一種智能功率模塊，包括一散熱板和若干功率芯片，該散熱板上表面設(shè)有一絕緣層，在該絕緣層上設(shè)有電路布線層和管腳，電路布線層與管腳組成引線框架，若干功率芯片焊接在所述引線框架的上表面，散熱板、絕緣層、電路布線層、若干功率芯片和管腳被封裝在呈四方扁平狀的樹脂殼體里面，其中所述管腳貫穿所述樹脂殼體并向外橫向延伸，所述散熱板的側(cè)面被所述樹脂殼體封裝，所述散熱板的下表面裸露。
[0014]上述管腳包括功率管腳和信號管腳，功率管腳、信號管腳與電路布線層組成引線框架，引線框架采用金屬板整體沖壓成形，功率芯片焊接在所述引線框架的上表面。
[0015]上述功率芯片包括若干IGBT芯片和若干二極管芯片，IGBT芯片和二極管芯片焊接在所述引線框架的上表面，IGBT芯片與二極管芯片之間通過金屬線建立電連接。
[0016]上述在所述引線框架的上表面還焊接安裝有驅(qū)動芯片、片式電阻和片式電容，驅(qū)動芯片與IGBT芯片之間通過金屬線建立電連接。
[0017]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下效果:
[0018]籲該結(jié)構(gòu)的智能功率模塊有利于實現(xiàn)表面貼裝工藝，與其他生產(chǎn)工藝得到兼容，從而減小了工藝成本，并且由于智能功率模塊體積的減小，除了可以滿足微電子封裝更小、更薄、更輕的發(fā)展需求，還可以減小內(nèi)部寄生參數(shù)、提高產(chǎn)品性能；
[0019]籲所述智能功率模塊的四周均可以布置管腳，可以實現(xiàn)細間距、高密度的組裝要求。
[0020].智能功率模塊產(chǎn)生的熱量可以通過所述智能功率模塊內(nèi)部的散熱板傳導(dǎo)至PCB線路板，節(jié)省了中小功率智能功率模塊外接的散熱片，結(jié)構(gòu)可靠性更高，散熱性能更佳。
【附圖說明】
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[0021]圖1是現(xiàn)有采用DIP封裝形式的智能功率模塊的立體圖一；
[0022]圖2是現(xiàn)有采用DIP封裝形式的智能功率模塊的立體圖二 ；
[0023]圖3是實施例一中智能功率模塊一個角度的立體圖；
[0024]圖4是實施例一中智能功率模塊另一個角度的立體圖；
[0025]圖5是實施例一中智能功率模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖6是實施例中若干功率芯片的電路原理圖；
[0027]圖7是實施例中驅(qū)動芯片的電路原理圖；
[0028]圖8是實施例二中智能功率模塊一個角度的立體圖；
[0029]圖9是實施例二中智能功率模塊另一個角度的立體圖；
[0030]圖10是實施例二中智能功率模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖11是實施例三中PCB板組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
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[0032]下面通過具體實施例并結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細的描述。
[0033]實施例一:如圖3、圖4和圖5所不，本實施例是一種智能功率模塊，包括一散熱板I和若干功率芯片，該散熱板I上表面設(shè)有一絕緣層11，在該絕緣層11上設(shè)有電路布線層12，在該電路布線層12上設(shè)有若干功率芯片和管腳，功率芯片與管腳之間通過電路布線層12建立電連接，散熱板1、絕緣層11、電路布線層12、功率芯片和管腳被封裝在呈四方扁平狀的樹脂殼體2里面，其中所述管腳貫穿所述樹脂殼體2并向外橫向延伸，所述散熱板I的側(cè)面被所述樹脂殼體2封裝，所述散熱板I的下表面裸露。智能功率模塊組裝時，所述智能功率模塊中散熱板I通過焊料焊接在PCB線路板上，智能功率模塊內(nèi)部功率芯片產(chǎn)生的熱量通過所述散熱板I傳導(dǎo)至PCB線路板，可以解決中、小功率智能功率模塊，尤其是SiC芯片智能功率模塊的散熱問題。散熱板的形狀可以根據(jù)功率芯片的具體位置確定，可以為方形，但不限于方形；同時管腳的大小、位置、組合等也可以根據(jù)電子元器件要求靈活配置。
[0034]所述管腳為鷗翼形，方便管腳采用回流焊焊接在PCB線路板相應(yīng)的焊盤位置，實現(xiàn)電氣連接，回流焊的優(yōu)勢在于溫度易于控制，焊接過程中還能避免氧化，制造成本也更容易控制。所述的散熱板I采用金屬銅制成，金屬銅具有良好的導(dǎo)電以及導(dǎo)熱性能，特比適合作為本實施例中散熱板，并且在散熱板I的下表面鍍有錫，方便把所述智能功率模塊焊接在PCB線路板上，提高焊接效率。
[0035]圖5中僅僅示意出部分功率芯片，實際應(yīng)用中，應(yīng)該是多組功率芯片并列排布在一起，見圖6和圖7，更具體、清楚的把實施例中智能功率模塊中的電氣連接表示出來。
[0036]所述的功率芯片包括若干IGBT芯片31和若干二極管芯片32，IGBT芯片31和二極管芯片32分別通過焊點171和焊點172焊接在所述電路布線層12的上表面，IGBT芯片31與二極管芯片32之間通過金屬線4建立電連接。
[0037]若干IGBT芯片31包括IGBT芯片Ql、IGBT芯片Q2、IGBT芯片Q3、IGBT芯片Q4、IGBT芯片Q5和IGBT芯片Q6，若干二極管芯片32包括二極管芯片Dl、二極管芯片D2、二極管芯片D3、二極管芯片D4、二極管芯片D5和二極管芯片D6。6個IGBT芯片組成三相全橋結(jié)構(gòu)，IGBT芯片Ql的發(fā)射極和IGBT芯片Q2的集電極連接在一起并且引出管腳U，IGBT芯片Q3的發(fā)射極和IGBT芯片Q4的集電極連接在一起并且引出管腳V，IGBT芯片Q5的發(fā)射極和IGBT芯片Q6的集電極連接在一起并且引出管腳W，IGBT芯片QUIGBT芯片Q3和IGBT芯片Q5的集電極連接在一起。二極管芯片Dl的正極與IGBT芯片Ql的發(fā)射極連接在一起并且二極管芯片Dl的負極與IGBT芯片Ql的集電極連接在一起，二極管芯片D2的正極與IGBT芯片Q2的發(fā)射極連接在一起并且二極管芯片D2的負極與IGBT芯片Q2的集電極連接在一起，二極管芯片D3的正極與IGBT芯片Q3的發(fā)射極連接在一起并且二極管芯片D3的負極與IGBT芯片Q3的集電極連接在一起，二極管芯片D4的正極與IGBT芯片Q4的發(fā)射極連接在一起并且二極管芯片D4的負極與IGBT芯片Q4的集電極連接在一起，二極管芯片D5的正極與IGBT芯片Q5的發(fā)射極連接在一起并且二極管芯片D5的負極與IGBT芯片Q5的集電極連接在一起，二極管芯片D6的正極與IGBT芯片Q6的發(fā)射極連接在一起并且二極管芯片D6的負極與IGBT芯片Q6的集電極連接在一起。
[0038]并且優(yōu)選的，所述的二極管芯片采用FRD芯片，即快恢復(fù)二極管芯片，F(xiàn)RD芯片具有開關(guān)特性好，反向恢復(fù)時間短、正向電流大、體積小、安裝簡便等優(yōu)點。
[0039]被封裝在樹脂殼體2里面的還包括驅(qū)動線路板13，在驅(qū)動線路板13的上表面焊接安裝有驅(qū)動芯片14、片式電阻15和片式電容16，其中驅(qū)動芯片14是通過焊點173焊接在所述驅(qū)動線路板13的上表面。驅(qū)動芯片14與每個IGBT芯片31的基極之間通過金屬線4建立電連接，驅(qū)動芯片14輸出驅(qū)動信號到每個I