智能功率模塊、智能功率模塊的制備方法和電力電子設備技術

本發明專利技術提供了一種智能功率模塊、智能功率模塊的制備方法和電力電子設備，其中，智能功率模塊包括：金屬基板，金屬基板的正側的指定區域設有絕緣層，電路布線層的底側面粘附于絕緣層，以電隔離于金屬基板；多條金屬連線，分別設于電路布線層的地線端和金屬基板的指定接地端之間。通過本發明專利技術技術方案，提高了智能功率模塊的抗電磁干擾特性和散熱效率，提升了器件可靠性。

Intelligent power module, method for preparing intelligent power module and power electronic equipment

The invention provides an intelligent power module, intelligent power module and preparation methods of power electronic equipment, the intelligent power module includes a metal substrate, the designated area is side of the metal substrate is provided with an insulating layer, the bottom side of the circuit wiring layer adhered to the insulating layer to electrically isolated from the metal substrate; a plurality of metal wire, circuit wiring layers are respectively arranged on the wire end and the metal substrate to specify grounded end. Through the technical proposal of the invention, the electromagnetic interference characteristic and the heat dissipation efficiency of the intelligent power module are improved, and the reliability of the device is improved.

【技術實現步驟摘要】
智能功率模塊、智能功率模塊的制備方法和電力電子設備
本專利技術涉及智能功率模塊
，具體而言，涉及一種智能功率模塊、一種智能功率模塊的制備方法和一種電力電子設備。
技術介紹
智能功率模塊，即IPM(IntelligentPowerModule)，是一種將電力電子和集成電路技術結合的功率驅動器件(DeriverIntegratedCircuit，即DriverIC)。由于具有高集成度、高可靠性等優勢，智能功率模塊贏得越來越大的市場，尤其適合于驅動電機的變頻器及各種逆變電源，是變頻調速、冶金機械、電力牽引、伺服驅動和變頻家電常用的電力電子器件。以碳化硅和氮化鎵為代表的寬禁帶材料應用到半導體器件中，尤其是電力電子設備的驅動芯片(DeriverIntegratedCircuit，即DriverIC)中，由于其禁帶寬度和擊穿場強遠高于硅材料半導體器件。相關技術中，為了屏蔽電磁信號對智能功率模塊(或簡稱為控制芯片)的干擾，在襯底兩側通常設置有電氣連通到所述一個或者多個控制芯片的各種電氣元件和互連線，并且為了進一步有效屏蔽EMI(Electro-MagneticInterference，電磁干擾)，已經提出在控制芯片周圍延伸并且置于散熱結構與襯底之間的結構，由于提供了適合的連接和布線，從而實現了對半導體器件或者電子封裝的EMI屏蔽。在上述相關技術中，提出了用于電子封裝或半導體器件的各種類型的EMI屏蔽或相似類型的EMI保護結構，能夠有效地保護或屏蔽器件免受電磁干擾影響。但是，上述控制芯片通常為單點接地，但是對于線寬極小的電路布線層而言，例如微米級別或納米級別的銅箔層刻蝕形成的電路布線層，僅采用單點接地會產生較大的寄生電感，引入嚴重的EMI干擾。
技術實現思路
本專利技術旨在至少解決現有技術或相關技術中存在的技術問題之一。為此，本專利技術的一個目的在于提出了一種智能功率模塊。本專利技術的另一個目的在于提出了一種智能功率模塊的制備方法。本專利技術的另一個目的在于提出了一種電力電子設備。為實現上述目的，根據本專利技術的第一方面的實施例，提出了一種智能功率模塊，包括：金屬基板，金屬基板的正側的指定區域設有絕緣層，電路布線層的底側面粘附于絕緣層，以電隔離于金屬基板；多條金屬連線，分別設于電路布線層的地線端和金屬基板的指定接地端之間。根據本專利技術的實施例的智能功率模塊，通過在電路布線層的地線端和金屬基板的指定接地端之間設置多條金屬連線，其中，金屬基板不僅具備高的散熱效率，并且具備較好的電磁屏蔽特性，而對于線寬小的電路布線層而言，通過設置多條金屬連線實現了多點接地，進而減小寄生電感效應，繼而減少引入EMI干擾，提升了智能功率模塊的可靠性和抗干擾性。根據本專利技術的上述實施例的智能功率模塊，還可以具有以下技術特征：優選地，多條金屬連線還包括：第一類邦定線，連接在指定的功率器件和金屬基板的指定接地端之間。優選地，多條金屬連線還包括：第二類邦定線，連接在指定的功率器件和電路布線層的地線端之間。根據本專利技術的實施例的智能功率模塊，通過設置第二類邦定線，連接在指定的功率器件和電路布線層的地線端之間，也即功率器件先連接至電路布線層的地線端，再由電路布線層與金屬基板之間的金屬連線接地，減小了功率器件接地的邦線難度和工藝復雜度。優選地，第二類邦定線為一根或多根金屬連線。根據本專利技術的實施例的智能功率模塊，通過設置第二類邦定線為多根金屬連線，實現了功率器件的多點接地，降低了引入的EMI干擾。優選地，還包括：封裝外殼，包覆于金屬基板的正側，以對功率器件和電路布線層進行封裝。根據本專利技術的實施例的智能功率模塊，通過設置封裝外殼包覆于金屬基板的正側，對功率器件和電路布線層實現了隔離封裝，一般封裝外殼選用樹脂材料。優選地，封裝外殼中設有角型和/或球型的散熱顆粒。根據本專利技術的實施例的智能功率模塊，通過在封裝外殼中設置角型和/或球型的散熱顆粒，提高了封裝殼體的散熱效率，尤其是對于金屬基板正側的功率器件而言，可以通過封裝殼體散熱，以及通過金屬基板散熱，降低了功率器件熱擊穿的概率。優選地，封裝外殼完全包覆金屬基板。根據本專利技術的實施例的智能功率模塊，通過設置封裝外殼完全包覆金屬基板，提升了智能功率模塊的抗干擾特性，也即進行電信號處理和傳輸的部件完全包覆于封裝外殼的內部。優選地，封裝外殼半包覆金屬基板，以暴露出金屬基板的背側。根據本專利技術的實施例的智能功率模塊，通過將金屬基板的背側暴露出封裝外殼外，可以提高智能功率模塊的散熱效率，其中，由于金屬基板本身具備電磁屏蔽特性，因此，即使將金屬基板暴露于封裝外殼外側，也不會引入EMI干擾。優選地，還包括：金屬基板為指定厚度的鋁基板或銅基板。根據本專利技術的實施例的智能功率模塊，通過設置金屬基板為指定厚度的鋁基板或銅基板，一方面，鋁基板或銅基板的制備兼容于標準CMOS工藝或其他先進的集成電路加工工藝，適用于上述智能功率模塊的批量生產，另一方面，銅基板和鋁基板均具備高的散熱特性，有助于提高智能功率模塊的散熱效率。優選地，還包括：電路布線層為圖形化的銅箔層。根據本專利技術的第二方面的實施例，提出了一種電力電子設備，包括如上述第一方面中的任一項的智能功率模塊。優選地，電力電子設備為空調器。根據本專利技術的第三方面的實施例，提出了一種智能功率模塊的制備方法，包括：在金屬基板上依次形成絕緣層、電路布線層和功率器件；對絕緣層進行圖形化刻蝕，以暴露出金屬基板上的指定接地端；在電路布線層的地線端和金屬基板的指定接地端之間形成多條金屬連線。根據本專利技術的實施例的智能功率模塊的制備方法，通過在電路布線層的地線端和金屬基板的指定接地端之間設置多條金屬連線，其中，金屬基板不僅具備高的散熱效率，并且具備較好的電磁屏蔽特性，而對于線寬小的電路布線層而言，通過設置多條金屬連線實現了多點接地，進而減小寄生電感效應，繼而減少引入EMI干擾，提升了智能功率模塊的可靠性和抗干擾性。優選地，還包括：在指定的功率器件和金屬基板的指定接地端之間形成至少一條金屬連線。優選地，還包括：在電路布線層的地線端和指定的功率器件之間形成至少一條金屬連線。根據本專利技術的實施例的智能功率模塊的制備方法，通過在電路布線層的地線端和指定的功率器件之間形成至少一條金屬連線，也即功率器件先連接至電路布線層的地線端，再由電路布線層與金屬基板之間的金屬連線接地，減小了功率器件接地的邦線難度和工藝復雜度。本專利技術的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本專利技術的實踐了解到。附圖說明本專利技術的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：圖1示出了根據本專利技術的實施例的智能功率模塊的實施例一的示意圖；圖2示出了根據本專利技術的實施例的智能功率模塊的實施例二的示意圖；圖3示出了根據本專利技術的實施例的智能功率模塊的實施例三的示意圖；圖4示出了根據本專利技術的實施例的智能功率模塊的實施例三的示意圖；圖5示出了根據本專利技術的實施例的智能功率模塊的制備方法的示意圖。具體實施方式為了能夠更清楚地理解本專利技術的上述目的、特征和優點，下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術進行進一步的詳細描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特征可以相互組合。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種智能功率模塊，所述智能功率模塊包括：電路布線層；功率器件，焊接至所述電路布線層的頂側面，其特征在于，所述智能功率模塊還包括：金屬基板，所述金屬基板的正側的指定區域設有絕緣層，所述電路布線層的底側面粘附于所述絕緣層，以電隔離于所述金屬基板；多條金屬連線，分別設于所述電路布線層的地線端和所述金屬基板的指定接地端之間。

【技術特征摘要】
1.一種智能功率模塊，所述智能功率模塊包括：電路布線層；功率器件，焊接至所述電路布線層的頂側面，其特征在于，所述智能功率模塊還包括：金屬基板，所述金屬基板的正側的指定區域設有絕緣層，所述電路布線層的底側面粘附于所述絕緣層，以電隔離于所述金屬基板；多條金屬連線，分別設于所述電路布線層的地線端和所述金屬基板的指定接地端之間。2.根據權利要求1所述的智能功率模塊，其特征在于，所述多條金屬連線還包括：第一類邦定線，連接在指定的所述功率器件和所述金屬基板的指定接地端之間。3.根據權利要求2所述的智能功率模塊，其特征在于，所述多條金屬連線還包括：第二類邦定線，連接在指定的所述功率器件和所述電路布線層的地線端之間。4.根據權利要求3所述的智能功率模塊，其特征在于，所述第二類邦定線為一根或多根金屬連線。5.根據權利要求1至4中任一項所述的智能功率模塊，其特征在于，還包括：封裝外殼，包覆于所述金屬基板的正側，以對所述功率器件和電路布線層進行封裝。6.根據權利要求5所述的智能功率模塊，其特征在于，所述封裝外殼中設有角型和/或球型的散熱顆粒。7.根據權利要求5所述的智能功率模塊，其特征在于，所述封裝外殼完全包覆所述金屬基板。8...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馮宇翔，
申請(專利權)人：廣東美的制冷設備有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東,44